基于多传感信息融合技术的城市轨道交通风险监控系统*

魏汉明，赵 靓

(山西省信息产业技术研究院有限公司,山西 太原 030012)

0 引言

21世纪以来，城市轨道交通因具有节能、快捷和大运量的特征越来越受到众多国家的关注。城市轨道交通工程建设相比一般建筑工程具有投资规模大、建设周期长、施工项目多、施工技术复杂、风险因素多、对社会环境影响大等特点[1]。轨道交通建设工程施工过程中屡发事故，且部分事故后果极其惨重。在以往的轨道交通建设工程中，各单位往往仅强调责任制，运用传统的经验管理方法，这已远远不能适应当前地铁建设的需要。另外，地铁建设在我国发展历史较短，专家资源有限，加之工程建设数据量大，数据种类多，专家有时无法方便地获得数据并进行分析，无法及时找出风险隐患点。又随着近些年各大城市的轨道交通信息化水平的不断提高，在城市轨道交通长期的实际应用中，很多问题都逐渐的呈现出来[2]。

基于此本文设计一种基于多传感信息融合技术的城市轨道交通风险监控系统。通过多传感信息融合技术处理人工采集与设备自动采集的数据信息，并将处理后的数据与预警阈值进行比较，从而及时规避城市地下建设过程中存在的潜在风险，确保地铁建设安全。

1 系统结构设计

本文研究的是基于多传感信息融合技术的城市轨道交通风险监控系统。系统将压力测试仪、钢筋应力计、土压力盒、轴力计、多点测量的滑动式测斜仪等传感器构成的自动采集数据与全站仪、水准仪等人工测量数据相结合，实现对各种数据源的多源数据融合分析，整体监控轨道交通工程建设中的安全风险。图1为轨道交通风险监控系统结构示意图。

图1 轨道交通风险监控系统结构示意图

2 技术关键

2.1 多传感信息融合技术

随着传感器技术、数据信息处理技术、计算机技术和工业控制技术的发展越来越成熟，多传感器信息融合技术已成为一种热门新兴学科和技术[3]。多传感信息融合技术是将来自多种传感器的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合，以完成所需要的决策和估计而进行的信息处理过程[4]。将多传感信息融合理论运用于本系统，实现压力测试仪、钢筋应力计、土压力盒、轴力计、全站仪、水准仪等采集回的数据综合处理，通过制定门限阈值，可以对超限数据进行动态预警，也可以将采集数据打包上传，提供更加丰富的基础数据。

2.2 无线通讯技术

无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式[5]。本文中利用有线及无线(4G、3G)方式进行远程数据传输，确保压力测试仪、钢筋应力计、土压力盒、轴力计、多点测量的滑动式测斜仪、水位计等多个深基坑参量传感器数据实时、保真、稳定传输至控制中心，在控制中心采用高性能服务器对获取数据进行实时解析。

2.3 智能预警技术

通过控制中心将采集的数据信息与相应监测信息的预警阈值进行比较，若超出，中央控制系统将控制产生预警记录[6]。针对不同规模、不同建设难度的轨道交通工程，进行安全警情分级，在此基础上，建立不同警情的实时发布机制。系统可以实现轨道交通工程建设安全自动分级别预、报警，并实施发布。

3 软件设计

本文针对城市轨道交通建设中的车站基坑与区间隧道施工系统分别构建了相应的风险知识库，通过采集压力测试仪、钢筋应力计、土压力盒、轴力计、滑动式测斜仪等传感器信息，并结合全站仪、水准仪等人工测量数据，通过控制中心将采集的数据信息与相应监测信息的预警阈值进行比较，若超出，中央控制系统将控制产生预警记录；产生的风险存在于风险知识库中，中央控制系统将直接调用相关预警方案并通知相关人员排险。若风险库中没有处理相应风险的方案，则通知相关负责人制定相应的风险处理方案。图2为系统工作流程图。

4 总结信息

控制中心接收到传来的数据信息后，进行分析处理，分析处理完成后在软件界面中显示出信息的变化示意图。如图3所示为#1水位数据变化示意图。图4为GC3-2水位数据变化示意图。图5所示为DBC1-3沉降数据变化示意图。

图2 系统工作流程图

图3 1号水位数据变化示意图

图4 GC3-2水位数据变化示意图

图5 DBC1-3沉降数据变化示意图

5 结论

本文对城市轨道交通风险监控系统的结构、使用技术做了详细的叙述，主要运用多传感信息融合技术、无线通讯技术、智能预警技术，实现了对轨道交通建设中数据信息的采集、传输与处理，通过建立不同警情的实时发布机制，提高了发生风险的响应速度，降低了发生风险的概率，为轨道交通的建设安全提供了有力保障。