關(guān)于基于Matlab軟件的變形過程線的繪制

1、關(guān)于基于Matlab軟件的變形過程線的繪制關(guān)于基于Matlab軟件的變形過程線的繪制2011-6-10 16:21:09 摘要:代寫工程碩士論文繪制變形過程線是變形監(jiān)測中一個主要的環(huán)節(jié),以往大都采用Excel或者AutoCAD來繪制變形過程線,存在不少缺點(diǎn)。利用MATLAB對觀測數(shù)據(jù)繪制時間過程線、位移過程線,不但數(shù)據(jù)處理速度快、圖形繪制精度高,而且較好地反映觀測資料的變化規(guī)律。關(guān)鍵詞:安全監(jiān)測;變形監(jiān)測;變形過程線隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對各種大型工程的安全性能的提出了更高的要求,特別對橋梁工程、滑坡體地質(zhì)災(zāi)害、地鐵軌道交通工程、地基處理工程、水利水電工程、堤防、河港及航運(yùn)樞紐工程、病險水庫除險

2、加固等的安全監(jiān)測十分必要。眾所周知,這些大型工程結(jié)構(gòu)物在施工和運(yùn)營期間,由于受各種因素的影響,會產(chǎn)生變形,變形如果超出了規(guī)定的限度,就會影響工程的正常使用,嚴(yán)重時還會危及大型工程的安全,給社會和人民生活帶來巨大的損失。繪制變形過程線是變形監(jiān)測中一個主要環(huán)節(jié),便于變形分析和變形預(yù)報。繪制變形過程線的方法有很多種,傳統(tǒng)的繪制方法大都使用AutoCAD和Excel來實(shí)現(xiàn)的,但這些方法存在以下缺點(diǎn): (1)數(shù)據(jù)的處理與圖形的生成相分離。建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理一般都用如PB、VB、VC等開發(fā)語言編制的程序進(jìn)行處理; (2)對于每一個測點(diǎn)過程線的繪制都要在AutoCAD或者Excel中進(jìn)行調(diào)用,工作效率低;

3、 (3)生成后的圖形格式不易更改,而且要生成“. Script”文件,必須對AutoCAD的命令很熟悉。此外,變形監(jiān)測需要處理大量的數(shù)據(jù),因此選擇系統(tǒng)開發(fā)語言時,最好首先考慮選擇方便數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)的工具,然后才顧及界面設(shè)計方面。而MATLBA是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)最有利的工具之一,在界面設(shè)計與圖形繪制的功能強(qiáng)大,另外通過對過程線圖的繪制,可以較好地反映出觀測資料的變化規(guī)律。本文采用MATLAB軟件編輯程序來繪制變形過程線,主要研究時間與坐標(biāo)的關(guān)系和坐標(biāo)點(diǎn)之間的關(guān)系過程線,所繪制的過程線精度高,功能齊全容易分析和研究變形規(guī)律,方便快捷了解觀測值過程的規(guī)律性,使監(jiān)測系統(tǒng)的管理變得更為方便。1坐標(biāo)

4、隨時間變化過程線的繪制安全監(jiān)測是診斷工程安全性態(tài)的有效措施,是在工程重點(diǎn)監(jiān)測部位安裝監(jiān)測儀器設(shè)備,通過監(jiān)測儀器設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)校核設(shè)計參數(shù)、檢驗(yàn)施工質(zhì)量、反映工程安全狀況,為工程施工和運(yùn)行提供安全決策依據(jù)。變形監(jiān)測,就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是確定在各種荷載和外力作用下,變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時間特征。變形過程線是指多次測量觀測點(diǎn)的坐標(biāo)在坐標(biāo)系中先后變化的連線。變形過程線反映的是變形有關(guān)因素與觀測點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系,如:時間過程線、位移過程線等。觀測點(diǎn)變形過程線可明顯地反映出變形的趨勢、規(guī)律和幅度,對于初步判斷建筑物的工作情況是否正常是非

5、常有用的。1. 1設(shè)計思想和方法坐標(biāo)隨時間變化過程線的設(shè)計要求:隨意給出一些點(diǎn)多次觀測的三維坐標(biāo),把這些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)帶入到程序中,就能繪制出這些點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)隨時間的變化過程線,即坐標(biāo)系中相鄰觀測次數(shù)用線段相連并標(biāo)記出數(shù)據(jù)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計要求,結(jié)合MATLAB軟件的功能,該程序的設(shè)計思想和方法是: (1)雖然有很多點(diǎn)需要繪制變形過程線,但是一次是可以統(tǒng)計出來的,所以在以后的編寫里,點(diǎn)的個數(shù)都是個定值m,但觀測次數(shù)是未知的。(2)然后建立m個“. txt”文件,分別將這些觀測點(diǎn)的三維觀測坐標(biāo)分別寫到這m個“. txt”文件中。(3)打開MATLAB,輸入這些數(shù)據(jù);在不改變點(diǎn)結(jié)構(gòu)和同一方向差值的情

6、況下對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化處理,即首先統(tǒng)計各點(diǎn)各方向觀測值的最小值,然后各方向分別減去各方向的最小值,這樣就得到多組新的數(shù)據(jù)。(4)確定坐標(biāo)軸范圍,首先要統(tǒng)計觀測次數(shù)n(即同一個點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)目),接著統(tǒng)計這個方向最大值與最小值,在不小于最大值和不大于最小值的原則下就可以確定出縱橫坐標(biāo)軸的范圍。(5)因?yàn)橐粋€坐標(biāo)系中只有一條過程線,所以就以一個點(diǎn)一個方向?yàn)槔唧w說明下,確定完坐標(biāo)軸范圍后,接著就一段的來寫t與x或y或z的函數(shù)關(guān)系式; (6)最后利用畫線和畫點(diǎn)命令執(zhí)行程序,就會輸出最后的變形過程線圖。1. 2舉例說明根據(jù)上面的設(shè)計要求和思想,采用MATLAB來處理某工程三個觀測點(diǎn)的不同時間觀測數(shù)據(jù),繪

7、制出坐標(biāo)隨時間變化的過程線。采用MATLAB來繪制出坐標(biāo)隨時間變化的過程線,編制的程序主要應(yīng)用了MATLAB以下幾種命令功能: (1)首先利用load命令,把數(shù)據(jù)帶入程序一數(shù)組內(nèi),但是數(shù)據(jù)必須要存放在“. txt”文件中,且在“work”文件夾下; (2)利用size命令,求數(shù)組的橫列數(shù),即求得一個點(diǎn)的觀測次數(shù); (3)利用min和max命令;求最大值與最小值; (4)利用subplot命令,平均劃分圖像窗口; (5)利用axis命令,限定坐標(biāo)軸范圍,前兩個數(shù)是橫坐標(biāo)軸范圍,后兩個是縱坐標(biāo)軸范圍; (6)利用hold on命令,使多個圖形命令在同一坐標(biāo)系內(nèi)執(zhí)行; (7)利用for命令,執(zhí)行循環(huán)

8、語句; (8)利用line命令,畫線段; (9)利用scatter命令,畫點(diǎn); (10)利用title、xlabel和ylabel命令,標(biāo)注圖形, title命令標(biāo)注標(biāo)題, xlabel與ylabel命令標(biāo)注坐標(biāo)軸。2位移矢量圖的繪制2. 1設(shè)計要求與思想這個過程的要求是隨意給出一些點(diǎn)多次觀測的三維坐標(biāo),把這些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)帶入到程序中,最后在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別繪制出這些點(diǎn)的位移矢量圖,即相同點(diǎn)多次觀測平面坐標(biāo)依次用線段相連并標(biāo)注每條過程線及其第一個觀測點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計要求,結(jié)合MATLAB的功能,本程序的設(shè)計思想是:和第2節(jié)中一樣,首先觀測點(diǎn)數(shù)目是確定的,為定值m,如果很多,在同一坐標(biāo)系內(nèi)就要繪制出

9、很多位移矢量過程線,很不清楚,一般四條左右就好,觀測次數(shù)仍然是未知的;然后建立m+1個“. txt”文件,分別把觀測點(diǎn)的平面坐標(biāo)寫入這m個“. txt”文件,最后一個“. txt”文件寫入所以觀測點(diǎn)觀測坐標(biāo);打開MATLBA軟件,首先也要找最小值,進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮,但這次是要找所以觀測點(diǎn)在同一方向上的最小值,這樣是為了保持這些點(diǎn)在平面上的機(jī)構(gòu)不發(fā)生變化,然后坐標(biāo)分別減去同一方向上的最小值;確定坐標(biāo)軸范圍,分別求取所有觀測點(diǎn)在X和Y方向上的最大值和最小值,在不大于最小值和不小于最大值的原則下合理確定坐標(biāo)軸范圍;最后列出x、y的關(guān)系式,利用MATLAB的一些命令繪制位移矢量過程線。 ： 關(guān)于基于Mat

10、lab軟件的變形過程線的繪制2011-6-10 16:21:09 2. 2舉例說明根據(jù)上面的設(shè)計要求和思想,采用MATLAB來處理某工程三個觀測點(diǎn)的不同時間觀測數(shù)據(jù),繪制出其位移矢量過程線線。首先建立四個“. txt”文件,分別將三點(diǎn)的平面坐標(biāo)寫入前三個“. txt”文件文件,第四個“. txt”文件里寫入三點(diǎn)的平面坐標(biāo),然后編寫程序命令。采用MATLAB編制程序,來繪制在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別繪制出這些點(diǎn)的位移矢量圖,本程序使用的命令基本和繪制出坐標(biāo)隨時間變化的過程線圖的MATLAB程序基本一樣,但有兩處不同:前兩個程序中橫坐標(biāo)t的取值隨i的增大也增大,所以t在每一段的取值都是由小到大,但是本程序

11、中橫坐標(biāo)x的取值不是這樣的,由于A( ,i 1)與A( i+1),1)的大小關(guān)系是不確定的,不能直接寫成x=A( ,i 1):A( i+1), 1),所以就用到if命令,首先對他們進(jìn)行比較,然后確定x的取值順序。text命令,文本標(biāo)注,由于位移矢量過程線很多,為了區(qū)分它們就需要對它們進(jìn)行標(biāo)注,選取在過程線中點(diǎn)出標(biāo)注。在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別繪制出這些點(diǎn)的位移矢量圖如3所示,不但圖形清晰,而且方便快捷了解觀測值過程的規(guī)律性,使監(jiān)測系統(tǒng)的管理變得更為方便。在這種做作業(yè)條件下,設(shè)備沒有安全保護(hù)作用,作業(yè)安全完全依靠人的行為,因此不安全因素被放大,尤其嚴(yán)重影響接發(fā)列車作業(yè)的安全。(1)制定接發(fā)列車安全監(jiān)控措

12、施。主要是行車崗位雙崗制度,行車崗位干部監(jiān)控制度,接發(fā)列車干部寫實(shí)制度。(2)非正常情況接發(fā)列車保安設(shè)備。主要是行車職場裝設(shè)遠(yuǎn)程聲視頻監(jiān)控系統(tǒng),滿足上級對主要行車職場實(shí)施不間斷監(jiān)控需要.配備無聯(lián)鎖接發(fā)列車進(jìn)路監(jiān)控系統(tǒng),滿足無聯(lián)鎖條件下對接發(fā)列車進(jìn)路準(zhǔn)備情況的監(jiān)督,實(shí)現(xiàn)安全控制。裝設(shè)助理值班員接車記錄儀,實(shí)現(xiàn)接發(fā)列車中值班員與助理值班員間的聯(lián)防互控作用。3.5對關(guān)鍵作業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)控制實(shí)行對重點(diǎn)崗位和關(guān)鍵干部重點(diǎn)控制制度:如對占用或穿越正線調(diào)車作業(yè)遇有接發(fā)列車作業(yè)時、接發(fā)超限貨物列車及本站停車的超長列車時、行車設(shè)備施工或臨時發(fā)生故障時等情況的控制。4車站行車安全工作方向結(jié)合當(dāng)前安全理論的發(fā)展和國內(nèi)外

13、鐵路部門為保障車站行車安全而采取的一些行之有效的辦法,車站安全行車應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行完善。4.1健全車站行車安全保障系統(tǒng)運(yùn)輸安全保障系統(tǒng)本質(zhì)上是一個管理系統(tǒng),通常被看作是防止事故三大支柱的安全對策,即技術(shù)對策、教育對策和法制對策。屬于規(guī)律的范圍。因此,鐵路運(yùn)輸安全保障系統(tǒng)必須結(jié)合管理進(jìn)行組織;可將管理劃分為具體管理對象如人員,設(shè)備和環(huán)境的管理,以及不針對具體管理對象的綜合性的基礎(chǔ)管理組織如法制、技術(shù)、信息和資金的管理兩大組成部分。(1)車站行車安全保障系統(tǒng)應(yīng)具有以下特征。整體性:安全保障系統(tǒng)各子系統(tǒng)存在有機(jī)的聯(lián)系,相互配合而又相互影響,構(gòu)成統(tǒng)一的整體。整個系統(tǒng)不是將各子系統(tǒng)的功能簡單地組合,

14、只有充分地協(xié)調(diào)行車、監(jiān)測、維護(hù)等功能,才能維持整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),保證行車的安全。相關(guān)性:安全保障系統(tǒng)各子系統(tǒng)相互作用、相互制約,任何部分都不可能獨(dú)立地存在于整個系統(tǒng)之外。的性:安全和效率是鐵路安全保障系統(tǒng)的最終目的,系統(tǒng)中各組成部分及其功能就是按照系統(tǒng)的目的進(jìn)行配置和設(shè)計的。列車控制、災(zāi)害信息、維護(hù)管理等部分用于保障行車安全,計劃生成、車輛運(yùn)用、車站作業(yè)管理等則有助于提高效率。環(huán)境適應(yīng)性:安全保障系統(tǒng)是一種開放系統(tǒng),因此,系統(tǒng)中各種監(jiān)測、檢測系統(tǒng)是必不可少的環(huán)節(jié)。動態(tài)性:與環(huán)境有信息交換,系統(tǒng)的運(yùn)行必須實(shí)時變化,具有動態(tài)性的特征。有序性:有序才能趨于穩(wěn)定,鐵路安全保障系統(tǒng)各組成部分,特別是運(yùn)營、

15、安全防護(hù)、維護(hù)管理等在系統(tǒng)功能上的相互協(xié)調(diào),保證了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)當(dāng)前建立車站行車安全保障系統(tǒng)的主要工作。牢固樹立預(yù)防為主的思想,應(yīng)用可靠性理論,提高工作質(zhì)量,控制事故源頭,應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)裝備。進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控,對各種信息進(jìn)行及時地分析,對事故進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報。安全技術(shù)裝備向系統(tǒng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。目前已有一大批安全技術(shù)裝備在保障行車安全方面發(fā)揮重要作用。但它們?nèi)蕴幱诰植慨a(chǎn)品的單獨(dú)應(yīng)用,運(yùn)、機(jī)、工、電、輛之間聯(lián)系不緊密,沒有實(shí)現(xiàn)信息共享。因此應(yīng)全面分析即有安全技術(shù)裝備,使之系統(tǒng)化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化,并建立與之相適應(yīng)的安全管理制度、運(yùn)輸設(shè)備檢修制度。建立行事故調(diào)查、統(tǒng)計和分析系統(tǒng)。只有

16、迅速、準(zhǔn)確地掌握事故發(fā)生的原因、類型和規(guī)律,才能在制度、設(shè)備和檢修上進(jìn)行有效的調(diào)整,控制慣性事故的發(fā)生。需主要開展的工作有:制訂行車事故調(diào)查條例;建立行車事故計算機(jī)統(tǒng)計管理與分析專家系統(tǒng),為安全技術(shù)裝備的研制和安全管理法規(guī)的制定提供科學(xué)依據(jù);以現(xiàn)代化的通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),建立行車安全信息的動態(tài)反饋系統(tǒng)。加快研制安全監(jiān)測,報警設(shè)備。從國外的應(yīng)用實(shí)踐證明,安全監(jiān)測驗(yàn)在安全運(yùn)輸中發(fā)揮著巨大的作用,是現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸安全的必要條件.4.2建立并應(yīng)用車站行車安全系統(tǒng)工程行車安全系統(tǒng)工程在安全領(lǐng)域中的具體運(yùn)用,是對行車安全從計劃、實(shí)施、監(jiān)控的全過程進(jìn)行組織管理和過程控制的綜合性技術(shù)。當(dāng)前安全系統(tǒng)工程在行車部門已

17、被普遍運(yùn)用,但在應(yīng)用水平上還不夠完善,作用得不大最大的發(fā)揮。(1)作好安全系統(tǒng)分析工作。通過安全系統(tǒng)分析,從事故的預(yù)防和預(yù)測角度出發(fā),通過對行車事故發(fā)生原因、概率及各種隱患表現(xiàn)的定性或定量分析,識別系統(tǒng)的安全性和危險性。其目的在于找出引發(fā)事故的因素及其不同的組合形式,把握運(yùn)輸系統(tǒng)的安全薄弱環(huán)節(jié)所在,尋求預(yù)防事故發(fā)生的最佳途徑,并為運(yùn)輸安全系統(tǒng)評價和管理提供依據(jù)。當(dāng)前車站安全系統(tǒng)分析工作存在不系統(tǒng)、不全面等弊病。(2)作好安全系統(tǒng)評價工作。安全系統(tǒng)是在安全系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,從行車事故指標(biāo)和隱患指標(biāo)兩個方面,對運(yùn)輸安全保障系統(tǒng)的整體安全性、運(yùn)輸安全工作的薄弱環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的主要矛盾和矛盾的主要方面進(jìn)行

18、比較和評價。根據(jù)評價結(jié)果可選擇確定保證運(yùn)輸系統(tǒng)安全的技術(shù)路線和投資方向,擬定安全工作對策。(3)作好安全系統(tǒng)管理。安全系統(tǒng)管理是經(jīng)過安全系統(tǒng)分析和評價,在了解掌握運(yùn)輸安全薄弱環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上,對行車所實(shí)施的全員、全要素、全過程的系統(tǒng)管理,包括安全總體管理安全重點(diǎn)管理和安全事后管理。與主要憑經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)安全管理相比,安全系統(tǒng)管理在全面、動態(tài)和定量分析和評價的基礎(chǔ)上,構(gòu)成安全規(guī)范的管理體系邁出了一大步,更具有預(yù)見性和科學(xué)性,其防范措施的效果更為顯著。當(dāng)前車站安全管理還主要停留在傳統(tǒng)安全管理的摸式上。4.3建立突發(fā)事件應(yīng)對機(jī)制在提高危機(jī)管理意識的同時,要建立突發(fā)事件時的聯(lián)系、應(yīng)對機(jī)制,并不斷進(jìn)行完善,同時對提高事故、災(zāi)害發(fā)生后恢復(fù)正常運(yùn)營的能力,應(yīng)確保具有相應(yīng)的技術(shù)力量。舉辦非正常列車安全處理的訓(xùn)練班,針對在信號機(jī)故障而采用閉塞方式時,為提高應(yīng)對能力進(jìn)行專門的培訓(xùn),參加人員以缺少這方面經(jīng)驗(yàn)的車站值班員為主,開現(xiàn)場會,使職工熟練掌握應(yīng)急處理程序,提高安全防范意識。結(jié)論(1)采用MATLAB編制程序,對觀測數(shù)據(jù)繪制時間過程線、位移過程線圖,可以較好地反映出觀測資料的變化規(guī)