導語：剖析地鐵施工監(jiān)測系統(tǒng)設計特點一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]目前地鐵施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的文件管理模式已無法滿足大量監(jiān)測數(shù)據(jù)快速分析和長期安全保存的要求。本文提出了基于分布式數(shù)據(jù)庫技術和網(wǎng)絡技術的信息化解決方案，即建立一套以分布式數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)存儲方式、采用計算機網(wǎng)絡作為傳輸和共享平臺的地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)，讓用戶及時、準確地獲取各施工現(xiàn)場的監(jiān)測信息。

[關鍵詞]地鐵施工；監(jiān)測；分布式數(shù)據(jù)庫；信息系統(tǒng)

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)，地鐵施工有可能使其產(chǎn)生位移、沉降和變形，以至遭受破壞，造成嚴重的工程事故。通過施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以及時掌握支護結(jié)構(gòu)變位和周圍環(huán)境條件的變化，反饋信息以指導施工。因此，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時分析和保存在地鐵施工過程中具有特別重要的意義。然而，現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理也存在許多問題，主要表現(xiàn)在現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)還停留在文件管理模式下。如：監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算由人工完成，監(jiān)測報表用Word或Excel手工制作；導致數(shù)據(jù)不能共享，查詢困難，降低了工作效率和管理分析水平，而且由于施工現(xiàn)場的設施簡單，環(huán)境較差，人員流動性強，監(jiān)測數(shù)據(jù)的保存缺乏安全性和可靠性。

隨著信息化技術的發(fā)展，以數(shù)字化信息為核心的信息系統(tǒng)對土木工程領域原有的設計模式、檢測和監(jiān)測技術產(chǎn)生了深遠的影響。信息系統(tǒng)的自動化、網(wǎng)絡化、以及分布式數(shù)據(jù)庫技術為解決現(xiàn)存地鐵監(jiān)測工作的不足提供了重要途徑。為了能及時對監(jiān)測對象的狀態(tài)、穩(wěn)定程度和變形進行分析，并能長期安全地保存監(jiān)測信息，以實現(xiàn)地鐵的信息化施工，本文提出基于分布式數(shù)據(jù)庫的信息化解決方案，即建立一套以分布式數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)存儲方式、采用計算機網(wǎng)絡作為傳輸和共享平臺的地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)。它不僅用于分散的、各自獨立的施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理，還對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行集中統(tǒng)一管理和長期保存，讓用戶及時、準確地獲取監(jiān)測信息，而且還可為以后類似地鐵施工方案設計及規(guī)范修改提供數(shù)據(jù)參考。

一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計

在進行地鐵施工時，施工現(xiàn)場需要及時分析處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，但由于各施工現(xiàn)場的設施簡單，流動性強，不易長期保存監(jiān)測數(shù)據(jù)。而地鐵管理單位計算機設備較好，環(huán)境穩(wěn)定，適合統(tǒng)一維護各施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)。根據(jù)上述情況，將整個系統(tǒng)分成2個部分：

(1)現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)

現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)布設在地鐵各施工段上，由現(xiàn)場監(jiān)測人員使用，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)并將該施工段的概況信息錄入到系統(tǒng)，存儲于本地數(shù)據(jù)庫，管理分析數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將其及時傳送到地鐵管理單位?，F(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的建立使現(xiàn)場監(jiān)測人員改變現(xiàn)有的遞送監(jiān)測報告、數(shù)據(jù)報表的方式，數(shù)據(jù)自動遠程傳輸，進一步提高工作效率，實現(xiàn)信息化施工。

(2)監(jiān)測中心管理系統(tǒng)

監(jiān)測中心管理系統(tǒng)布設在地鐵管理單位，從多個現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)及時收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行集中管理和存儲，實現(xiàn)各施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，以及對外監(jiān)測信息，使各類用戶可通過Intranet或Internet方便地檢索查詢所需要的信息。

地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)可以有效地服務于對地鐵施工監(jiān)測的全面、準確、及時的管理和反饋，并對監(jiān)測信息進行分析和長期保存，提供信息交流的平臺，提高資源的共享水平，進而在功能上達到縱向信息反饋及時，橫向信息共享，系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)框架。

二、系統(tǒng)的功能設計

2.1現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)功能設計

現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)是一套具有本地數(shù)據(jù)管理分析功能，同時還具備網(wǎng)絡傳輸功能的傳統(tǒng)Windows桌面應用程序。其具體功能模塊如下：

(1)數(shù)據(jù)采集預處理模塊

現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)從監(jiān)測儀器采集接口自動讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，不能自動采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用人工錄入，并對各種原始數(shù)據(jù)進行監(jiān)測值序列的系統(tǒng)誤差檢驗，把含有粗差的監(jiān)測值定位和剔除。

(2)數(shù)據(jù)管理和預警模塊

把監(jiān)測數(shù)據(jù)存入本地數(shù)據(jù)庫內(nèi)，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、更新、增刪、查詢、打印等。如果某項監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果超過預定的警戒值，該模塊將自動報警。

(3)數(shù)據(jù)圖形化模塊

該模塊主要完成現(xiàn)場監(jiān)測點布置圖的繪制，以及各測點沉降過程線圖、水平位移過程線圖等動態(tài)顯示。

(4)數(shù)據(jù)預測模塊

運用時間序列模型和灰色理論模型，由人機對話或計算機自動選擇合適的預測函數(shù)，對測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，以預測該測點狀態(tài)變化的趨勢。

(5)數(shù)據(jù)上傳模塊

采用消息隊列技術(MSMQ)[6]，即使現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)離線或斷線，所有的數(shù)據(jù)都會被緩存起來，重新連入Internet之后，可自動將數(shù)據(jù)上傳到地鐵管理單位內(nèi)的數(shù)據(jù)庫服務器，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托省?/p>

2.2監(jiān)測中心管理系統(tǒng)功能設計

監(jiān)測中心管理系統(tǒng)是一個典型的Web應用程序，系統(tǒng)運行在Intranet企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部環(huán)境中，采用多種網(wǎng)絡技術，可以方便地和其它網(wǎng)絡互聯(lián)，充分利用網(wǎng)絡資源，同各現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)進行可靠的數(shù)據(jù)通訊，提供方便、快捷、全面的數(shù)據(jù)查詢。其具體功能模塊如下：

(1)數(shù)據(jù)管理和預警模塊

把各現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)根據(jù)施工現(xiàn)場編號存入服務器的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有效地管理監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、儲存、檢索和維護，保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性和無冗余性。如果某項監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果超過預定的警戒值，該模塊將自動報警。

(2)數(shù)據(jù)圖形化模塊

該模塊主要完成地鐵各施工現(xiàn)場監(jiān)測點布置圖的繪制，以及各測點沉降過程線圖、水平位移過程線圖等的動態(tài)顯示。

(3)數(shù)據(jù)預測模塊

運用數(shù)理統(tǒng)計模型，由人機對話或計算機自動選擇合適的函數(shù)，對測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行回歸分析，以預測該測點狀態(tài)變化的趨勢。

(4)數(shù)據(jù)模塊

基于Web技術將各施工現(xiàn)場監(jiān)測信息以網(wǎng)頁形式，供相關設計單位和用戶參考，實現(xiàn)監(jiān)測工作的開放化和透明化。

三、分布式數(shù)據(jù)庫設計

分布式數(shù)據(jù)庫是在分布式管理模式下，每個遠端分部的數(shù)據(jù)信息存放在本地數(shù)據(jù)庫內(nèi)，平時可獨立操作使用，同時定期將本地所有數(shù)據(jù)信息或匯總數(shù)據(jù)信息通過遠程通信線路發(fā)送到遠程總部，總部接收各個分部發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，將其存儲到總部的數(shù)據(jù)庫服務器中，以滿足總部對數(shù)據(jù)的分析決策和長期安全保存的需要。根據(jù)上述分布式數(shù)據(jù)庫的特點，把地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分成以下兩類：

(1)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設計

按照地鐵現(xiàn)場施工的方法，把現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫劃分為3類：①明挖監(jiān)測數(shù)據(jù)庫；②暗挖監(jiān)測數(shù)據(jù)庫；③盾構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。然后在上述3類數(shù)據(jù)庫中根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容建立相應的測點監(jiān)測表，如明挖圍護樁墻頂沉降監(jiān)測表、暗挖拱頂下沉監(jiān)測表和盾構(gòu)預制管片凹凸接縫處法向應力監(jiān)測表，以及本地施工現(xiàn)場概況信息表。

(2)監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫設計

除了上述現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，還要包括各施工現(xiàn)場概況信息表，以及用戶訪問權限信息表，監(jiān)測中心數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖3所示。

四、系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和應用平臺

4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)是在VisualStudioNET2003開發(fā)環(huán)境中使用C++開發(fā)的WinForm風格的桌面應用程序，監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲在Access數(shù)據(jù)庫中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳使用XML格式的消息隊列。監(jiān)測中心管理系統(tǒng)則是典型的ASP.NETWeb應用程序，使用VisualStudio.NET2003開發(fā)，web服務器軟件使用MicrosoftIIS，數(shù)據(jù)庫使用MicrosoftSQLServer2000。

4.2系統(tǒng)應用平臺

現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)安裝在靠近施工現(xiàn)場的計算機上，其系統(tǒng)要求如下：①中文MicrosoftWindowsXP專業(yè)版操作系統(tǒng)；②安裝.NETFrameworkDistributable11版；③安裝MSMQ30組件；④能夠訪問Internet。

監(jiān)測中心管理系統(tǒng)安裝在地鐵管理單位的專用服務器上，其系統(tǒng)要求如下：①中檔服務器平臺，以專線聯(lián)入Internet網(wǎng)絡，擁有獨立IP及域名；②中文MicrosoftWindowsServer2003操作系統(tǒng)；③安裝.NETFrameworkSDK11版；④安裝IIS60Web服務器軟件；⑤安裝SQLServer2000數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

五、應用實例

北京地鐵4、5、10號線及奧運專線的土建施工幾乎同期進行，其中地鐵5號線雍和宮站和地鐵10號線奧支熊貓環(huán)島區(qū)間由北京城建設計研究總院設計，為保證工地施工安全，設計院要求施工單位將監(jiān)測信息及時反饋，以便相互配合，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，采取得當措施，保證施工質(zhì)量安全。本系統(tǒng)開發(fā)試運行階段將應用在上述工程中，即分別在兩施工現(xiàn)場設置現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，而監(jiān)測中心管理系統(tǒng)設置在設計院。現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)通過各種途徑采集監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入本地數(shù)據(jù)庫的同時，經(jīng)由Internet發(fā)送到設計院的數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫服務器在匯總施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)的同時，又對這些數(shù)據(jù)進行分類，并加以分析和對比，總結(jié)出一些規(guī)律和經(jīng)驗，為監(jiān)測管理人員和相關設計人員提供幫助。

六、結(jié)語

地鐵施工監(jiān)測信息系統(tǒng)的實現(xiàn)是地鐵施工監(jiān)測工作向數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化、高效率管理層次發(fā)展的一次飛躍，通過現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)我們能夠及時對監(jiān)測對象的狀態(tài)、穩(wěn)定程度和變形進行分析，修正設計參數(shù)，優(yōu)化施工工藝，變更施工方法。通過監(jiān)測中心管理系統(tǒng)我們能夠存放地鐵線路的多個施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，使其具有更全面的數(shù)據(jù)對比分析功能，并通過網(wǎng)上信息的，讓相關單位和用戶及時、準確地獲取地鐵施工監(jiān)測信息，為以后地鐵施工及規(guī)范修改提供參考。

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