地铁自动化监测系统数据库结构设计与实现

地铁自动化监测系统数据库结构设计与实现

吴丽丽

北京城建勘测设计研究院有限责任公司北京100101

摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进地跌建设的不断发展。就目前来说，我国在地铁建设的过程中，在相关的领域已经处于世界先进地位。正是由于地铁建设对人们生活和社会进步有着十分重要的地位，因此如何实时的检测地铁结构的稳定性，保证地铁在运营过程中的稳定安全，就引起了人们的重视，也受到了政府的关注。本文就地铁自动化监测系统数据库结构设计与实现展开探讨。

关键词：地铁隧道；变形监测；自动化监测系统；数据库

引言

地铁的变形监测工作对于地铁的正常运营十分重要，是保证市民安全出行的重要手段。监测的项目主要包括隧道内的水平位移监测、垂直位移监测、隧道收敛监。地铁的变形监测一般分为人工监测和自动化监测两种手段。人工监测方法在白天地铁运营时段无法完成数据采集，只能在地铁停运几个小时内进行监测，并存在费时、劳动强度大、效率低等弊端，无法满足不断提高运营维护效率的要求。自动化监测方便、可靠、精度高，可在无人值守的情况下完成变形监测。自动化监测系统不仅精密地监控了地铁隧道内部的结构变形，而且通过数学模型还能预测变化趋势，为测量人员提供了一种省时省力的监测手段。但是由于需要实时掌握变形情况，监测系统需要24小时不间断对多个监测点进行变形观测，随之产生的就是数据类别增多和数据量增大问题。而数据库技术以其数据结构化、独立性高、共享性高、冗余度低等特点能很好地解决此问题。

1地铁监控测量的现状

现如今，我国部分城市已经开始进行城市地铁工程的施工建设以及投入使用，但是就城市地铁的运行状态来说，地铁工程的自动化监测控制还没有比较强的普及度，大部分地铁在监测阶段仍然按照传统的监测方式进行，并且存在部分较为明显的问题。首先，地铁监测数据的采集方面。通常情况下，地铁工程在进行监测工作的执行阶段，主要包含46个监测项目，并且根据不同的监测项目，工作人员运用的监测仪器也存在比较大的差异。在这些监测仪器当中，大部分仪器需要依赖于工作人员进行手动测量，而相对先进的测量仪器也是处于半自动的状态，即工作人员通过仪器对地铁的项目进行监测动作，而监测仪器则是对采集的数据进行自动存储。这种作业方式非常容易受到人为因素的影响而产生一定的误差。第二，数据处理方面。对于地铁工程监测数据的处理过程，通常需要工作人员手工进行操作处理，并且信息化处理的程度比较低，同时工作人员人工处理产生的错误比较多，不能在第一时间为地铁工程的设计以及施工提供相关的参考。第三，对数据的管理方面。对于地铁监测的数据信息，工作人员通过按照时间、项目等进行表格存储，不能对数据进行有效的分析以及管理。

2自动化监测

自动化监测，顾名思义，就是采用智能化的监测系统，在信息网络发展如此迅速的今天，将信息传递与智能应用合理有效地结合在一起，形成了能够实时掌握地铁隧道变形情况的自动化监测系统。一方面，传统的地铁隧道人工监测已经无法满足运营期内的监测要求，对于变形数据无法及时获取并传递到相关各方；另一方面，自动化监测能够实时提供隧道内的各类监测数据信息、甚至是图像、影像信息，当出现异常时，能做到自动报警，这对于及时掌握安全隐患、控制变形等具有非常重要的保障作用。因此，自动化监测也就成为地铁隧道监测的最佳选择。

3数据库功能

地铁隧道保护区的监测范围一般都比较大，监测点布设多，每个监测点都要进行周期性的数据采集，而且采集的周期短、频率高，这就会产生大量的监测数据。而且在监测的过程中，经常会出现监测点被遮挡、读数超限等问题。因此为了对大量的自动化监测数据进行科学合理的分类、组织、存储、查询和修改，本文系统所建立的数据库应具备以下几点功能：（1）数据的预处理和存储。数据库会对原始的监测数据进行处理，把合格的数据自动保存到数据库中，并对保存的数据进行分类，根据不同的数据类型进行管理。这样可以有效地节省数据库的空间，提高工作效率。（2）信息的浏览和查询。在非编辑状态下，数据库可以提供历史数据和当前信息的浏览和查询功能；在编辑状态下，数据库会设置权限，通过输入用户名和密码的验证方式，判断用户是否具有对数据可操作性的权限。该功能保证了系统的安全，防止监测数据的外泄。（3）项目的添加、修改和删除。添加项目时，数据库会在后台自动生成一个数据库，新生成的数据库包含监测项目用到的所有的表类型，在新的数据库中可以对数据进行读取和存储；修改项目时，会打开已有的数据库，打开后就可对此项目进行修改；项目的删除，可以对过期的、没有利用价值的项目、信息及时地进行清理，节约数据库的空间。（4）报表的输出和打印。数据库可根据监测数据，生成变形曲线图，并对生成的图形进行管理、打印和输出。便于用户分析隧道的变形趋势。

4自动化监测系统数据采集及时准确

自动化监测的数据获取通过远程采集单元得以实现，利用网络和分布监测点，使信息的准确性和及时性得到保障，比如，将全站仪的数据进行采集、储存和分析，一方面可以通过数据的分析及时准确地预测后续变形趋势，减少事故隐患；另一方面简化了工作程序内容，使工作得以更高效的完成。比如，高架段立柱垂直位移自动化监测，它主要就是通过静力水准仪完成监测工作，传感器、数据采集装置和软件分析等组成了该系统。其主要是通过数据采集装置，并且以监控主机的命令或者是预先设定的时间对所接入的仪器进行自动控制测量，由此可实现控制采集单元进行测量并获取数据的目的，同时主机也可以对数据进行预处理并对外传输，技术人员可以实时获取并处理和分析数据。

5数据库的实现

模块的设计主要是允许用户在测量之前可以对仪器的通讯端口和仪器的一些基本参数进行设置。该模块主要包括通讯参数设置和机器人基本参数设置。通讯参数设置有通讯端口、协议、波特率等；全站仪基本参数设置包括激光开关、补偿器、棱镜模式等。系统能生成原始数据和分析处理后数据的各种报表，绘制变形过程曲线，并能将绘制的曲线图形进行打印输出。具体包括原始观测数据、平差后数据和各种报表与图表等。通过生成的变形曲线，用户可以分析变形体的变化趋势，从而做到提前预防，及时报警的目的。

结语

由于地铁隧道是一个相当复杂隐蔽、对技术要求极高的工程项目，科学地将自动化监测技术引入地铁隧道检测工作中是必不可少的，这不仅能够对地铁隧道情况进行实时监测，还能够有针对性地不断优化改革，有效降低意外安全事故发生的概率，为地铁运行提供安全保障。

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