地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

PAGEPAGE5地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要:探討開發(fā)地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測系統(tǒng)的必要性與緊迫性。以VisualBasic編程語言和ACCESS數(shù)據(jù)庫為工具,應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)程序采用模塊化結(jié)構(gòu),具有直接與外業(yè)觀測電子手簿連接下傳原始觀測資料、預(yù)處理和數(shù)據(jù)庫管理等功能,實(shí)現(xiàn)了測量內(nèi)外業(yè)的一體化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、易于維護(hù)、利于后繼開發(fā),提高監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的效率、可靠性以及監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的及時(shí)性,值得類似工程的借鑒。關(guān)鍵詞:地鐵隧道;變形監(jiān)測;管理系統(tǒng)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多的城市開始興建地鐵工程。地鐵隧道建造在地質(zhì)復(fù)雜、道路狹窄、地下管線密集、交通繁忙的鬧市中心,其安全問題不容忽視。無論在施工期還是在運(yùn)營期都要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形監(jiān)測,以確保主體結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境安全。地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測內(nèi)容需根據(jù)地鐵隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、國家相關(guān)規(guī)范和類似工程的變形監(jiān)測以及當(dāng)前地鐵所處階段來確定,由規(guī)范[1]與文獻(xiàn)[2]知,運(yùn)營期的地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測內(nèi)容主要包括區(qū)間隧道沉降、隧道與地下車站沉降差異、區(qū)間隧道水平位移、隧道相對于地下車站水平位移和斷面收斂變形等監(jiān)測。它是一項(xiàng)長期性的工作,其特點(diǎn)是監(jiān)測項(xiàng)目多、線路長、測點(diǎn)多、測期頻和數(shù)據(jù)量大,給監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、分析和資料管理帶來了繁瑣的工作,該項(xiàng)工作目前仍以手工為主,效率較低,不能及時(shí)快速地反饋監(jiān)測信息。因此,有必要開發(fā)一套高效、使用方便的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)管理及快速分析處理?，F(xiàn)階段國內(nèi)出現(xiàn)了較多的用于地鐵施工期的監(jiān)測信息管理系統(tǒng)[3-4],這些系統(tǒng)雖然功能比較齊全、運(yùn)行效率較高,能夠很好地滿足地鐵施工期監(jiān)測需要,但它主要應(yīng)用于信息化施工,與運(yùn)營期地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測無論是在內(nèi)容還是在目的上都有著很大的區(qū)別和局限性。而現(xiàn)在國外研究的多為自動化監(jiān)測系統(tǒng)[5-6],也不適用于目前國內(nèi)自動化程度較低的地鐵隧道監(jiān)測。此外,能夠用于運(yùn)營期并符合當(dāng)前國內(nèi)地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測實(shí)際的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還較為少見。因此,隨著國內(nèi)建成地鐵的逐漸增多,開發(fā)用于運(yùn)營期地鐵的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)變得越來越迫切。為此,根據(jù)運(yùn)營期地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測內(nèi)容[1-2]和特點(diǎn),以isualBasic作為開發(fā)工具[7],應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)[8],以目前較為流行的Access數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,設(shè)計(jì)和開發(fā)了用于運(yùn)營期地鐵隧道變1)參數(shù)設(shè)置:設(shè)置系統(tǒng)所使用數(shù)據(jù)庫的地址,實(shí)現(xiàn)對地鐵的不同隧道段監(jiān)測數(shù)據(jù)庫分別進(jìn)行管理,同時(shí)還可設(shè)置顯示計(jì)算成果的小數(shù)位數(shù)等參數(shù)。2)用戶設(shè)置:可以添加用戶和更改用戶登錄密碼,防止非系統(tǒng)用戶進(jìn)入破壞數(shù)據(jù),保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2．1．2預(yù)處理功能1)觀測資料整理:用戶可以通過系統(tǒng)的接口程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)和外業(yè)觀測電子手簿直接相連,下傳原始觀測資料,并對其計(jì)算處理,得到觀測成果數(shù)據(jù)。2)粗差檢驗(yàn):對觀測成果數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),剔除不合格數(shù)據(jù),保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的正確可靠,同時(shí)將檢驗(yàn)后的成果數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中。3)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn):檢驗(yàn)監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性,確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。2．1．3數(shù)據(jù)庫管理功能1)數(shù)據(jù)查詢:包括屬性數(shù)據(jù)查詢和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)查詢。查詢屬性數(shù)據(jù)時(shí),可以先對屬性數(shù)據(jù)類別和屬性值條件進(jìn)行選擇,同時(shí)系統(tǒng)動態(tài)搜索出滿足條件的測點(diǎn),然后可根據(jù)用戶實(shí)際需要結(jié)合監(jiān)測成果條件(前后測期、兩期沉降量、兩期沉降速率等)查詢出滿足要求的測點(diǎn)屬性信息,實(shí)現(xiàn)對不同類監(jiān)測點(diǎn)在不同監(jiān)測成果條件下的屬性值進(jìn)行查詢。查詢監(jiān)測成果時(shí),可首先對測點(diǎn)的測段、車道、具體位置等測點(diǎn)主要屬性值進(jìn)行選擇,然后再對監(jiān)測成果的測期、兩期變化量、累積變化量和變化速率等條件進(jìn)行設(shè)置,查詢出滿足用戶要求的測點(diǎn)成果。在查詢出滿足要求的數(shù)據(jù)后,可導(dǎo)入到EXCEL中進(jìn)行編輯打印。2)數(shù)據(jù)錄入和添加:包括監(jiān)測點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)錄入添加和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)錄入添加兩個(gè)功能,用于向數(shù)據(jù)庫錄入添加監(jiān)測點(diǎn)屬性信息和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)。設(shè)置有手工錄入添加和自動導(dǎo)入兩種方式,前者直接在程序界面上的相應(yīng)空格中填入數(shù)據(jù)值,實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)錄入;而后者則將文本數(shù)據(jù)格式或者EXCEL格式的數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)自動導(dǎo)入。添加數(shù)據(jù)時(shí)動態(tài)顯示已添加的數(shù)據(jù)和添加后數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)信息,添加完成后可以將已添加的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到EXCEL中進(jìn)行編輯、打印。在錄入添加之前可將所要錄入添加的數(shù)據(jù)按照預(yù)定的格式存儲在EXCEL或記事本中,隨后便可將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。3)數(shù)據(jù)修改:考慮到操作的規(guī)范性,系統(tǒng)只允許對監(jiān)測點(diǎn)屬性進(jìn)行修改。通過查詢所要修改的監(jiān)測點(diǎn),對其屬性信息進(jìn)行修改,同時(shí)可以動態(tài)顯示數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測點(diǎn)屬性信息,方便用戶及時(shí)看到修改結(jié)果。4)數(shù)據(jù)刪除:與數(shù)據(jù)修改功能相似,通過對數(shù)據(jù)信息查詢后再進(jìn)行刪除,刪除前須經(jīng)確認(rèn),然后才能操作,確保準(zhǔn)確無誤。5)數(shù)據(jù)導(dǎo)出:由于在前述操作中已包括本功能,因此系統(tǒng)中無需再單獨(dú)設(shè)此功能模塊,避免重復(fù)。2．1．4在線幫助功能包括幫助目錄與幫助主題搜索兩個(gè)功能,用于系統(tǒng)運(yùn)行過程中的在線幫助,以文本和圖像的形式對系統(tǒng)進(jìn)行操作說明,并對常見問題作詳細(xì)解答。2．1．5退出功能退出系統(tǒng)。2．2系統(tǒng)的特點(diǎn)1)系統(tǒng)充分利用了先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢,克服了傳統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理存在的數(shù)據(jù)查詢繁瑣、處理分析低效等缺陷。2)系統(tǒng)操作通過窗口和菜單進(jìn)行,具有界面友好、操作幫助完善等優(yōu)點(diǎn)。3)系統(tǒng)可通過接口程序與外業(yè)觀測電子手簿相連,下傳原始觀測資料,并進(jìn)行計(jì)算處理,實(shí)現(xiàn)測量內(nèi)外業(yè)一體化。4)經(jīng)系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)成果可直接導(dǎo)入到EX-CEL中,充分利用了EXCEL報(bào)表制作的優(yōu)點(diǎn),滿足了用戶對報(bào)表格式多樣性的要求。5)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)存入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理,使復(fù)雜、繁瑣的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理工作變得簡單易行,如數(shù)據(jù)的查詢、添加、刪除、導(dǎo)入EXCEL等可通過鼠標(biāo)單擊直接實(shí)現(xiàn),提高了工作效率。3系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用系統(tǒng)采用Windows2000/Me/XP作為操作平臺,以桌面式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫ACCESS和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言VisualBasic6。0作為開發(fā)工具,通過數(shù)據(jù)庫引擎(ADO)[7]與數(shù)據(jù)庫有機(jī)的聯(lián)系在一起。系統(tǒng)開發(fā)采用面向?qū)ο蟮姆椒?它是根據(jù)應(yīng)用問題所涉及的對象,建立于現(xiàn)實(shí)世界的一種軟件開發(fā)思想[7]。利用該方法的關(guān)鍵是對前端概念的理解,只有當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域固有的概念被識別和理解了,才能較好的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)其功能。VisualBasic是一個(gè)面向?qū)ο蟮膱D形界面應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境,利用它可開發(fā)面向?qū)ο蟮幕赪in-dows的應(yīng)用程序[7]。由于VisualBasic充分利用了Windows的窗口資源,因而開發(fā)應(yīng)用程序的用戶界面美觀、簡潔。本系統(tǒng)中所使用的菜單、按鈕和結(jié)果顯示等功能方式均以模塊化開發(fā)實(shí)現(xiàn),有利于系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)升級。系統(tǒng)應(yīng)用過程:首先,按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的字段格式對車站、區(qū)間段和監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編號、命名和歸類,并根據(jù)實(shí)際情況確定測點(diǎn)屬性值,將整理后的測段信息與測點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫;然后,通過系統(tǒng)的接口程序從外業(yè)觀測電子手簿下傳各期原始觀測資料,對其進(jìn)行預(yù)處理后將滿足要求的成果數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫;最后,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理計(jì)算,分析地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形情況。該系統(tǒng)在某城市地鐵監(jiān)測中得到了很好的應(yīng)用,發(fā)揮了較大的作用,實(shí)際應(yīng)用表明:1)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理的效率得到了明顯的提高。應(yīng)用系統(tǒng)后,數(shù)據(jù)處理分析所花時(shí)間從原先手工進(jìn)行所需的7d至8d縮短為1d至2d。2)系統(tǒng)計(jì)算準(zhǔn)確、成果可靠。3)系統(tǒng)功能完善,操作簡單,界面友好、美觀。4結(jié)論地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是結(jié)合地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)的具有較高的實(shí)用價(jià)值。1)系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的ADO數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,使Access數(shù)據(jù)庫與VisualBasic語言的優(yōu)勢得到了最大的發(fā)揮,值得類似系統(tǒng)借鑒。2)通過實(shí)踐應(yīng)用表明該系統(tǒng)功能完善、方便實(shí)用、計(jì)算準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)成果可靠,能夠較好地滿足實(shí)際應(yīng)用需求,大大減少了數(shù)據(jù)管理工作量,提高了效率。3)系統(tǒng)中測量內(nèi)外業(yè)一體化的實(shí)現(xiàn)為地鐵隧道自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。4)系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行的成功為今后地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)以及地鐵安全監(jiān)測專家系統(tǒng)的研究開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,中華人民共和國建設(shè)部.地下鐵道、輕軌交通工程測量規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2000:64-70.[2]于來法.論地下鐵道的變形監(jiān)測[J].測繪通報(bào),2000(5):13-15.[3]郝傳才.地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)[J].廣東建材,2005(10):83-85.[4]王浩,葛修潤,鄧建輝,等.隧道施工期監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的研制[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2001(20):1684-1686.[5]TORYK.Multiple-Surveying-RobotSystemforTunnelDeformationMonitoring[EB/OL]..sg/cee/research/bulletin/2003_2004/pdf/SpatialInfo.pdf.[6]BASSETT,R.H,KIMMANCE,J.P,RASMUSSEN,C.Automatedelectroleveldeformationmonitoringsystemfortunnels[A].ProceedingsofSPIE-TheInternationalSo-cietyforOpticalEngineering[C],17th