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地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文
摘 要:探討開發(fā)地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性與緊迫性。以VisualBasic編程語(yǔ)言和ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)為工具,應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)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(cè)電子手簿連接下傳原始觀測(cè)資料、預(yù)處理和數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量?jī)?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(cè)數(shù)據(jù)處理的效率、可靠性以及監(jiān)測(cè)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(cè);管理系統(tǒng)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來(lái)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(wèn)題不容忽視。無(wú)論在施工期還是在運(yùn)營(yíng)期都要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè),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(cè)內(nèi)容需根據(jù)地鐵隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、國(guó)家相關(guān)規(guī)范和類似工程的變形監(jiān)測(cè)以及當(dāng)前地鐵所處階段來(lái)確定,由規(guī)范[1]與文獻(xiàn)[2]知,運(yùn)營(yíng)期的地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)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(duì)于地下車站水平位移和斷面收斂變形等監(jiān)測(cè)。它是一項(xiàng)長(zhǎng)期性的工作,其特點(diǎn)是監(jiān)測(cè)項(xiàng)目多、線路長(zhǎng)、測(cè)點(diǎn)多、測(cè)期頻和數(shù)據(jù)量大,給監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、分析和資料管理帶來(lái)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(cè)信息。
因此,有必要開發(fā)一套高效、使用方便的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)管理及快速分析處理�，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了較多的用于地鐵施工期的監(jiān)測(cè)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(cè)需要,但它主要應(yīng)用于信息化施工,與運(yùn)營(yíng)期地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)無(wú)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(guó)外研究的多為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[5-6],也不適用于目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)化程度較低的地鐵隧道監(jiān)測(cè)。
此外,能夠用于運(yùn)營(yíng)期并符合當(dāng)前國(guó)內(nèi)地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)實(shí)際的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還較為少見(jiàn)。因此,隨著國(guó)內(nèi)建成地鐵的逐漸增多,開發(fā)用于運(yùn)營(yíng)期地鐵的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)變得越來(lái)越迫切。為此,根據(jù)運(yùn)營(yíng)期地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)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(kù)管理技術(shù)[8],以目前較為流行的Access數(shù)據(jù)庫(kù)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),設(shè)計(jì)和開發(fā)了用于運(yùn)營(yíng)期地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),不僅提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的效率和可靠性,保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋的及時(shí)性,而且在某城市地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)中投入應(yīng)用,取得較好的效果。
1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1．1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)
變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性、監(jiān)測(cè)成果等數(shù)據(jù)信息,是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此,合理的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)不僅是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,還有利于系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的管理和高效處理分析�？紤]到變形監(jiān)測(cè)成果的特點(diǎn),系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)不僅能滿足用戶的需要,而且能使系統(tǒng)需求的資源最少,同時(shí)還要使數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)冗余度盡量小,以達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、易于維護(hù)等目的[8]。為此,根據(jù)變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)由如下數(shù)據(jù)表構(gòu)成。
1) 測(cè)段名表:包括測(cè)段編號(hào)和測(cè)段名稱兩個(gè)字段。為便于變形監(jiān)測(cè)分析,在監(jiān)測(cè)中將相鄰兩個(gè)車站之間的隧道劃分為一測(cè)段,并按車站和車站之間的隧道進(jìn)行編號(hào),測(cè)段名稱則根據(jù)各個(gè)車站或者車站之間隧道的名稱而定,監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)段屬性值直接根據(jù)其所在測(cè)段來(lái)取對(duì)應(yīng)的編號(hào)值,方便查詢。
2) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性表:包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)名、測(cè)段、車道、具體位置、里程、材料、布設(shè)時(shí)間、布設(shè)單位、當(dāng)前狀況、用情況、備注等。其中車道為監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在的左、右道或上、下行線;具體位置指測(cè)點(diǎn)所處具體的空間位置,如地面、地下、高架等;當(dāng)前狀況是指目前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的完好情況,也就是可用否;使用情況是指監(jiān)測(cè)時(shí)是否使用。
3) 沉降監(jiān)測(cè)成果表:包括編號(hào)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)名、高程、測(cè)期、監(jiān)測(cè)時(shí)間、備注等。為了遵守?cái)?shù)據(jù)庫(kù)鍵的唯一性原則和方便查詢,各個(gè)測(cè)點(diǎn)的每期編號(hào)由測(cè)期號(hào)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)名組成,因而表中將不會(huì)出現(xiàn)相同記錄,保證了鍵的唯一性[8]。
4)沉降差異點(diǎn)屬性表:除了測(cè)段為各個(gè)車站編號(hào),其余與監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性相同。
5)沉降差異監(jiān)測(cè)成果表:與沉降監(jiān)測(cè)成果表相同。
6)水平位移監(jiān)測(cè)成果表:包括編號(hào)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)名、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、測(cè)期、監(jiān)測(cè)時(shí)間、備注等,測(cè)點(diǎn)的編號(hào)設(shè)置與沉降監(jiān)測(cè)成果表相同。
7)水平位移差異監(jiān)測(cè)成果表:與水平位移監(jiān)測(cè)成果表相同。
8)斷面收斂變形監(jiān)測(cè)成果表:包括編號(hào)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)名、直徑1、直徑2、測(cè)期、監(jiān)測(cè)時(shí)間、備注等,測(cè)點(diǎn)的編號(hào)設(shè)置與沉降監(jiān)測(cè)成果表相同。
在以上各表中,第一個(gè)字段為主關(guān)鍵字,各字段值的類型與字節(jié)寬度均按照實(shí)際所需的最佳值確定,考慮到測(cè)段名的繁瑣和數(shù)據(jù)庫(kù)管理操作的方便迅捷,在數(shù)據(jù)庫(kù)管理時(shí)將測(cè)段名表與其他各表進(jìn)行關(guān)聯(lián)[8]。
1．2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)地鐵隧道變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與特點(diǎn),系統(tǒng)由系統(tǒng)設(shè)置、預(yù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、在線幫助和退出5個(gè)模塊組成,總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)
2．1系統(tǒng)的功能
2．1．1系統(tǒng)設(shè)置功能
1)參數(shù)設(shè)置:設(shè)置系統(tǒng)所使用數(shù)據(jù)庫(kù)的地址,實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵的不同隧道段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)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(cè)資料整理:用戶可以通過(guò)系統(tǒng)的接口程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)和外業(yè)觀測(cè)電子手簿直接相連,下傳原始觀測(cè)資料,并對(duì)其計(jì)算處理,得到觀測(cè)成果數(shù)據(jù)。
2)粗差檢驗(yàn):對(duì)觀測(cè)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(cè)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(kù)中。
3)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn):檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性,確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。
2．1．3數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)成果數(shù)據(jù)查詢。查詢屬性數(shù)據(jù)時(shí),可以先對(duì)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(dòng)態(tài)搜索出滿足條件的測(cè)點(diǎn),然后可根據(jù)用戶實(shí)際需要結(jié)合監(jiān)測(cè)成果條件(前后測(cè)期、兩期沉降量、兩期沉降速率等)查詢出滿足要求的測(cè)點(diǎn)屬性信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同監(jiān)測(cè)成果條件下的屬性值進(jìn)行查詢。查詢監(jiān)測(cè)成果時(shí),可首先對(duì)測(cè)點(diǎn)的測(cè)段、車道、具體位置等測(cè)點(diǎn)主要屬性值進(jìn)行選擇,然后再對(duì)監(jiān)測(cè)成果的測(cè)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(cè)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(cè)點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)錄入添加和監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)錄入添加兩個(gè)功能,用于向數(shù)據(jù)庫(kù)錄入添加監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性信息和監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)。設(shè)置有手工錄入添加和自動(dòng)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(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)自動(dòng)導(dǎo)入。添加數(shù)據(jù)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示已添加的數(shù)據(jù)和添加后數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)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(kù)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(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性進(jìn)行修改。通過(guò)查詢所要修改的監(jiān)測(cè)點(diǎn),對(duì)其屬性信息進(jìn)行修改,同時(shí)可以動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中的監(jiān)測(cè)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(guò)對(duì)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(wú)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(wú)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(guò)程中的在線幫助,以文本和圖像的形式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作說(shuō)明,并對(duì)常見(jiàn)問(wèn)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(shì),克服了傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)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(guò)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(guò)接口程序與外業(yè)觀測(cè)電子手簿相連,下傳原始觀測(cè)資料,并進(jìn)行計(jì)算處理,實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)?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(duì)報(bào)表格式多樣性的要求。
5)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)存入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理,使復(fù)雜、繁瑣的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理工作變得簡(jiǎn)單易行,如數(shù)據(jù)的查詢、添加、刪除、導(dǎo)入EXCEL等可通過(guò)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(tái),以桌面式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)ACCESS和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言VisualBasic6。0作為開發(fā)工具,通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(ADO)[7]與數(shù)據(jù)庫(kù)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(wèn)題所涉及的對(duì)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(duì)前端概念的理解,只有當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域固有的概念被識(shí)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(jiǎn)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(jí)。
系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程:首先,按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)表的字段格式對(duì)車站、區(qū)間段和監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)、命名和歸類,并根據(jù)實(shí)際情況確定測(cè)點(diǎn)屬性值,將整理后的測(cè)段信息與測(cè)點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù);然后,通過(guò)系統(tǒng)的接口程序從外業(yè)觀測(cè)電子手簿下傳各期原始觀測(cè)資料,對(duì)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(kù);最后,對(duì)監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)單,界面友好、美觀。
4 結(jié) 論
地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)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(cè)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(kù)開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)與系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,使Access數(shù)據(jù)庫(kù)與VisualBasic語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)得到了最大的發(fā)揮,值得類似系統(tǒng)借鑒。
2)通過(guò)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(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化的實(shí)現(xiàn)為地鐵隧道自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)以及地鐵安全監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)的研究開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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【地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文】相關(guān)文章：
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