地鐵自動化監測系統數據庫結構設計

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了地鐵自動化監測系統數據庫結構設計范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要:針對地鐵隧道變形監測任務多、數據量大、海量數據處理分析和成果輸出實時性強等特點，本文設計了地鐵自動化監測系統數據庫，并結合南京市某地鐵監測項目驗證了自動化監測系統數據庫的可靠性及優越性，為實現自動化監測數據提供有力支持。

關鍵詞:地鐵隧道;變形監測;自動化監測系統;數據庫

0引言

地鐵的變形監測工作對于地鐵的正常運營十分重要，是保證市民安全出行的重要手段。監測的項目主要包括隧道內的水平位移監測、垂直位移監測、隧道收斂監測和隧道斷面監測［1－2］。地鐵的變形監測一般分為人工監測和自動化監測兩種手段。人工監測方法在白天地鐵運營時段無法完成數據采集，只能在地鐵停運幾個小時內進行監測，并存在費時、勞動強度大、效率低等弊端，無法滿足不斷提高運營維護效率的要求［3］。自動化監測方便、可靠、精度高，可在無人值守的情況下完成變形監測。自動化監測系統不僅精密地監控了地鐵隧道內部的結構變形，而且通過數學模型還能預測變化趨勢，為測量人員提供了一種省時省力的監測手段。但是由于需要實時掌握變形情況，監測系統需要24小時不間斷對多個監測點進行變形觀測，隨之產生的就是數據類別增多和數據量增大問題。而數據庫技術以其數據結構化、獨立性高、共享性高、冗余度低等特點能很好地解決此問題［4］。由此可見，系統數據庫是自動化監測系統的重要組成部分。本文通過對自動化監測系統的功能的設計和監測過程中需要關注問題的分析，設計了一款能夠實時處理和分析大量監測數據并能最終生成報表和視圖的數據庫，并結合南京某地鐵項目的監測實例進行驗證，結果證明該系統運行是方便、準確和可靠的，為以后自動化監測的研究提供了技術支持。

1數據庫的功能設計

1．1數據庫的結構設計

地鐵保護區自動化監測系統主要由數據采集系統、數據遠程通訊系統、數據處理與分析系統組成。其中數據處理與分析系統包括監測數據的查詢、處理、輸出與分析，該模塊主要利用SQLServer數據庫技術。SQL是“結構化查詢語言”的英文縮寫，它對于關系型數據庫管理系統而言是最標準的語言［5］。SQLServer的全稱是MicrosoftSQLServer，是由美國微軟公司開發和推廣的，具有強大的數據庫創建、開發、設計和管理功能。SQLServer數據庫系統支持多種查詢和分析數據，并提供了幾乎所有的數據庫操作，其中包括數據庫的創建、維護、作業、警告、數據復制、轉換等［5－6］。該技術縮短了報表的制作周期，提高了工作效率，保證了數據庫結構的可靠性。

1．2數據庫功能

地鐵隧道保護區的監測范圍一般都比較大，監測點布設多，每個監測點都要進行周期性的數據采集，而且采集的周期短、頻率高，這就會產生大量的監測數據。而且在監測的過程中，經常會出現監測點被遮擋、讀數超限等問題。因此為了對大量的自動化監測數據進行科學合理的分類、組織、存儲、查詢和修改，本文系統所建立的數據庫應具備以下幾點功能［7］:1)數據的預處理和存儲數據庫會對原始的監測數據進行處理，把合格的數據自動保存到數據庫中，并對保存的數據進行分類，根據不同的數據類型進行管理。這樣可以有效地節省數據庫的空間，提高工作效率。2)信息的瀏覽和查詢在非編輯狀態下，數據庫可以提供歷史數據和當前信息的瀏覽和查詢功能;在編輯狀態下，數據庫會設置權限，通過輸入用戶名和密碼的驗證方式，判斷用戶是否具有對數據可操作性的權限。該功能保證了系統的安全，防止監測數據的外泄。3)項目的添加、修改和刪除添加項目時，數據庫會在后臺自動生成一個數據庫，新生成的數據庫包含監測項目用到的所有的表類型，在新的數據庫中可以對數據進行讀取和存儲;修改項目時，會打開已有的數據庫，打開后就可對此項目進行修改;項目的刪除，可以對過期的、沒有利用價值的項目、信息及時地進行清理，節約數據庫的空間。4)報表的輸出和打印數據庫可根據監測數據，生成變形曲線圖，并對生成的圖形進行管理、打印和輸出。便于用戶分析隧道的變形趨勢。

1．3數據庫的表結構

數據庫包含眾多數據表，要想建立正確、完整的數據表，就要對地鐵監測數據類型進行正確的分類［8］。按照地鐵監測數據類型具體分類如下:1)文字信息。測量時間的設定周期、預警值的設定、用戶信息等。2)屬性信息。項目創建時間、項目描述等。3)數據信息。監測項目中的各種數據信息，例如點位的三維坐標、本期變化量等。4)圖形信息。輸出的各種變形曲線圖等。自動化監測系統的每一個項目都應該對應著一個數據庫，用戶通過數據庫來實現對項目的管理［8－9］。本文根據監測項目所涉及各種數據的特點，研發了基于VB語言SQL數據庫管理系統，實現了對監測數據的實時處理與分析。設計的數據庫主要表結構包括項目表、點位表、點組表、測站信息表、點位學習表、測量表、數據結果表等，下面將簡單地對這些表進行描述。

2數據庫的實現

該模塊的設計主要是允許用戶在測量之前可以對儀器的通訊端口和儀器的一些基本參數進行設置。該模塊主要包括通訊參數設置和機器人基本參數設置。通訊參數設置有通訊端口、協議、波特率等;全站儀基本參數設置包括激光開關、補償器、棱鏡模式等。系統能生成原始數據和分析處理后數據的各種報表，繪制變形過程曲線，并能將繪制的曲線圖形進行打印輸出。具體包括原始觀測數據、平差后數據和各種報表與圖表等。通過生成的變形曲線，用戶可以分析變形體的變化趨勢，從而做到提前預防，及時報警的目的。

3結束語

隨著監測設備的不斷更新，建立集成監測數據庫和基于集成監測數據庫的自動化監測系統勢在必行。本文設計的數據庫模型采用了SQL2008Sever軟件設計數據庫，保證了數據庫結構的可用性，并能夠支持自動化監測系統24小時不間斷地對地鐵隧道進行監測，多樣格式的成果輸出，而且該系統能生成原始數據和分析處理后數據的各種報表，繪制變形過程曲線，并能將繪制的曲線圖形進行打印輸出，包括原始觀測數據、平差后數據和各種報表與圖表等。最后通過實例驗證，該數據庫模型在監測工作過程中取得了良好效果，對自動變形監測系統軟件的研制具有一定的參考價值。

參考文獻:

［1］潘國榮，陳曉龍．城市地鐵施工建設中自動變形監測系統的研發及應用［J］．工程建設與設計，2012(4):590－599．

作者：韓易 王立偉 單位：天津市測繪院