隧道施工安全智能监测预警管理系统

一、系统概述

系统以隧道工程建设过程安全施工管理依托 ，通过引入多种新型技术手段，通过构建三层技术架构体系，实现对隧道施工过程中多元信息的自主采集、无线传输、安全预警和大数据智能分析决策等应用技术于一体的高度集成化信息管理平台。将“多元信息采集、综合分析、实时预警、联动反应”有机结合在一起。并深入分析隧道施工过程中的危险源动态分布、监测业务模型分析以及应急处置管理、安全生产规范等相关要求，将信息分析结果与硬件设备进行联动控制，实现隧道信息化的“测控一体”，将管理的触角延伸到现场一线。

二、总体架构

该系统的设计是建成一个综合型的智能化信息服务平台，为企业乃至项目各参与方提供施工数据监测与智能预警信息处理的平台。通过聚合物联数据、消除业务壁垒以及共享服务数据，在大数据分析技术应用的加持下实现隧道施工安全的智能化监管和应急预警。系统按照应用技术及业务模型将整体架构分为四个层级，如下图：

三、建设内容

四、系统功能

项目信息  

该功能主要针对项目隧道信息以及按照施工组织划分的工作面信息进行管理，便于现场数据进行对应管理和数据分析应用。

施工动态  

该功能主要实现对隧道施工过程中的开挖进度/施工工序/爆破作业数据进行统一管理。

安全步距  

该功能主要通过在二衬和仰拱位置安装安全步距采集终端，系统通过采集的空间数据和模型算法计算步距，并根据围岩类型的安全步距限值进行超标预警。

电子定位  

该功能主要对隧道内人员、机械设备的位置和考勤管理。通过它可以实时掌握隧道内人员设备分布情况，并追溯人员及设备的洞内移动轨迹。

环境监测  

该功能主要为满足隧道施工作业面的环境空气质量以及针对穿越煤层等特殊地质情况下的有害气体的实时监测和超限预警管理。

进出考勤  

该功能根据隧道施工现场人员进出动态管控需求，依托洞口刷脸门禁设备以及人员定位设备，实现对进出人员信息的实时采集和登记管理。

统计报表  

该功能根据现场用户填报的报表样式和数据上报维度需求，结合系统自动采集以及填报的部分业务数据生成各类统计报表，并形成记录台账。

数据看板  

该功能模块主要将管理的数据按照管理层用户的核心指标进行大数据统计分析，为管理者提供可视化的数据展示界面和施工信息监控预测。

五、系统优势

隧道施工多元数据高效应用管理

系统将隧道的规划设计、地质资料数据引入进行综合分析研究，通过多元化数据的共同作用实现对隧道施工的动态指导；

隧道特殊复杂环境无线网络构建

系统通过在隧道内构建以无线网络（有源/无源结合）为主干的施工信息传输高速通道，将多种信息源接入数据高速通道，整体组网灵活、移动便捷；

现场一体化设备终端的安装应用

全新的采集终端以网口/串口/CAN总线/Wi-Fi/AD等方式接入前端传感设备并具备边缘计算能力，实时进行现场感知数据的解析处理，提升数据处理效能；

多种新兴技术的融合应用与联动

系统通过采用UWB/测距雷达/边缘计算机等物联设备，并应用时序数据库/云计算/人工智能/GIS+BIM等技术手段，实现对数据感知/采集/传输及分析应用；

智能化数据算法的决策分析服务

系统通过构建业务数据模型、引入机器学习算法，并提供海量样本数据的不断学习和分析，能够实现对业务的分析判断，并作出科学的决策支持服务。