地鐵隧道安全監(jiān)測信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

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　摘 要：針對地鐵施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的文件管理模式已滿足不了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)快速分析和長期安全保存的要求，提出了建立地鐵隧道的安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，并對系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境等方面進(jìn)行了闡述，以保證地鐵隧道的安全施工。

　　關(guān)鍵詞：地鐵隧道；信息系統(tǒng)；監(jiān)測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

　　地鐵大多位于人口稠密的城區(qū)，通常周圍有重要的建筑物和地下管網(wǎng)，地鐵隧道施工有可能使其產(chǎn)生位移、沉降和變形，以致遭受破壞，造成嚴(yán)重的工程事故[1].如2003年3月27日，上海明珠線二期工地圍墻內(nèi)發(fā)生塌陷事故。圍墻內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)南北走向的長溝，溝東面有2個(gè)～3個(gè)籃球場面積大小、南北走向的塌陷地，塌陷最深的地方約有2m～3m。2004年3月17日，廣州地鐵三號線的建設(shè)工地發(fā)生塌方事故[2].通過施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)變位和周圍環(huán)境條件的變化，反饋信息以指導(dǎo)施工。因此，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時(shí)分析和保存在地鐵施工過程中具有特別重要的意義。然而，地鐵隧道施工安全監(jiān)測數(shù)據(jù)紛繁復(fù)雜，如何有效地管理、運(yùn)用好這些監(jiān)測信息，并反饋地鐵隧道的安全狀況一直是地鐵隧道安全管理和評價(jià)關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題[3].文中提出的建立地鐵隧道安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，是面向地鐵公司開發(fā)的一套地鐵隧道實(shí)時(shí)監(jiān)測信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能是：實(shí)時(shí)搜集各個(gè)分散的變形監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，建立以實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡(luò)化分布數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)傳輸線路傳送到服務(wù)器，按照相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器隨時(shí)分析各類變形數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)向各方發(fā)布分析結(jié)果，為地鐵隧道施工和地鐵運(yùn)營提供精確、迅捷的決策依據(jù)。系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的，用于隨時(shí)處理地鐵施工過程中各種地上地下建筑物的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息反饋的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)。

　　1、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析

　　1.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)

　　本子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)工程布置圖的收集和審核，系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能。

　　1）項(xiàng)目設(shè)計(jì)：本子系統(tǒng)不是簡單的針對某個(gè)具體項(xiàng)目，而是一個(gè)通用的系統(tǒng)平臺(tái)，可以進(jìn)行項(xiàng)目編輯、工點(diǎn)編輯、測點(diǎn)編輯，同時(shí)具有項(xiàng)目管理功能。

　　2）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換：監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合IFC工業(yè)基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)格式是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的，而各個(gè)廠家的監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)格式和各個(gè)監(jiān)測單位的報(bào)表格式是不一致的。所以，為了統(tǒng)一管理相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須能夠把一種數(shù)據(jù)的不同格式轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式。

　　3）監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入：監(jiān)測數(shù)據(jù)由各個(gè)工點(diǎn)的資料員錄入，分手動(dòng)錄入和自動(dòng)成批導(dǎo)入，然后上傳到項(xiàng)目部匯總。

　　4）監(jiān)測數(shù)據(jù)審核：項(xiàng)目部設(shè)專人對各個(gè)工點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，剔除由于人為原因和儀器異常產(chǎn)生的不正常數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)審核合格后，上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)服務(wù)器綜合分析處理，向各方發(fā)布。

　　5）地質(zhì)數(shù)據(jù)錄入：由各勘察單位按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式錄入，然后上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，供相關(guān)各方分析時(shí)參考。

　　6）測繪數(shù)據(jù)錄入：由各測繪單位按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式錄入，然后上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，供相關(guān)各方分析時(shí)參考。

　　7）監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢：實(shí)時(shí)生成各類報(bào)表、曲線。

　　1.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)

　　本子系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器支持，向施工單位、業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)測單位等相關(guān)各方實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。相關(guān)各方可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)查詢自己關(guān)心的數(shù)據(jù)，及時(shí)和相關(guān)各方溝通。本部分基于B/S系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)如下功能。

　　1）網(wǎng)絡(luò)GIS系統(tǒng)功能[4]：利用網(wǎng)絡(luò)GIS功能，形象、準(zhǔn)確地在網(wǎng)絡(luò)地圖上綜合管理各工點(diǎn)、各測點(diǎn)和各施工對象，把監(jiān)測資料、地質(zhì)資料和施工圖有效地結(jié)合起來，便于綜合分析。

　　2）實(shí)時(shí)查詢監(jiān)測信息：可以利用各種手段方便地查詢當(dāng)前和歷史的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。實(shí)時(shí)生成各類報(bào)表，時(shí)程曲線，工況報(bào)告。

　　3）實(shí)時(shí)預(yù)警：數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)時(shí)分析各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過動(dòng)畫、聲音、電子郵件、短消息等多種形式組成預(yù)警、報(bào)警系統(tǒng)。只要有監(jiān)測異常發(fā)生，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行個(gè)性化的報(bào)警提示；同時(shí)能夠在網(wǎng)絡(luò)地圖上清晰地表現(xiàn)各工點(diǎn)、各測點(diǎn)的預(yù)警情況。

　　4）信息交流平臺(tái)：可以通過BBS、電子郵件、短消息和相關(guān)各方實(shí)時(shí)溝通工程信息。

　　5）整合辦公信息系統(tǒng)：系統(tǒng)具有開放性，可以和業(yè)主單位的相關(guān)辦公信息系統(tǒng)或者用戶網(wǎng)站整合，形成一個(gè)綜合的信息協(xié)同辦公系統(tǒng)。

　　2、 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是本信息系統(tǒng)建設(shè)的核心技術(shù)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量將直接影響各子系統(tǒng)的性能和質(zhì)量以及日后系統(tǒng)的擴(kuò)充[5].按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則，對地鐵隧道施工過程中的監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行分類，研究數(shù)據(jù)的分布和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。地鐵隧道施工過程中監(jiān)測的主要內(nèi)容為：工程基本信息、測線基本信息、測面基本信息、測點(diǎn)基本信息、測點(diǎn)監(jiān)測值信息等。根據(jù)上述監(jiān)測內(nèi)容，利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)描述語言相應(yīng)地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫所含的各種數(shù)據(jù)表，并在各數(shù)據(jù)表中定義主鍵和插入外鍵，以便于各數(shù)據(jù)表之間的關(guān)聯(lián)查詢和索引。

　　3、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

　　3.1 數(shù)據(jù)庫

　　采用當(dāng)前使用較為普遍的SQLSever2003，SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是當(dāng)今較為流行的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、分析的能力、有較高的可伸縮性及可靠性。該系統(tǒng)提供了以Web標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫編程功能，豐富的XML和In-ternet標(biāo)準(zhǔn)支持允許您使用內(nèi)置的存儲(chǔ)過程以XML格式輕松存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)，提供了完全的Web支持。

　　3.2 開發(fā)工具

　　采用VisualStudio.NET和。NET框架。Microsoft.NET是Microsof

　　采用VisualStudio.NET和。NET框架。Microsoft.NET是MicrosoftXMLWebservices平臺(tái)，XMLWebservices允許應(yīng)用程序通

　　通過Internet進(jìn)行通訊和共享數(shù)據(jù)，而不管所采用的是哪種操作系統(tǒng)、設(shè)備或編程語言。MicrosoftVisualStudio.NET和Mi-crosoft.NET框架為開發(fā)人員提供了生成、部署和運(yùn)行XMLWeb services的完整解決方案。

　　4、結(jié)語

　　這是一套利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成的人機(jī)信息處理系統(tǒng)，抽象模擬項(xiàng)目內(nèi)部監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、發(fā)布的數(shù)據(jù)流程，可輕松輔助工程建設(shè)相關(guān)各方人員進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢，實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理體系全面自動(dòng)化、流程化和數(shù)字化，并可方便地與其他內(nèi)部管理系統(tǒng)或外部網(wǎng)站集成整合，建立一個(gè)高質(zhì)量、高效率的內(nèi)外部銜接的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理發(fā)布系統(tǒng)。通過系統(tǒng)的實(shí)施，全面整合和實(shí)時(shí)監(jiān)測相關(guān)的工程數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)完整的實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)工程數(shù)據(jù)庫，使得系統(tǒng)針對實(shí)時(shí)監(jiān)測信息的綜合分析和管理能力得到顯著的提高。