地鐵施工監(jiān)測信息管理及安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

1、    地鐵施工監(jiān)測信息管理及安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計      摘要:介紹了“地鐵施工監(jiān)測信息管理及安全預(yù)警系統(tǒng)”的設(shè)計過程,該系統(tǒng)主要用于廣州市軌道交通線路及車站土建工程施工監(jiān)測信息化管理,系統(tǒng)在投入應(yīng)用后將實現(xiàn)監(jiān)測-作業(yè)-管理三方信息的互聯(lián)互動,為地鐵施工監(jiān)測信息的可視化管理提供技術(shù)保障。關(guān)鍵詞:;地鐵施工監(jiān)測;信息管理;安全預(yù)警 1 前言      “地鐵施工監(jiān)測信息管理及安全預(yù)警系統(tǒng)”具有地鐵施工監(jiān)測信息可視化信息管理、統(tǒng)計分析等功能。用于地

2、鐵土建工程施工監(jiān)測信息化管理,可使任何一位相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或主管( )在任何時間()、任意地點(),只要能夠接入互聯(lián)網(wǎng)即可訪問本系統(tǒng),就能完成系統(tǒng)中涵蓋的所有管理工作(),從而實現(xiàn)基于可視化的地鐵施工監(jiān)測的4服務(wù)。      土建工程現(xiàn)場監(jiān)測信息化管理的目的主要為:      (1)為施工開展提供及時的反饋信息;      (2)為基坑周圍環(huán)境進行及時、有效的保護提供依據(jù);      (3)將監(jiān)測結(jié)果用于

3、反饋優(yōu)化設(shè)計,為改進設(shè)計提供依據(jù);      (4)通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論值的比較、分析,可以檢驗設(shè)計理論的正確性;      (5)在施工全過程中,通過對既有地面和地下建筑物、構(gòu)筑物各項指標的監(jiān)測,將結(jié)構(gòu)變形嚴格控制在標準限值內(nèi),保證既有建筑物和構(gòu)筑物的安全;      (6)積累量測數(shù)據(jù),為今后類似工程設(shè)計與施工提供工程參考數(shù)據(jù);      (7)為業(yè)主提供及時信息,以便業(yè)主對整個項目進行科學(xué)化

4、管理。2 地鐵施工監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則      “地鐵施工監(jiān)測信息管理系統(tǒng)“的設(shè)計思想是建成一個信息管理服務(wù)平臺,一個為地鐵總公司領(lǐng)導(dǎo)和主管、工點單位(監(jiān)測、施工、工點設(shè)計單位)、地鐵總體設(shè)計單位之間互動的施工監(jiān)測信息與預(yù)警信息處理平臺。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)的目的和范圍,在給定的設(shè)計指導(dǎo)思想基礎(chǔ)上,劃分系統(tǒng)的邏輯層次,明確系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能模塊,并確定子系統(tǒng)的劃分。      該系統(tǒng)采用人機交互式的處理方式,從業(yè)務(wù)和性能角度出發(fā),系統(tǒng)設(shè)計遵循以下原則:  &#

5、160;   (1)系統(tǒng)可擴展性和靈活性():實現(xiàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上的可擴展性和靈活性(包括硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、軟件架構(gòu))、系統(tǒng)應(yīng)用功能的可擴展性和靈活性。比如:可以在將來自由擴充更多的地鐵線路和基坑等功能。      (2)系統(tǒng)可重用性():保證系統(tǒng)的升級維護能夠充分利用已有的資源。      (3)系統(tǒng)可靠性():做到系統(tǒng)不但能夠在正常狀態(tài)下完成滿足需求的功能,而且能夠在各種異常情況下,可以進行適當?shù)奶幚怼?#160;     (4)系統(tǒng)安全

6、性():充分考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級、操作系統(tǒng)級、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)級和應(yīng)用程序的安全性,保證系統(tǒng)安全的運行。針對不同的用戶賦予不同的可訪問的權(quán)限。      針對上述的設(shè)計原則,系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點是:      (1)良好的框架結(jié)構(gòu)和參數(shù)驅(qū)動的設(shè)計思想,以便今后的升級和重用;      (2)相對獨立的子系統(tǒng),保證穩(wěn)定性和易擴展性;      (3)良好和統(tǒng)一的用戶界面;   

7、0;  (4)系統(tǒng)安全性():充分考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級、操作系統(tǒng)級、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)級和應(yīng)用程序的安全性,保證系統(tǒng)安全的運行。       針對不同的用戶賦予不同的可訪問的權(quán)限。針對上述的設(shè)計原則,系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點是:      (1)良好的框架結(jié)構(gòu)和參數(shù)驅(qū)動的設(shè)計思想,以便今后的升級和重用;      (2)相對獨立的子系統(tǒng),保證穩(wěn)定性和易擴展性;      (3)良好和統(tǒng)一的用戶界面;

8、      (4)整個系統(tǒng)基于廣域網(wǎng)來開發(fā),通過網(wǎng)絡(luò)來管理、傳遞、和共享信息,適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化信息化的趨勢;      (5)系統(tǒng)力求簡潔、清晰、經(jīng)濟實用,以最小的投入取得最大的成效。2.2 系統(tǒng)的組成及主要業(yè)務(wù)功能劃分2.2.1 監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的組成      系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測信息管理兩大部分組成,數(shù)據(jù)采集采用筆記本電腦或電子手薄(如)野外自動、半自動采集數(shù)據(jù)(通過數(shù)據(jù)傳輸),通過互聯(lián)網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)測系統(tǒng)主機發(fā)送監(jiān)測原始數(shù)據(jù)。監(jiān)測信息管理部分

9、主要完成數(shù)據(jù)的處理、存儲、統(tǒng)計分析和預(yù)警信息發(fā)布,本文主要討論監(jiān)測信息管理部分的相關(guān)問題。2.2.2 監(jiān)測信息管理主要業(yè)務(wù)功能劃分      根據(jù)需求分析,監(jiān)測信息管理系統(tǒng)主要提供以下功能:      (1)數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)處理及精度評定;      (2)生成報表、生成變形曲線圖、變形速率圖;      (3)通過回歸分析對變形預(yù)報;安全預(yù)警;網(wǎng)上信息發(fā)布及信息交流。  

10、60;   從系統(tǒng)最高層次的角度上,根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系以及面向的用戶對象,將本系統(tǒng)劃分為地鐵施工監(jiān)測管理信息的數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)的管理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層三大部分,在這三層結(jié)構(gòu)中,沒有直接的程序接口,它們由數(shù)據(jù)共享產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流聯(lián)系在一起,對統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下的同一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)操作。      此邏輯設(shè)計主要有以下的優(yōu)點:      (1)把數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和數(shù)據(jù)的使用分離開來。為以后系統(tǒng)功能的擴展帶來了極大的靈活性。例如,可以在將來增加歷史形變資料統(tǒng)計管理的模塊,共享地鐵基坑形變的數(shù)據(jù);也可

11、以增加新的地鐵線路而不至于影響原有線路地鐵施工監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理。      (2)利于將工程分解為各個模塊,便于項目的管理和開發(fā)。      (3)不同的層可以使用不同的開發(fā)技術(shù), 不同的硬件和操作系統(tǒng)平臺,減小了相互之間的依賴性。      系統(tǒng)各個層次的基本功能簡要描述如下:      (1)數(shù)據(jù)層:定義系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),將系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)內(nèi)部。    

12、  (2)數(shù)據(jù)管理層:對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行整理錄入、更新、刪除等管理。      (3)應(yīng)用層:以瀏覽、查詢、下載系統(tǒng)數(shù)據(jù)的方式將系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供給所有用戶,對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行可視化的表現(xiàn);根據(jù)地鐵施工監(jiān)測管理的需要,對系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)進行分析加工,得到各項數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可視化結(jié)果,以多種形式表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。2.3 系統(tǒng)的邊界      該系統(tǒng)以已經(jīng)獲取的地鐵施工監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),進行數(shù)據(jù)的整理、錄入、統(tǒng)計和查詢?yōu)g覽,以及數(shù)據(jù)的下載和備份恢復(fù)。系統(tǒng)主要對已經(jīng)獲取并錄入到系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和預(yù)警信息

13、發(fā)布。2.4 系統(tǒng)的接口      (1)系統(tǒng)與郵件服務(wù)器之間的通訊接口:系統(tǒng)在分析最新數(shù)據(jù)之后,如果達到預(yù)警臨界值,需要發(fā)送預(yù)警郵件到相應(yīng)的施工監(jiān)測人員和地鐵主管領(lǐng)導(dǎo)。      (2)系統(tǒng)與短信發(fā)送平臺之間的接口:系統(tǒng)在特定的動作觸發(fā)下,以及預(yù)警信息發(fā)布的時刻,需要與手機短信發(fā)送平臺取得聯(lián)系,并發(fā)出預(yù)警信息或者相關(guān)情況報告。      (3)系統(tǒng)與施工監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入人員之間接口:地鐵施工監(jiān)測的數(shù)據(jù),需要按照預(yù)先規(guī)定的格式,通過系統(tǒng)提供的特定頁面

14、導(dǎo)入系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫中,實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新管理。2.5 系統(tǒng)物理視圖2.5.1 系統(tǒng)服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)空間分布      按照分布式數(shù)據(jù)處理的設(shè)計,本系統(tǒng)從功能上來說可分為系統(tǒng)應(yīng)用、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、電子地圖三個服務(wù)器節(jié)點,也可以將三種系統(tǒng)功能集成在一個服務(wù)器節(jié)點上。2.5.2 系統(tǒng)軟硬件平臺配置(1) 系統(tǒng)功能分布。      系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器:系統(tǒng)的總服務(wù)器,網(wǎng)絡(luò)訪問的入口,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析、處理的功能;服務(wù)器:與總服務(wù)器交互,實現(xiàn)監(jiān)測成果及信息發(fā)布的功能;施工監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)器:與總服務(wù)器交互,實現(xiàn)監(jiān)測成果及信

15、息瀏覽的功能。(2) 軟件平臺。      服務(wù)器端:網(wǎng)絡(luò)服務(wù):采用2000操作系統(tǒng)下的2、5;施工監(jiān)測數(shù)據(jù)庫服務(wù):8/9企業(yè)級數(shù)據(jù)庫;服務(wù):4.1,2。       瀏覽器端:采用5.5以上版本瀏覽器。(3) 硬件平臺。      服務(wù)器端:機型:服務(wù)器;:雙,2.8以上;內(nèi)存:1以上;硬盤:108;網(wǎng)卡:100以太網(wǎng)。      瀏覽器端:主機:臺式微機/便攜式機;:1以上;內(nèi)存:6

16、4以上;磁盤:可用空間100以上;顯卡:1024768,32位真彩色,顯存32以上;網(wǎng)卡:100以太網(wǎng)。2.6 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)      性能:系統(tǒng)在人機交互的過程中,要準確執(zhí)行用戶命令,明確表達執(zhí)行命令的結(jié)果,快速完成命令操作,及時發(fā)布預(yù)警信息。      易用性:能夠按照“所見即所得”的原則,簡化操作且完善功能。      安全性:在/模式下,面對因特網(wǎng)上不同角色的用戶,提供不同級別的信息服務(wù),將公開信息的透明化與保密信息的定向傳遞結(jié)合起來。3

17、 系統(tǒng)的功能設(shè)計3.1 系統(tǒng)用戶及日志管理      無論是系統(tǒng)運行過程中,還是數(shù)據(jù)操作中都不能出現(xiàn)任何差錯,為此在系統(tǒng)的用戶管理、運行日志、錯誤日志、操作錯誤預(yù)處理、數(shù)據(jù)備份與導(dǎo)出等方面考慮了運行維護系統(tǒng)的安全性問題。(1) 用戶管理。      系統(tǒng)用戶分為三級,系統(tǒng)管理員(超級用戶)、地鐵總公司領(lǐng)導(dǎo)、主管(業(yè)主)、工點單位(監(jiān)理、施工、工點設(shè)計單位)。超級用戶除具有數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)輸出等基本功能以外,還具有用戶管理的功能,如增加、刪除、修改一般用戶的功能。而工點單位只具有數(shù)據(jù)瀏覽、

18、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)輸出等功能。(2) 日志管理。      在系統(tǒng)運行過程中,為了記錄用戶對數(shù)據(jù)庫的操作過程,系統(tǒng)采用運行日志、出錯日志。運行日志包括:對數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)選擇、查詢、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)輸出等主要操作信息的記錄等,出錯信息日志包括:警告信息、錯誤信息等。日志管理可以對日志信息進行輸出、刪除、打印等操作,包括用戶注冊、用戶授權(quán)、用戶登錄驗證以及操作日志的管理等。對于進入系統(tǒng)的每一個用戶,要對其進行驗證,獲取用戶的級別權(quán)限,并將用戶登陸信息和重要操作記錄保存到系統(tǒng)日志中。注冊用戶的權(quán)限由管理員進行管理。3.2 地鐵線路、站點基坑管理

19、60;     對地鐵線路的各個站點、區(qū)間,包括名稱、水文、地質(zhì)、工況等現(xiàn)場條件的信息錄入和更新發(fā)布。以及各個站點、區(qū)間基坑相關(guān)的監(jiān)測信息瀏覽和變形數(shù)據(jù)可視化表現(xiàn)。3.3 信息管理      利用基于跨平臺的語言進行開發(fā),包含了地鐵全線的所有線路、站點基坑、區(qū)間、停車線等部位的監(jiān)測信息的可視化信息的發(fā)布,提供地鐵全線的所有區(qū)間相關(guān)信息的瀏覽和圖形放大、縮小、漫游、查詢等功能。3.4 施工監(jiān)測數(shù)據(jù)管理      通過前臺界面的交互操作,實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交

20、換,包括對施工監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)的錄入、更新、刪除。特定權(quán)限的數(shù)據(jù)管理人員,可以將施工現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實時或者準實時提交到本系統(tǒng),對于授權(quán)的用戶,可以查看并下載這些監(jiān)測數(shù)據(jù)。3.5 預(yù)警、預(yù)報信息管理      僅僅將施工監(jiān)測的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中是不夠的,還要根據(jù)不同的模型對獲取的數(shù)據(jù)進行處理,對基坑施工引起的變形情況進行時間序列分析,提供可視化的變形監(jiān)測圖形報表,比如:水平位移監(jiān)測、沉降位移監(jiān)測、測斜監(jiān)測、軸力監(jiān)測、錨桿(索)監(jiān)測、爆破監(jiān)測,實現(xiàn)預(yù)警信息的多路實時發(fā)布,為領(lǐng)導(dǎo)和主管提供決策支持。3.6 信息交流