地铁隧道安全监测信息系统的设计与开发

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　摘 要：针对地铁施工监测数据的文件管理模式已满足不了大量监测数据快速分析和长期安全保存的要求，提出了建立地铁隧道的安全监测信息系统，并对系统功能结构、系统数据库设计、系统开发环境等方面进行了阐述，以保证地铁隧道的安全施工。

　　关键词：地铁隧道；信息系统；监测数据；数据库设计

　　地铁大多位于人口稠密的城区，通常周围有重要的建筑物和地下管网，地铁隧道施工有可能使其产生位移、沉降和变形，以致遭受破坏，造成严重的工程事故[1].如2003年3月27日，上海明珠线二期工地围墙内发生塌陷事故。围墙内出现一个南北走向的长沟，沟东面有2个～3个篮球场面积大小、南北走向的塌陷地，塌陷最深的地方约有2m～3m。2004年3月17日，广州地铁三号线的建设工地发生塌方事故[2].通过施工现场监测数据的分析，可以及时掌握支护结构变位和周围环境条件的变化，反馈信息以指导施工。因此，现场监测数据的及时分析和保存在地铁施工过程中具有特别重要的意义。然而，地铁隧道施工安全监测数据纷繁复杂，如何有效地管理、运用好这些监测信息，并反馈地铁隧道的安全状况一直是地铁隧道安全管理和评价关注的热点和难点问题[3].文中提出的建立地铁隧道安全监测信息系统，是面向地铁公司开发的一套地铁隧道实时监测信息系统。系统的功能是：实时搜集各个分散的变形监测点的数据，建立以实时监测数据为核心的网络化分布数据库，通过数据传输线路传送到服务器，按照相应的数学模型，数据分析服务器随时分析各类变形数据，通过网络实时向各方发布分析结果，为地铁隧道施工和地铁运营提供精确、迅捷的决策依据。系统是基于计算机网络信息技术的，用于随时处理地铁施工过程中各种地上地下建筑物的变形监测数据和信息反馈的网络地理信息系统。

　　1、系统功能结构分析

　　1.1 实时监测数据导入系统

　　本子系统实现监测数据和相关工程布置图的收集和审核，系统基于C/S架构，主要实现以下功能。

　　1）项目设计：本子系统不是简单的针对某个具体项目，而是一个通用的系统平台，可以进行项目编辑、工点编辑、测点编辑，同时具有项目管理功能。

　　2）数据格式转换：监测数据结合IFC工业基础的标准进行设计，系统中的数据格式是标准统一的，而各个厂家的监测仪器数据格式和各个监测单位的报表格式是不一致的。所以，为了统一管理相关数据，系统必须能够把一种数据的不同格式转化为标准的系统数据格式。

　　3）监测数据录入：监测数据由各个工点的资料员录入，分手动录入和自动成批导入，然后上传到项目部汇总。

　　4）监测数据审核：项目部设专人对各个工点的监测数据进行审核，剔除由于人为原因和仪器异常产生的不正常数据。数据审核合格后，上传到数据服务器，由数据服务器综合分析处理，向各方发布。

　　5）地质数据录入：由各勘察单位按照统一的数据格式录入，然后上传至数据服务器，供相关各方分析时参考。

　　6）测绘数据录入：由各测绘单位按照统一的数据格式录入，然后上传至数据服务器，供相关各方分析时参考。

　　7）监测数据查询：实时生成各类报表、曲线。

　　1.2 实时监测数据发布系统

　　本子系统由网络数据服务器支持，向施工单位、业主单位、设计单位、监测单位等相关各方实时发布监测数据信息。相关各方可以随时随地通过网络查询自己关心的数据，及时和相关各方沟通。本部分基于B/S系统，主要实现如下功能。

　　1）网络GIS系统功能[4]：利用网络GIS功能，形象、准确地在网络地图上综合管理各工点、各测点和各施工对象，把监测资料、地质资料和施工图有效地结合起来，便于综合分析。

　　2）实时查询监测信息：可以利用各种手段方便地查询当前和历史的监测数据信息。实时生成各类报表，时程曲线，工况报告。

　　3）实时预警：数据服务器实时分析各类监测数据，通过动画、声音、电子邮件、短消息等多种形式组成预警、报警系统。只要有监测异常发生，系统就会进行个性化的报警提示；同时能够在网络地图上清晰地表现各工点、各测点的预警情况。

　　4）信息交流平台：可以通过BBS、电子邮件、短消息和相关各方实时沟通工程信息。

　　5）整合办公信息系统：系统具有开放性，可以和业主单位的相关办公信息系统或者用户网站整合，形成一个综合的信息协同办公系统。

　　2、 系统数据库的设计

　　数据库设计是本信息系统建设的核心技术，其设计质量将直接影响各子系统的性能和质量以及日后系统的扩充[5].按照面向对象的设计原则，对地铁隧道施工过程中的监测内容进行分类，研究数据的分布和数据之间的联系。地铁隧道施工过程中监测的主要内容为：工程基本信息、测线基本信息、测面基本信息、测点基本信息、测点监测值信息等。根据上述监测内容，利用数据库管理系统提供的数据描述语言相应地创建数据库所含的各种数据表，并在各数据表中定义主键和插入外键，以便于各数据表之间的关联查询和索引。

　　3、系统开发环境

　　3.1 数据库

　　采用当前使用较为普遍的SQLSever2003，SQLServer数据库服务器是当今较为流行的大型数据库系统。它具有强大的数据处理、分析的能力、有较高的可伸缩性及可靠性。该系统提供了以Web标准为基础的扩展数据库编程功能，丰富的XML和In-ternet标准支持允许您使用内置的存储过程以XML格式轻松存储和检索数据，提供了完全的Web支持。

　　3.2 开发工具

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

　　采用VisualStudio.NET和。NET框架。Microsoft.NET是MicrosoftXMLWebservices平台，XMLWebservices允许应用程序通

　　通过Internet进行通讯和共享数据，而不管所采用的是哪种操作系统、设备或编程语言。MicrosoftVisualStudio.NET和Mi-crosoft.NET框架为开发人员提供了生成、部署和运行XMLWeb services的完整解决方案。

　　4、结语

　　这是一套利用网络技术和现代监测设备构成的人机信息处理系统，抽象模拟项目内部监测数据处理、发布的数据流程，可轻松辅助工程建设相关各方人员进行监测数据的实时查询，实现整个监测数据管理体系全面自动化、流程化和数字化，并可方便地与其他内部管理系统或外部网站集成整合，建立一个高质量、高效率的内外部衔接的实时监测数据管理发布系统。通过系统的实施，全面整合和实时监测相关的工程数据，在数据之间建立关联，形成一个完整的实时监测网络工程数据库，使得系统针对实时监测信息的综合分析和管理能力得到显著的提高。