韩结 陆航 毛婷

（南京市地铁交通设施保护办公室，南京，210012）

摘要：当前城市轨道交通保护区所面临的主要问题是缺乏科学有效的手段判断保护区范围，不能直观把握施工项目与地铁隧道的距离，无法准确掌握地铁所处的安全状况，进而影响执法监管效率，存在影响运营安全甚至停运的风险。针对上述情况，结合移动互联网、GIS与GNSS定位技术，研发了轨道交通保护区信息化巡查执法智能管理系统及配套手持终端，在实现和满足全线网保护区巡查执法标准化、规范化、信息化的基础上，提出了巡查结果动态查询、历史项目和案件回溯及数据智能分析算法，为地铁保护区巡查执法管理的信息化和科学化提供了一定参考。

关键词：地铁保护区，巡查执法，手持智能终端，智能管理系统

一、背景

目前我国城市轨道交通正处于快速发展阶段，每年都有大量的线路投入运营。以南京为例，截至2015年底，南京地铁轨道线网达到225公里，在建线路还有150公里。随着里程的增加，轨道保护区的面积也在不断增加，影响轨道交通安全的因素也越来越多，进而导致控制保护区内的安全管理涉及部门和单位越来越多，安全管理难度越来越大。^[1]如何更高效地对地铁保护区进行高效、智能、准确的巡查和执法，已逐渐成为新的研究趋势。

依托某市地铁保护区巡查执法工作调查，笔者利用Web及Java编程，借助当前成熟的手持平板、智能手机等设备，研发了一套适用于地铁巡查执法的智能管理系统及配套手持智能终端，基本实现了轨道保护区巡查执法的标准化、高效化，同时为巡查执法信息的历史记录回溯、动态查询、智能挖掘分析提供了可能。

二、智能管理系统架构

2.1 系统逻辑架构

如图 1所示，基于B/S结构模式，研发保护区巡查执法智能管理系统，分Web管理系统和GPS终端两部分：

2.1.1 Web管理系统

基于域名访问的Web网页查询及管理系统，在整合巡查、执法各阶段信息内容的基础上，进行巡查轨迹的跟踪、巡查项目信息统计及历史信息查询、案件进展追踪等，为违规项目安全风险控制、执法案件管理提供基础数据；

2.1.2 GPS巡查执法终端

基于智能终端的GPS巡查执法终端，借助高精度GPS定位模块，实现精确定位，准确记录违规项目与隧道距离，实时更新项目进展信息，实时掌握案件进展状态，辅以文字描述、图片等形式，动态上传、下载。

图1 隧道结构检查智能管理系统

2.2、系统功能架构

2.2.1 Web管理系统

轨道交通保护区信息化巡查执法Web智能管理系统采用图形化的操作界面，图形数据双向交互，主要功能包括基础信息、巡查管理、案件管理、文书管理和系统管理五大功能模块，如图 2所示：

图2 Web管理系统

2.2.2 基础信息的配置

将轨道交通的路网信息进行搜集、整合和管理，涉及车站及区间里程、环号信息、隧道类型、对应的附属设备信息。

2.2.3 巡查管理

包含巡查计划和巡查成果两部分，其中巡查计划可以进行巡查任务的发布及跟踪，通过终端记录巡查轨迹、违规项目信息、现场电子签名等并上传至web系统。系统对每一个项目信息进行整合分析，用户可以通过条件分类检索查看，快速掌握巡查计划详情、巡查任务进展跟踪及项目最新进展和历史信息。并且可对搜索结果进行分析、浏览、导出、再查询等处理。同时，可以进行报表的输出，生成任务记录单、违规项目信息记录单等。

2.2.4 案件管理

用来处理案件相关审批表及文书，包括案件发起、案件审批和卷宗库三部分内容，能够实现案件的智能化操作及管理。用户只需新增一个案件，系统会进行案件流程的的提示，只有上步流程走通才允许后面流程的开始。且对应当前步骤下一步的操作实现智能化管理，极大的提高案件审批效率。如图3所示。通过案件流程图了解案件相关信息的同时能够直观掌握案件发展线路。如图4所示。

图3 案件管理

图4 案件进展流程图

2.2.5 GPS巡查执法终端

图5 GPS巡查执法终端

GPS巡查执法智能终端主要分为保护区巡查和委托执法两大模块。其中，保护区巡查模块由巡查任务和巡查记录两部分组成，巡查任务按其任务类型又分为指派任务、计划任务和临时任务，巡查记录包含轨迹记录、违规项目记录、图像记录等。执行巡查任务过程中，系统智能识别保护区范围，进入保护区会报警提示，方便工作人员掌握保护区地铁的安全状况，记录相关信息，给违规项目发放核查、整改等。通过终端设备将信息上传至系统，实现巡查和执法的电子信息化，方便违规项目信息的查找和跟踪，提高办案效率，辅助工作人员进行信息的统计分析。

图6 文书管理（微小工程）

三、关键技术

3.1坐标装换技术

根据业务需求，巡查定位精度需达到1m范围内，因此除了设备本身GPS满足高精度使用要求外，利用GIS技术研发了GIS基础信息生成工具。地铁线路设计cad图上使用的是城市坐标系，而GPS采用的是全球坐标系，显示在公共资源底图上的又是百度坐标系。所有需要将这几个坐标系之间的转换关系算出来，为此我们采集了某市地铁全线网界桩控制点，计算出转换参数后，通过GIS技术将地铁隧道、车站、保护区红线导入，再将导入好的GIS数据以计算出来的转换参数为依据加载至底图。经过大量数据的参数校准和现场调试，成功将GPS巡查的定位精度控制在了1m范围内。

3.2 GIS数据生成技术

原始数据完后，还不能马上生成所需要的GIS数据。在这一步之前，得先完成坐标系的转换，这是GIS数据生成过程很重要的一环。采集的坐标点需具备以下几个特点：

(1) 地铁线路控制点。

控制点一个重要的属性是其坐标是已知的，通过已知坐标可以将线路一一对应，同时这也是转换参数计算的重要依据，是判断参数计算准确性的关键。

(2) 数量充足。

采集的控制点坐标数量越多，这样可以避免因偶然因素所导致的误差，去除明显不合理的数据，再取参数值平均值的方法，尽可能提高计算精度。

(3) 范围覆盖线网。

采集的数据应该均匀分布整个线网，集中一侧会对转换参数准确性产生较大的影响，所以在条件允许下，适当的扩大采集范围，均衡采集点分布，是GIS转换参数非常有效的手段。

3.3保护区定位及智能测距技术

针对地铁保护区违规项目与地铁隧道位置距离量测困难，传统技术手段效率低下，甚至因不能及时处理整治保护区违规项目影响地铁安全等问题的发生，通过对GIS于GNSS定位技术的研究，提出并研发出保护区定位及职能测距技术。

其工作原理简述如下：通过GIS数据生成技术绘画出精确的地铁线路图，反复验证线路位置直至满足精度要求，随后通过GIS工具对隧道管片进行精细化切割。高精度GPS设备所定位的位置，计算与附近隧道各点距离，取其最小长度作为显示距离。

四、应用成果

研究成果已投入某市地铁现已运行六条线路的保护区巡查执法工作中，并经过为期1个月的使用，在工作效率、巡查成果分析和执法文书管理效率上已初步取得成效。

事实表明，与往年的巡查执法工作成果相比，采用新研发的智能管理系统及配套终端后，工作时间比原先减少了30~50%。

数据表明，使用该系统可大幅度降低使用的人力与物理，减少时间的投入，大大提升工作效率。

五.结论与展望

5.1 主要结论

本文基于当前地铁保护区信息化巡查执法智能化管理的需求，利用Web和Java技术，研发了适用于地铁保护区巡查执法的智能管理系统及配套手持终端设备，并在某市地铁6条地铁线路开展示范性应用，取得了良好成效。主要结论如下：

(1) 研发的地铁GPS巡查执法智能终端设备可快读订制、发布巡查任务，实现精确化、高效化的巡查执法工作，同时对于数据的实时上传、共享及永久保存提供了较大方便；

(2) 结合实际工程应用，开发了配套的智能管理系统，嵌入智能分析模块，自动、准确的挖掘巡查执法信息，动态调阅历史巡查执法记录，为巡查各区段巡查频率调整和执法对象的处罚的决定提供可靠参考，为巡查执法的管理提供准确有效的信息资料。

5.2 展望

通过实际应用，针对该市地铁保护区信息化巡查执法智能管理系统及配套手持终端，还存在以下不足，有待开展进一步研究与完善：

(1) 目前只能显示单条任务所在红线，如遇有换乘车站，无法显示换乘线路保护红线，对该区域巡查需重新发布对应线路巡查任务。造成该问题的原因在于处理后的线路GIS数据量大，在现有计算原理下移动设备加载负荷较大，容易造成系统崩溃。

(2) 案件文书模块流程化，虽极大的提高了案件处理效率，但是不便于执法过程中的灵活处理，过于依赖流程。

(3 )要逐步的将地质信息、地铁自有桥隧工法、周边作业单位基坑类型工法、退让内控距离、病害治理历史资料等信息纳入系统，努力打造洞内外互通的保护区施工项目风险点全生命周期管控体系，全面保障地铁的安全运营和顺利建设。

参考文献

[1]崔立秋. 城市轨道交通运营安全管理模式研究[D].北京.北京交通大学,2013,(16): 16-19.

[2]阮镰，章国栋.工程系统的规划与设计 [M]. 北京：航空航天出版社，1991.

[3]甘刃初，信息系统开发 [M]. 北京：经济管理出版社，1996.