TMIGS隧道施工信息化警平臺(tái)介紹

1、北京市市政工程研究院地下工程建設(shè)預(yù)報(bào)預(yù)警北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2011年7月1.1. 緒論：緒論：隧道工程信息化技術(shù)現(xiàn)狀、存在問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)；2.2. 信息化技術(shù)：信息化技術(shù)：信息化技術(shù)基本概念、現(xiàn)代信息技術(shù)的技術(shù)特征、信息化概念的技術(shù)內(nèi)涵；3.3. tmigstmigs系統(tǒng)概述：系統(tǒng)概述：系統(tǒng)組成、功能設(shè)計(jì)；4.4. 系統(tǒng)功能：系統(tǒng)功能：用戶(hù)管理、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)操控、工程管理、安全保障模塊；5.5. 系統(tǒng)應(yīng)用：系統(tǒng)應(yīng)用：陜西包家山隧道、108國(guó)道南村隧道、北京大興線地鐵高高區(qū)間。主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容隧道工程所直接面對(duì)的周?chē)h(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)內(nèi)部信息部分已知、部分未知的灰色系統(tǒng)，它在建設(shè)過(guò)程中不可預(yù)見(jiàn)

2、的因素較多，是一極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。時(shí)至今日，傳統(tǒng)的隧道設(shè)計(jì)方法仍然過(guò)多地沿襲了地面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念。地面工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般歸結(jié)為給定荷載作用下結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算、調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工之間的關(guān)系采用較為單純的“調(diào)查-設(shè)計(jì)-施工”流程來(lái)表達(dá)。隧道及地下工程修建技術(shù)的實(shí)踐證明，由于隧道及地下工程支護(hù)系統(tǒng)工作環(huán)境的復(fù)雜多變和設(shè)計(jì)理論上的不完善，目前還很難找到一種設(shè)計(jì)模型，能夠全面、合理地表達(dá)各種情況下支護(hù)系統(tǒng)和圍巖之間的相互關(guān)系及其工作條件。一方面，合理的力學(xué)模型不易選定；另一方面，圍巖力學(xué)參數(shù)不易測(cè)準(zhǔn)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還要考慮施工方法、開(kāi)挖和支護(hù)時(shí)機(jī)等諸多因素的影響。所以，目前的理論計(jì)算和數(shù)值

3、分析法一般只能作為設(shè)計(jì)參考，隧道工程仍然是經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比方法的產(chǎn)物。另外，僅僅依據(jù)經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比方法在施工前期設(shè)計(jì)隧道支護(hù)系統(tǒng)往往帶有一定的盲目性，不一定能適應(yīng)復(fù)雜工程地質(zhì)條件，這就使得原設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不符。這樣的后果是，要么出現(xiàn)工程質(zhì)量問(wèn)題或工程事故，要么不經(jīng)濟(jì)，使得經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比方法具有很大的局限性。對(duì)于隧道工程應(yīng)該尋找與其工程特點(diǎn)相適應(yīng)的一套設(shè)計(jì)方法，即調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工、反饋等各個(gè)環(huán)節(jié)貫穿整個(gè)工程始終，即設(shè)計(jì)-施工兩條線平行。隧道工程的實(shí)踐證明，單獨(dú)孤立的力學(xué)方法或經(jīng)驗(yàn)方法都不能取得理想的效果。因此必須選擇一條隧道工程設(shè)計(jì)的正確途徑，一方面使經(jīng)驗(yàn)方法科學(xué)化，另一方面使設(shè)計(jì)中的力學(xué)計(jì)算具有實(shí)際背景。監(jiān)控量測(cè)

4、是以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)為手段，以量測(cè)信息為設(shè)計(jì)依據(jù)，來(lái)確定支護(hù)參數(shù)、支護(hù)時(shí)機(jī)和施工方法。在施工過(guò)程中加強(qiáng)調(diào)查和監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析來(lái)評(píng)價(jià)隧道穩(wěn)定性，據(jù)此完善設(shè)計(jì)和調(diào)整施工參數(shù)。這樣使得設(shè)計(jì)和施工更符合或接近工程實(shí)際，也能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的地質(zhì)條件和各種不同的施工條件。信息化設(shè)計(jì)成為聯(lián)系理論和經(jīng)驗(yàn)方法的橋梁，成為目前隧道設(shè)計(jì)理論發(fā)展的重要方向。盡管我國(guó)早在上世紀(jì)七十年代，就開(kāi)始在隧道工程中應(yīng)用信息化設(shè)計(jì)的技術(shù)，國(guó)內(nèi)各大專(zhuān)院校及科研單位也在這方面做過(guò)很多研究和探索；近年來(lái)，鐵路主管部門(mén)提出了隧道工程進(jìn)行“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”的要求，并組織重大課題進(jìn)行“新建鐵路隧道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法的研究”，同時(shí)在一些重大隧道

5、工程項(xiàng)目中開(kāi)始實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，并取得了一定的成績(jī)。從總體上來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)依然處于起步階段，其理論方法和實(shí)用技術(shù)研究總體發(fā)展仍不理想。隨著地下施工安全要求的不斷提高和信息化技術(shù)的發(fā)展，人作為隧道施工的主體，施工設(shè)備也是施工不可分割的部分，使得隧道施工信息化技術(shù)的概念拓展。隨著網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，由于隧道施工未知、未定因素較多，風(fēng)險(xiǎn)管理、施工質(zhì)量、進(jìn)度、投資管理、人員管理、安全生產(chǎn)、施工組織、災(zāi)害預(yù)案、應(yīng)急救援等相應(yīng)都納入施工信息化的范疇，隧道施工信息化涵蓋了施工的各個(gè)方面，也有了更為廣泛的含義。隧道工程項(xiàng)目具有一次性投資大、工期較長(zhǎng)、牽涉面廣、存在的潛在安全隱患多等特點(diǎn)，因此必須對(duì)施工區(qū)域及

6、周?chē)h(huán)境綜合監(jiān)測(cè)，根據(jù)前階段施工監(jiān)測(cè)到的各種數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)下階段施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的新動(dòng)態(tài)，對(duì)后期施工方案提出建議，對(duì)施工過(guò)程中出的險(xiǎn)情及時(shí)預(yù)報(bào)。此項(xiàng)工作的好壞是一個(gè)施工項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵，一直以來(lái)是建設(shè)者、安監(jiān)部門(mén)、施工、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等各單位的管理重點(diǎn)。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)字化信息為核心的信息系統(tǒng)對(duì)土木工程領(lǐng)域原有的設(shè)計(jì)模式、檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。信息系統(tǒng)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、以及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為解決現(xiàn)存隧道監(jiān)測(cè)工作的不足提供了重要途徑。隨著多種信息源的采集、傳輸、發(fā)布、共享等技術(shù)的發(fā)展和新技術(shù)的引入，將大大增加隧道施工的安全和支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的和諧與長(zhǎng)期穩(wěn)定。1.1主要技術(shù)主要技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)

7、狀現(xiàn)代的信息技術(shù)基本上是用電的手段。19世紀(jì)中期，人類(lèi)發(fā)明了電報(bào)，這是比較早期的現(xiàn)代信息手段；19世紀(jì)下半期發(fā)明了電話，主要傳輸聲音；到19世紀(jì)末，20世紀(jì)初期發(fā)明了無(wú)線電，早期的電話、電報(bào)都是有線的，到后來(lái)是無(wú)線的；到20世紀(jì)前期發(fā)明了電視，后來(lái)變成了彩色電視；到20世紀(jì)中期的時(shí)候發(fā)明了電子計(jì)算機(jī)；到20世紀(jì)末期的時(shí)候，有兩個(gè)非常重要的手段。一個(gè)是因特網(wǎng)，另一個(gè)是移動(dòng)電話。由此可知，信息化技術(shù)對(duì)人類(lèi)的進(jìn)步具有重大的作用，從最早語(yǔ)言的產(chǎn)生到文字、造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，到電報(bào)、電話、電視及其他通訊技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，信息傳遞手段發(fā)生了歷史性的改變。而電子計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使得信

8、息化技術(shù)與人為伴，已經(jīng)深刻地影響人的方方面面。現(xiàn)今信息化技術(shù)正沿著多元化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化、智能化、虛擬化的發(fā)展趨勢(shì)繼續(xù)前行。而隧道工程基本特點(diǎn)是地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)極其困難。而且，隧道工程的設(shè)計(jì)必須綜合考慮大量的、關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜的、無(wú)法精確定量的地質(zhì)因素、工程因素、施工因素以及使用要求、經(jīng)費(fèi)、技術(shù)條件、時(shí)間等多種因素，從中找出最可靠、經(jīng)濟(jì)的解決方案。而人及設(shè)備處于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，不確定、未知因素太多，這將直接影響現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全，而隧道工程信息化技術(shù)仍處在信息化技術(shù)發(fā)展的早期（姑且稱(chēng)為烽火臺(tái)時(shí)期），這給隧道施工及人員安全帶來(lái)諸多不便。1.1.1隧道施工人員安全管理信息化隧道施工人員安

9、全管理信息化施工人員信息化經(jīng)過(guò)了從：p早期的施工人員進(jìn)洞記錄；p洞口掛摘牌指示；p隨著近幾年無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步利用洞口刷卡考勤、考核施工人員與安全管理；p利用在隧道內(nèi)安裝基站進(jìn)行進(jìn)洞人員帶卡通訊的實(shí)時(shí)定位與安全管理。以上大大的方便了隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的人員管理。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況類(lèi)似，由于施工特點(diǎn)不同，國(guó)外應(yīng)用的更早些，國(guó)內(nèi)的起步較晚，但發(fā)展較快。1.1.2隧道施工信息化方法隧道施工信息化方法隧道施工信息化狹義上講就是在施工中布置監(jiān)控測(cè)試系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)圍巖的開(kāi)挖及支護(hù)過(guò)程中獲得圍巖穩(wěn)定性及支護(hù)設(shè)施的工作狀態(tài)信息，通過(guò)分析研究這些信息，間接地描述圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)的作用，并反饋于施工決策和支持系統(tǒng)，修

10、正和確定新開(kāi)挖方案的支護(hù)參數(shù)，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)施工前和施工過(guò)程中的大量信息來(lái)指導(dǎo)施工，以期獲得最優(yōu)地下結(jié)構(gòu)物的一種方法，這方面研究較多?！靶畔⒒椒ā逼鹪从诙兰o(jì)四十年代晚期，隨著當(dāng)時(shí)“現(xiàn)代”土力學(xué)理論的進(jìn)展，發(fā)展了一種集預(yù)測(cè)、監(jiān)控、評(píng)價(jià)和修正為一體的設(shè)計(jì)方法。自上世紀(jì)六十年代起，以盡可能不要惡化圍巖中的應(yīng)力分布為前提、在施工過(guò)程中密切監(jiān)測(cè)圍巖變形和應(yīng)力等，通過(guò)調(diào)整支護(hù)措施來(lái)控制變形，達(dá)到最大限度地發(fā)揮圍巖本身自承能力的新奧法(natm)，隧道施工技術(shù)得以快速發(fā)展。而且，從二十世紀(jì)七十年代起，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力發(fā)展，涌現(xiàn)了很多學(xué)者對(duì)巖土計(jì)算理論尤其是巖土工程反演理論的研究并取得了較多成果。近年

11、來(lái)，由于量測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和滲透，地下工程結(jié)構(gòu)體系的信息設(shè)計(jì)和施工方法有了很大的發(fā)展。二十世紀(jì)九十年代，“信息化方法”獲得了廣泛地應(yīng)用，其原理也大大地被擴(kuò)展?！靶畔⒒椒ā弊鳛橐环N設(shè)計(jì)、施工方法己經(jīng)被許多規(guī)范認(rèn)同，諸多學(xué)者也更加重視甚至大力倡導(dǎo)信息化方法。他們呼吁將信息化方法提到項(xiàng)目各方（業(yè)主、承包商及咨詢(xún)工程師）的議事日程表?！靶畔⒒椒ㄊ墙鉀Q目前理論與實(shí)際日益脫節(jié)”的有效辦法?！靶畔⒒椒ㄌ貏e適于隧道工程”。過(guò)去我們?cè)谒淼朗┕ぶ校旧弦彩前凑铡靶畔⒒O(shè)計(jì)施工”的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的。但因獲取信息手段發(fā)展的遲緩、信息傳輸系統(tǒng)的不完善以及隧道施工環(huán)境和管理體制的限制等等原因并未實(shí)現(xiàn)真

12、正意義上的“信息化”。但最近一段時(shí)間，由于信息技術(shù)、通信技術(shù)以及各種獲取信息手段和方法的迅速發(fā)展，特別是設(shè)計(jì)施工體制的改革以及適應(yīng)未來(lái)“設(shè)計(jì)施工總承包(designbuildcontract)”體制的實(shí)施要求，給真正實(shí)現(xiàn)隧道工程“信息化設(shè)計(jì)施工”創(chuàng)造了良好的條件和基礎(chǔ)。1.1.3隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理隧道及地下工程與其他工程相比具有隱蔽性、施工復(fù)雜性、地層條件和周?chē)h(huán)境的不確定性等突出特點(diǎn)，從而加大了施工技術(shù)難度和建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)性。在國(guó)外，地下結(jié)構(gòu)工程的風(fēng)險(xiǎn)分析是從20世紀(jì)50年代末開(kāi)始的。早期主要集中在對(duì)巖土參數(shù)的研究。近期的主要研究側(cè)重于“隧道工程建設(shè)全面風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)”，將地下結(jié)

13、構(gòu)工程中的主要風(fēng)險(xiǎn)分為4類(lèi)：造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)；造成項(xiàng)目造價(jià)增加的風(fēng)險(xiǎn)；造成工期延誤的風(fēng)險(xiǎn)和造成不能滿足設(shè)計(jì)、使用要求的風(fēng)險(xiǎn)等。隧道穿越既有構(gòu)筑物的安全風(fēng)險(xiǎn)分析包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容：（l）隧道施工期間本身的安全風(fēng)險(xiǎn)分析；（2）既有構(gòu)筑物的現(xiàn)狀評(píng)估；（3）隧道施工對(duì)既有構(gòu)筑物安全風(fēng)險(xiǎn)影響分析及評(píng)估。地層變形的主要風(fēng)險(xiǎn)因素就包括：（1）工程地質(zhì)及水文地質(zhì)；（2）主要施工方法；（3）施工工藝；（4）結(jié)構(gòu)斷面形式與大??；（5）支護(hù)結(jié)構(gòu)形式；（6）地層損失；（7）輔助施工措施；（8）不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)地段；（9）突發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)事件；（10）隧道上部荷載；（11）覆土厚度；（12）施工管理；

14、（13）監(jiān)控量測(cè).1.1.4傳感器網(wǎng)絡(luò)等信息化技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)等信息化技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究起步于20世紀(jì)90年代末期。國(guó)際上，1999年和2003年著名的美國(guó)商業(yè)周刊和mit技術(shù)評(píng)論technologyreview在預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的報(bào)告中，分別將其列為21世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大新技術(shù)之一。國(guó)際上許多著名的大學(xué)和公司紛紛從不同的層次、不同的角度對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。1995年美國(guó)提出了“國(guó)家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃”；2002年美國(guó)英特爾公司發(fā)布“基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計(jì)算發(fā)展規(guī)劃”。2004年3月英特爾公司演示了家庭護(hù)理的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)在鞋、家具以家用

15、電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人和殘障人的家庭生活，利用無(wú)線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。傳感器的英文名是“sensor”，它來(lái)源于拉丁語(yǔ)“sense”，意思是“感覺(jué)”、“知覺(jué)”等。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb/t7665-1987)，傳感器通用術(shù)語(yǔ)對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量、并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或者裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺?或稱(chēng)響應(yīng))被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺?或響應(yīng))的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。由于電信號(hào)是易于傳輸、檢測(cè)和處理的物理量，所以過(guò)去也

16、常把將非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置稱(chēng)為傳感器。在工程測(cè)試中，傳感器是測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它把諸如溫度、壓力、流量、應(yīng)變、位移、速度、加速度等信號(hào)轉(zhuǎn)換成電的能量信號(hào)(如電流、電壓)或電的參數(shù)信號(hào)(如電阻、電容、電感等)，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換、傳輸進(jìn)行記錄或顯示。因此傳感器的性能如動(dòng)態(tài)特性、靈敏度、線性度等都會(huì)直接影響到整個(gè)測(cè)試過(guò)程的質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外都將傳感器列為尖端技術(shù)。1.1.4.1傳感器的分類(lèi)按被測(cè)物理量分類(lèi)：如測(cè)溫度、流量、位移等所用的溫度傳感器、流量傳感器、位移傳感器、速度傳感器等(見(jiàn)表2.1)。表2.1傳感器按被測(cè)量分類(lèi)被測(cè)量類(lèi)別被測(cè)量熱工量溫度、熱量、比熱容；壓力、壓差、真空度；流量、流速、風(fēng)

17、速機(jī)械量位移(線位移、角位移)、尺寸、形狀；力、重量、力矩、應(yīng)力；質(zhì)量；轉(zhuǎn)速、線速度；振動(dòng)幅值、頻率、加速度、噪聲物性和成分量氣體化學(xué)成分、液體化學(xué)成分；酸堿度(ph值)、鹽度、濃度、黏度、密度、相對(duì)密度狀態(tài)量顏色、透明度、磨損量、材料內(nèi)部裂紋或缺陷、氣體漏泄、表面質(zhì)量根據(jù)不同的作用機(jī)理，可將傳感器分為電阻傳感器、電容傳感器、電感傳感器、壓電傳感器、光電傳感器、磁電傳感器、磁敏傳感器等。傳感器是一種能量轉(zhuǎn)換和傳遞的器件。按能量傳遞方式可將傳感器分為能量控制型、能量轉(zhuǎn)換型及能量傳遞型。1.1.4.2傳感器的發(fā)展趨勢(shì)（1）采用新原理、開(kāi)發(fā)新型傳感器；（2）大力開(kāi)發(fā)物性型傳感器(因?yàn)榭拷Y(jié)構(gòu)型有些滿足

18、不了要求)；（3）傳感器的集成化；（4）傳感器的多功能化；（5）傳感器的智能化(smartsensor)；（6）研究生物感官，開(kāi)發(fā)仿生傳感器。1.1.4.3隧道工程常用的傳感器在地下及隧道工程中常用的傳感器有鋼弦式傳感器、差動(dòng)電阻式傳感器、電感式傳感器、電阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、壓磁式傳感器、伺服加速度計(jì)傳感器（forcebalancedtypeaccelerator）、液壓測(cè)力計(jì)等類(lèi)型。1.1.5常見(jiàn)的隧道健康管理系統(tǒng)常見(jiàn)的隧道健康管理系統(tǒng)隧道健康數(shù)據(jù)渠道包括：針對(duì)性檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控（應(yīng)力、應(yīng)變和位移）。隧道健康檔案組成包括：設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)數(shù)據(jù)；地理地質(zhì)數(shù)據(jù)；檢測(cè)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

19、隧道健康狀態(tài)評(píng)估包括：隧道模型、健康評(píng)估模型。圍巖與襯砌之間接觸應(yīng)力（鋼弦式壓力盒、油腔壓力盒）、圍巖應(yīng)力-應(yīng)變量測(cè)（鋼弦式應(yīng)變/應(yīng)力計(jì)、差動(dòng)電阻應(yīng)變計(jì)、電測(cè)錨桿）。地球物理探測(cè)方法有：彈性波（聲波、超聲波、地震波）、電阻率法（巖土介質(zhì)拉伸和壓縮導(dǎo)致電阻率變化）。位移量測(cè)：拉伸儀（電阻感應(yīng)式和應(yīng)力波式）、隧道凈空變化測(cè)定儀。成隧后的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)內(nèi)容：圍巖應(yīng)變監(jiān)測(cè)、支護(hù)與圍巖間的壓力監(jiān)測(cè)、隧道空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、采用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測(cè)巖石應(yīng)力、數(shù)字化的閉路電視系統(tǒng)監(jiān)視隧道內(nèi)情況。圖2.59隧道健康管理系統(tǒng)圖2.60施工監(jiān)測(cè)的流程圖1.2存在問(wèn)題存在問(wèn)題隧道施工信息化的發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)

20、展的。有一部分是地面信息化技術(shù)的拿來(lái)使用，但更多的是針對(duì)地下工程結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)。目前的問(wèn)題如下：（1）地下工程施工的理論有待提高，眾多的通用理論、定律受?chē)鷰r復(fù)雜性局限，大多為理想條件下推論，在地下工程施工時(shí)很難使用。使得地下工程施工實(shí)踐性更強(qiáng)，依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)更多。大多圍巖分級(jí)看似嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)際上很難操作，同樣的標(biāo)準(zhǔn)，不同的技術(shù)人員仍會(huì)得出不同的結(jié)果。（2）隧道施工信息化并非狹義上的監(jiān)控量測(cè)，監(jiān)控量測(cè)目前作為施工的必要工序，在施工中容易執(zhí)行，但施工全方位真正意義的信息化由于重視程度不夠和資金原因很難大范圍實(shí)現(xiàn)，造成隧道施工風(fēng)險(xiǎn)增大。（3）動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施涉及到建設(shè)，設(shè)計(jì)，施工，監(jiān)理等各個(gè)方面，需要嚴(yán)

21、格、科學(xué)的施工管理和高素質(zhì)、技術(shù)密集型、應(yīng)變能力強(qiáng)的隊(duì)伍，關(guān)系到工程項(xiàng)目的投資、質(zhì)量、進(jìn)度等各個(gè)因素，可謂是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。傳統(tǒng)的工程建設(shè)基本程序通常難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的要求。目前動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)主要用于處理施工中較為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化和修正，很難處理諸如工程項(xiàng)目的全系統(tǒng)、全功能、全系列的設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題。（4）施工信息化系統(tǒng)的體系不完整，可操作性和實(shí)用性不強(qiáng)。信息化系統(tǒng)一般應(yīng)包括三個(gè)方面，信息采集和管理、設(shè)計(jì)建模和設(shè)計(jì)算法、設(shè)計(jì)結(jié)果的分析和評(píng)價(jià)。在信息采集和管理方面，目前手段相對(duì)落后，需要引入和研究現(xiàn)代先進(jìn)的科技手段，包括軟件（信息采集和管理系統(tǒng)）和硬件（采集技術(shù)及通信設(shè)備）的研究等；作為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)體

22、系核心部分的設(shè)計(jì)建模和設(shè)計(jì)算法方面，有一些成果，但仍不系統(tǒng)不完整；而設(shè)計(jì)結(jié)果的分析和評(píng)價(jià)方面，還相當(dāng)落后。目前動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的三大組成部分還無(wú)法協(xié)調(diào)和匹配，使得動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作難以全面推廣應(yīng)用。（5）施工信息化的核心仍是大量多元信息的綜合分析，如能將信息化應(yīng)用于工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程，對(duì)工程項(xiàng)目的全壽命負(fù)責(zé)，將能發(fā)揮巨大的作用，具有實(shí)際的意義。（6）目前多數(shù)的施工信息化仍表現(xiàn)在局部某些工序中，單項(xiàng)的信息化工作應(yīng)用較多，如人員管理的信息化、掌子面視頻監(jiān)控、施工過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)等。相對(duì)獨(dú)立的平臺(tái)僅僅是一個(gè)基本工具而已，很難發(fā)揮融合、聯(lián)動(dòng)的巨大效能。1.3發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)

23、技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得傳統(tǒng)隧道工程信息化技術(shù)水平迅速得到提升。其主要發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為它的數(shù)字化、自動(dòng)化、快速化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平的提高。（1）隧道施工信息化理論的發(fā)展隧道施工信息化將不局限在施工監(jiān)控，隧道施工信息化的理論將進(jìn)入綜合系統(tǒng)研究，單一的指標(biāo)很難滿足施工要求，隨著大量多元信息的利用和共同的作用效能，使得更加系統(tǒng)的綜合的理論將不斷出現(xiàn)。（2）隧道施工信息多元化隨著通信技術(shù)的發(fā)展，隧道多種信息源均可接入高速化的信息通道，設(shè)計(jì)與施工人員在地下將能享受到地上的信息化待遇。這將大大促使設(shè)計(jì)對(duì)施工眾多參數(shù)的需求，以大大提高設(shè)計(jì)的精細(xì)化和技術(shù)水平，更加切合圍巖實(shí)際的支護(hù)體

24、系將能保證結(jié)構(gòu)與圍巖的長(zhǎng)期和諧共處。（3）隧道特殊環(huán)境的大容量信息高速傳輸在隧道施工過(guò)程中以無(wú)線技術(shù)為主干網(wǎng)的地下工程施工信息化高速公路建立，這將徹底改變目前的隧道施工信息傳遞的限制。把目前隧道烽火臺(tái)的傳遞方式直接進(jìn)入電子傳遞時(shí)代，無(wú)線技術(shù)在地下施工有很大的靈活性，且移動(dòng)方便和組網(wǎng)靈活在地下工程施工中有廣泛的應(yīng)用前景。（4）信息的自動(dòng)采集與智能傳感技術(shù)的發(fā)展隨著各種智能傳感器的應(yīng)運(yùn)而生，隧道施工的監(jiān)測(cè)技術(shù)更加簡(jiǎn)潔、便利、快速。感知感覺(jué)、條件反射將是智能傳感器發(fā)展的方向。它對(duì)隧道施工信息化的發(fā)展具有重大的影響。（5）多種技術(shù)的融合與聯(lián)動(dòng)隨著各種新的信息技術(shù)頻頻出現(xiàn)，行業(yè)用戶(hù)對(duì)解決方案的關(guān)注度將日

25、益提高，信息化水平向更高層次提升。物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、數(shù)字醫(yī)療、云計(jì)算、新一代數(shù)據(jù)中心、虛擬化存儲(chǔ)應(yīng)用、移動(dòng)商務(wù)、傳感網(wǎng)、soa、統(tǒng)一通信應(yīng)用將為隧道施工信息化提供支持，且多種技術(shù)的融合與聯(lián)動(dòng)將發(fā)揮更大的效能。如：gis、gprs、gps、web等技術(shù)融入隧道施工信息化，將大大提高地下工程施工抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。（6）可視化仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展可視化仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和味覺(jué)等的感觀世界，用戶(hù)可以直接用人的技能和智慧對(duì)這個(gè)生成的虛擬實(shí)體進(jìn)行觀察和操作；同時(shí)它也是一種用戶(hù)界面工具，用它既可以觀察數(shù)據(jù)，又可以與數(shù)據(jù)交互。隧道施工信息化與三維空間實(shí)際隧道工程

26、結(jié)合，提高了對(duì)信息判別和理解判斷的能力。隨著自動(dòng)化、智能化技術(shù)的發(fā)展，地下工程的無(wú)人掘進(jìn)機(jī)也將實(shí)現(xiàn)。但信息化技術(shù)必不可少，也是最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。（7）信息化為施工管理服務(wù)隧道施工信息化必將工程的質(zhì)量、安全、進(jìn)度、投資管理于一體，更加綜合有序的為管理者提供有理有據(jù)的決策方案?；谑┕ば畔⒒目茖W(xué)合理的工程管理將為大多數(shù)管理者接受采用。（8）信息化保障施工安全信息越多代表對(duì)地下情況掌握越多，信息化的實(shí)時(shí)性、多元性、空間性使得人們對(duì)災(zāi)害的臨近有更多的預(yù)知、預(yù)感，這將大大保障了施工的安全。（9）信息化的應(yīng)急救援隧道施工一旦發(fā)生災(zāi)害性事故，由于信息化的作用，可隨時(shí)掌握災(zāi)害的現(xiàn)狀與進(jìn)一步的發(fā)展；同時(shí)也能

27、第一時(shí)間掌握人員和設(shè)備的受損情況以及進(jìn)一步的發(fā)展。這將極大地便利現(xiàn)場(chǎng)的快速有效科學(xué)救援。（10）隧道工程信息化的全壽命管理從隧道工程建設(shè)的前期、中期和后期信息化技術(shù)的使用，隧道施工信息化會(huì)對(duì)后期運(yùn)營(yíng)隧道的病害產(chǎn)生、養(yǎng)護(hù)和加固措施起到指導(dǎo)作用。進(jìn)一步利用隧道工程信息化技術(shù)建立隧道工程各個(gè)階段的全壽命管理，這將大大降低隧道工程各個(gè)環(huán)節(jié)的費(fèi)用，極大地保證隧道工程的長(zhǎng)久安全與長(zhǎng)壽。1.1基本概念基本概念信息化(informationalization)：新的信息與通信技術(shù)普及應(yīng)用導(dǎo)致的信息傳遞時(shí)空阻礙性的消失，在信息基礎(chǔ)設(shè)施到達(dá)的地方信息可獲得性趨同。也被理解為與此相伴隨的社會(huì)組織之形式及其屬性。信息

28、化的概念起源于60年代的日本，首先是由一位日本學(xué)者提出來(lái)的，而后被譯成英文傳播到西方，西方社會(huì)普遍使用“信息社會(huì)”和“信息化”的概念是70年代后期才開(kāi)始的。關(guān)于信息化的表述，在中國(guó)學(xué)術(shù)界和政府內(nèi)部作過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的研討。如有的認(rèn)為，信息化就是計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)代化；有的認(rèn)為，信息化就是從物質(zhì)生產(chǎn)占主導(dǎo)地位的社會(huì)向信息產(chǎn)業(yè)占主導(dǎo)地位社會(huì)轉(zhuǎn)變的發(fā)展過(guò)程；有的認(rèn)為，信息化就是從工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)演進(jìn)的過(guò)程，如此等等。 1997年召開(kāi)的首屆全國(guó)信息化工作會(huì)議，對(duì)信息化和國(guó)家信息化定義為：“信息化是指培育、發(fā)展以智能化工具為代表的新的生產(chǎn)力并使之造福于社會(huì)的歷史過(guò)程。國(guó)家信息化就是在國(guó)家統(tǒng)一規(guī)劃和組

29、織下，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防及社會(huì)生活各個(gè)方面應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開(kāi)發(fā)廣泛利用信息資源，加速實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化進(jìn)程” 。實(shí)現(xiàn)信息化就要構(gòu)筑和完善6個(gè)要素（開(kāi)發(fā)利用信息資源，建設(shè)國(guó)家信息網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)信息技術(shù)應(yīng)用，發(fā)展信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，培育信息化人才，制定和完善信息化政策）的國(guó)家信息化體系。隨著各種新的信息技術(shù)頻頻出現(xiàn)，技術(shù)引領(lǐng)著應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，行業(yè)用戶(hù)對(duì)解決方案的關(guān)注度將日益提高，信息化水平向更高層次提升。物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、數(shù)字醫(yī)療、云計(jì)算、新一代數(shù)據(jù)中心、虛擬化存儲(chǔ)應(yīng)用、移動(dòng)商務(wù)、傳感網(wǎng)、soa、統(tǒng)一通信應(yīng)用將成為2009年信息化十大熱點(diǎn)技術(shù)。十大熱點(diǎn)技術(shù)概念解釋?zhuān)何锫?lián)網(wǎng)（theinterne

30、tofthings）：是通過(guò)射頻識(shí)別（rfid）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。智能電網(wǎng)：是電網(wǎng)的智能化，也被稱(chēng)為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決

31、策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶(hù)、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶(hù)需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。數(shù)字醫(yī)療：是在數(shù)字化醫(yī)學(xué)研究的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)管理信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療技術(shù)與醫(yī)療行為信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療檢查設(shè)備與治療設(shè)備數(shù)字化和信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療質(zhì)量管理信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療技術(shù)服務(wù)信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療護(hù)理社區(qū)服務(wù)數(shù)字化與信息數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療信息資源、檔案材料數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療機(jī)構(gòu)各項(xiàng)管理項(xiàng)目扶持信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；醫(yī)療

32、技術(shù)數(shù)字化教學(xué)；數(shù)字化醫(yī)療科學(xué)研究等諸方面。是醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的前進(jìn)目標(biāo)，發(fā)展方向?！霸朴?jì)算”（cloud-based）：廣義的云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是it和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)。狹義云計(jì)算是指it基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺(tái)、軟件）。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱(chēng)為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來(lái)是可以無(wú)限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱(chēng)為像水電一樣使用it基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)據(jù)中心（datacenter）：是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)

33、絡(luò)，用來(lái)在internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上加速信息的傳遞。當(dāng)前企業(yè)數(shù)據(jù)中心正面臨著成本、速度、整合、管理、安全、資源共享及動(dòng)態(tài)調(diào)配等一系列挑戰(zhàn)，構(gòu)建新一代數(shù)據(jù)中心勢(shì)在必行。虛擬存儲(chǔ)：就是把多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)模塊（如硬盤(pán)、raid）通過(guò)一定的手段集中管理起來(lái)，所有的存儲(chǔ)模塊在一個(gè)存儲(chǔ)池（storagepool）中得到統(tǒng)一管理，從主機(jī)和工作站的角度，看到就不是多個(gè)硬盤(pán)，而是一個(gè)分區(qū)或者卷，就好象是一個(gè)超大容量（如1t以上）的硬盤(pán)。這種可以將多種、多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一管理起來(lái)，為使用者提供大容量、高數(shù)據(jù)傳輸性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，就稱(chēng)之為虛擬存儲(chǔ)。移動(dòng)商務(wù)：也稱(chēng)移動(dòng)辦公，是一種利用手機(jī)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)辦公信息化的全新方式，它

34、是移動(dòng)通信、pc電腦與互聯(lián)網(wǎng)三者融合的最新信息化成果。是對(duì)通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并且利用移動(dòng)終端開(kāi)展各種商業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的一種新電子商務(wù)模式。移動(dòng)商務(wù)是與商務(wù)活動(dòng)參與主體最貼近的一類(lèi)電子商務(wù)模式，其商務(wù)活動(dòng)中以應(yīng)用移動(dòng)通訊技術(shù)使用移動(dòng)終端為特性。傳感網(wǎng)：隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn)，通過(guò)自組織的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。其功能是借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的傳感器測(cè)量周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號(hào)，從而探測(cè)包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。soa（service-orientedarchitecture）：面向服務(wù)的體

35、系結(jié)構(gòu)，是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱(chēng)為服務(wù)）通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。統(tǒng)一通信（unifiedcommunications，簡(jiǎn)稱(chēng)uc）：是指把計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)融為一體的新通信模式，作為一種解決方案和應(yīng)用，其核心內(nèi)容是：讓人們無(wú)論任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，都可以通過(guò)任何設(shè)備、任何網(wǎng)絡(luò)，獲得數(shù)據(jù)、圖像和聲音的自由通信。也就是說(shuō)，統(tǒng)一通信系統(tǒng)將語(yǔ)音、傳真、電子郵件、移動(dòng)短消息、多媒體和數(shù)據(jù)等所有信息類(lèi)型合為一體

36、，從而為人們帶來(lái)選擇的自由和效率的提升。（例如，傳統(tǒng)的電話將被取代以支持基于軟電話屏幕的客戶(hù)端軟件。）它區(qū)別于網(wǎng)絡(luò)層面的互聯(lián)互通，而是以人為本的應(yīng)用層面的融合與協(xié)同，是更高一個(gè)層次的理念，新一代通信與it產(chǎn)業(yè)。2. 2現(xiàn)代信息技術(shù)的技術(shù)特征現(xiàn)代信息技術(shù)的技術(shù)特征信息化概念的復(fù)雜內(nèi)涵是由其獨(dú)特的技術(shù)特性決定的，這些技術(shù)特性可以概括為如下幾方面：（1）數(shù)字化。（2）網(wǎng)絡(luò)化。（3）大容量。（4）高帶寬。把一切信息都轉(zhuǎn)換成數(shù)字固然方便，但比特?cái)?shù)是極高的。2.3 信息化概念的技術(shù)內(nèi)涵信息化概念的技術(shù)內(nèi)涵在相當(dāng)一部分技術(shù)專(zhuān)家看來(lái)，信息化就是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的綜合及其運(yùn)用過(guò)程。阿古爾等人認(rèn)為，信息化-這

37、是在計(jì)算機(jī)化（廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)存取和現(xiàn)代通信手段）基礎(chǔ)上建立適應(yīng)政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)任務(wù)的社會(huì)信息基礎(chǔ)設(shè)施。格莉米扎寫(xiě)道，“在全世界組建全球性的信息網(wǎng)絡(luò)，并將它們聯(lián)成統(tǒng)一的信息空間，簡(jiǎn)要地說(shuō)，建設(shè)將世界上所有貯存的信息變成每一個(gè)人財(cái)富的人類(lèi)共同體-這就是信息化”。從技術(shù)的角度看，信息化實(shí)質(zhì)上是計(jì)算機(jī)化加通信化，為此，美國(guó)學(xué)者還創(chuàng)造了一個(gè)新詞compunication（計(jì)算機(jī)通信）。2.1.4 隧道施工信息化隧道施工信息化隧道工程信息化就是集工程當(dāng)前已知所有信息，收集、傳輸、分類(lèi)、歸納進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，供隧道工程建設(shè)方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、監(jiān)督等資源共享以及進(jìn)一步分析、利用、決策的隧道工程信息共同體。

38、從技術(shù)角度上講，就是收集施工過(guò)程所有信息，利用信息化高速公路快速上網(wǎng)，便于建設(shè)各方相互溝通、指導(dǎo)和管理施工。tmigs是北京市市政工程研究院、北京交通大學(xué)等單位聯(lián)合研制的地下工程安全保障系統(tǒng)，它將大量、多元、綜合技術(shù)有效有機(jī)融合到地下工程施工中將極大提高和保障施工的安全。tmigs利用多行業(yè)、多元信息、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的前沿技術(shù)，集成預(yù)報(bào)預(yù)警機(jī)理、信息系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)、安全管理與一體為地下工程施工保駕護(hù)航，這也是地下工程安全保障技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于隧道及地下工程的特殊性，在施工過(guò)程中存在著諸多風(fēng)險(xiǎn)，這里針對(duì)隧道及地下工程的施工過(guò)程中如何應(yīng)對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合tmigs隧道施工多元信息預(yù)警與安全管理

39、系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)tmigs系統(tǒng)）介紹隧道施工信息化預(yù)警平臺(tái)的構(gòu)建及在地下工程施工中的應(yīng)用，供從事地下工程施工管理人員參考。3.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成tmigs系統(tǒng)包括：三維激光掃描、各種類(lèi)型傳感器、安全定位考勤卡、攝像頭（洞口和掌子面）、現(xiàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)（pda和掌上電腦）、傳輸基站、網(wǎng)關(guān)基站、采集基站、洞口信息牌和廣播、太陽(yáng)能電源等組合而成。主要構(gòu)成如圖所示。tmigs系統(tǒng)包含了用戶(hù)管理、系統(tǒng)設(shè)置、系統(tǒng)操控、工程管理、安全保障及各種設(shè)置與添加。其中用戶(hù)管理可對(duì)用戶(hù)規(guī)定權(quán)限，方便不同管理層次對(duì)工程資料的掌握和控制。工程管理包括：（1）對(duì)已有工程資料、勘察設(shè)計(jì)、地質(zhì)預(yù)報(bào)、地質(zhì)編錄等資料的錄入；（2）人員、

40、機(jī)械設(shè)備的定位管理，可掌握工作面及整個(gè)隧道人員機(jī)械的分布情況；（3）對(duì)自動(dòng)、人工測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料的綜合查詢(xún)與分析；（4）根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)預(yù)警報(bào)及綜合分析后的分級(jí)警報(bào)控制（紅、橙、黃、藍(lán)四級(jí)）。（5）提供滿足隧道安全管理的通用日、周、月報(bào)表。綜合分析包括：（1）常規(guī)的數(shù)據(jù)處理（圓滑處理、回歸分析、趨勢(shì)分析等）；（2）圖形顯示包括四種類(lèi)型的圖形，方便監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化。專(zhuān)業(yè)分析包括：回歸分析、灰色理論模型、極限應(yīng)變模型、有限元分析等方法，最后生成管理、分析和監(jiān)控模型。該系統(tǒng)能大大地減輕監(jiān)測(cè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、提高成果質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息快速反饋和安全預(yù)警，力爭(zhēng)達(dá)到任何一位相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或主管(a

41、nybody)、在任何時(shí)間(anytime)、任意地點(diǎn)(anywhere)、只要能夠接入互聯(lián)網(wǎng)即可訪問(wèn)本系統(tǒng)，就能完成系統(tǒng)中涵蓋的所有管理工作(anything)，從而實(shí)現(xiàn)基于webgis可視化的施工環(huán)境監(jiān)測(cè)的4a服務(wù)，達(dá)到安全信息化施工的目的等優(yōu)點(diǎn)。3.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)tmigs隧道多元信息預(yù)警與安全管理系統(tǒng)用于各種地下工程的施工監(jiān)測(cè)與管理，它集多元信息（鋼弦式頻率類(lèi)傳感器、電流電壓類(lèi)、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字信號(hào)類(lèi)、聲音、視頻、人機(jī)定位等）預(yù)警及安全管理功能于一體，是全方位地下工程施工與運(yùn)營(yíng)的安全保障管理系統(tǒng)。tmigs在隧道施工過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）可進(jìn)行掌子面視頻監(jiān)控及拍照（數(shù)字地

42、質(zhì)編錄）；（2）對(duì)掌子面進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)預(yù)警；（3）放炮眼位置、輔助設(shè)備安裝就位；（4）拱頂下沉量測(cè)；（5）周邊位移量測(cè)；（6）斷面掃描；（7）通過(guò)兩次掃描測(cè)量二襯厚度；（8）人員、設(shè)備定位并與后臺(tái)通訊；（9）各種選測(cè)斷面?zhèn)鞲衅鳎l率類(lèi)、電壓電流類(lèi)、開(kāi)關(guān)量類(lèi)、數(shù)字類(lèi)等）的無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警；（10）可在隧道內(nèi)利用已有基站進(jìn)行通訊；（11）通過(guò)警燈、鳴笛進(jìn)行四級(jí)預(yù)警報(bào)；（12）建設(shè)各方參與的信息查詢(xún)、處理的網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)；（13）風(fēng)險(xiǎn)管理、專(zhuān)家決策、安全預(yù)警；（14）施工預(yù)案、應(yīng)急響應(yīng)；（15）bbs群測(cè)群防論壇。圖10.14tmigs現(xiàn)場(chǎng)布置示意圖10.15tmigs功能流程4.1用戶(hù)管理用戶(hù)管理用戶(hù)由序

43、號(hào)、登陸名稱(chēng)、姓名、單位、部門(mén)、工區(qū)號(hào)、工作崗位、聯(lián)系方式、身份證號(hào)、管理的隧道等組成，以上列表內(nèi)容能基本描述用戶(hù)基本屬性。圖10.17用戶(hù)管理列表圖10.18建立用戶(hù)4. 2權(quán)限管理權(quán)限管理tmigs系統(tǒng)規(guī)定了用戶(hù)五個(gè)級(jí)別，各級(jí)別功能由一級(jí)用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和管理人員情況自行設(shè)定。4.3系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置是整個(gè)系統(tǒng)的主干骨架，它由各種基站組成，在此平臺(tái)上可對(duì)各種基站進(jìn)行設(shè)置，包括基站之間關(guān)系和基站本身功能的設(shè)置。4.3.1分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制4.3.1.1網(wǎng)絡(luò)組建模式圖10.20網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)架圖示基站分為以下幾種類(lèi)型：（1）主控基站：主要控制信息源的進(jìn)出、便于統(tǒng)計(jì)管理等；（

44、2）節(jié)點(diǎn)基站：系統(tǒng)低層信息連接單元；（3）網(wǎng)關(guān)基站：一系列傳輸基站的鏈頭，通過(guò)無(wú)線方式與服務(wù)器或intnet連接；包括通過(guò)節(jié)點(diǎn)基站直接聯(lián)入服務(wù)器（簡(jiǎn)稱(chēng)：直聯(lián)網(wǎng)關(guān)）和gprs/3g聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)端口（簡(jiǎn)稱(chēng)：gprs/3g網(wǎng)關(guān)）；（4）傳輸基站：信息通道的基本節(jié)點(diǎn)單元；（5）采集基站：可進(jìn)行多元數(shù)據(jù)信息采集，同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能；（6）信號(hào)基站：連接各種信息源，負(fù)責(zé)信息交互；基站布置在地下空間內(nèi)部，每隔一定的距離安放一個(gè)基站，這些基站就自動(dòng)組成了一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。基站形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離有限，如果地下空間較大，安放的基站較多，可通過(guò)主控來(lái)延長(zhǎng)無(wú)線傳輸?shù)木嚯x，兩個(gè)主控之間也可由can總線用線纜

45、來(lái)連接。4.3.1.2傳輸節(jié)點(diǎn)屬性系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)略列表見(jiàn)圖10.21，由基站編號(hào)（唯一）、安放隧道、所屬網(wǎng)關(guān)、基站類(lèi)型、所在位置、采集設(shè)置（基站有采集功能）、警燈、鳴笛、工作狀態(tài)等組成。圖10.21系統(tǒng)設(shè)置圖10.22修改基站信息窗4.3.1.3輪詢(xún)周期輪詢(xún)周期式系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，太快系統(tǒng)處于緊張繁忙狀態(tài)；太慢系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍；它是系統(tǒng)循環(huán)訪問(wèn)各節(jié)點(diǎn)基站的頻率，系統(tǒng)每隔一個(gè)周期需與各基站聯(lián)系，下發(fā)上層命令，取回終端的各種信息數(shù)據(jù)等。4.3.2硬件平臺(tái)硬件平臺(tái)4.3.2.1網(wǎng)關(guān)基站網(wǎng)關(guān)基站：分為直連網(wǎng)關(guān)和gprs/3g網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)連接計(jì)算機(jī)與設(shè)備，做為中轉(zhuǎn)站。內(nèi)置zigbee模塊直連方式，通過(guò)rs232串口

46、與計(jì)算機(jī)連接。gprs/3g連接方式，內(nèi)置sim卡，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬串口與服務(wù)器通訊。直連方式：通過(guò)rs232串口線連接在服務(wù)器的串口上（服務(wù)器串口可通過(guò)虛擬串口軟件和usb轉(zhuǎn)串口線實(shí)現(xiàn)）。gprs連接方式：內(nèi)置sim卡，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬串口與服務(wù)器通訊。圖10.27添加端口圖10.28建立網(wǎng)關(guān)4.3.2.2主控基站控制基站：設(shè)置在隧道洞口，記錄進(jìn)出洞人員考勤，是控制基站的一種。4個(gè)電流/電壓輸出型傳感器采集通道。通過(guò)網(wǎng)關(guān)基站，與計(jì)算機(jī)通訊。4.3.2.3傳輸基站綜合傳輸控制臺(tái)是一個(gè)功能全面、擴(kuò)展性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。綜合傳輸控制臺(tái)提供了zigbee、can總線、tcp/ip三種協(xié)議的接口，用它作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

47、，能靈活的構(gòu)建各種有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。除了三種網(wǎng)絡(luò)接口外，綜合傳輸控制臺(tái)預(yù)留了一個(gè)串口，并將通用i/o口、iic、spi等接口擴(kuò)展出來(lái)，可以與信號(hào)激勵(lì)采集模塊連接，組成功能強(qiáng)大的多功能采集器，這些接口的預(yù)留極大的增強(qiáng)了傳輸控制臺(tái)的擴(kuò)展性。控制臺(tái)的主控制器采用atmel的at91sam7x256，其主頻達(dá)到55mhz，內(nèi)部自帶256k高速flash和64k的sram，提供了以太網(wǎng)接口、can、spi、uart、usb、iic、通用i/o等豐富的接口控制器，為控制臺(tái)的良好擴(kuò)展性奠定了基礎(chǔ)?；静杉ǖ涝O(shè)置分別對(duì)每個(gè)通道找到預(yù)關(guān)聯(lián)的測(cè)點(diǎn)。特別注意：基站采集設(shè)置前需先在系統(tǒng)操控模塊中建立相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)，這里的設(shè)

48、置僅起到對(duì)應(yīng)與連接的作用。圖10.31傳輸基站采集通道設(shè)置圖10.32與測(cè)點(diǎn)信息關(guān)聯(lián)4.3.2.4采集基站（1）多功能采集信號(hào)激勵(lì)多功能采集器是在綜合傳輸基站的基礎(chǔ)上添加了一個(gè)多通道多功能信號(hào)激勵(lì)采集模塊。信號(hào)激勵(lì)采集模塊具有強(qiáng)大的信號(hào)采集功能，提供了16路振弦式傳感器測(cè)量通道和16路電壓（電流）傳感器測(cè)量通道。（2）多功能數(shù)據(jù)采集器包括基站和多源數(shù)據(jù)采集。多源數(shù)據(jù)采集部分應(yīng)滿足各種傳感器（包括頻率、電流、電壓等信號(hào)傳感器）的測(cè)試精度要求，能滿足同時(shí)采集32個(gè)通道的傳感器數(shù)據(jù)。多功能數(shù)據(jù)采集器可連接各類(lèi)傳感器，包括：數(shù)字信號(hào)：攝像頭等；電流電壓信號(hào)：溫度、濕度、粉塵濃度等；頻率信號(hào)：各種壓力盒

49、、鋼筋計(jì)等；開(kāi)關(guān)量信號(hào)等傳感器。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情的重要途徑，多元信息數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)采集基站完成。這樣多功能數(shù)據(jù)采集器可以與多種信息源的傳感器相連，對(duì)地下空間的各種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)/定頻率采集，并及時(shí)傳送回主控制臺(tái)。（3）多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)置4.3.2.5節(jié)點(diǎn)基站是系統(tǒng)底層信息連接單元，作為無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)，是系統(tǒng)擴(kuò)展功能的重要接口。它具有zigbee模塊，同時(shí)有rs232串口，為終端產(chǎn)品接入系統(tǒng)服務(wù)。4.3.3無(wú)線傳輸物理終端節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸物理終端節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)有各種基站組成，它為各種信號(hào)源鋪設(shè)了信息化的高速公路。有了信息化的通道，當(dāng)然就要有各種信息進(jìn)入通道傳遞。4.3.3.1三維激光掃描系統(tǒng)t-

50、bjsd終端：由隧道掃描儀、連接模塊和掌上電腦組成。測(cè)量?jī)?nèi)容及應(yīng)用包括：危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、地表沉降、拱頂下沉及收斂、凈空收斂、斷面掃描、測(cè)量放點(diǎn)等內(nèi)容。通過(guò)網(wǎng)關(guān)基站，與計(jì)算機(jī)通訊。t-bjsd自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由檢測(cè)頭主機(jī)、bjsd終端節(jié)點(diǎn)模塊、傳輸基站、網(wǎng)關(guān)及后臺(tái)軟件組成，是一臺(tái)遠(yuǎn)程控制測(cè)量機(jī)器人的變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。主要技術(shù)指標(biāo)：1）檢測(cè)半徑：145m；2）檢測(cè)時(shí)間：自動(dòng)檢測(cè)約為23分鐘一個(gè)斷面(50個(gè)點(diǎn))；3）測(cè)距精度：優(yōu)于1mm；4）測(cè)角精度：優(yōu)于0.01；5）方位角范圍：30330儀器測(cè)頭垂直向下為零度；6）手動(dòng)測(cè)頭轉(zhuǎn)動(dòng)方位角范圍：0350；7）定位測(cè)量方式：具

51、有垂直向下激光定心標(biāo)志、測(cè)距功能；8）可連續(xù)紀(jì)錄斷面數(shù)：大于2500個(gè)斷面.（每個(gè)斷面選50個(gè)點(diǎn)）。4.3.3.2人員定位卡終端節(jié)點(diǎn)人員定位卡分為普通定位考勤安全識(shí)別卡（簡(jiǎn)稱(chēng)普通卡）和帶班卡。普通卡是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備，它主要用于人員定位、考勤和安全報(bào)警，可以與上層控制臺(tái)之間進(jìn)行一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的收發(fā)。4.3.3.3其它終端節(jié)點(diǎn)掌上電腦、爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)、聲發(fā)射儀、光柵系列傳感器的調(diào)理器等都可連接無(wú)線串口數(shù)據(jù)傳輸終端（北京市市政工程研究院研制）在隧道內(nèi)tmigs基站的覆蓋區(qū)遠(yuǎn)程的工作。這樣，將有大量的相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)可自由進(jìn)入tmigs構(gòu)建的隧道信息化高速公路。這對(duì)隧道工程信息化

52、預(yù)警具有重要的意義。4.4系統(tǒng)操控系統(tǒng)操控tmigs的系統(tǒng)操控是整個(gè)系統(tǒng)對(duì)硬件平臺(tái)下端各種設(shè)備及數(shù)據(jù)采集各種屬性的設(shè)定與控制部分，包括監(jiān)控量測(cè)、斷面掃描、測(cè)量放點(diǎn)、人機(jī)設(shè)置和聲像管理等主要模塊。4.4.1監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)tmigs監(jiān)控量測(cè)包括了必測(cè)項(xiàng)目與選測(cè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容，可以說(shuō)，基本實(shí)現(xiàn)了隧道監(jiān)控量測(cè)的自動(dòng)化、數(shù)字化和信息化。為了確保隧道設(shè)計(jì)合理、施工安全，系統(tǒng)支持的必測(cè)項(xiàng)目有：地質(zhì)支護(hù)與觀察（前端攝像與數(shù)碼拍照）、拱頂下沉、凈空收斂、地表沉降、錨桿軸力等自動(dòng)測(cè)量。預(yù)（報(bào)）警信息的發(fā)布由人工發(fā)布和計(jì)算機(jī)自動(dòng)發(fā)布相結(jié)合組成，計(jì)算機(jī)自動(dòng)預(yù)警是根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值或閾值結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

53、自動(dòng)預(yù)警功能的。4.4.1.1掌子面穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)根據(jù)施工方法、開(kāi)挖情況在掌子面上設(shè)計(jì)一些特征點(diǎn)，利用t-bjsd三維掃描技術(shù)進(jìn)行高頻率變形監(jiān)測(cè)跟蹤。本系統(tǒng)包括利用圓曲線、直線和任意點(diǎn)的方式快速設(shè)點(diǎn)，以達(dá)到對(duì)掌子面快速設(shè)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。圖10.46直線測(cè)點(diǎn)設(shè)置圖10.44圓曲線測(cè)點(diǎn)設(shè)置圖10.48設(shè)置任意測(cè)點(diǎn)圖10.50設(shè)置洞口地表測(cè)點(diǎn)4.4.1.3拱頂下沉及凈空收斂隧道的必測(cè)項(xiàng)目包括：掌子面及支護(hù)結(jié)構(gòu)觀察、拱頂下沉、凈空收斂、錨桿軸力等，鐵路規(guī)范與公路規(guī)范略有差別。系統(tǒng)利用自動(dòng)化技術(shù)，在略微降低精度（精度1mm/50m）的情況下，采用及時(shí)監(jiān)測(cè)和增加測(cè)點(diǎn)密度彌補(bǔ)拱頂下沉、凈空收斂精度略低的問(wèn)題。

54、圖10.51利用斷面掃描代替拱頂下沉和周邊位移量測(cè)4.4.1.4選測(cè)項(xiàng)目（傳感器測(cè)點(diǎn)）信息采集和管理是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。信息采集技術(shù)研究包括：接觸式和非接觸式的采集手段。tmigs系統(tǒng)的綜合采集器由基站和采集卡組成，它可同時(shí)連接16路頻率信號(hào)和16路電流電壓或開(kāi)關(guān)量信號(hào)可選，同時(shí)還可連接數(shù)字信號(hào)（有r232串口和485口）。可連接攝像頭，三維激光掃描儀等設(shè)備。基本涵蓋隧道各種信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、頻率設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的透明傳輸功能，是一個(gè)廣普的計(jì)算機(jī)外延加多信息源的采集系統(tǒng)。圖10.54隧道各種選測(cè)斷面示意圖圖10.54隧道各種選測(cè)斷面示意圖4.4.1.5人工測(cè)點(diǎn)在隧道監(jiān)控量測(cè)中難免有一些特殊

55、測(cè)點(diǎn)由于現(xiàn)場(chǎng)情況或費(fèi)用原因不能進(jìn)行自動(dòng)采集，tmigs系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)預(yù)留人工測(cè)點(diǎn)處理此類(lèi)問(wèn)題。人工測(cè)點(diǎn)只是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)入口，一旦錄入，不論是人工測(cè)點(diǎn)還是其它測(cè)點(diǎn)，處理的方法都是一樣的。4.4.1.6聲像測(cè)點(diǎn)聲像測(cè)點(diǎn)是對(duì)聲音和視頻圖像的管理，聲音是后臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)人員的語(yǔ)音錄音段，視頻時(shí)各個(gè)攝像頭的視頻存檔。視頻通常接在采集器的串口接口上，它的設(shè)置也在采集器的采集設(shè)置窗口進(jìn)行。4.4.2斷面掃描斷面掃描隧道斷面掃描包括施工過(guò)程中對(duì)開(kāi)挖面的掃描、對(duì)初期支護(hù)的掃描、對(duì)二次襯砌的掃描。依據(jù)掃描結(jié)果判斷開(kāi)挖超欠挖情況，調(diào)整爆破參數(shù)；判斷初期支護(hù)有否侵限（二襯施做前）；判斷二襯有否侵限。4.4.3測(cè)量放點(diǎn)測(cè)量放點(diǎn)t-b

56、jsd在隧道內(nèi)自動(dòng)工作，只要儀器本身的位置確定，它就可以隨時(shí)聽(tīng)從現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的調(diào)配，隨時(shí)可以對(duì)隧道內(nèi)儀器覆蓋范圍內(nèi)的所有空間點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指示、放點(diǎn)、放炮點(diǎn)、防預(yù)埋件點(diǎn)、設(shè)備就位點(diǎn)等，也可測(cè)量任意兩點(diǎn)的距離，只需在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)掌上電腦操作或通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器操作均可。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)是任務(wù)優(yōu)先，通常是在空閑時(shí)，某個(gè)任務(wù)需要就可占用。圖10.66測(cè)量放點(diǎn)操作界面圖10.67測(cè)量放點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)示意圖4.4.4人機(jī)設(shè)置人機(jī)設(shè)置人機(jī)設(shè)置是指對(duì)人員卡、設(shè)備卡的設(shè)置功能，人機(jī)設(shè)置列表見(jiàn)圖10.68，對(duì)人機(jī)卡的后臺(tái)操控見(jiàn)圖10.69，人機(jī)卡的建立見(jiàn)圖10.70。人機(jī)卡分為兩種類(lèi)型，一種普通卡，主要有定位、考勤、報(bào)警功能；另一種帶班

57、卡，除了定位、考勤、報(bào)警功能外，還可與后臺(tái)進(jìn)行通訊，后臺(tái)也可給帶班卡發(fā)送信息指令。人機(jī)卡只有建立后才能在系統(tǒng)中發(fā)揮作用，建立時(shí)需和人員或設(shè)備的各種信息進(jìn)行綁定，需輸入的信息如圖10.70所示，人員卡圖片見(jiàn)圖10.72。圖10.70新建人機(jī)信息界面圖10.71人員卡與管理人員手機(jī)關(guān)聯(lián)圖10.72人員卡（定位、短信、報(bào)警）圖片4.4.5掌子面地質(zhì)編錄掌子面地質(zhì)編錄在隧道內(nèi)需要的區(qū)域安放無(wú)線攝像頭（wlanipcamera），視頻信息將通過(guò)多功能采集器發(fā)送到無(wú)線基站，再由無(wú)線基站與現(xiàn)場(chǎng)辦公室連接以掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的主要情況。掌子面視頻監(jiān)控除了對(duì)開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)的施工過(guò)程監(jiān)控外，對(duì)于隧道掌子面采集的高質(zhì)量圖片可以

58、進(jìn)行地質(zhì)信息數(shù)字編錄。由于巖體裂隙、節(jié)理、層理的復(fù)雜性，采用常規(guī)方法觀察通常比較繁瑣。這里在隧道內(nèi)利用掌子面視頻和圖形圖像處理技術(shù)研究圍巖體的微細(xì)結(jié)構(gòu)分布情況，達(dá)到進(jìn)一步認(rèn)識(shí)、分辨、描述巖體的目的，詣在對(duì)隧道圍巖分類(lèi)提供依據(jù)，對(duì)圍巖變化做出預(yù)報(bào)。圖10.75照片上傳到后臺(tái)進(jìn)行相關(guān)處理4.5工程管理工程管理工程管理功能的設(shè)計(jì)是以工程建設(shè)與管理的各方為對(duì)象，它包括隧道的勘察設(shè)計(jì)資料、施工進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)、人員定位考勤等與施工過(guò)程管理有關(guān)的內(nèi)容?；竞w了隧道施工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，把施工過(guò)程的各種問(wèn)題、各種信息、各種指令與命令都存放在這個(gè)平臺(tái)上，供參建各方資料共享。4.5.1隧道概況隧道概況隧道概況

59、包括隧道名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、進(jìn)出口里程、隧道概況、大事記等，進(jìn)一步的資料包括勘察設(shè)計(jì)與施工信息。4.5.1.1設(shè)計(jì)信息勘察設(shè)計(jì)包括：幾何線形、斷面信息、圍巖分極、初支厚度、二襯厚度、預(yù)留變形等；系統(tǒng)輸入勘察設(shè)計(jì)資料一方面把設(shè)計(jì)資料通過(guò)仿真技術(shù)展現(xiàn)給用戶(hù)，另一方面讓施工者隨時(shí)查看設(shè)計(jì)資料，以免施工主要結(jié)構(gòu)出錯(cuò)。（1）幾何線形圖10.79利用設(shè)計(jì)信息構(gòu)建的隧道幾何線形tmigs系統(tǒng)在勾繪隧道時(shí)是按照五心圓描述的，這符合常規(guī)的公路隧道設(shè)計(jì)。圖10.80是由五心圓組成的隧道斷面，系統(tǒng)需要輸入五心圓的坐標(biāo)圓心、起止角度和各自半徑，其坐標(biāo)參考原點(diǎn)是在隧道進(jìn)口里程第一個(gè)圓的圓心為參考原點(diǎn)（也即零點(diǎn)）。（2）圍巖

60、分級(jí)圍巖分級(jí)是隧道設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)圍巖的分級(jí)，其信息列表見(jiàn)圖10.84。圍巖分級(jí)有相應(yīng)的地質(zhì)特征描述，該描述會(huì)在模擬隧道時(shí)顯示其信息。圖10.85圍巖分級(jí)信息建立窗圖10.86不同級(jí)別圍巖示意圖片圖10.87不同圍巖分級(jí)設(shè)計(jì)信息顯示（3）初支厚度初支厚度是描述隧道設(shè)計(jì)不同區(qū)段根據(jù)圍巖級(jí)別設(shè)計(jì)的初支類(lèi)型，其列表見(jiàn)圖10.88。在設(shè)計(jì)階段每段初支設(shè)計(jì)好對(duì)應(yīng)的圖片如圖10.89所示，圖中的典型圖片可根據(jù)隧道具體圍巖更換，這里的圖片是為了系統(tǒng)仿真時(shí)貼圖使用。不同支護(hù)類(lèi)型模擬見(jiàn)圖10.90。（4）二襯厚度指隧道設(shè)計(jì)根據(jù)不同圍巖級(jí)別、不同區(qū)段設(shè)計(jì)的襯砌厚度。設(shè)計(jì)列表見(jiàn)圖10.91所示，二次襯砌設(shè)計(jì)模擬見(jiàn)圖10.9