鄧顯威

摘要：闡述了地鐵結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控與預(yù)警中心的需求分析，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)架構(gòu)。對(duì)實(shí)際開發(fā)中遇到的問題及解決辦法進(jìn)行了詳細(xì)解析。軟件架構(gòu)及解決方法，可在類似的工程軟件中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；監(jiān)控系統(tǒng)；大屏展示；隧道結(jié)構(gòu)安全

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化水平的提高，城市軌道交通也在大力發(fā)展。城市軌道交通結(jié)構(gòu)以地下軌道交通為主，其建設(shè)是在巖土體內(nèi)部進(jìn)行的，無論采用何種開挖方法以及不同的埋深， 地鐵隧道結(jié)構(gòu)在建設(shè)中以及建成后，因地質(zhì)、地下水、鄰近基坑施工以及本身結(jié)構(gòu)負(fù)荷等各方面的綜合影響，可能會(huì)使隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫、變形等危害隧道安全的變化，必須及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行長(zhǎng)期的變形監(jiān)測(cè)以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，保證隧道的施工以及運(yùn)營(yíng)的安全。

現(xiàn)階段地鐵結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)成果反饋存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)管理混亂、數(shù)據(jù)報(bào)警不及時(shí)等問題，難以對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù)及管理外部施工。隨著各大城市地鐵多條線路的相繼投入運(yùn)營(yíng)使用，存在的問題會(huì)越來越突出。針對(duì)這些存在的問題，開發(fā)監(jiān)控與預(yù)警中心，保障地鐵結(jié)構(gòu)、信息化管理外部施工，是非常有必要的。本文詳細(xì)闡述地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)控與預(yù)警中心的相關(guān)開發(fā)問題。

2 需求分析

根據(jù)廣州地鐵結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)及地保監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的運(yùn)行，分析得出地鐵結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控與預(yù)警中心的具體需求如下：

[JP2]（1）運(yùn)營(yíng)期隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入；（2）多項(xiàng)目管理；（3）數(shù)據(jù)成果的科學(xué)管理；（4）用戶及用戶權(quán)限管理；（5）監(jiān)測(cè)成果資料的查詢；（6）監(jiān)測(cè)成果的圖形顯示；（7）報(bào)表的自動(dòng)生成，數(shù)據(jù)成果輸出；（8）后期擴(kuò)展要求；（9）性能、界面友好等。[JP]

3 系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)需求分析，地鐵結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控與預(yù)警中心采取在企業(yè)云上部署服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)，外部數(shù)據(jù)統(tǒng)一經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)及VPN的安全驗(yàn)證后才能接入數(shù)據(jù)庫(kù)。前端展示形式為Web端大屏瀏覽、手機(jī)端瀏覽、Web端后臺(tái)管理，為兼容計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)的約束而在任意計(jì)算機(jī)環(huán)境下正常運(yùn)行，本系統(tǒng)采用java語言編寫。

（1）數(shù)據(jù)錄入：數(shù)據(jù)錄入主要來源為現(xiàn)場(chǎng)可自動(dòng)測(cè)量無需人工操作的數(shù)據(jù)采集設(shè)備如：全自動(dòng)全站儀、靜力水準(zhǔn)儀、裂縫計(jì)、溫度計(jì)等經(jīng)過自動(dòng)采集裝置采集數(shù)據(jù)后，通過VPN自動(dòng)上傳至云平臺(tái)；另外由人工測(cè)量所得數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一格式手動(dòng)導(dǎo)入云平臺(tái)。

（2）Web端大屏瀏覽：大屏瀏覽為監(jiān)控中心的主要功能，該瀏覽放置在實(shí)時(shí)監(jiān)控中心60寸大屏幕上，可查閱所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息、報(bào)警信息等資料。當(dāng)有項(xiàng)目數(shù)據(jù)超過報(bào)警值時(shí)，會(huì)自動(dòng)滾動(dòng)報(bào)警信息，并對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行閃爍標(biāo)記。

（3）手機(jī)端瀏覽：手機(jī)端主要為方便查閱數(shù)據(jù)，可在微信關(guān)注該軟件公眾號(hào)，當(dāng)獲得某項(xiàng)目的權(quán)限后，即可在公眾號(hào)上獲得推送項(xiàng)目實(shí)時(shí)報(bào)警等相關(guān)信息的服務(wù)，并能隨時(shí)在手機(jī)上查閱項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息。

（4）后臺(tái)管理：后臺(tái)可進(jìn)行工程管理，分配人員項(xiàng)目權(quán)限，預(yù)警消除，信息推送等操作。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用

本系統(tǒng)采取開發(fā)、使用、測(cè)試平行推進(jìn)的開發(fā)模式，以實(shí)際工程人員的使用意見為測(cè)試的界面及修改意見，項(xiàng)目經(jīng)過半年、上百個(gè)項(xiàng)目、超過一百萬條的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)試，現(xiàn)已申請(qǐng)獲得軟件著作權(quán)，并正式投入應(yīng)用。本系統(tǒng)的成功應(yīng)用為地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全提供了保障。

5 開發(fā)中的問題及解決

在開發(fā)過程中遇到了一些問題，為系統(tǒng)的推進(jìn)造成了一定阻礙，以下為開發(fā)中的遇到的部分問題及解決辦法。

（1）海量數(shù)據(jù)的查詢優(yōu)化：本系統(tǒng)整合了廣州地鐵全線網(wǎng)多年運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及地保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量巨大，當(dāng)項(xiàng)目進(jìn)行至一半，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)已達(dá)百萬條，導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取慢、曲線圖加載頁(yè)面卡死等問題出現(xiàn)。

為了解決該問題，在數(shù)據(jù)庫(kù)中采取建立臨時(shí)表，優(yōu)化數(shù)據(jù)查詢條件，解決了數(shù)據(jù)讀取慢的問題；采用取樣繪制曲線圖，解決了曲線圖加載頁(yè)面卡死的問題。

（2）大屏幕展示分塊：由于需要在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室通過大屏實(shí)時(shí)監(jiān)控多個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)情況，大屏顯示內(nèi)容有限，且一般情況下不允許跳轉(zhuǎn)。

為了完全利用大屏資源，在本系統(tǒng)中將大屏切割成左、中、右三部分，中間部分展示地鐵大線網(wǎng)圖，可在線網(wǎng)圖選取線路、區(qū)間或項(xiàng)目，直接點(diǎn)擊某項(xiàng)目進(jìn)入項(xiàng)目信息查閱；左邊部分展示總的項(xiàng)目數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)信息及發(fā)布信息，可查閱總項(xiàng)目數(shù)、項(xiàng)目報(bào)警、設(shè)備使用情況等信息；右邊部分展示單個(gè)項(xiàng)目信息及曲線圖，可查閱項(xiàng)目的詳細(xì)信息、數(shù)據(jù)、曲線圖等資料。線網(wǎng)數(shù)據(jù)及項(xiàng)目數(shù)據(jù)在分塊中各自清晰顯示、互相關(guān)聯(lián)、互不干擾。

圖5 大屏功能區(qū)示意圖

（3）多種類數(shù)據(jù)兼容：本系統(tǒng)中錄入了全自動(dòng)全站儀、靜力水準(zhǔn)、裂縫計(jì)、測(cè)距儀、人工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目等十多種數(shù)據(jù)，各種數(shù)據(jù)輸入格式不同。

本系統(tǒng)中針對(duì)不同的輸入方式采取不同的輸入函數(shù)接口，數(shù)據(jù)輸出為統(tǒng)一的輸出接口，既兼容了數(shù)據(jù)錄入的多樣性，又保證了數(shù)據(jù)展示的協(xié)調(diào)性、統(tǒng)一性。

6 結(jié)語

廣州多年運(yùn)營(yíng)的地鐵線網(wǎng)，積累了大量的運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為建立本系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)支撐。該系統(tǒng)的應(yīng)用，全面提高了廣州地鐵運(yùn)營(yíng)信息化反饋的效率，為地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全的健康安全提供了保障。地鐵隧道結(jié)構(gòu)的安全，直接影響著運(yùn)營(yíng)地鐵車輛的運(yùn)行安全，保障地鐵結(jié)構(gòu)的安全就有效的保證了國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，保障了社會(huì)的穩(wěn)定。

如何充分利用廣州地鐵多年運(yùn)運(yùn)營(yíng)的隧、運(yùn)、機(jī)、工、電、車等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)服務(wù)于地鐵隧道、服務(wù)于工程，挖掘數(shù)據(jù)的共性等若干問題還有待進(jìn)一步深入研究。本系統(tǒng)的成功應(yīng)用，可為類似的軟件工程開發(fā)提供參考。

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