李 志 堅

(云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

基于WEB GIS的云南省橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計

李 志 堅

(云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

介紹了橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的特征，從系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)、工作流程、管理模式等方面，對系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行了闡述，并探討了該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及功能設(shè)計，指出將GIS及計算機技術(shù)運用在橋梁養(yǎng)護(hù)管理中，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的信息化。

橋梁養(yǎng)護(hù)，管理系統(tǒng)，管理模式，功能設(shè)計

橋梁養(yǎng)護(hù)管理是公路管養(yǎng)部門的一項重要任務(wù)，涉及到的部門多、內(nèi)容廣，如何高效、實時的掌握橋梁的運營狀況，進(jìn)而快速做出決策是擺在公路管養(yǎng)部門面前的一大難題。隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及地理信息技術(shù)的發(fā)展，運用信息化的手段對橋梁進(jìn)行科學(xué)化、合理化管養(yǎng)越來越成為公路管養(yǎng)部門的不二選擇。1978年開始，美國聯(lián)邦公路總署就開始進(jìn)行橋梁管理系統(tǒng)的研究，逐步開發(fā)了一套橋梁管理系統(tǒng)。國內(nèi)研究橋梁管理系統(tǒng)始于20世紀(jì)80年代，廣東省、四川省、北京市的公路科研單位以及交通部公路研究所根據(jù)實際應(yīng)用情況分別開發(fā)了各自的橋梁管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的特征

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，從其功能上講，是一個基于橋梁工程、長期監(jiān)測、病害機理、檢測技術(shù)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估、橋梁加固技術(shù)的綜合管理和輔助決策軟件系統(tǒng)；從數(shù)據(jù)上講，它融合了地理數(shù)據(jù)、橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與檢查、檢測、監(jiān)測、維修等動態(tài)數(shù)據(jù)的一個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該遵循：1)科學(xué)性，在系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面遵循科學(xué)、合理、清晰的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；2)實用性，系統(tǒng)的開發(fā)和數(shù)據(jù)庫的建立要滿足公路管養(yǎng)部門進(jìn)行信息的查詢統(tǒng)計以及大數(shù)據(jù)決策方面的要求，同時界面友好、使用方便；3)規(guī)范性，系統(tǒng)設(shè)計時，遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，編碼系統(tǒng)、符號系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的建設(shè)過程中必須注重技術(shù)的先進(jìn)實用，即利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、WEB-GIS、傳感器技術(shù)等當(dāng)前先進(jìn)的信息技術(shù)作為支撐，同時需要注重實用，要求系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠，安全。該系統(tǒng)的基本設(shè)計目標(biāo)是：1)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)；2)按照橋梁養(yǎng)護(hù)人員、系統(tǒng)管理人員、高級管理人員進(jìn)行系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置；3)根據(jù)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的業(yè)務(wù)流程，設(shè)計應(yīng)用功能，來滿足橋梁養(yǎng)護(hù)部門不同的業(yè)務(wù)需求；4)采用有效的技術(shù)來保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全，建立系統(tǒng)快速恢復(fù)等運行機制，確保系統(tǒng)的可靠性。

2.2 系統(tǒng)的架構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S模式，MVC框架，將SQLServer數(shù)據(jù)庫技術(shù)與空間地理信息技術(shù)結(jié)合，進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)。結(jié)合系統(tǒng)研究內(nèi)容，根據(jù)橋梁管養(yǎng)需求的層次，將平臺功能分層設(shè)計，具體架構(gòu)見圖1。

數(shù)據(jù)采集是將橋梁的基礎(chǔ)信息及動態(tài)信息錄入系統(tǒng)，基礎(chǔ)信息包括橋梁結(jié)構(gòu)的基本信息以及橋梁相關(guān)的地理信息，動態(tài)信息包括橋梁在日常運營過程中的檢查、檢測、維修以及特殊結(jié)構(gòu)橋梁的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過基礎(chǔ)信息及動態(tài)信息的采集來為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的支持，系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)更新機制，會將不同時段的動態(tài)信息更新到系統(tǒng)上。

2.3 系統(tǒng)的工作流程

按照橋梁養(yǎng)護(hù)管理流程，結(jié)合平臺功能，平臺總體信息流程如圖2所示。

2.4 系統(tǒng)的管理模式

系統(tǒng)采用默認(rèn)的三級管理模式：高級管理人員、管理人員、橋梁養(yǎng)護(hù)人員，不同級別角色設(shè)置不同權(quán)限。橋梁養(yǎng)護(hù)人員主要負(fù)責(zé)所在單位橋梁數(shù)據(jù)的采集及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫的錄入，根據(jù)橋梁的技術(shù)狀況評價結(jié)果進(jìn)行上報；管理員主要對養(yǎng)護(hù)人員所上報信息進(jìn)行審核，同時查看各類統(tǒng)計報表；高級管理人員主要對養(yǎng)護(hù)決策方案、經(jīng)費預(yù)算以及橋梁評級等結(jié)果查看。具體分級管理設(shè)計如圖3所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

利用WEB GIS及數(shù)據(jù)庫技術(shù)我們很容易實現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理信息的錄入、查詢、分析、統(tǒng)計、顯示。因此，在開發(fā)過程中主要把握以下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 空間數(shù)據(jù)集成

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的建立涉及到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及動態(tài)數(shù)據(jù)以及與橋梁位置相關(guān)的地圖數(shù)據(jù)，我們將這三類數(shù)據(jù)分別建庫，在建立橋梁地理數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫之后，利用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎搭建各個數(shù)據(jù)庫之間的橋梁，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫之間多層次的空間查詢分析。利用GIS實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速定位、動態(tài)漫游以及透明疊加。

3.2 系統(tǒng)的設(shè)計模式

在系統(tǒng)的設(shè)計中，我們采用MVC框架，將系統(tǒng)分為模型(Model)，視圖(View)，控制(Control)三個層次。視圖是用戶看到并與之交互的界面。模型是根據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)以及規(guī)則建立的，在MVC框架中，模型用來處理數(shù)據(jù)庫，并且返回中立的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式與模型無關(guān)，這樣多個視圖可以公用一個模型，從而只需要寫一次應(yīng)用模型的代碼就夠了，減少代碼重復(fù)，提高代碼使用效率?？刂破鹘邮苡脩粽埱笳{(diào)用視圖和模型完成請求，在觸發(fā)WEB界面上的控件提交表單時，控制器不做任何處理，它只是根據(jù)請求決定調(diào)用哪個模型去處理用戶請求，然后確定用哪個視圖來顯示模型調(diào)用后返回的數(shù)據(jù)。

3.3 用戶權(quán)限管理與系統(tǒng)的安全性

系統(tǒng)的安全性包括數(shù)據(jù)庫安全性和用戶權(quán)限的控制兩個部分。數(shù)據(jù)的安全由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工具和網(wǎng)絡(luò)平臺提供，用戶權(quán)限控制由應(yīng)用系統(tǒng)來提供。按照系統(tǒng)的安全設(shè)計要求，采用基于角色的數(shù)據(jù)管理來控制用戶的權(quán)限，不同級別和部門的用戶具有不同的權(quán)限。按照對系統(tǒng)的操作權(quán)限和數(shù)據(jù)訪問權(quán)限設(shè)置為數(shù)據(jù)權(quán)限和功能權(quán)限，數(shù)據(jù)權(quán)限是用戶可以看到的系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，功能權(quán)限是用戶可以對系統(tǒng)進(jìn)行哪些操作，比如增、刪、改就是操作權(quán)限。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

根據(jù)橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的特點，本系統(tǒng)從功能上劃分為橋梁基礎(chǔ)信息、橋梁動態(tài)信息、橋梁健康監(jiān)測、評估決策、養(yǎng)護(hù)計劃管理五個主要功能模塊。

1)橋梁基礎(chǔ)信息。橋梁基礎(chǔ)信息包含橋梁地理信息以及橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，橋梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及地理數(shù)據(jù)參考相關(guān)規(guī)范建立統(tǒng)一的編碼格式、統(tǒng)一的命名標(biāo)準(zhǔn)，提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。2)橋梁動態(tài)信息。橋梁動態(tài)信息包含檢查、檢測、維修等信息，系統(tǒng)提供橋梁檢測、檢查等相關(guān)內(nèi)容及描述方式的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，供基層管養(yǎng)單位相關(guān)工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、發(fā)布。3)橋梁健康監(jiān)測。橋梁健康監(jiān)測模塊就是集數(shù)據(jù)采集、傳輸、接收、數(shù)據(jù)整理與儲存為一體的橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、撓度、位移等數(shù)據(jù)跟蹤采集模塊。通過該模塊，最終實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、撓度、位移等結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息的實時跟蹤監(jiān)測，同時及時把握橋梁結(jié)構(gòu)營運過程的狀態(tài)演化情況，為公路管養(yǎng)工作提供重要的技術(shù)支撐。4)評估決策。根據(jù)橋梁日常檢測情況，通過將各類橋梁各種共有和特有病害評定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫化與結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評分的“構(gòu)件—部件—全橋”三層次過程的代碼化研究，將上述現(xiàn)行的評定規(guī)范與規(guī)程的橋梁技術(shù)狀況評定的全過程軟件化、自動化，據(jù)此數(shù)據(jù)，對橋梁養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。5)橋梁養(yǎng)護(hù)計劃管理。橋梁養(yǎng)護(hù)計劃管理就是將養(yǎng)護(hù)工程項目及費用從計劃報表、計劃審批、完成報表及審核、經(jīng)費支付等各種報表數(shù)據(jù)、信息及時進(jìn)行組織、分類，從而建立完整、系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)工程計劃、計量支付數(shù)據(jù)庫的動態(tài)管理模塊。各級橋梁管養(yǎng)部門能隨時查閱各條公路工程的計劃、完成情況以及支付金額等實時數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

云南省的公路正處于一個大跨步建設(shè)的浪潮中，由于云南省的特殊地質(zhì)、地貌情況，橋梁在公路中占有很大的比重，如何實現(xiàn)橋梁規(guī)范化、科學(xué)化、高效的養(yǎng)護(hù)管理是各個橋梁養(yǎng)護(hù)管理部門不得不思考的問題。因此，將成熟的GIS及計算機技術(shù)運用在橋梁養(yǎng)護(hù)管理中，實現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的信息化，能夠為橋梁管養(yǎng)部門提供技術(shù)及決策支持。

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DesignofYunnanprovincialbridgemaintenancemanagementsystemonthebasisofWEBGIS

LiZhijian

(YunnanYunlingHighwayEngineeringConsultingCo.,Ltd,Kunming650000,China)

Introduces characteristics of highway maintenance management system, describes its systematic design from aspects of system design targets, operation procedures and management modes, explores its critical techniques and functional design, and finally points out that: the application of GIS and computer technology in highway bridge maintenance management can realize highway maintenance management information.

bridge maintenance, management system, management mode, functional design

1009-6825(2017)23-0166-02

2017-06-05

李志堅(1973- )，男，高級工程師

TP319

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