CN113503912A - 一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监控领域，具体提供一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，能够实现对土建设施进行健康状态智能实时监测。系统包括：前端采集设备、信息导出部件和健康数据监控平台；健康数据监控平台包括：监测数据处理单元和监测数据预警单元；监测数据处理单元实时接收前端采集设备采集的对土建设施结构健康产生影响的信息，并对其进行处理，将其转换为土建设施的物理参数；监测数据预警单元进行非健康状态下的实时预警，包括阈值预警以及变化率预警；根据土建设施的温度变化系数实现动态预警阈值算法，保障健康状态监测的准确性；通过对监测数据采集，对城市轨道交通土建设施的健康状态进行自动评估。

Description

一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统

技术领域

本发明涉及监控领域，特别是指一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统。

背景技术

近年来，随着城市轨道交通的快速发展，桥梁、隧道等土建设施数量越来越多，由于大城市存在高强度的行车量，大量土建设施已经达到了维修的临界点。通常情况下，地铁运营公司对大量桥梁和隧道的监测还是以日常人工巡检为主，其巡检成本高、智能化程度低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，以解决现有技术所存在的人工巡检的巡检成本高、智能化程度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，包括：前端采集设备、信息导出部件和健康数据监控平台；其中，健康数据监控平台包括：监测数据处理单元和监测数据预警单元；

前端采集设备包括：用于采集土建设施健康信息的传感器、用于捕捉土建设施预设范围内的防护结构发生碰撞事故图片的摄像机及信息记录装置；信息记录装置用于实时监测对土建设施结构健康产生影响的信息，包括结构响应信息及外界环境信息，并将检测到的信息进行同步采集；

信息导出部件，利用无线传输技术，用于将前端采集设备采集到的对土建设施结构健康产生影响的信息，传输至监测数据处理单元；

监测数据处理单元包括：传感器适配模块；用于实时接收前端采集设备采集的对土建设施结构健康产生影响的信息，并对其进行处理，将其转换为土建设施的物理参数；其中物理参数为温度变化系数；

传感器适配模块采用插件适配技术，用于对来自不同厂家、不同型号的传感器所采集的数据格式进行适配处理，最终得到统一规范的Socket数据包；

监测数据预警单元，用于进行非健康状态下的实时预警，包括阈值预警以及变化率预警；根据土建设施的温度变化系数实现动态预警阈值算法，保障健康状态监测的准确性；通过对监测数据采集，对城市轨道交通土建设施的健康状态进行自动评估；

其中，阈值预警包括：

a.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的阈值控制值，则进行阈值控制值预警；

b.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级阈值预警值并小于预设的阈值控制值，则进行一级阈值预警值预警；

c.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级阈值预警值并小于预设的一级阈值预警值，则进行二级阈值预警值预警；

其中，变化率预警包括：

I.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的变化率控制值，则进行变化率控制值预警；

II.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级变化率预警值并小于预设的变化率控制值，则进行一级变化率预警值预警；

III.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级变化率预警值并小于预设的一级变化率预警值，则进行二级变化率预警值预警；

进一步地，变化率为平均差值，变化率的计算步骤包括：

S1：对于任一天，计算所述天中每小时的平均值，得到任一天的24个平均值；获取任一天的30天前的24个平均值，将任一天的24个平均值与30天前的24个平均值进行同小时之间的比较，得到任一天的24个变化值；

S2：将任一天的24个变化值取绝对值；

S3：将任一天的24个绝对值取平均值得到任一天的变化率。

进一步地，健康数据监控平台还包括：

设施设备信息维护单元，用于装配、维护土建设施及其附带设施、前端采集设备的参数信息，以及后续的用户信息管理、信息维护、权限设置、数据分析和专家库完善。

进一步地，健康数据监控平台还包括：监控管制单元；监控管制单元具体包括视频监控模块以及隐患风险管制模块；

视频监控模块，用于对土建设施维修改造工程、桥隧设施隐患风险点、土建施工工程进行实时监控并保存视频录像，当用户需要查看某时段的监控点视频并调取视频录像时，向用户播放保存的视频录像；

隐患风险管制模块，用于管制预先设定好的重点监控部位，对重点监控部位进行安全隐患排查工作；具体包括：日常排查、异常情况排查、隐患排查和安全保护区排查；

其中，需要排查的安全隐患包括：安全保护区内产生的隐患和土建设施的结构健康隐患。

进一步地，所述健康数据监控平台还包括：

质量管理单元，用于与地铁资产管理信息系统联动，形成土建设施的实时监测、预警报警、维修处理、工后核查和统计评估的安全质量管理单元。

进一步地，健康数据监控平台还包括：健康信息处理单元；主要用于当土建设施的监控点出现对土建结构健康结构产生影响的因素时，对因素进行初步处理分析、预测趋势、总结归纳以及指定方案；具体如下：

对获取的土建设施结构健康状态响应信息及外在环境信息进行分析、汇总，同时对质量管理单元中的安全质量管理数据与上述信息同时进行统计，得到土建设施结构的监测指标信息，分析得到的监测指标信息的数据规律，筛选指标信息中的有效数据，通过有效数据确定预警值设定方案；预测所述监测指标信息的未来发展趋势以及所述监测指标信息与目标因素之间的潜在关系；

健康信息处理单元还记载并保留了监测点的历史信息，用户通过分析土建设施监测点的历史信息，与现有监测指标信息相结合，总结出监测指标信息的特征和规律，根据归纳出的监测指标信息的特征和规律，确定超出阈值数据的实时监测指标项。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过前端采集设备监测并采集土建设施结构响应信息及外在环境信息；信息导出部件利用无线传输技术，将前端采集设备采集的土建设施结构响应信息及外在环境信息传输至监测数据处理单元；监测数据处理单元自动获取前端采集设备采集的土建设施结构响应信息及外在环境信息，并对其进行处理将其转换为土建设施的物理参数；若转换得到的物理参数大于等于预设的阈值控制值，则监测数据预警单元进行阈值控制值预警；若转换得到的物理参数大于等于预设的一级阈值预警值并小于预设的阈值控制值，则监测数据预警单元进行一级阈值预警值预警，若转换得到的物理参数大于等于预设的二级阈值预警值并小于预设的一级阈值预警值，则监测数据预警单元进行二级阈值预警值预警，从而实现对土建设施结构及外在环境信息进行智能监测及预警；根据土建设施的温度变化系数实现动态预警阈值算法，保障健康状态监测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统功能示意图；

图3为本发明实施例提供的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统架构示意图；

图4为本发明实施例提供的信息记录装置的工作原理示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的人工巡检的巡检成本高、智能化程度低的问题，提供一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统。

如图1所示，本发明实施例提供的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，包括：前端采集设备1、信息导出部件2和健康数据监控平台3；其中，健康数据监控平台3包括：监测数据处理单元31和监测数据预警单元32；

前端采集设备1包括：用于采集土建设施健康信息的传感器、用于捕捉土建设施预设范围内的防护结构发生碰撞事故图片的摄像机及信息记录装置；用于实时监测对土建设施结构健康产生影响的信息，包括结构响应信息及外界环境信息，并将检测到的信息进行同步采集；

信息导出部件2，利用无线传输技术，用于将前端采集设备1采集到的对土建设施结构健康产生影响的信息，传输至监测数据处理单元31；

监测数据处理单元31，包括：传感器适配模块；用于实时接收前端采集设备1采集的对土建设施结构健康产生影响的信息，并对其进行处理，将其转换为土建设施的物理参数；其中物理参数为温度变化系数；

传感器适配模块采用插件适配技术，用于对来自不同厂家、不同型号的传感器所采集的数据格式进行适配处理，最终得到统一规范的Socket数据包；

监测数据预警单元32，用于进行非健康状态下的实时预警，包括阈值预警以及变化率预警；根据土建设施的温度变化系数实现动态预警阈值算法，保障健康状态监测的准确性；通过对监测数据采集，对城市轨道交通土建设施的健康状态进行自动评估；

其中，阈值预警包括：

d.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的阈值控制值，则进行阈值控制值预警；

e.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级阈值预警值并小于预设的阈值控制值，则进行一级阈值预警值预警；

f.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级阈值预警值并小于预设的一级阈值预警值，则进行二级阈值预警值预警；

其中，变化率预警包括：

I.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的变化率控制值，则进行变化率控制值预警；

II.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级变化率预警值并小于预设的变化率控制值，则进行一级变化率预警值预警；

III.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级变化率预警值并小于预设的一级变化率预警值，则进行二级变化率预警值预警。

本发明实施例的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，通过前端采集设备监测并采集土建设施结构响应信息及外在环境信息；信息导出部件利用无线传输技术，将前端采集设备采集的土建设施结构响应信息及外在环境信息传输至监测数据处理单元；监测数据处理单元自动获取前端采集设备采集的土建设施结构响应信息及外在环境信息，并对其进行处理将其转换为土建设施的物理参数；若转换得到的物理参数大于等于预设的阈值控制值，则监测数据预警单元进行阈值控制值预警；若转换得到的物理参数大于等于预设的一级阈值预警值并小于预设的阈值控制值，则监测数据预警单元进行一级阈值预警值预警，若转换得到的物理参数大于等于预设的二级阈值预警值并小于预设的一级阈值预警值，则监测数据预警单元进行二级阈值预警值预警，从而实现对土建设施结构及外在环境信息非健康状态下的实时监测及预警/报警；根据土建设施的温度变化系数实现动态预警阈值算法，保障健康状态监测的准确性。

本发明实施例的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统是软硬件结合的系统，其中，前端采集设备主要包括：温度计、表面裂缝计、激光位移传感器、倾角计、应变计、风向仪、风速仪、自动雨量站、加速度传感器、摄像机及硬盘录像机、信息记录装置以及数据采集扩展版等。

前端采集设备主要由不同类型的传感器组成，主要用于将被监测对象的不同形式的物理参数转换成便于记录及再处理的电压、电源或光信号。

信息导出部件主要包括：无线传输终端、电源箱、手机卡等。

信息导出部件主要用于信号采集、传输和处理。

如图2所示，健康数据监控平台同时设置了硬件系统，包括：服务器、交换机、路由器、防火墙、机柜等。

硬件系统主要用于信号数据的保存，是软件系统的操作平台。

健康数据监控平台的软件系统主要包括：数据库、操作系统、设施设备信息维护单元、监测数据处理单元、监测数据预警单元、视频监控单元、隐患风险管制单元、质量管理单元、健康信息处理单元、安全管理单元、系统管理单元。

健康数据监控平台的软件系统主要用于结构安全状态实时监控、预警报警、统计分析、专家库等一系统功能，可以完成数据的归档、查询、存储、维护和打印输出等工作。

本实施例中，前端采集设备，用于采集土建设施结构健康响应信息及外在环境信息，为健康数据监控平台提供数据支撑。健康数据监控平台软件系统是开机自动运行的软件，安装于健康数据监控平台的服务器中，在后台运行，通过接收前端采集设备采集到的信息，实现对土建设施的全天候、全自动的不间断实时监控及预警。

健康数据监控平台软件系统作为土建设施监控管理信息平台，对于土建设施的监测及数据处理方面，主要包括以下9个单元：

设施设备信息维护单元、监测数据处理单元、监测数据预警单元、视频监控单元、隐患风险管制单元、质量管理单元、健康信息处理单元、安全管理单元以及系统管理单元。

下面，结合实施例，对本发明的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统进行详细说明：

本实施例中，前端采集设备能够实时自动采集信息，不需要人工操作，减轻了人工的负担。前端采集设备主要包括：用于采集土建设施健康信息的传感器、用于捕捉土建设施预设范围内的防护结构发生碰撞事故图片的摄像机及信息记录装置。

本实施例中，信息记录装置，用于实时监测对土建设施结构健康产生影响的信息，包括结构响应信息及外界环境信息，并将检测到的信息进行同步采集。

本实施例中，前端采集设备采集的数据主要表现为两种不同类型的数据：一是传感器采集的监测点数据，另一种是摄像机抓拍的土建设施预设范围内的防护结构被撞击现场图片。

在本发明实施例中，采用了多种类型的传感器对土建结构响应的环境以及结构响应进行监测，对环境进行监测的传感器具体包括：温度计、风速仪、风向仪、自动雨量站或采用环境一体化测量的工作站、非接触式超声液位传感器。

其中，温度计用于监控环境温度；风速仪用于监测环境风速；风向仪用于监测环境风向；自动雨量站或采用环境一体化测量工作站用于监测环境雨量；非接触式超声液位传感器用于监测桥下积水。

对土建结构响应进行监测的传感器具体包括：振弦式裂缝计、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、转角传感器、第一倾角计、应变计、第二倾角计、挠度计、加速度传感器、锚索计、磁通量传感器、光纤光栅智能拉索、第三激光位移传感器、加速度传感器、速度传感器、碰撞检测用加速度传感器，摄像机。

其中，振弦式裂缝计用于监测梁体裂缝长度和宽度；第一激光位移传感器用于监测梁体位移；第二激光位移传感器用于监测支座位移；转角传感器用于监测支座变形；第一倾角计用于监测桥墩位移；应变计用于监测声屏障应力；第二倾角计用于监测声屏障变形；挠度计用于监测梁体扰度；加速度传感器、锚索计、磁通量传感器以及光纤光栅智能拉索等共同用于监测斜拉桥索力；第三激光位移传感器用于监测斜拉桥桥塔位移；加速度传感器以及速度传感器用于监测斜拉桥桥面振动；碰撞检测用加速度传感器以及摄像机用于监测碰撞记录。

本实施例中，如图3及上述各传感器用途所示，可以利用上述各类传感器采集温度、风速、风向、雨量、桥下积水等外在环境信息，从而实现对土建设施的外在环境监测；基于光纤光栅技术，可以利用压力/角度等传感器感知梁体挠度和支座倾斜度等几何状态信息，实现土建设施的几何状态监测；本发明还设置了激光监测装置，通过激光技术观测结构形变及表面状态，实现结构响应监测；从而形成对土建设施的XYZ轴向、倾斜、变形、应力等从外观到内在的全方位监测。

本实施例中，如图4所示，传感器用于采集土建设施结构响应信息及外在环境信息并将其发送至信息记录装置，信息记录装置可以通过信息导出部件利用无线传输技术，将传感器采集到的多方位、多种类数据上传至健康数据监控平台的监测数据处理单元，由该单元将接收到的数据进行有效数据提取，并通过提取后的数据建立土建设施物理参数的计算公式，从而对土建设施性能分析进行数学建模，进而对土建设施健康状态进行有效的诊断、评估及预测，并及时对异常产生预警报告。

本实施例中，采用多种传感器，满足多方位、多种类的数据需求，全自动化监测，预警及时可靠，监测方位全面，对设施状态评估准确有效，对减少维护成本及运营安全提供了可靠保障。

在前述城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统的具体实施方式中，进一步地，监测数据处理单元包括：传感器适配模块；

由于本发明中需要对土建设施的各个方面进行监测，所以涉及到了多种类的传感器，所以需要设置传感器适配模块，可以将所有传感器进行统一调试并进行数据处理。传感器适配模块采用插件适配技术，用于对不同厂家、不同型号的传感器采集的数据格式进行适配处理，得到规范的Socket数据包。

本实施例中，土建设施安全监控的数据采集包含多方位、多种类数据，具体包括：墩顶位移、支座位移、声屏障变形、梁体裂缝、梁体位移等等。采用的传感器类型也有多种，具体包括：激光位移计、倾角计、裂缝计、振弦式应变力等等，因此传感器适配模块采用插件适配技术，以驱动方式，解决不同厂家、不同型号的各种传感器的数据采集格式问题。针对每种不同的类型传感器，不同型号的传感器，如系统插件一样开发驱动对应的传感器，按照对应传感器的系统驱动开发规则，即可实现传感器使用方面的扩展。考虑到对未来需要增加不同厂家外场传感器的情况，所以在本发明的实施例中，扩展一个设备驱动即可。

本实施例中，传感器在采集到目标信息后，会将采集到的目标信息数据分别转化成相应的电信号做为输出信号，各类输出信号均传输至到信息记录装置处，通过无线传输的方式由信息记录装置将其上传到健康数据监控平台中的监测数据处理单元。监测数据处理单元对接收到的信息进行解析和计算处理，再输出土建设施的物理参数，进行录入和数据信息的图形化展现，同时，通过与监测数据预警单元已经完成的预警数学模型进行数据比对，对超出阈值的数据进行预警处理。

本实施例中，用户通过监测数据预警单元可以实时关注土建设施(例如，桥梁、隧道等)的预警信息。

本实施例中，监测数据预警单元通过建立预警数学模型对实时监测到的数据进行分析，得出预警等级等土建设施预警信息，并把土建设施预警信息存储到数据库中，以便用于后续的统计分析；同时将土建设施预警信息进行展示；其中，预警数学模型采用阈值预警和变化率预警这两种方式进行预警。

本实施例中，监测数据预警单元，用于利用预警数学模型可以实现阈值预警。阈值预警控制指标分为阈值控制值、阈值预警值。

阈值预警包括：

a.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的阈值控制值，则进行阈值控

制值预警；

b.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级阈值预警值并小于预设的阈值控制值，则进行一级阈值预警值预警；

c.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级阈值预警值并小于预设的一级阈值预警值，则进行二级阈值预警值预警。

同时，监测数据预警单元利用预警数学模型还可以实现土建设施的物理参数变化率预警。变化率预警控制指标分为变化率控制值和变化率预警值。

变化率预警包括：

I.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的变化率控制值，则进行变化率控制值预警；

II.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级变化率预警值并小于预设的变化率控制值，则进行一级变化率预警值预警；

III.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级变化率预警值并小于预设的一级变化率预警值，则进行二级变化率预警值预警。

本实施例中，阈值控制值是相关土建设施的设计单位给出的一个数值，为判断其所属的土建设施监测点是否处于隐患状态的临界值，土建设施的健康状态监测值若超过阈值控制值就会存在安全风险；

其中，阈值预警及变化率预警，均用于监控土建设施的健康状态。

本实施例中，为了提高采集数据的精确度，应每年对前端采集设备的精度进行至少一次标定，标定时使用专用检测设备对前端采集设备的误差进行校验和修订。对于激光类传感器应最少3个月对激光头的表面做清洁。

本实施例中，阈值预警技术需要满足一下几点：

首先，所属单位在给出阈值时，应该符合相应设计文件、相关规范的要求，并需要结合监控对象材料属性、随温度的受力变形特点和历史数据规律，根据实际使用情况，在反复验证的基础上进行合理修订；

其次，阈值预警值预警功能的管理等级应最少分为两级，例如：当分为两级管理时，分别是二级阈值预警值预警(黄色)和一级阈值预警值预警(红色)，二级阈值预警值可以是阈值控制值的60％，一级阈值预警值可以是阈值控制值的80％；

在发生预警的情况下，还需要在预警后，有序的对预警内容核实并回复。对于阈值预警，如果预警等级为二级阈值预警值预警，通知项目部系统技术负责人进行预警内容核实的顺序为：预警周期、预警对象、预警媒介通知负责人；如果预警等级为一级阈值预警值预警，通知项目部系统技术负责人进行预警核实的的顺序为：预警周期、预警对象、预警媒介通知调度，调度室电话同时负责人。在通知技术负责人后，应立即组织负责工区检查人员，对现场进行核实，判断预警信息的真实性，并在24小时内将核实情况回复调度室。

最后，阈值预警值的设定应符合相应监控对象的控制指标规定。

本实施例中，变化率预警应满足如下要求：

首先，由于变化率控制值与阈值控制值有关，所以被监测土建设施的变化率控制值可以设置为阈值控制值的50％；

其次，变化率预警值预警功能管理等级应最少分为两级，例如，分为二级变化率预警值预警和一级变化率预警值预警。则二级变化率预警值按照变化率控制值的60％设定，一级变化率预警值按照变化率控制值的80％设定；而且由于变化率是对间隔30天的两天的数据的比较，所以变化率的计算应采用合理的排异算法，并合理考虑同一天的平均变化率；

最后，变化率预警的设定应符合监控对象控制指标规定；当变化率是由于天气变化因素引起的，则不设置变化率预警值和变化率控制值；

本实施例中，变化率是平均差值，计算方法步骤为：

S1：对于任一天，计算所述天中每小时的平均值，得到所述天的24个平均值；获取所述天的30天前的24个平均值，将所述天的24个平均值与所述30天前的24个平均值进行同小时之间的比较，得到所述天的24个变化值；S2：将任一天的24个变化值取绝对值；

S3：将任一天的24个绝对值取平均值得到任一天的变化率。

在本发明中的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统的具体实施方式中，健康数据监控平台还包括：

设施设备信息维护单元，用于装配、维护土建设施及其附带设施、前端采集设备的参数信息，以及后续的信息管理、信息维护、权限设置、数据分析和专家库完善。

本实施例中，系统中所有监控的桥梁、隧道、涵洞等土建设施及防护结构、避雷设施、声屏障等附带设施、前端采集设备的参数信息都通过此设施设备信息维护单元进行信息的录入和管理。

在本发明中的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统的具体实施方式中，健康数据监控平台还包括：监控管制单元；监控管制单元具体包括视频监控模块以及隐患风险管制模块；

在监控管制单元中设置视频监控模块：在城市轨道交通桥梁可能受撞击损害的地方安装防护结构，当车辆撞击到防护结构后，加速度传感器检测到的监测数值会发生瞬间变化，瞬间变化的该监测数值通过信息记录装置上传至健康数据监控平台，再由健康数据监控平台进行预警，同时加速度传感器联动摄像机，发出抓拍信号指令，摄像机将抓拍到的照片存储到本地，并将抓拍的照片通过监测数据处理单元存于数据库中，后续通过视频监控单元回放视频图像。

所以这里的视频监控模块，主要用于对土建设施维修改造工程、桥隧设施隐患风险点、土建施工工程进行实时的视频监控，并保存视频录像，当用户需要查看某时段的监控点视频并调取视频录像时，向用户播放保存的视频录像。

在监控管制单元中设置隐患风险管制模块：隐患风险管制单元通过管控预先设置的重点部位日常排查工作、异常情况排查工作、隐患排查工作和安全保护区排查工作等，可从整体上、系统化监控土建设施隐患风险点的健康状态变化及处理过程。

所以这里的隐患风险管制模块，主要用于管制预先设定好的重点监控部位，对重点监控部位进行安全隐患排查工作；具体包括：日常排查、异常情况排查、隐患排查和安全保护区排查；

其中，需要排查的安全隐患包括：地铁安全保护区内产生的隐患和土建设施的结构健康隐患。

本实施例中，通过系统监测预警报告，并经过现场的复核确认土建设施发生异常后，首先需要判断此异常是否影响运营安全，如果不影响，则在隐患风险管制平台中的隐患风险管制模块中增加异常点信息，在后续持续对异常点进行跟踪监测，并逐级填报《异常数据处理跟踪表》；如果影响，则在隐患风险管制平台中的隐患风险管制模块中增加隐患点信息，并对隐患点进行跟为紧密的跟踪监测，并逐级填报《异常数据处理跟踪表》。

在本发明的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统的具体实施方式中，健康数据监控平台还包括：质量管理单元；

本实施例中，质量管理单元具体为PDCA质量管理单元，其中，PDCA中的P为计划(Plan)、PDCA中的D为执行(Do)、PDCA中的C为检查(Check)、PDCA中的A为调整(Adjust)。

质量管理单元，主要用于联接地铁资产管理信息系统，形成土建设施的实时监测、预警报警、维修处理、工后核查和统计评估的安全质量管理单元。

本实施例中，质量管理单元与城市轨道交通资产管理信息系统(EAM)联接后，能够对土建设施的进行实时的状态觉察监控、并对状态做出评判做到实时的预警报警、报警后进行维修处置、在维修处理过后进行工后核查和统计评估的PDCA安全质量闭合管理单元；

其中，实时监控具体指：从实时监测数据预警单元和隐患风险管制单元抽取PDCA安全质量管理对象实时监测情况进行显示；

预警报警具体指：在对土建设施健康状态进行监控的同时，如若发现存在风险之后，需要对其健康状态进行评估，根据评估的结果制定相应的维修工单，根据实时监控的设施状态制定相应的维修计划；

维修处置具体指：根据上述制定的维修计划，产生相应的维修流程，规范PDA现场检查流程，对维修流程整体过程进行自动化的管控，与城市轨道交通资产管理信息系统衔接，记录核实、维修处置整体过程；

工后核查具体指：对维修处理后的设备进行二次复检，确保达到了维修的目的，以及设备的安全性。在维修处置之后，对维修后的土建设施的健康状态进行再次评估，维修后评估是指评估维修后的监测对象现在处于什么状态，是否达到维护的目的；

统计评估：对整体维修过程的每一个环节进行评判，从系统到人工，判断整套流程是否按照预期效果完成，并评估设备后续状态以及维修周期。统计分析PDCA安全质量管理对象维修过程的各个阶段反应速度是否迅速，维修质量是否过关，在规定的时间内是否完成既定工作。统计每个对象每个步骤的完成率，完成的质量，完成的延迟等，统计某类对象或整体的完成率、完成质量、完成的延迟等。例如，针对同一个位置，统计每次维修的时间间隔，通过维修时间的间隔，判断维修质量是否过关，评判设施使用寿命及设施当前的健康状态。

在本发明的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统的具体实施方式中，健康数据监控平台还包括：健康信息处理单元，主要用于当土建设施的监控点出现对土建结构健康结构产生影响的因素时，对因素进行初步处理分析、预测趋势、总结归纳以及指定方案；具体如下：

对获取的土建设施结构健康状态及外在环境信息进行分析、汇总，同时对质量管理单元中的安全质量管理数据与上述信息同时进行统计，得到土建设施结构的监测指标信息；分析得到的监测指标信息的数据规律，筛选指标信息中的有效数据，通过有效数据确定预警值设定方案；预测所述监测指标信息的未来发展趋势以及所述监测指标信息与目标因素之间的潜在关系；

健康信息处理单元还记载并保留了监测点的历史信息，用户通过分析土建设施监测点的历史信息，与现有监测指标信息相结合，总结出监测指标信息的特征和规律，根据归纳出的监测指标信息的特征和规律，确定超出阈值数据的实时监测指标项。

本实施例中，健康信息处理单元对全天24小时采集的大量土建设施监测数据和质量管理单元中的安全质量管理数据进行分析、汇总，为用户提供所关注的监测指标。例如，桥梁设施监测情况、施工量统计、预警处置工作效率、土建设施及采集设备可靠性等，为用户提供桥梁安全趋势，进行决策协助提供参考。在实际应用中，监测指标根据实际情况确定。

本实施例中，所述健康信息处理单元除了可以实现统计分析功能外，还实现了智能预测和数据挖掘功能：

1)预测土建设施监测指标的未来发展趋势；

2)预测监测指标信息与目标因素之间的关系，其中，所述目标因素可以包括：温度、区间客流量和/或行车间隔，在实际应用中，目标因素根据实际情况确定；

3)健康监测指标预警阈值设置分析：所述健康信息处理单元，还用于分析土建设施监测指标的数据结果变化规律，通过对指标信息的有效数据进行筛选，确定不同级别预警值设定的方法；通过大量数据的多次筛选以及多次确定的预警值设定方法，对不同级别预警值设定方法进行有效校对；之后对不同级别预警值设定方法存在的问题进行分析与解决，得到一套能够对城市轨道交通土建设施监测指标信息筛选的流程，并在实际场景进行实操验证。

4)自适应智能化土建设施健康监测指标预警实时诊断：

所述健康信息处理单元，还用于分析土建设施健康监测指标的历史数据，通过大量的历史数据总结出指标信息的特征和规律，根据归纳出的指标信息的特征和规律，快速确定监测指标预警可信度。

其主要步骤包括：

(1)：获取土建设施监测点的实时监测值；例如：报警值、温度值、行车数据值等建模样本数据；

(2)：对监测点的样本数据进行预处理；

(3)：构建专家样本库；

(4)：建立自适应城市轨道交通智能化设施实时诊断模型，重点为关键监测指标预警；上述诊断模型主要基于模糊神经网络原理建模；

(5)：进行预警信息诊断；

(6)：优化模型参数。

通过以分析，得到各指标预警嫌疑系数，嫌疑系数大于阈值则说明该监测指标预警可信；然后形成预警嫌疑指标列表，项目部、工区等使用系统人员可根据此预警嫌疑指标列表按照紧急程度先后进行现场核对，实现预警嫌疑的确认和后续跟进，优化了排班计划。使工作人员能够高效率地分配工作任务，节约人力、物力、财力。并且可根据预警信息定制具体维修计划。

本实施例中，所述健康数据监控平台还包括：安全管理单元。负责安全管理单元的工作人员需要对维修养护相关规程文件进行电子化入库，日常工作时即可查询浏览相关文件；相关人员也可针对所需要了解的预警监测项目(不同病害)进行相关信息的调阅，做到快速导引到相关规程中，进行辅助指导和安全指引。

本实施例中，所述健康数据监控平台还包括：系统管理单元，系统管理单元是管理员为保障系统能够正常运行而进行相关参数调节的工具，包括用户维系、预警策略管理、系统运行监控、字典表管理、日志管理等功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，其特征在于，包括：前端采集设备、信息导出部件和健康数据监控平台；其中，所述健康数据监控平台包括：监测数据处理单元和监测数据预警单元；

前端采集设备包括：用于采集土建设施健康信息的传感器、用于捕捉土建设施预设范围内的防护结构发生碰撞事故图片的摄像机及信息记录装置；用于实时监测对土建设施结构健康产生影响的信息，包括结构响应信息及外界环境信息，并将检测到的信息进行同步采集；

信息导出部件，利用无线传输技术，用于将前端采集设备采集到的对土建设施结构健康产生影响的信息，传输至监测数据处理单元；

监测数据处理单元包括：传感器适配模块；用于实时接收前端采集设备采集的对土建设施结构健康产生影响的信息，并对其进行处理，将其转换为土建设施的物理参数；其中物理参数为温度变化系数；

所述传感器适配模块采用插件适配技术，用于对来自不同厂家、不同型号的传感器所采集的数据格式进行适配处理，最终得到统一规范的Socket数据包；

监测数据预警单元，用于进行非健康状态下的实时预警，包括阈值预警以及变化率预警；根据土建设施的温度变化系数实现动态预警阈值算法，保障健康状态监测的准确性；通过对监测数据采集，对城市轨道交通土建设施的健康状态进行自动评估；

其中，阈值预警包括：

a.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的阈值控制值，则进行阈值控制值预警；

b.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级阈值预警值并小于预设的阈值控制值，则进行一级阈值预警值预警；

c.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级阈值预警值并小于预设的一级阈值预警值，则进行二级阈值预警值预警；

其中，变化率预警包括：

I.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的变化率控制值，则进行变化率控制值预警；

II.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的一级变化率预警值并小于预设的变化率控制值，则进行一级变化率预警值预警；

III.若转换得到的温度变化系数大于等于预设的二级变化率预警值并小于预设的一级变化率预警值，则进行二级变化率预警值预警。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，其特征在于，所述变化率为平均差值，变化率的计算步骤包括：

S1：对于任一天，计算所述天中每小时的平均值，得到所述天的24个平均值；获取所述天的30天前的24个平均值，将所述天的24个平均值与所述30天前的24个平均值进行同小时之间的比较，得到所述天的24个变化值；

S2：将所述天的24个变化值取绝对值；

S3：将所述天的24个绝对值取平均值得到所述天的变化率。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，其特征在于，所述健康数据监控平台还包括：

设施设备信息维护单元，用于装配、维护土建设施及其附带设施、前端采集设备的参数信息，以及后续的用户信息管理、信息维护、权限设置、数据分析和专家库完善。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，其特征在于，所述健康数据监控平台还包括：监控管制单元；所述监控管制单元具体包括视频监控模块以及隐患风险管制模块；

视频监控模块，用于对土建设施维修改造工程、桥隧设施隐患风险点、土建施工工程进行实时监控并保存视频录像，当用户需要查看某时段的监控点视频并调取视频录像时，向用户播放保存的视频录像；

隐患风险管制模块，用于管制预先设定好的重点监控部位，对重点监控部位进行安全隐患排查工作；具体包括：日常排查、异常情况排查、隐患排查和安全保护区排查；

其中，需要排查的安全隐患包括：安全保护区内产生的隐患和土建设施的结构健康隐患。

5.根据权利要求1所述的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，其特征在于，所述健康数据监控平台还包括：

质量管理单元，用于联接地铁资产管理信息系统，形成土建设施的实时监测、预警报警、维修处理、工后核查和统计评估的安全质量管理单元。

6.根据权利要求5所述的城市轨道交通土建设施健康状态实时监控系统，其特征在于，所述健康数据监控平台还包括：健康信息处理单元；主要用于当土建设施的监控点出现对土建结构健康结构产生影响的因素时，对因素进行初步处理分析、预测趋势、总结归纳以及指定方案；具体如下：

对获取的土建设施结构健康状态响应信息及外在环境信息进行分析、汇总，同时对质量管理单元中的安全质量管理数据与上述信息同时进行统计，得到土建设施结构的监测指标信息，分析得到的监测指标信息的数据规律，筛选指标信息中的有效数据，通过有效数据确定预警值设定方案；预测所述监测指标信息的未来发展趋势以及所述监测指标信息与目标因素之间的潜在关系；

健康信息处理单元还记载并保留了监测点的历史信息，用户通过分析土建设施监测点的历史信息，与现有监测指标信息相结合，总结出监测指标信息的特征和规律，根据归纳出的监测指标信息的特征和规律，确定超出阈值数据的实时监测指标项。

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