上海建工集團(tuán)工程研究總院 上海 201114

地下工程風(fēng)險(xiǎn)的難以預(yù)見(jiàn)性使其成為工程施工過(guò)程中安全監(jiān)控的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而國(guó)外近百年的城市規(guī)劃發(fā)展方向證明，地下工程是城市建設(shè)可持續(xù)化發(fā)展的必由之路和必然方向。地鐵、地下步行道、地下停車(chē)場(chǎng)、地下道路、地下商業(yè)、地下文化娛樂(lè)體育設(shè)施、地下管線、共同溝、地下變電站的建設(shè)開(kāi)發(fā)，揭開(kāi)了新世紀(jì)的地下空間開(kāi)發(fā)的熱潮。由此引發(fā)的安全事故和安全問(wèn)題層出不窮。

工程管理和施工人員據(jù)此展開(kāi)了工程監(jiān)測(cè)工作，并在人工監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上發(fā)展了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化采集系統(tǒng)。但是目前的自動(dòng)化采集系統(tǒng)僅只有數(shù)據(jù)采集功能和在此基礎(chǔ)上的曲線效果，安全信息較單一，采集的數(shù)據(jù)不能及時(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)的安全情況，對(duì)工程安全的預(yù)警參考指導(dǎo)作用效果不明顯。上海建工集團(tuán)根據(jù)以往在工程施工中遇到的各種問(wèn)題，根據(jù)工程施工的現(xiàn)實(shí)需要開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)并作了工程示范應(yīng)用（圖1）。

圖1 上海建工遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)[1-7]

遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)和系統(tǒng)功能需要分為2 個(gè)方面，即：可視化功能界面和數(shù)據(jù)采集分析平臺(tái)。

可視化功能界面主要包括地圖瀏覽、CAD測(cè)點(diǎn)管理、視頻監(jiān)控、工程概況、工程資料、安全評(píng)估。

數(shù)據(jù)采集分析平臺(tái)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總分析、曲線分析、預(yù)報(bào)警事件管理以及專(zhuān)業(yè)分析小工具。

1.1 可視化功能界面

可視化功能界面是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要人機(jī)交互界面，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)在完成工程初始配置后的一切操作都可由可視化功能界面引導(dǎo)完成。

如圖2所示，地圖瀏覽界面中點(diǎn)擊工程項(xiàng)目可跳出懸浮導(dǎo)航窗，顯示開(kāi)工狀態(tài)、基坑工程工法類(lèi)型、安全狀態(tài)和事件，功能包括工程概況、施工工況、測(cè)點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)匯總、現(xiàn)場(chǎng)視頻、曲線分析、專(zhuān)業(yè)分析和工程資料等8 項(xiàng)。

圖2 地圖瀏覽頁(yè)面

其中工程概況反映的是該工程的基本概況，測(cè)點(diǎn)管理是根據(jù)工程需要布置的測(cè)點(diǎn)圖，從測(cè)點(diǎn)圖中可直觀地反映該測(cè)點(diǎn)所處的位置、監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目和目前的狀態(tài)。

工程資料管理是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)區(qū)別于一般自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。工程資料管理有2 種界面形式，分別是標(biāo)準(zhǔn)化界面和上傳界面。

標(biāo)準(zhǔn)化界面包括項(xiàng)目基本信息、項(xiàng)目概況、項(xiàng)目分區(qū)和地質(zhì)條件，以填寫(xiě)表格的形式完善工程的相關(guān)信息，上傳界面采用的是靈活上傳的形式管理項(xiàng)目相關(guān)工程資料。標(biāo)準(zhǔn)化界面填寫(xiě)的資料在曲線分析和專(zhuān)業(yè)分析中可以直接引用，而上傳界面的信息只具有顯示和下載的功能。例如施工方案、工程周報(bào)等的網(wǎng)頁(yè)預(yù)覽和下載（圖3）。

圖3 工程周報(bào)在線預(yù)覽

1.2 數(shù)據(jù)采集分析平臺(tái)

數(shù)據(jù)匯總和曲線分析是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心功能之一，是工程安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析平臺(tái)的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)采集方案的解決是本遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要方面。本系統(tǒng)預(yù)設(shè)有2 種采集模式，一是人工導(dǎo)入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，只要將每日的人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)填入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表格即可直接導(dǎo)入系統(tǒng)；二是自動(dòng)采集模式，系統(tǒng)自動(dòng)采集與系統(tǒng)兼容的、由自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集模塊提供的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化。另外遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留有數(shù)據(jù)采集接口，可根據(jù)傳感器廠家提供的端口接入形式接入其測(cè)量的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)改變了市面上一個(gè)廠家一套自動(dòng)化采集系統(tǒng)的模式，最大限度地兼容常用的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)形式。

數(shù)據(jù)匯總界面匯總當(dāng)天所有監(jiān)控項(xiàng)目的上傳數(shù)據(jù)的最大變化量，這是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)自行識(shí)別數(shù)據(jù)變化的直觀體現(xiàn)，對(duì)于超過(guò)變化界限的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)匯總功能以紅色突出顯示，提醒管理人員注意。數(shù)據(jù)匯總直接關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的五級(jí)報(bào)警功能，在五級(jí)報(bào)警的規(guī)則條件下，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的報(bào)警提示和短信郵件通知功能。

曲線分析功能是數(shù)據(jù)采集分析平臺(tái)的核心。曲線分析功能可以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間段，相同監(jiān)控項(xiàng)目不同測(cè)點(diǎn)的曲線分析功能，并在曲線分析中對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同工況下的限制值進(jìn)行設(shè)定，以確定其自動(dòng)報(bào)警限制，并可根據(jù)曲線的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合目前工程的施工工況對(duì)工程安全作出預(yù)測(cè)參考。圖4為1 個(gè)月內(nèi)2 個(gè)承壓水位測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)曲線對(duì)比圖。

圖4 相同時(shí)間段內(nèi)2 個(gè)承壓水位測(cè)點(diǎn)水位曲線對(duì)比

五級(jí)報(bào)警功能是本管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，超前預(yù)警的關(guān)鍵所在，五級(jí)報(bào)警等級(jí)的判別以設(shè)計(jì)限制和處理時(shí)間為系統(tǒng)自動(dòng)判定的指標(biāo)，同時(shí)輔以人工升級(jí)以靈活判斷現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)事件的報(bào)警等級(jí)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的規(guī)則化和實(shí)用性。圖5為遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)五級(jí)報(bào)警的實(shí)現(xiàn)規(guī)則。

然而，城市文化既具體開(kāi)放包容的一面，也存在冷酷無(wú)情的面孔。現(xiàn)代城市作為以工商業(yè)為基礎(chǔ)的消費(fèi)社會(huì)，人口集中、資源緊張，處處充滿社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)和利益爭(zhēng)奪，解決現(xiàn)實(shí)生存問(wèn)題成為燃眉之急。人海茫茫的城市大世界，還是一個(gè)層級(jí)社會(huì)，情感疏離、缺乏歸屬感也是城市人群普遍面臨的困境，冷漠、勢(shì)利、詭詐構(gòu)成了百味人生。城市謀生的忙碌與艱辛、欺詐與殘酷，對(duì)魯迅產(chǎn)生了深刻的影響，使魯迅切身體驗(yàn)了生活之艱，形成了“飯碗”意識(shí)，把生存視為生命線。

圖5 五級(jí)報(bào)警系統(tǒng)規(guī)則

專(zhuān)業(yè)分析是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)目前工程安全監(jiān)控的重點(diǎn)項(xiàng)目有針對(duì)性開(kāi)發(fā)的分析工具，目前主要有圍護(hù)墻分析、管線分析、建筑物分析和地層損失率分析4 項(xiàng)功能，專(zhuān)業(yè)分析結(jié)合對(duì)應(yīng)的安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)圍護(hù)墻的變形、管線錯(cuò)位、建筑物偏移和地層損失進(jìn)行計(jì)算，生成專(zhuān)業(yè)分析結(jié)果，可用于指導(dǎo)施工。

2 工程應(yīng)用

世博會(huì)B片區(qū)（地下空間）位于世博園一軸四館西側(cè)，規(guī)劃范圍東臨世博館路，西至長(zhǎng)清北路，南臨國(guó)展路，北至世博大道，規(guī)劃用地面積約18.72 hm2，B地塊內(nèi)共有28 棟建筑，分屬15 家企業(yè)，地上建筑面積約為60萬(wàn) m2，其中4 棟為28 層高層，最高約120 m，其余為6～16 層。整個(gè)B片區(qū)可由南北向的規(guī)劃一路和2 條東西向的道路——博成路、規(guī)劃二路而分為6 個(gè)區(qū)塊。

本次作為遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)工程示范應(yīng)用的地塊是B03D-01國(guó)網(wǎng)能源中心地塊，B03D-03國(guó)網(wǎng)地塊，B03D-02、04地塊華能上海大廈的整體地下室，北臨規(guī)劃二路（在建），南靠國(guó)展路，西接規(guī)劃一路（在建），東至世博館路。緊鄰本工程基坑的國(guó)展路地下有一條共同溝，截面尺寸為3.3 m×3.8 m（外徑），底板、側(cè)墻及頂板厚300 mm，埋深約-6.25 m，施工中需重點(diǎn)做好保護(hù)。

地塊周邊國(guó)展路、世博館路地下管線較多（雨水、污水、電信、電纜、煤氣、通信等）。

地塊周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)和南側(cè)又同時(shí)存在交叉施工作業(yè)，對(duì)于該工程項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)控制顯得尤為重要。

根據(jù)工程安全監(jiān)測(cè)的需要，我們針對(duì)不同的監(jiān)控項(xiàng)目布置了監(jiān)測(cè)點(diǎn)并將布置圖上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)。

所有當(dāng)日測(cè)量的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可直接在CAD測(cè)點(diǎn)管理界面點(diǎn)擊查看。圖6為其中1 個(gè)測(cè)斜點(diǎn)CX4不同時(shí)間段的累積變化曲線和本次變化曲線。通過(guò)此項(xiàng)功能，我們結(jié)合當(dāng)日地塊挖土施工的情況，根據(jù)測(cè)斜點(diǎn)的變化指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

圖6 CX4的累積變化曲線對(duì)比和本次變化曲線對(duì)比

同樣的，我們還可以查看該基坑施工過(guò)程中的支撐梁軸力的變化值，我們?cè)谑┕み^(guò)程中根據(jù)數(shù)據(jù)匯總功能發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)為紅色，數(shù)據(jù)ZL6-1第1層支撐梁6#測(cè)點(diǎn)超過(guò)其預(yù)設(shè)的界限值。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)直接查看曲線，如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)界限值之外

工程師根據(jù)當(dāng)日現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況判斷，相鄰基坑在一定的深度挖土施工，尚未支撐，導(dǎo)致共用的地下連續(xù)墻偏移。工程師立即通知相鄰項(xiàng)目部加快挖土支撐施工，以確保雙方基坑安全。

現(xiàn)場(chǎng)工程師根據(jù)每日現(xiàn)場(chǎng)巡查的內(nèi)容填寫(xiě)當(dāng)日的安全評(píng)估，安全評(píng)估反映了該項(xiàng)目每日施工的基本情況和對(duì)當(dāng)日安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基本分析，集團(tuán)技術(shù)中心、各相關(guān)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、專(zhuān)家系統(tǒng)都可對(duì)當(dāng)日的安全評(píng)估情況查看和評(píng)估，集中集團(tuán)優(yōu)勢(shì)技術(shù)力量對(duì)項(xiàng)目的安全情況作出評(píng)估和分析。圖8為B03D地塊的每日安全評(píng)估。

圖8 B03D地塊每日安全評(píng)估

3 結(jié)語(yǔ)

上海建工遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)是綜合安全監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程管理為一體的系統(tǒng)平臺(tái)，系統(tǒng)從開(kāi)發(fā)之初就設(shè)立一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋?quán)限管理和預(yù)警管理規(guī)則，確保了系統(tǒng)管理的有序性、高效性和靈活性。系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要出發(fā)結(jié)合視頻監(jiān)控、安全巡檢、安全評(píng)估于一體對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行立體性管控。

同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)又在不同自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，綜合不同的數(shù)據(jù)采集方式，制定自動(dòng)化報(bào)警規(guī)則，采用各種參考性指標(biāo)，對(duì)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行分析，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形式，整合優(yōu)勢(shì)資源，遠(yuǎn)程參與到日常的項(xiàng)目管理和安全管控中去，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目部現(xiàn)場(chǎng)管理和集團(tuán)公司遠(yuǎn)程監(jiān)控的有效統(tǒng)一。

遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)在世博B片區(qū)B03D地塊的示范應(yīng)用，對(duì)工程施工起到了很好的指導(dǎo)和參考作用，目前正在上海建工集團(tuán)重點(diǎn)項(xiàng)目工程中進(jìn)行推廣。