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隨著眾多客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)投入運(yùn)營(yíng)，我國(guó)高鐵建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。同時(shí)，人們對(duì)高鐵設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的環(huán)保問(wèn)題越發(fā)重視。為把對(duì)環(huán)境的影響減小到最低，應(yīng)充分運(yùn)用新技術(shù)對(duì)環(huán)境采取必要的防護(hù)措施。

京張城際鐵路起自北京北，抵至河北張家口，全線(xiàn)長(zhǎng)約174km，2016年上半年開(kāi)工，2019年底建成。京張城際鐵路將成為世界上第一條設(shè)計(jì)時(shí)速350km有砟軌道高速鐵路，也是世界上第一條設(shè)計(jì)時(shí)速350km的高寒、大風(fēng)沙高速鐵路。京張鐵路不僅有力保障2022冬奧會(huì)舉辦，還帶動(dòng)北京科技、金融和人才優(yōu)勢(shì)與張家口環(huán)境資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，促進(jìn)京張聯(lián)動(dòng)發(fā)展。

冬奧之都—張家口

京張城際鐵路在解決北京西北部運(yùn)輸問(wèn)題的同時(shí)，需要做到環(huán)境問(wèn)題可預(yù)測(cè)、可感知、可分析、可控制，為實(shí)現(xiàn)“綠色京張”“智慧京張”提供支持。

中國(guó)鐵路總公司針對(duì)京張城際鐵路信息化建設(shè)，專(zhuān)門(mén)成立了BIM項(xiàng)目組，不僅將“三站三隧”BIM應(yīng)用、重點(diǎn)工程無(wú)人機(jī)傾斜攝影、BIM與GIS融合三維可視化管控等技術(shù)應(yīng)用于京張，還利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大量、多維度數(shù)據(jù)的綜合展示分析功能，從而提升對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的綜合利用，達(dá)到環(huán)境在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與管理手段緊密結(jié)合的目標(biāo)。

建設(shè)期環(huán)境監(jiān)控

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由部署在現(xiàn)場(chǎng)的在線(xiàn)儀表、數(shù)據(jù)集成設(shè)備和遠(yuǎn)端環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)組成。在線(xiàn)儀表與數(shù)據(jù)集成設(shè)備以在線(xiàn)儀表數(shù)據(jù)物理接口為界，數(shù)據(jù)集成和環(huán)境接口平臺(tái)以服務(wù)器軟件接口為界。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

在線(xiàn)儀表

在線(xiàn)儀表使用物理、化學(xué)原理，將單一時(shí)刻某項(xiàng)或某幾項(xiàng)環(huán)境因素轉(zhuǎn)換為確定的數(shù)字量數(shù)值，并與數(shù)據(jù)集成設(shè)備通信。在線(xiàn)儀表部署是監(jiān)控系統(tǒng)的神經(jīng)末梢，一般在以下地點(diǎn)部署：

·對(duì)環(huán)境造成影響的工程設(shè)施出口，如污水排放口、鍋爐煙囪、噪聲源等

·治理設(shè)施，如污水處理設(shè)施、廢氣處理設(shè)施等

·環(huán)境敏感點(diǎn)、敏感區(qū)，如醫(yī)院、學(xué)校、水源地、居民區(qū)等

·人員活動(dòng)區(qū)、工作區(qū)、聚集地

·廠界、邊界、交界

數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成一般由多種通信技術(shù)、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)上報(bào)模塊和本地服務(wù)器組成，是一項(xiàng)軟硬件結(jié)合的技術(shù)服務(wù)：

·由鋪設(shè)線(xiàn)路和通信調(diào)試組成，一般由在線(xiàn)儀器設(shè)備廠家與儀器安裝服務(wù)打包、共同完成

·數(shù)據(jù)集成工作十分依賴(lài)設(shè)備本身特點(diǎn)

·為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，應(yīng)設(shè)置本地服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并部署數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)上報(bào)模塊

環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)

數(shù)據(jù)平臺(tái)完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的展示、統(tǒng)計(jì)、預(yù)警、管理和導(dǎo)出工作。

以空氣監(jiān)測(cè)為例，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)三維空間位置信息，與BIM模型關(guān)聯(lián)。原始數(shù)據(jù)可以使用導(dǎo)航樹(shù)選擇查看單一監(jiān)測(cè)點(diǎn)或多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。選擇單一監(jiān)測(cè)點(diǎn)查詢(xún)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表格界面以時(shí)間為行、監(jiān)測(cè)因子為列，展示具體數(shù)據(jù)值，為專(zhuān)家對(duì)標(biāo)提供實(shí)際數(shù)字。可由用戶(hù)選定時(shí)間范圍。

三維渲染模型

三維渲染模型信息特點(diǎn)：

·三維模型視點(diǎn)位置關(guān)聯(lián)導(dǎo)航樹(shù)，在三維視圖中選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位等效于在導(dǎo)航樹(shù)中選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

·三維模型對(duì)時(shí)間軸（位于模型下方藍(lán)色進(jìn)度條）所示時(shí)刻，選定監(jiān)測(cè)點(diǎn)和選定因子進(jìn)行動(dòng)態(tài)粒子渲染。粒子密度、形態(tài)、著色與因子類(lèi)型、數(shù)據(jù)和超標(biāo)狀態(tài)關(guān)聯(lián)

·時(shí)間軸使用默認(rèn)速度播放渲染效果動(dòng)畫(huà)

環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)不斷獲取在線(xiàn)儀表的數(shù)據(jù)，自動(dòng)存儲(chǔ)并展示。管理人員通過(guò)設(shè)置預(yù)警線(xiàn)，完成對(duì)數(shù)據(jù)情況的初步判斷。

運(yùn)營(yíng)期環(huán)境監(jiān)控

在工程建設(shè)期，數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的展示、統(tǒng)計(jì)、預(yù)警、管理和導(dǎo)出功能，滿(mǎn)足工程建設(shè)對(duì)環(huán)境監(jiān)控的需求。當(dāng)升級(jí)至運(yùn)營(yíng)期公共服務(wù)監(jiān)控時(shí)，在集成原有功能的同時(shí)，應(yīng)更加深化系統(tǒng)應(yīng)用。

數(shù)據(jù)分析

運(yùn)營(yíng)期主要監(jiān)測(cè)對(duì)象由工程作業(yè)轉(zhuǎn)為公共人群。對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的空間位置分布，從點(diǎn)狀升級(jí)為場(chǎng)。而增加布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（在線(xiàn)儀表）受到諸多因素限制，因此需要使用數(shù)據(jù)模擬將點(diǎn)狀數(shù)據(jù)補(bǔ)充為場(chǎng)狀數(shù)據(jù)。

運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)的主要數(shù)據(jù)類(lèi)型為空氣場(chǎng)（風(fēng)場(chǎng)）、噪聲場(chǎng)。

噪聲場(chǎng)兼顧站內(nèi)和站外敏感點(diǎn)。數(shù)據(jù)模擬通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，將空氣、噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代入模型，并通過(guò)人工補(bǔ)充測(cè)量不斷調(diào)校模型。最終，數(shù)據(jù)輸出形式為BIM模型，填充敏感空間?？諝鈭?chǎng)、噪聲場(chǎng)BIM模型受到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)不斷變化。

風(fēng)場(chǎng)模擬

數(shù)據(jù)發(fā)布

環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為整個(gè)運(yùn)營(yíng)期多種運(yùn)維保障信息化平臺(tái)中的組成部分，在完成自身業(yè)務(wù)的同時(shí)，也向其他平臺(tái)提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)。數(shù)據(jù)接口類(lèi)型如下：

·傳統(tǒng)數(shù)據(jù)表式接口，獲取某段時(shí)間某些監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

·BIM模型結(jié)合數(shù)據(jù)推流的形式，展示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，表達(dá)監(jiān)控中的空氣場(chǎng)、噪聲場(chǎng)

環(huán)境管理完善與提高

監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)模擬形成數(shù)據(jù)場(chǎng)，充實(shí)了數(shù)據(jù)內(nèi)容，再通過(guò)反復(fù)調(diào)校驗(yàn)證，成為能夠確實(shí)反映場(chǎng)內(nèi)環(huán)境情況的可信數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)深度分析，提高管理精度。

溯源分析

溯源分析是在時(shí)間軸上向前推移，根據(jù)現(xiàn)象分析該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。溯源步驟如下：

·在當(dāng)前風(fēng)速條件下，根據(jù)氣體擴(kuò)散速度，確定在預(yù)定時(shí)間間隔前可能影響該點(diǎn)的空氣場(chǎng)范圍

·追溯該空氣場(chǎng)范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，判斷此次超標(biāo)是否為孤立事件。為非孤立事件時(shí)，擴(kuò)大查詢(xún)范圍，獲取更大范圍內(nèi)影響該點(diǎn)的氣體數(shù)據(jù)；重復(fù)上一步直到確定事件影響范圍，并確定源頭為內(nèi)部源或外來(lái)源

·模擬風(fēng)場(chǎng)移動(dòng)軌跡，形成報(bào)告

環(huán)境數(shù)據(jù)輔助設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)為環(huán)境監(jiān)控提供了豐富的數(shù)據(jù)信息載體，同時(shí)能夠搭載鐵路項(xiàng)目運(yùn)維數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)都作為空氣場(chǎng)、噪聲場(chǎng)模擬程序的輸入?yún)?shù)，可以得到經(jīng)過(guò)真實(shí)運(yùn)維項(xiàng)目調(diào)教過(guò)的鐵路工程模擬工具。在此基礎(chǔ)上，可為未來(lái)新項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供仿真原型，設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)該原型模擬建成后的空氣場(chǎng)、噪聲場(chǎng)等情況，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供決策支持。

京張美景

參考文獻(xiàn)：

沈智.《基于BIM技術(shù)的京張城際鐵路環(huán)保管理系統(tǒng)研究》.