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    地铁工程建设应急管理信息系统的设计.pdf

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    地铁工程建设应急管理信息系统的设计.pdf

    第28卷第2期 2011年6月 土木工程与管理学报 Journal of Civil Engineering and Management V01.28 No.2 Jun.2011 地铁工程建设应急管理信息系统的设计 王乾坤, 刘昆玉 武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430070 摘要地铁工程建设应急管理信息系统是面向地铁工程施工建设阶段应急管理全过程、多层次、跨部门、跨专 业的应急管理信息平台,在调研地铁工程建设应急管理者需求的基础上,提出了应急管理信息系统设计目标, 分析了由基础信息数据、地理信息数据和知识库数据组成的应急信息数据及信息数据的获取与更新机制,设计 了地铁工程建设阶段应急管理处置流程,建立了采用多层方案的系统平台总体体系架构,并全面阐述了由基础 信息管理、典型事故模拟管理、响应指挥管理、辅助决策支持管理和信息通讯管理组成的应急管理信息系统5 大功能结构,有助于指导地铁工程建设管理者对地铁工程建设应急管理信息系统的设计与实施。 关键词地铁施工;应急管理;信息系统 中图分类号U231 .3 文献标识码A 文章编号2095-0985201102-0067-06 由于地铁施工的地域及工艺特殊性、影响因 素的复杂性等致使重大安全事故屡有发生,而在 建设应急管理过程中,建设管理者承担应急通讯、 分析、决策、指挥、处置和救援的任务,需要利用先 进的信息技术建立应急管理信息系统,提高地铁 工程建设管理者的应急管理能力。谢旭阳等研究 了应急管理信息系统的应急信息来源、系统架构 及功能组成 ;秦勇等研究了轨道交通运营阶段 应急管理系统体系框架、组织结构、通信机制、功 能设置和工作流程等 ;廖光煊等将GIS技术 应用于城市重大事故应急救援,研究了城市重大 事故应急辅助决策支持系统的设计方法 J,但未 涉及到地铁工程施工建设阶段的应急管理系统总 体框架和主要功能。本文针对地铁工程施工建设 阶段应急管理,综合利用GIS技术、XML、数据库 技术、视频监控技术等先进技术构建地铁工程建 设应急管理信息平台。 地铁工程建设应急管理系统主要设计目标如 下。 1整合地铁建设应急管理信息的平台。面 向地铁工程建设安全应急管理全过程,整合应急 管理信息,构建地铁工程建设安全应急管理各参 与方的信息共享平台。 2实现地铁工程建设安全应急迅速响应。 通过视频、网络、电话等多通道多方式实时采集和 迅速响应应急信息,缩短信息传递时间,提高信息 传递的时效性。 3增强地铁工程建设应急决策水平,通过 GIS等技术提供应急管理辅助决策分析,并提供 专家决策支持接口,紧跟应急决策需求变化,动态 科学决策。 4实现应急管理中的知识管理,将地铁工 程知识、历史数据和经验汇总,并集中存储、挖掘、 整理、标准化、传递、共享、沉淀及创新,实现对应 急管理知识的跨组织共享和高效的知识管理。 1 系统信息数据管理 1.1 系统信息数据组成 系统信息主要由面向地铁工程建设应急管理 的基础信息、地理信息和知识库信息三部分组成。 1基础信息数据。地铁工程应急管理预防 准备阶段、监测预警阶段、应急响应阶段和应急恢 复评估阶段各主要业务流程工作过程中需要利用 的或产生的相关数据和信息。主要有风险源管理 信息、应急资源管理信息、应急预案管理信息、监 测预警信息、应急响应信息、应急绩效评价信息及 其他信息数据。 2地理信息数据。地理信息数据包括空间 数据和属性数据表1,空间数据描述地铁工程 收稿日期2011-03-29 作者简介王乾坤1964一,男,湖北武汉人,教授,博士,研究方向为工程管理信息化、绿色建筑技术、建筑企业战略管理Emailli. ukunyu268sina.corn 68 土木工程与管理学报 建设应急管理涉及的地理实体的坐标、位置和空 间形状,属性数据描述地理实体质量和数量特 征 J。其中空间数据包括基础数据和专题数据, 基础空间数据是显示和空间查询分析的基础,属 性数据可以分为动态数据和静态数据,动态数据 更新、修改和维护较频繁,如监测值、实际降深,静 态数据录入后变化较少,如周边建筑物信息等。 表l地理信息数据分类 空间数据 属性数据 主要交通道路 露 霾嫠、路面宽度、道 地铁线路走向 疆爵蒿、车站数量、 地铁车站分布 螽 羁 妻法、深度、宽 基周边建筑物 名称、结构形式、层数、建筑面积 襞周边重要管线 襄荤 型、埋深、管径、材质、埋 据施工现场平面布置平面布置区域名称、责任人、面积 应急物资储备布局簇 舅羹、数量、价格、责任人、 应急力量分布 名称、类别、责任人、联系方式 施工监测设计布置警 搞责任人、预警 LEi、血 L且,rHH l 施工降水设计布置藻 柰 、设计降深、实 事故影响范围 人员疏散 耄交通警戒区域 数 据应急物资调度 应急力量调度 现场安全形势 影响半径、影响程度、责任人、联 系方式 人员数量、疏散出口、时间、责任 人、联系方式 警戒半径、警戒道路名称、警戒 建筑名称、警戒时间 路径起点、终点、总长、数量、联 系人、时间 路径起点、终点、总长、数量、类 别、联系人、时间 进度、预警等级、安全形势汇总 3知识库数据。知识库数据为地铁应急管 理各参与方提供知识共享和智力支持,根据知识 种类将知识库分为事实知识库、规则知识库和规 律知识库 J。事实性知识是指对已经发生应急 管理的事实属性或状态的客观描述,按照事故类 型来划分,包括事故案例、事故成因和事故措施 等。规律性知识是指地铁工程建设应急管理领域 的理论知识和经验知识等,如施工工艺、标准规 范、规章制度和法律基础等,规则性知识是指应急 管理业务过程中的行动、动作相联系的因果关系 知识,主要是业务流程中需要用到的分析模型和 分析方法规则。知识库采用文本、多媒体、三维动 画模拟等多方式表达,使地铁各参与方更高效快 捷地获取相关知识。 1.2系统信息数据获取与更新 系统信息数据的获取主要依赖于系统的组织 体系,本系统组织体系分为应急救援决策指挥管 理中心和应急管理支持中心。应急救援决策指挥 管理中心主要由应急决策层、应急指挥层、应急处 置层和应急辅助决策层四部分组成。应急管理支 持中心是在应急管理过程中,为应急决策指挥管 理中心提供支持保障的机构,其主要任务和工作 有应急预案管理、应急资源管理、监测预警管理、 事故调查评估管理、信息管理和行政管理。 系统应急信息是地铁工程建设应急管理的基 础,系统信息数据的获取、整理和更新需要地铁工 程建设应急管理中不同类别、不同层次的各方按 照共同约定的流程,在主体协同、信息协同和流程 协同的基础上分工协作。主要包括风险源信息数 据、应急预案管理信息数据、应急资源管理信息数 据、应急监测预警信息数据和应急管理绩效数据 的获取与更新机制,如图i~5。 2应急管理处置流程设计 应急管理处置流程主要包括事故接报、赶赴 现场、现场踏勘、现场会议、确定应急抢险方案、指 挥抢险和后期处置。 2.1事故接报 地铁施工项目管理部接到事故报告后,应对 事故进行初步判断,如发生或有可能发生三级及 以下事故的,立即上报地铁公司相关负责人;事故 进展情况及时汇报并由办公室对外统一报告。 别H飚源登 H风 与H献风 H~ 风险管理总结报告f}一风险结束I一重大风险源跟踪报告l}一风险监控H重大风险源管理方案 图i 风险源信息数据获取与更新机制 第2期 王乾坤等地铁工程建设应急管理信息系统的设计 69 图2应急预案管理数据获取与更新机制 l H H H H 因 图3应急预案管理数据获取与更新机制 一 一圈一 图4应急监测预警信息获取与更新机制 图5应急管理绩效信息获取与更新机制 2.2赶赴现场 公司负责人接到发生或有可能发生三级事故 报告后立即赶赴现场,了解事故情况,研究决定是 否启动预案。若需启动预案,则由相关部门负责 通知专家、抢险及应急救援联动单位进场。 2.3现场踏勘 组织有关人员踏勘现场,向上级领导汇报事 故简要情况,必要时通过市应急联动中心1l0, 协调其他单位参加救援。 2.4现场会议 指示公司相关职能部门落实指挥部现场办公 场所,通知事故单位、技术专家组、救援单位、应急 联动单位公安、武警、卫生、人防等以及地方政 府等单位领导参加现场会议。 2.5确定应急抢险方案 听取事故单位简要汇报事故,听取技术专家 组和救援单位抢险方案设想,并做出决策确定应 急抢险方案。 2.6指挥抢险 现场应急指挥小组指挥抢险,必要时通过市 一 茎一 圈一 70 土木工程与管理学报 201 1年 应急联动中心110、市领导等协调其他力量支 援抢险,指挥部办公室草拟事故陕报、新闻统发稿 等,协助新闻办公室统一对外发布事故信息。 2.7后期处置 根据相关法规组成事故调查组,开展事故调 查及查处工作,安排组织测算抢险直接费用,报送 事故调查组,计人事故直接经济损失。 3系统总体体系架构 从总体角度自下而上,系统平台体系架构采 用多层方案,包括数据层、数据访问层、应用逻辑 层、表现逻辑层和表现层。整个系统在操作系统、 无线通讯网络、视频监控、视频会议、GIS系统、 OA系统等技术支撑下和国家法律法规、部门规 章制度及组织运行机制等保障下,基于统一的技 术标准规范,实现多层次、跨部门应急信息系统互 联及授权与访问控制,面向应急指挥决策中心和 应急支持中心等提供应急信息发布、管理和决策 支持等服务 。 客户端Web浏览器中通过HTML页面内 容和XML数据内容从Web服务器下载内容 实现。表现逻辑层中的Web服务器平台采用 ApacheTomcatJDK,客户端请求静态页面, ApacheJ]务器负责响应请求,客户端请求动态页 面,Tomcat服务器负责响应请求,JDK负责连接 数据库驱动。应用逻辑程序设计语言为专门设计 用于因特网和面向对象编程标准的Java,采用 Spring和Struts开源框架,使用基本JavaBean代 替EJB。地理信息系统服务器采用Geoserver,实 现空间地理信息在用户间的迅速共享。数据库选 择对象一关系型数据库PostgreSQL及其内嵌的 PostGIS模块作为整个系统数据存储和处理,通过 JDBC/JNDI实现与应用服务器连接 ,平台体 系架构如图6。 技术支撑 操作系统、数据库技术、无线通讯网络、视频监控、视频会议、GIS系统、OA系统等 组织保障 国家法律法规、部门规章制度、组织运行机制、技术标准规范等 4 系统功能结构设计 图6系统平台体系架构 地铁工程建设应急管理系统主要功能模块分 成5部分基础信息管理、典型事故模拟管理、响 应指挥管理、辅助决策支持管理和信息通讯管理。 4.1基础信息管理 基础信息是在地铁工程建设应急管理过程 中,包括安全状态下和应急状态下日常管理中所 需要利用到的基础信息和资源,是应急管理的基 础。基础信息管理主要包括应急预案信息应急 预案编制、评审和培训演练信息、风险源管理信 息风险源识别清单、重大风险源清单、重大风险 源跟踪报告、应急资源信息应急资源分布储备 汇总、应急资源巡查报告、监测预警信息监测 方案、监测数据、预警信息、勘察设计信息水文 一一一一一一一 第2期 王乾坤等地铁工程建设应急管理信息系统的设计 ‘71 地质资料、施工设计图纸、施工组织信息施工 组织设计、施工进度计划、施工进度形象、知识 库规律知识信息、规则知识信息、事故案例知 识等。基础信息管理可以实现数据添加、删除、 修改和维护等功能。 4.2典型事故模拟管理 该模块提供各种典型事故现场动画三维模拟 仿真,进行典型事故桌面模拟演练培训。典型事 故主要有基坑坍塌、基坑突涌、地面塌陷、坑底隆 起、地下管线断裂、隧道坍塌、隧道突泥涌水、火 灾、触电、有毒有害气体、机械伤害、高空坠落等事 故。主要内容包括事故成因、事故措施、指挥调 度、应急力量联动、现场救援及事故影响及后果预 测等。系统根据演练培训的情况进行综合评估, 将演练培训计划及演练培训完成情况编制成报表 存储上报,并根据演练培训效果动态修改调整应 急预案。 4.3响应指挥管理 该模块主要功能是满足应急救援过程中迅速 响应、统一联动和跟踪抢险的需要,集成了突发事 件接警、应急响应、应急预案应用、应急资源调度、 应急力量联动、联动指挥和事故恢复评估等信息, 并通过通信信息平台的电话、邮箱、短信和视频等 通信方式决策指挥中心进行统一调度、全局指挥。 4.4辅助决策支持管理 辅助决策支持模块包括计算机辅助决策和专 家辅助决策,是综合利用系统基础信息数据、地理 信息数据和知识库数据,对事故成因、动态发展、 事故后果、事故评估等进行分析和预测,为应急决 策指挥中心提供指挥调度方案的决策依据。主要 包括地铁事故点定位、应急专家搜索、应急资源分 布、事故影响区域分析、事故后果模拟、交通警戒 区域分析、人员疏散分析、最佳救援路线分析和专 题地图输出等 。 4.5信息通讯管理 信息通讯模块是保障应急管理各项工作迅速 有效开展的基础,主要包括远程音频平台、远程视 频平台、短信平台和邮件平台。通过在地铁施工 现场施工关键部位安装远程监控系统,应急决策 指挥中心安装多通道大屏幕视频系统,实现常态 和应急状态下对关键部位的远程实时监控管理; 通过短信和邮件平台在日常管理和应急管理中将 应急管理信息,如预警信息、响应信息和调度信息 等迅速及时发送到指定人员,保障信息通讯快速 和畅通。 5 结语 地铁工程建设应急管理信息系统是面向地铁 工程施工建设阶段应急管理全过程、多层次、跨部 门和跨专业的管理信息平台,本文分析了系统设 计目标和应急信息数据的组成、获取与更新机制, 设计了应急管理处置流程,建立了系统平台总体 体系架构,并全面阐述应急管理信息系统功能组 成,本文将有助于指导地铁工程建设管理者建立 应急管理信息系统,完善应急管理机制,提高地铁 工程建设管理者应急管理能力和科学决策水平。 参考文献 [1]谢旭阳,邓云峰,李群,等.应急管理信息系统总 体架构探讨[J].中国安全生产科学技术,2006,2 6273O. [2] 秦勇,王卓,贾利民.轨道交通应急管理系统体 系框架及应用研究[J].中国安全科学学报,2007, 17157-65. [3] 徐瑞华,张铭,王志强.基于工作流的轨道交通应 急管理系统设计与实现[J].同济大学学报自然科 学版,2008,366754-759. [4]廖光煊,翁韬,朱霁平,等.城市重大事故应急辅 助决策支持系统研究[J].中国工程科学,2005,7 7613. [5]李建松.地理信息系统原理[M].武汉武汉大学出 版社,2006. [6] 高洪深.决策支持系统理论与方法[M].北京清华 大学出版社,2009. [7]王延章,叶 鑫,裘江南,等.应急管理信息系统 [M].北京科学出版社,2010. [8] 曾侃.基于开源数据库PostgreSQL的地理空间数 据管理方法研究[D].杭州浙江大学,2007. [9] Wang Qiankun,Wang Shuqiang.Discussion of Safety Monitoring Management Ination System for Metro Engineering Construction[C]//The 6th International Conference on Innovation and Management.Wuhan Wuhan University of Technology Press,20091529 1533. [10]郭召松.火电厂应急救援决策支持系统研究[D]. 武汉中国地质大学,2010. 72- 土木工程与管理学报 2011年 Design of Emergency Management Ination System for Metro Engineering Construction WANG Qiankun,LIU Kunyu School of Civil Engineering and Architecture,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China AbstractWith the rapid development of metro construction in large and mediumsized cities,it plays an important role to improve emergency management capabilities and decisionmaking levels by designing emergency management ination system for metro construction.Based on the survey of metro construction supervisors demands,this paper proposes the design object,introduces the composition of emergency management ination which is composed of base ination,geographical ination and knowledge base ination,designs the whole system structure and function structure of emergency management ination system for all involved parties.Emergency management ination plat is established to meet the full process of metro construction,it will be helpful in guiding the design and implement of Emergency Management Ination System in metro construction. Key wordsmetro construction;emergency management;ination system 上接第49页 Cracking Reason of Segments of Shield Tunnel and Relevant Numerical Simulation Analysis L/U Peng ,ZHANG Yucheng ,YAO Jie ,HU Halying 1.School of Civil and Architectural Engineering,Wuhan University,Wuhan 430072,China 2.Guangdong Research Institute Resources and Hydropower,Guangzhou 510610,China; 3.Guangzhou Institute of Water Plan Investigation and Design,Guangzhou 5 1 0640,China; 4.Pearl River Hydraulic Research Institute,Guangzhou 510611,China AbstractThe cracking reasons of the segments of an urban metro in use are analyzed from aspects of geological causes,stiffness of segment joints and influences of the right lane on the left segment during construction.Simulation is used to analyze the influences of segments on the force caused by the change of segment stiffness and the influences of the right lane construction on the left segments.It is found that the deation of connection block and cap block is not equal at the segment joint.When the external load increases.the connection block will bear higher load and then cracking occurs when the load reaches the critieal value.Besides.the shield excavation process of the right lane will also affect the force on the excava ted left lane.The foot of the slumping arch induced by the tunnel excavated afterward acts on the upperright of the existing tunne1.making circumferential tensile stress in the existing metro change.From the comprehensive analysis of geological causes,joint stiffness,influences of the right lane to the left when the metro is under construction,the reasons for the cracking in joint blocks are found out.The research results provide guidance for researchers on crack control,tunnel design and construction, and even valuable references for similar projects. Key wordsshield tunnel;cap block;cracking;segment joint stiffness;slumping arch

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