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摘要:針對(duì)地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)任務(wù)多、數(shù)據(jù)量大、海量數(shù)據(jù)處理分析和成果輸出實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了地鐵自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合南京市某地鐵監(jiān)測(cè)項(xiàng)目驗(yàn)證了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠性及優(yōu)越性，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提供有力支持。

關(guān)鍵詞:地鐵隧道;變形監(jiān)測(cè);自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫(kù)

0引言

地鐵的變形監(jiān)測(cè)工作對(duì)于地鐵的正常運(yùn)營(yíng)十分重要，是保證市民安全出行的重要手段。監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目主要包括隧道內(nèi)的水平位移監(jiān)測(cè)、垂直位移監(jiān)測(cè)、隧道收斂監(jiān)測(cè)和隧道斷面監(jiān)測(cè)［1－2］。地鐵的變形監(jiān)測(cè)一般分為人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)兩種手段。人工監(jiān)測(cè)方法在白天地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)段無(wú)法完成數(shù)據(jù)采集，只能在地鐵停運(yùn)幾個(gè)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并存在費(fèi)時(shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等弊端，無(wú)法滿足不斷提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)效率的要求［3］。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方便、可靠、精度高，可在無(wú)人值守的情況下完成變形監(jiān)測(cè)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅精密地監(jiān)控了地鐵隧道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變形，而且通過(guò)數(shù)學(xué)模型還能預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，為測(cè)量人員提供了一種省時(shí)省力的監(jiān)測(cè)手段。但是由于需要實(shí)時(shí)掌握變形情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要24小時(shí)不間斷對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形觀測(cè)，隨之產(chǎn)生的就是數(shù)據(jù)類別增多和數(shù)據(jù)量增大問(wèn)題。而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、獨(dú)立性高、共享性高、冗余度低等特點(diǎn)能很好地解決此問(wèn)題［4］。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。本文通過(guò)對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能的設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要關(guān)注問(wèn)題的分析，設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)崟r(shí)處理和分析大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并能最終生成報(bào)表和視圖的數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合南京某地鐵項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果證明該系統(tǒng)運(yùn)行是方便、準(zhǔn)確和可靠的，為以后自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的研究提供了技術(shù)支持。

1數(shù)據(jù)庫(kù)的功能設(shè)計(jì)

1．1數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵保護(hù)區(qū)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)組成。其中數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、處理、輸出與分析，該模塊主要利用SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。SQL是“結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言”的英文縮寫，它對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)而言是最標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)言［5］。SQLServer的全稱是MicrosoftSQLServer，是由美國(guó)微軟公司開發(fā)和推廣的，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建、開發(fā)、設(shè)計(jì)和管理功能。SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持多種查詢和分析數(shù)據(jù)，并提供了幾乎所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，其中包括數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、維護(hù)、作業(yè)、警告、數(shù)據(jù)復(fù)制、轉(zhuǎn)換等［5－6］。該技術(shù)縮短了報(bào)表的制作周期，提高了工作效率，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的可靠性。

1．2數(shù)據(jù)庫(kù)功能

地鐵隧道保護(hù)區(qū)的監(jiān)測(cè)范圍一般都比較大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)多，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都要進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)采集，而且采集的周期短、頻率高，這就會(huì)產(chǎn)生大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。而且在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)被遮擋、讀數(shù)超限等問(wèn)題。因此為了對(duì)大量的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分類、組織、存儲(chǔ)、查詢和修改，本文系統(tǒng)所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具備以下幾點(diǎn)功能［7］:1)數(shù)據(jù)的預(yù)處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)對(duì)原始的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把合格的數(shù)據(jù)自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并對(duì)保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行管理。這樣可以有效地節(jié)省數(shù)據(jù)庫(kù)的空間，提高工作效率。2)信息的瀏覽和查詢?cè)诜蔷庉嫚顟B(tài)下，數(shù)據(jù)庫(kù)可以提供歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前信息的瀏覽和查詢功能;在編輯狀態(tài)下，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)設(shè)置權(quán)限，通過(guò)輸入用戶名和密碼的驗(yàn)證方式，判斷用戶是否具有對(duì)數(shù)據(jù)可操作性的權(quán)限。該功能保證了系統(tǒng)的安全，防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的外泄。3)項(xiàng)目的添加、修改和刪除添加項(xiàng)目時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)在后臺(tái)自動(dòng)生成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，新生成的數(shù)據(jù)庫(kù)包含監(jiān)測(cè)項(xiàng)目用到的所有的表類型，在新的數(shù)據(jù)庫(kù)中可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和存儲(chǔ);修改項(xiàng)目時(shí)，會(huì)打開已有的數(shù)據(jù)庫(kù)，打開后就可對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行修改;項(xiàng)目的刪除，可以對(duì)過(guò)期的、沒(méi)有利用價(jià)值的項(xiàng)目、信息及時(shí)地進(jìn)行清理，節(jié)約數(shù)據(jù)庫(kù)的空間。4)報(bào)表的輸出和打印數(shù)據(jù)庫(kù)可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，生成變形曲線圖，并對(duì)生成的圖形進(jìn)行管理、打印和輸出。便于用戶分析隧道的變形趨勢(shì)。

1．3數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)包含眾多數(shù)據(jù)表，要想建立正確、完整的數(shù)據(jù)表，就要對(duì)地鐵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行正確的分類［8］。按照地鐵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類型具體分類如下:1)文字信息。測(cè)量時(shí)間的設(shè)定周期、預(yù)警值的設(shè)定、用戶信息等。2)屬性信息。項(xiàng)目創(chuàng)建時(shí)間、項(xiàng)目描述等。3)數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中的各種數(shù)據(jù)信息，例如點(diǎn)位的三維坐標(biāo)、本期變化量等。4)圖形信息。輸出的各種變形曲線圖等。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的每一個(gè)項(xiàng)目都應(yīng)該對(duì)應(yīng)著一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的管理［8－9］。本文根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所涉及各種數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，研發(fā)了基于VB語(yǔ)言SQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與分析。設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要表結(jié)構(gòu)包括項(xiàng)目表、點(diǎn)位表、點(diǎn)組表、測(cè)站信息表、點(diǎn)位學(xué)習(xí)表、測(cè)量表、數(shù)據(jù)結(jié)果表等，下面將簡(jiǎn)單地對(duì)這些表進(jìn)行描述。

2數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)

該模塊的設(shè)計(jì)主要是允許用戶在測(cè)量之前可以對(duì)儀器的通訊端口和儀器的一些基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。該模塊主要包括通訊參數(shù)設(shè)置和機(jī)器人基本參數(shù)設(shè)置。通訊參數(shù)設(shè)置有通訊端口、協(xié)議、波特率等;全站儀基本參數(shù)設(shè)置包括激光開關(guān)、補(bǔ)償器、棱鏡模式等。系統(tǒng)能生成原始數(shù)據(jù)和分析處理后數(shù)據(jù)的各種報(bào)表，繪制變形過(guò)程曲線，并能將繪制的曲線圖形進(jìn)行打印輸出。具體包括原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、平差后數(shù)據(jù)和各種報(bào)表與圖表等。通過(guò)生成的變形曲線，用戶可以分析變形體的變化趨勢(shì)，從而做到提前預(yù)防，及時(shí)報(bào)警的目的。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著監(jiān)測(cè)設(shè)備的不斷更新，建立集成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和基于集成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型采用了SQL2008Sever軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的可用性，并能夠支持自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)24小時(shí)不間斷地對(duì)地鐵隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，多樣格式的成果輸出，而且該系統(tǒng)能生成原始數(shù)據(jù)和分析處理后數(shù)據(jù)的各種報(bào)表，繪制變形過(guò)程曲線，并能將繪制的曲線圖形進(jìn)行打印輸出，包括原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、平差后數(shù)據(jù)和各種報(bào)表與圖表等。最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，該數(shù)據(jù)庫(kù)模型在監(jiān)測(cè)工作過(guò)程中取得了良好效果，對(duì)自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的研制具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

［1］潘國(guó)榮，陳曉龍．城市地鐵施工建設(shè)中自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用［J］．工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2012(4):590－599．

作者：韓易 王立偉 單位：天津市測(cè)繪院