城市轨道交通信息化建设专业方案.doc

系统建设指导方针
将最大程度利用计算机信息技术，充足考虑城市轨道交通线网业务发展趋势，重视数据安全性和数据可靠性，开发和实施并重，在开发和实施过程中充足和各应用部门进行全方面交流和合作。系统可实现对监测数据进行自动化、规范化、智能化管理，对监测数据进行统计分析，规范监测项目标技术档案资料管理，实现监测数据统一归档和智能分析，使得技术状态评定有了更充足依据。
系统建设过程应遵照以下标准：
1. 优异性：系统基于优异硬件构架和软件平台，发明性地集成了当今计算机、网络通信和嵌入式技术最新进展，最大程度地确保了系统整体优异性。
2. 可靠性：系统硬件均选择成熟、稳定产品，经历过严格测试，能满足恶劣工作环境下长时间可靠运行要求；在系统软件设计中充足考虑信息安全、用户接口管理等相关技术，深入确保系统含有超强容错性和长久稳定性。
3. 开放性：系统基于开放式系统结构和标准化设计模式，系统网络协议、数据库操作、产品集成和开发工具全部遵照业界主流标准，确保和现有系统平滑过渡和无缝连接，充足表现系统全方面开放性。
4. 扩展性：系统硬件组合方法多样，功效配置灵活，含有强大"组态"功效；模块化和层次化软件设计模式使得系统可方便地进行升级和外部扩展，不停满足用户个性化需求。
5. 易用性：系统基于人性化图形操作界面，简练、友好、直观，用户易学易用。
整体业务需求
用信息化手段来帮助开展现在城市轨道已运行线网历史常规健康监测、地铁保护专题监测结果信息化系统建设工作，经过监测数据信息化管理系统开发来实现海量监测数据搜集、整理和分析自动化，实现地铁保护监测工作统一化、规范化、自动化和科学化；经过信息资料共享，能够立即掌握全市地铁运行情况，具体拟包含以下几项业务需求：
（1）城市轨道已运行线网地铁保护专题监测资料搜集、整理和信息挖掘
搜集现在城市轨道已运行线网历史常规健康监测、地铁保护专题监测结果资料及技术文件，为数据整理及分析作资料准备。
（2）建立及维护城市轨道运行线网地铁保护专题监测结果数字档案
依据整理常规及专题监测资料，利用现有城市轨道已运行线网外部项目标监测结果，对在控工点变形监测结果（沉降、收敛变形等）进行建档、存档工作，初步建立城市轨道已运行线网地铁保护专题监测结果数字档案，并于服务周期内进行定时维护。
（3）对重大影响类外部项目安全评定，配合提供历史监测数据等输入条件，对地铁影响判定为特、一级等对地铁有重大影响外部项目，配合提供地铁现有结构监测资料，供评定单位分析外部项目施工对地铁结构安全风险及制订有效保护方案。
系统架构
（1）城市轨道建设信息技术标准和规范
技术标准和规范是信息平台建设保障，指为信息网络互联互通而制订软硬件接口协议、数据格式标准、系统建设和运行规范等，用于实现现场巡检和监控平台之间数据、图像互联互通、信息共享和应用协作。
（2）网络层
网络是信息平台建设神经，用以构建各级节点、监控平台、应用系统之间有效连接、快速通信和信息共享通道。构建城市轨道信息系统管理平台，为巡检数据采集传输和视频监控管理提供安全通畅网络系统支撑。
（3）数据层
数据层是城市轨道信息系统建设最关键组成部分，包含各类监测数据、巡检信息等信息资源建设。数据层关键是系统数据中心，它应该是一个“集中—分布式”开放系统，关键包含各类项目基础数据库、视频数据和监测数据，实现信息集成、数据分析、数据挖掘、存放管理和信息共享功效，支持各业务应用系统运行。
（4）应用支撑层
关键包含数据集成平台和安全平台，数据集成平台实现异构信息集成、数据同时、数据交换、数据统一管理和公布，应用支撑层全方面支持未来异构信息系统快速集成和整合；安全平台处理统一用户管理、CA身份认证、信息加密传输等安全问题。
    安全平台关键处理统一用户管理、CA身份认证、信息加密传输等安全问题。同时安全平台统一整个网络安全方法和安全管理手段，如病毒防治、入侵检测、漏洞扫面等。
（5）应用层
应用层包含基于应用支撑层综合多个异构数据源综合应用系统和专业应用系统。
（6）服务渠道层
   包含供内部访问内网业务门户和供外部访问外部门户网站，全部应用系统全部整合在一个架构中，基于统一数据集成平台、安全平台、多种专业数据库，实现单点登录、个性化配置、统一身份认证、协同办公。
信息系统建设
计算机综合信息系统围绕广州市地下铁道线网建设、运行管理服务各项整体业务需求进行多条相关线路统筹考虑。遵照“总体计划、分步实施”为标准，在信息化建设统一建设计划指导下，各项应用业务关键信息化平台应坚持统一平台建设标准。计算机综合信息系统中央关键设备和应用软件上应以业务需求功效为单位，采取模块化和可扩展性设计，分批分期分线逐步组织实施。
系统关键建设内容包含：
（1）城市轨道已运行线网地铁保护专题监测结果周期性分析，每个月对城市轨道已运行线网地铁保护专题监测结果进行整理、分析及汇总，每个月上报分析月报, 经过巡检数据和设施状态、参数等数据类报表可掌握分析设施运行情况，缺点分析。
（2）定时反馈监测单位基准网检核实施情况，定时督促检验各监测单位是否进行基准网检核工作，并上报实施情况。
数据搜集、整理及录入功效
本系统含有开放性、多方位信息录入平台，提供界面交互、文件数据导入和PDA数据导入三种信息录入方法，录入内容除了监测数据外，还包含工程进度、工程概况、施工步骤、天气情况等外界条件，实现时间、工况、施工、天气、监测数据等多维数据录入和保留。
（1）历史变形监测结果输入、整理和存档
系统将做好对监测资料进行聚集、审核、整理、编排工作，使之集中化、系统化、规格化和图表化，并刊印成册，便于应用分析，方便对监测数据分析、决议和反馈。

历史数据搜集：
搜集城市轨道各线路历史监测数据，另外，为了使存档信息愈加全方面，本系统支持多维信息输入，实现隧道内外工况、天气、施工进度、监测断面、位移变形一一对应，以有利于监测数据分析，具体包含以下资料：
u 隧道基础信息数据库：隧道内部结构形式、病害调查监测结果、经典病害照片等。
u 监测信息数据库：城市轨道常要求期监测点位置及项目、变形量及变形速率等历史监测信息；外部施工项目标地铁保护专题监测信息，包含隧道内部地铁保护监测起止时间、使用仪器、监测方法、监测数据及图形等资料
u 隧道外施工项目基础信息数据库：隧道外部施工项目标工程概况、施工进度安排、现场照片等信息
历史数据录入和存档：
针对历史变形监测结果建档和存档，因为数据量庞大，数据格式繁杂多样、监测内容差异较大等问题，全部会为建档和存档工作造成较大困难，项目组拟建立信息化管理系统能够很好处理这一问题，系统应以计算机系统快速输入和处理优势依靠，经过编制整理输入、分类储存内置程序及可视化操作界面完成此过程自动化、提升工作效率，此过程关键包含以下步骤：
u 组织教授进行分析讨论确定对隧道结构安全影响原因规律性分析相关键参考意义参数。
u 依据确定参数确定建档类别，将系统输入端按各参数类别分为不一样板块，每个板块设定固定输入格式和输出路径。
u 将城市轨道全部历史监测数据进行格式调整，各工点、各监测单位保持统一
u 系统将统一格式后数据分各个模块进行自动调用，系统自动进行分类存放。
(2)目前监测数据输入、整理和存档
在系统建立以后，应为各个参与地铁保护监测单位提供监测数据上传端口，监测单位根据既定频率上传监测数据和电子版汇报、定时进行基准网校核，确保系统数据实时更新、实时反馈，经过将各个监测单位也纳入系统来实现城市轨道保护工作统一化、规范化、自动化和科学化目标，本系统要求各监测单位对使用仪器、监测方法、监测频率、监测精度等项目信息进行登记，监测完成后要求监测单位在12小时内上传监测原始数据、二十四小时内上传监测电子版汇报（含改变曲线信息）。本系统将要求各监测单位上传文件格式必需是由仪器直接导出转换得来而且人工无法修改文件，系统以上传此文件频率来判定监测频率是否足够，确保数据客观真实有效。
在系统建设过程中将进行监督管理，关键包含以下几项工作：
u 督促各监测单位按时递交本身变形监测数据，一旦有延迟，系统会自动发送短信到相关责任人。
u 检验原始统计和巡查统计正确性和完整性
u 监督使用设备是否在判定周期内、监测精度是否满足要求。
u 审查观察量过程曲线图，并判定趋势，分析异常，如有异常或疑点应立即确定。如影响地铁安全运行，立即上报，分析观察量改变规律和对地铁影响，提出意见
u 对资料进行全方面复核并附以说明。
本系统计划为各个工点地铁保护监测单位提供数据上传端口，每个端口对应一个项目，一旦监测单位未能立即上传数据，系统主界面上将显示此工点延迟信息，同时、系统会自动发送短信到相关责任人手机上，以确保数据立即性。
数据处理、分析功效
本系统数据处理功效是为了对监测单位上传原始数据进行再次计算、即对监测单位电子汇报起一个校核作用，由有利于存放形式统一。
本系统数据经过处理后，可生成有利于分析结果报表和汇总表等帮助分析材料，提供形象直观监测结果，关键包含：
u 各工点施工情况进度表最大值分布统计表、改变速率最大值统计表
u 各工点各监测项目累计改变量、本月改变量和两次同向变形最大值汇总表
u 各工点本月改变量和累计改变量最大值直方图
u 各工点两次同向变形最大值直方图
u 经典测点改变值——时间曲线、沉降断面曲线等改变趋势图
u 结合工程实际情况提供其它分析图表（如等沉降值线图、测点改变值随施工进展（或受力改变）改变曲线等）。
当发觉有报警信息出现时，系统应自动发送短信到相关责任人，并在主界面上对应地理位置显示红色，以示预警，警戒值分为预警值、报警值和控制值，不一样安全等级系统发出警示短信也有所不一样。
数据信息管理、查询和调用
数据信息管理功效汇总
监测信息录入以后，将以多种方法对数据进行分析处理：
（1）经过监测数据计算机自动化管理，实现当出现对地铁影响判定为特、一级等对地铁有重大影响外部项目时，能够快速完整配合提供地铁现有结构监测资料，供评定单位分析外部项目施工对地铁结构安全风险及制订有效保护方案。
（2）监控并自动提醒监测单位自行上传基准网校核汇报，定时督促检验各监测单位是否进行基准网检核工作。
（3）为地铁企业提供一个信息量丰富、可读性强监管平台，此平台将城市轨道各条线路监测信息全部融合在城市轨道线路图之中，各工点安全情况分别依据监测数据情况自动更新为不一样颜色，不管想知道那个工点具体信息，只需在地铁线路图上点击对应位置即可。
（4）本系统能够查询和生成系统数据为报表格式，此功效将统一汇报格式、规范监测手段、有利于监测数据对比分析和整理。
本系统可查询和问询内容有：
u 各工点施工情况进度表
u 各工点各监测项目累计改变量、本月改变量和两次同向变形最大值汇总表
u 各工点本月改变量和累计改变量最大值直方图
u 各工点两次同向变形最大值直方图
u 经典测点改变值——时间曲线、沉降断面曲线等改变趋势图
u 结合工程实际情况提供其它分析图表（如等沉降值线图、测点改变值随施工进展（或受力改变）改变曲线等）。
u 各工点监测单位基准点校核情况。
巡检计划管理
系统可依据管理部门地预先方案计划，自动为巡检员设置范围，具体包含了巡检路线、地点、时间、间隔、关键事项等内容。也可对轨道交通线网分解到各人员巡检计划，包含对人员，或对不一样类型设施不一样周期和工作内容。
可依据巡检点地理位置，巡检人员工作能力，进行巡检路线设置，并支持有序巡检检测和无序巡检检测两种检测方法。并可进行周期设置，要求巡检人员巡检工作周期，作为以后考评依据。
巡检验询统计
对巡检到位查询方法提供包含时间，轨道交通线网名称，统计类型（正常，漏巡等）等组合方法，还能够查询单个工作人员巡视实施情况。统计分析：提供指定时间段内，或路线,，选择巡视情况统计报表，经过百分比形式正确反应巡视相关情况，经过数值形式统计巡视量；统计单个工作人员巡视实施情况。
全部报表能够提供打印和输出（excel或数据库格式），可方便导入其它系统。
可视化信息监管平台
本系统将提供直观监控信息平台，将城市轨道各条线路监测信息全部融合在城市轨道线路图之中，各工点安全情况分别依据监测数据情况自动更新为不一样颜色。地保办不管想知道那个工点具体信息，只需在地铁线路图上点击对应位置即可查询。

地铁各线路安全状态示意图（数据承载平台）
为了形象和科学显示各条地铁线路安全情况，系统将警戒等级分为三级，依据不一样警戒等级采取不一样施工方法，并在地铁线路图中以不一样颜色区分显示，具体见表3、表4。
表3 警戒等级划分表
等级
警戒标准
方法
安全状态
U<0.6U0

三级警戒（关注）
0.6U0≤U<0.7U0
需引发关注，对数据进行亲密注视，分析数据下一步发展趋势
二级警戒（预警）
07U0≤U息进行有序分类，统一每个外部施工项目录入基础信息及监测数据资料内容、格式，以建立全方面外面项目基础信息及监测结果数字档案，并提供便捷搜索查询及输出格式功效，便于业主管理及进行风险评定时查询和调用。
报表统计
以历史积累海量运行地铁安全监测数据和信息为基础，利用数据分析技术和知识挖掘技术相关理论和方法，基于统计规律设定各项监测指标预警范围为以后监测预警提供依据，分析提取周围施工对地铁隧道影响程度、模态、和规律等关键信息为以后地铁保护工作提供支撑，确定一套运行地铁隧道监测数据信息分析方法为以后安全监测工作提供指南，从而充足利用好海量监测数据，促进地铁安全保护工作水平提升，实现以下目标：
（1对历史积累数据进行统计分析，获取各项监测指标统计规律。
（2）采取数据分析方法和知识挖掘方法，分析提取周围施工距离、深度和施工方法对地铁隧道影响程度、模态、和规律等关键信息；
（3）提出一套地铁安全监测数据数据分析和知识挖掘方法，规范以后地铁安全监测工作开展。
系统拟将计算机数据库数据分析技术、知识发觉和挖掘技术应用于地铁监测海量数据信息提取之中，从现在已积累海量数据库中提取规律和信息，取得周围施工对地铁影响规律和模态，并形成监测数据分析、处理方法规范指南，使监测数据在地铁结构安全保护中发挥愈加关键作用。具体研究内容包含：
（1）历史监测数据统计和分析：对地铁企业历史积累海量安全监测数据进行深度归类和整理，采取数据分析方法研究和总结数据在统计、信息熵、短期波动和非稳态等方面特征，取得各类监测数据和各项检测指标关联性、周期性、匹配模式。
（2）周围施工和监测数据关联性分析：以挖掘周围施工方案、方法和地铁监测数据之间关联规则为目标，基于各类知识挖掘方法和关联性分析方法，合理应用地铁隧道结构相关知识，取得并解释，周围施工据地铁隧道距离、深度、施工方法等造成地铁隧道不一样响应，提取周围施工对地铁隧道影响程度、模态和规律等关键信息，并验证这些信息可靠性和有效性。
（3）地铁安全监测数据分析方法规范：基于上两步工作效果，对行之有效各类数据分析和知识挖掘方法进行整理，编制地铁监测数据分析指南，规范以后地铁安全监测工作。
拟采取研究路径以下图：
历史监测数据归类和统计
监测数据中信息提取
监测数据统计规律究
施工方案和监测数据关联性
各监测指标安全范围
以上分析方法归纳整理
地铁安全监测指导

拟采取历史数据分析技术路线
系统目标是利用数据分析技术和知识挖掘技术相关理论和方法，对历史积累海量运行地铁安全监测数据和信息进行研究和分析，获取这些监测中单一物理量及多物理量融合统计规律、匹配模式、关联规则、周期模式，并利用结构知识分析和解释这些模式和规则，将海量数据提升为对地铁运行保护有潜在应用价值信息，从而拓展地铁安全监测实用功效，填补现在存在海量数据有限信息不足。分项研究目标包含：
(1)对历史积累数据进行统计分析，获取各项监测指标统计规律；
(2)采取数据分析方法和知识挖掘方法，分析提取周围施工距离、深度和施工方法对地铁隧道影响程度、模态、和规律等关键信息；
(3)提出一套地铁安全监测数据数据分析和知识挖掘方法，规范以后地铁安全监测工作开展；
系统安全设置
系统设置多级权限，不一样权限功效有所不一样。系统管理员能够使用全部功效，而对于通常见户，数据库维护、系统维护等部分包含系统内部安全设置功效将被限制使用。