地铁施工沉降监测与预报系统设计与实现

第一篇：地铁施工沉降监测与预报系统设计与实现

地铁施工沉降监测与预报系统设计与实现

李光，冯雪春

（葫芦岛市测绘地理信息局，辽宁 葫芦岛 12500）

摘要：通过对目前地铁施工阶段沉降数据的管理与预测方法的分析和了解，通过计算机编程语言，实现对数据的专业化、智能化的管理，并且应用合理的预测方法对沉降数据进行后期的预测，通过严谨的程序设计，实现相关功能，具有较好的实用价值及应用前景。

关键词：地铁；沉降监测；系统设计

1.前言

在地铁施工过程中，变形监测为工程质量、施工进度和人身安全提供了重要的保证，就现阶段而言，在地铁施工过程中，由于监测项目多，数据格式多，监测数据接触人员多，存在诸多对监测数据管理的混乱问题；同时，在监测数据也存在数据共享不及时，监测数据预报不及时等问题，尤其是监测数据的短期预测精度有限，对未来形变趋势无法做出准确判断，很大程度上影响施工安全。因此，设计一个集数据处理，管理和预测分析于一体的系统显得十分重要。系统需求

2.1系统功能需求

系统的主要功能就是对数据的进行短期、准确的预测，这是系统的核心功能；系统还应实现对数据的录入（包括手动录入和导入已有文件）、数据存储（建立专门的数据文件）、数据处理（包括对数据进行粗差检验、危险值预警、平差等）、生成监测报表（建立数据的日报、周报等并附有工程信息）、生成沉降曲线图（包括沉降速率图和累积沉降图）、实现简易的监测点位图（相对点位图）等功能。2.2 系统性能需求

(1)系统稳定性高，应能在正常情况下，保证系统所有功能都能正常使用；在非正常情况下，尽可能保证部分功能正常使用；

(2)系统对电脑硬件要求低，在施工现场上任何硬件水平的电脑上都能运行，使系统具有广泛的硬件适用性；

(3)系统对计算机系统软件要求低，在施工现场并不能所有电脑都安装了VC2008++等基础支持性软件，因此，系统必须具有良好的兼容性。

(4)系统应具有一定安全性，由于系统内部可能载有国家保密级数据，因此应能避免操作系统漏洞给本系统造成影响。系统总体设计

按照上文所说的需求分析和总体设计，“地铁施工阶段沉降监测与预报系统”将是一个界面友好、简单易操作、能够生成图形化，同时又能够显示相对点位，基于这些需求，本文在综合考虑了所有的编程语言后，相对比而言，C#语言和Matlab语言以及使用ArcGIS Engine的相关模块能够符合系统需求。

“地铁施工阶段沉降监测与预报系统”是一个全方位、流程化的数据处理系统，为满足设计要求，系统将主要包括：数据管理、数据分析与计算、数据预测三大部分，从原始数据导入（录入）为开始，数据分析与预测为过程，生成监测数据报表为终止，其中包含数据建档、粗差剔除、简易平差、危险值警示、各种沉降数据示意图、累积沉降曲线图等等功能。系统总设计图如图3.1。

图3.1 系统总体设计图

Fig.3.1 Overall System Design Drawing 4 系统主要模块设计

系统主要分为三个模块：数据管理、数据分析与计算、数据预测。4.1 数据管理模块设计

数据管理做为数据的载体，贯穿于整个系统之中，通过施工测量员提供的资料和意见，针对数据管理模块具体化如下图4.1，其流程包括数据录入、建立数据档案、数据分析以及生成最后的监测报表。

图4.1 数据管理模块设计图

Fig.4.1 Data Management Module Design Drawing 4.2 数据分析与计算模块设计

数据分析与计算是“地铁施工沉降监测与预报系统”的重要组成部分，数据分析能力的强弱决定系统的实际应用等级水平，这个模块包含计算和分析，沉降监测数据的计算可以通过简单的计算机语言编写，其目的是根据相应的规范求出精度评定的相关参数；而分析则主要体现在粗差剔除的方法上，根据一期的沉降数据的数据量，对粗差剔除的理论方法宜采用格拉布斯准则进行判别，并警示显示。具体模块设计见下图4.2

图4.2 数据处理模块设计图

Fig.4.2 The Data Processing Module Design Drawing 4.3 数据预测模块设计

数据预测模块是“地铁施工沉降监测与预报系统”的核心部分，数据预测精度的高低决定着下一步的施工，在很大程度上左右工程进度，因此，数据预测模块要求主要有两个：首先，算法预测精度高，能够保障施工技术要求；其次，程序对数据质量要求要低，任何数据类型、数据量大小，都能准确预测。由于地铁施工阶段，工期紧张，因此，短期对数据预测能力要求较高，对长期数据预测能够保障总体趋势即可。

在导入的原始数据通过数据分析计算后，首先利用时间序列分析模型分析，使数据的特性能够识别在时间序列当中，通过自相关函数和偏相关函数，确定时间序列分析模型的参数，通过对残差的对比分析，选择适当的小波基，利用分层阈值小波去噪，消去噪声，最后使用指数平滑法对数据实现预测，并生成预测曲线和计算出预测值。具体设计运行流程，见下图4.3。

Fig.4.3

4.3 数据预测模块设计图

Data Prediction Module Design Drawing

图 5 地铁施工沉降监测与预报系统功能实现

5.1 系统主界面及数据管理模块的实现

图5.1 系统登录界面 Fig.5.1 System Login Screen 图5.1为该系统的登录界面，用户通过输入账号、密码方可登录成功，密码和账号为授权方授予，除此之外无权限修改，并且账号、密码实行二级授权，低等级授权能够使用大部分系统功能，高等级授权能够使用包括数据修改等全部功能。输入账号、密码后，点击“登录”按钮，系统将进入主界面，如图5.2。

图5.2 系统主界面 Fig.5.2 System Main Screen 图5.2为系统主界面，主界面大致分为三个区：数据操作区、图形显示区、数据显示区。

在系统的数据录入方面，其方式有两种：一是通过仪器生成的数据文件，比如excel格式、dat格式等；另一种是手动录入数据，这种方式适用于现场人为记录数据，现场计算的状况，其界面如下图5.3。

图5.3 键入数据界面 Fig.5.3 Type Data Screen 5.2 数据处理实现

数据处理模块是“地铁施工沉降监测与预报系统”的重要组成部分，为此，在系统中创建“数据管理”模块（如图5.4），实现粗差剔除、平差计算、收敛测量计算等常用、实用的功能。

图5.4 数据管理选项卡 Fig.5.4 Data Management Tab 这里以粗差剔除为例，做简要说明。粗差探测是数据处理很重要的一个步骤，较大的粗差能够影响数据以及之后的平差精度，并且能够在数据预测降低预测精度，因此必须将粗差探测，并选择剔除掉。在上文中，我们提到粗差剔除的四种方法，沉降监测数据多集中在30期到100期数据，因此，本文选择格罗布斯准则，并且能够起到较好的效果。选定监测点，单击“粗差剔除”，如有粗差，数据底色将为红色，如果超出安全施工的每日警戒值，底色见为黄色，见图5.5所示。

图5.5 粗差剔除界面

Fig.5.5 Gross Error Elimination Screen 5.3 图形绘制实现

在“数据操作区”下方的选项卡中，除了“基本信息”还有“数值分析”，里面可以选择多种绘制多种曲线示意图，曲线类型大致分为3种：累计沉降曲线、沉降示意曲线以及监测点点位图，要说明的是收敛监测也属于单一变量的，其预测方式及方法与沉降监测一致。下图5.6为期沉降量示意图，图5.7为累计沉降量示意图。

图5.6 期沉降量示意图

图5.7 监测点沉降示意图

Fig.5.6 Period Settlement Diagram

Fig.5.7 Monitoring Points Sedimentation

Diagram 6 小结

本文实现“地铁施工沉降监测与预报”系统的所有功能，并为每一个模块设计了相应的界面，实现了各模块间、开发语言间的数据传递；通过计算机语言的编写，实现了数据计算、粗差探测计等功能，尤其是在数据预测方面，将前文实验分析的结果实现在系统之中，使研究实现了实际应用的价值。

参考文献

[1] 胡荣明.城市地铁施工测量安全及安全监测预警信息系统研究--以西安地铁1、2号线为例[D].陕西师范大学，2011.[2] 易志强.隧道施工监控量测数据挖掘及其变形预测[D].长沙理工大学，2011.[3] 熊艳艳，吴先球.粗大误差四种判别准则的比较和应用[J].大学物理实验，2010,23（1）：66-68.[4] 林勋.时间序列分析在建筑物变形监测中的应用[D].吉林大学，2005.[5] 王燕.应用时间序列分析[M].北京：中国人民大学出版社，2008.[6] 葛哲学，沙威.小波分析理论与Matlab-R2007实现[M].北京：电子工业出版社，2007.[7] 董长虹，高志，余啸海.Matlab小波分析工具箱原理与应用[M].北京：国防工业出版社，2004.[8] 张秀梅.基于小波消噪的时序分析法在变形检测数据处理中的应用[D].东南大学，2009.[9] 王旭，刘文生等.一种改进小波阈值去噪方法的研究[J].测绘科学，2011,36（5）：179-180.[10] 王宜军.变形监测数据处理与预报分析系统设计与实现[D].西南交通大学，2011.[11] 张倩，占君等.详解MATLAB图像函数及其应用[M].北京：电子工业出版社，2011.作者简介：李光（1957-），男，高级工程师，长期从事城市测量，变形监测工作。电子邮箱：18944230@qq.com

第二篇：地铁隧道结构变形监测数据管理系统的设计与实现论文

摘 要:探讨开发地铁隧道结构变形监测系统的必要性与紧迫性。以VisualBasic编程语言和ACCESS数据库为工具,应用先进的数据库管理技术设计开发地铁隧道结构变形监测数据管理系统。系统程序采用模块化结构,具有直接与外业观测电子手簿连接下传原始观测资料、预处理和数据库管理等功能,实现了测量内外业的一体化。系统结构合理、易于维护、利于后继开发,提高监测数据处理的效率、可靠性以及监测数据反馈的及时性,值得类似工程的借鉴。

关键词:地铁隧道;变形监测;管理系统

随着经济的发展,越来越多的城市开始兴建地铁工程。地铁隧道建造在地质复杂、道路狭窄、地下管线密集、交通繁忙的闹市中心,其安全问题不容忽视。无论在施工期还是在运营期都要对其结构进行变形监测,以确保主体结构和周边环境安全。地铁隧道结构变形监测内容需根据地铁隧道结构设计、国家相关规范和类似工程的变形监测以及当前地铁所处阶段来确定,由规范[1]与文献[2]知,运营期的地铁隧道结构变形监测内容主要包括区间隧道沉降、隧道与地下车站沉降差异、区间隧道水平位移、隧道相对于地下车站水平位移和断面收敛变形等监测。它是一项长期性的工作,其特点是监测项目多、线路长、测点多、测期频和数据量大,给监测数据处理、分析和资料管理带来了繁琐的工作,该项工作目前仍以手工为主,效率较低,不能及时快速地反馈监测信息。

因此,有必要开发一套高效、使用方便的变形监测数据管理系统,实现对监测数据的科学管理及快速分析处理。现阶段国内出现了较多的用于地铁施工期的监测信息管理系统[3-4],这些系统虽然功能比较齐全、运行效率较高,能够很好地满足地铁施工期监测需要,但它主要应用于信息化施工,与运营期地铁隧道结构变形监测无论是在内容还是在目的上都有着很大的区别和局限性。而现在国外研究的多为自动化监测系统[5-6],也不适用于目前国内自动化程度较低的地铁隧道监测。

此外,能够用于运营期并符合当前国内地铁隧道结构监测实际的监测数据管理系统还较为少见。因此,随着国内建成地铁的逐渐增多,开发用于运营期地铁的变形监测数据管理系统变得越来越迫切。为此,根据运营期地铁隧道结构变形监测内容[1-2]和特点,以isualBasic作为开发工具[7],应用先进的数据库管理技术[8],以目前较为流行的Access数据库作为系统数据库,设计和开发了用于运营期地铁隧道变形监测数据管理系统,不仅提高了监测数据处理的效率和可靠性,保证了监测数据反馈的及时性,而且在某城市地铁隧道变形监测中投入应用,取得较好的效果。

1系统的结构

1．1系统数据库结构

变形监测数据库用于存储监测点属性、监测成果等数据信息,是数据管理系统的基础。因此,合理的数据库结构不仅是数据库设计的关键,还有利于系统对数据的管理和高效处理分析。考虑到变形监测成果的特点,系统数据库结构设计应不仅能满足用户的需要,而且能使系统需求的资源最少,同时还要使数据库中数据冗余度尽量小,以达到结构合理、易于维护等目的[8]。为此,根据变形监测内容,系统数据库设计由如下数据表构成。

1)测段名表:包括测段编号和测段名称两个字段。为便于变形监测分析,在监测中将相邻两个车站之间的隧道划分为一测段,并按车站和车站之间的隧道进行编号,测段名称则根据各个车站或者车站之间隧道的名称而定,监测点的测段属性值直接根据其所在测段来取对应的编号值,方便查询。

2)监测点属性表:包括监测点名、测段、车道、具体位置、里程、材料、布设时间、布设单位、当前状况、用情况、备注等。其中车道为监测点所在的左、右道或上、下行线;具体位置指测点所处具体的空间位置,如地面、地下、高架等;当前状况是指目前监测点的完好情况,也就是可用否;使用情况是指监测时是否使用。

3)沉降监测成果表:包括编号、监测点名、高程、测期、监测时间、备注等。为了遵守数据库键的唯一性原则和方便查询,各个测点的每期编号由测期号与监测点名组成,因而表中将不会出现相同记录,保证了键的唯一性[8]。

4)沉降差异点属性表:除了测段为各个车站编号,其余与监测点属性相同。

5)沉降差异监测成果表:与沉降监测成果表相同。

6)水平位移监测成果表:包括编号、监测点名、X坐标、Y坐标、测期、监测时间、备注等,测点的编号设置与沉降监测成果表相同。

7)水平位移差异监测成果表:与水平位移监测成果表相同。

8)断面收敛变形监测成果表:包括编号、监测点名、直径

1、直径

2、测期、监测时间、备注等,测点的编号设置与沉降监测成果表相同。

在以上各表中,第一个字段为主关键字,各字段值的类型与字节宽度均按照实际所需的最佳值确定,考虑到测段名的繁琐和数据库管理操作的方便迅捷,在数据库管理时将测段名表与其他各表进行关联[8]。

1．2 系统的总体结构

根据地铁隧道变形监测的内容与特点,系统由系统设置、预处理、数据库管理、在线帮助和退出5个模块组成,总体结构如图1所示。

2系统的功能及特点

2．1系统的功能

2．1．1系统设置功能

1)参数设置:设置系统所使用数据库的地址,实现对地铁的不同隧道段监测数据库分别进行管理,同时还可设置显示计算成果的小数位数等参数。

2)用户设置:可以添加用户和更改用户登录密码,防止非系统用户进入破坏数据,保证监测数据的安全和系统的正常运行。

2．1．2预处理功能

1)观测资料整理:用户可以通过系统的接口程序实现系统和外业观测电子手簿直接相连,下传原始观测资料,并对其计算处理,得到观测成果数据。

2)粗差检验:对观测成果数据进行检验,剔除不合格数据,保证监测数据的正确可靠,同时将检验后的成果数据录入到数据库中。

3)基准点稳定性检验:检验监测基准点的稳定性,确保监测数据的可靠性。

2．1．3数据库管理功能

1)数据查询:包括属性数据查询和监测成果数据查询。查询属性数据时,可以先对属性数据类别和属性值条件进行选择,同时系统动态搜索出满足条件的测点,然后可根据用户实际需要结合监测成果条件(前后测期、两期沉降量、两期沉降速率等)查询出满足要求的测点属性信息,实现对不同类监测点在不同监测成果条件下的属性值进行查询。查询监测成果时,可首先对测点的测段、车道、具体位置等测点主要属性值进行选择,然后再对监测成果的测期、两期变化量、累积变化量和变化速率等条件进行设置,查询出满足用户要求的测点成果。在查询出满足要求的数据后,可导入到EXCEL中进行编辑打印。

2)数据录入和添加:包括监测点属性数据录入添加和监测成果数据录入添加两个功能,用于向数据库录入添加监测点属性信息和监测成果数据。设置有手工录入添加和自动导入两种方式,前者直接在程序界面上的相应空格中填入数据值,实现逐点录入;而后者则将文本数据格式或者EXCEL格式的数据自动导入数据库,实现多点自动导入。添加数据时动态显示已添加的数据和添加后数据库中的所有数据信息,添加完成后可以将已添加的数据导入到EXCEL中进行编辑、打印。在录入添加之前可将所要录入添加的数据按照预定的格式存储在EXCEL或记事本中,随后便可将数据导入到数据库中。

3)数据修改:考虑到操作的规范性,系统只允许对监测点属性进行修改。通过查询所要修改的监测点,对其属性信息进行修改,同时可以动态显示数据库中的监测点属性信息,方便用户及时看到修改结果。

4)数据删除:与数据修改功能相似,通过对数据信息查询后再进行删除,删除前须经确认,然后才能操作,确保准确无误。

5)数据导出:由于在前述操作中已包括本功能,因此系统中无需再单独设此功能模块,避免重复。

2．1．4在线帮助功能

包括帮助目录与帮助主题搜索两个功能,用于系统运行过程中的在线帮助,以文本和图像的形式对系统进行操作说明,并对常见问题作详细解答。

2．1．5退出功能

退出系统。

2．2系统的特点

1)系统充分利用了先进计算机技术的优势,克服了传统的监测数据管理存在的数据查询繁琐、处理分析低效等缺陷。

2)系统操作通过窗口和菜单进行,具有界面友好、操作帮助完善等优点。

3)系统可通过接口程序与外业观测电子手簿相连,下传原始观测资料,并进行计算处理,实现测量内外业一体化。

4)经系统处理的数据成果可直接导入到EX-CEL中,充分利用了EXCEL报表制作的优点,满足了用户对报表格式多样性的要求。

5)监测数据通过系统存入数据库进行管理,使复杂、繁琐的监测数据管理工作变得简单易行,如数据的查询、添加、删除、导入EXCEL等可通过鼠标单击直接实现,提高了工作效率。系统的实现与应用

系统采用Windows2000/Me/XP作为操作平台,以桌面式关系型数据库ACCESS和面向对象的程序设计语言VisualBasic6。0作为开发工具,通过数据库引擎(ADO)[7]与数据库有机的联系在一起。系统开发采用面向对象的方法,它是根据应用问题所涉及的对象,建立于现实世界的一种软件开发思想[7]。利用该方法的关键是对前端概念的理解,只有当应用领域固有的概念被识别和理解了,才能较好的设计系统的数据结构以及实现其功能。

VisualBasic是一个面向对象的图形界面应用程序开发环境,利用它可开发面向对象的基于Win-dows的应用程序[7]。由于VisualBasic充分利用了Windows的窗口资源,因而开发应用程序的用户界面美观、简洁。本系统中所使用的菜单、按钮和结果显示等功能方式均以模块化开发实现,有利于系统的后续开发升级。

系统应用过程:首先,按照系统数据库中数据表的字段格式对车站、区间段和监测点进行统一编号、命名和归类,并根据实际情况确定测点属性值,将整理后的测段信息与测点属性数据录入数据库;然后,通过系统的接口程序从外业观测电子手簿下传各期原始观测资料,对其进行预处理后将满足要求的成果数据录入数据库;最后,对监测数据进行管理和处理计算,分析地铁隧道结构变形情况。该系统在某城市地铁监测中得到了很好的应用,发挥了较大的作用,实际应用表明:

1)监测数据管理的效率得到了明显的提高。应用系统后,数据处理分析所花时间从原先手工进行所需的7d至8d缩短为1d至2d。

2)系统计算准确、成果可靠。

3)系统功能完善,操作简单,界面友好、美观。结 论

地铁隧道结构变形监测数据管理系统是结合地铁隧道结构变形监测实际情况进行设计和开发的具有较高的实用价值。

1)系统应用了先进的ADO数据库开发技术实现了数据库与系统的有机结合,使Access数据库与VisualBasic语言的优势得到了最大的发挥,值得类似系统借鉴。

2)通过实践应用表明该系统功能完善、方便实用、计算准确、数据成果可靠,能够较好地满足实际应用需求,大大减少了数据管理工作量,提高了效率。

3)系统中测量内外业一体化的实现为地铁隧道自动化变形监测系统的开发积累了一定的经验。

4)系统开发运行的成功为今后地铁隧道结构变形监测数据处理与分析系统以及地铁安全监测专家系统的研究开发奠定了基础。

参考文献

[1]国家质量技术监督局,中华人民共和国建设部.地下铁道、轻轨交通工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,2000:64-70.[2]于来法.论地下铁道的变形监测[J].测绘通报,2000(5):13-15.[3]郝传才.地铁施工监测信息系统[J].广东建材,2005(10):83-85.[4]王浩,葛修润,邓建辉,等.隧道施工期监测信息管理系统的研制[J].岩石力学与工程学报,2001(20):1684-1686.[5]TORYK.Multiple-Surveying-RobotSystemforTunnel DeformationMonitoring[EB/OL].http://www.ntu.edu.sg/cee/research/bulletin/2003_2004/pdf/SpatialInfo.pdf.[6]BASSETT,R.H,KIMMANCE,J.P,RASMUSSEN,C.Automatedelectroleveldeformationmonitoring

systemfortunnels[A].ProceedingsofSPIE-TheInternationalSo-cietyforOpticalEngineering[C],17thInternationalCon-ferenceonOpticalFibreSensors,London,2005,London:ThomasTelfordServicesLtd,London,England,2005:168-171.[7]赵斯思.VisualBasic数据库编程技术与实例[M].北京:人民邮电出版社,2004.[8]陈志泊,李冬梅,王春玲.数据库原理及应用教程[M].北京:人民邮电出版社,2002.

第三篇：索道钢丝绳安全监测系统设计与实现

索道钢丝绳在线实时自动监测系统的研制与应用

窦柏林

摘 要：TCK•W索道钢丝绳在线实时自动监测系统,第一次实现了对索道钢丝绳的在线实时自动监测。该技术对索道钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种局部缺陷（LF）有极高的检出率，对钢丝绳的径缩、有效金属截面积的损失（LMA）等缺陷有准确的分辨力，为确保索道钢丝绳的安全运行，提供了一个全新的技术手段。

关键词：索道，钢丝绳，在线检测

一、索道钢丝绳安全检测的现状

钢丝绳作为索道客（货）设备中高度危险的关键构件，是索道运输的生命线。钢丝绳使用过程中，始终潜伏着因强度损耗而发生断绳事故的危险。美国的权威机构曾对全球8000家钢丝绳用户进行调查，结论是：有10%的在用钢丝绳强度损耗超过15%，处于“危险状态”，2%的在用钢丝绳强度损耗超过30%，处于“极度危险状态”。

长期以来，由于缺少对索道钢丝绳科学高效的在线实时自动检测手段，世界各国索道的断绳事故时有发生。1999年发生的3起索道重大断绳事故中，意大利Cavalese索道断绳，一次死亡20人；法国阿尔卑斯山的天文台索道断绳，20位天文学家不幸遇难；中国贵州麻岭客运索道断绳，造成一次死亡14人，伤22人的惨痛事故。2003年仅印度就发生了2起索道断绳的重大事故，共造成11人死亡53人受伤的严重惨案。近几年来，各国的客（货）运索道断绳事故仍时有发生。我国四川渡口矿务局曾对其15年间货运索道事故进行了统计分析，结果表明：钢丝绳断绳事故90次，占总事故的16%，造成的停运时间为734小时，占总停运时间的24%。

目前，世界各国索道对钢丝绳日常自检普遍通过人工目测来发现钢丝绳的各种隐患，目视检测时钢丝绳的运行速度不得高于0.5m/s，这种方法明显存在效率低、不可靠的缺点：检测人员目测一条长度超过3000米的钢丝绳，一次耗时至少需要120分钟；一些长度超过10000米的索道，检测的时间至少需要10小时以上。某钢丝绳用户曾对一条更换下来的250米长的钢丝绳进行解剖验证，目测检查钢丝绳表面断丝只有13根，解剖后发现，钢丝绳内部暗伤仅断丝就多达134处，其中一个捻距内的断丝最多达到11根。

传统的强磁探伤设备由于技术局限，普遍存在准确率、重复率差的问题。泰山索道曾对一条张紧索进行无损探伤，发现的断丝数并不多，还没有达到报废数量，对钢丝绳进行拆散检查时发现，几乎每一根钢丝都在不同的位置发生过断裂，基本上没有一根从头到尾的整丝，情况十分危险。洛阳威尔若普检测技术有限公司采用弱磁检测技术研发的TCK•W索道钢丝绳在线实时自动监测系统，可以在索道高速运行的同时完成对钢丝绳的自动监测和远程监控，使钢丝绳始终处于安全受控的检测状态，成功的解决了索道钢丝绳在线实时自动监测的技术难题。

二、TCK•W弱磁检测技术原理

TCK•W弱磁检测技术是基于“空间磁场矢量合成”原理，采用宽距、非接触式弱磁能势感应装置，通过提取被磁化的铁磁性材料上磁场分布的差异信息，完成定位、定性、定量识别钢丝绳内外部各种缺陷的创新型电磁无损检测技术。

1、弱磁检测的基本概念 钢丝绳是由优质钢材制成单丝，再经过多重捻制而组成的1种复杂结构的铁磁性柔性传力、承载构件，具有良好的导磁能力。图l为典型的钢丝绳磁化特性曲线和磁导率随磁场强度变化曲线，图中Hμm为磁导率μ取最大值时的磁场强度，B为磁感应强度。

当磁场强度大于Hμm时，属于强磁检测的范围，此时材料的磁导率处于Pm点右侧。在缺陷附近的局部区域中，通过该区域横截面(垂直于磁化磁场方向)上的磁通量几乎不变化，因断口中的空气隙的磁导远小于材料磁导，一部分磁场将会绕过断口从其附近的材料中通过，致使它们中的磁场强度升高，磁导率下降，从而通过断口空气隙外泄的漏磁通相对增大。

当磁场强度小于Hμm时，属于弱磁检测的范围，此时材料的磁导率处于Pm点左侧，随缺陷附近的材料中磁场的增强，磁导率将增大，断口处外泄的漏磁通相对减小。这时检测传感器的灵敏度和最小分辨力相应提高。、弱磁的检测原理 钢丝绳被磁化后，在钢丝绳内部产生主磁感应强度Bz，在钢丝绳表面产生主漏磁感应强度Bz1，Bz1与缺陷磁感应强度方向相反。传感器对磁感应强度进行综合处理时，用补偿磁感应矢量Bb来抵消主漏磁感应强度Bz1.检测仪上某点传感线圈捕捉到得磁感应强度矢量，是钢丝绳外该点各种磁感应强度矢量沿轴向分量的矢量和，即

式中：Bs为传感线圈捕捉到的磁感应强度；Bz1为主漏磁感应强度；Bb为补偿磁感应强度；Bh为环境磁感应强度；By为偏移磁感应强度；Bd为断丝漏磁感应强度；Bm为磨损漏磁感应强度；Bx为锈蚀漏磁感应强度；Bp为疲劳漏磁感应强度；B′b为变形漏磁感应强度；Bn为第n个磁感应强度矢量；Bi为任何缺陷磁感应强度。

试验表明：传感线圈的输出信号U是Bs的函数，缺陷当量△S又是U的函数，可写成

式中：U为传感线圈输出的电压信号； 所以可得

式中：△S为缺陷当量或损耗面积的百分比数；A为比例系数(由实验所得)；C为常数。这样，钢丝绳损伤点的面积损耗值△S就变成了场强Bi的函数。

TCK•W弱磁检测技术的主要优势在于：①弱磁检测元件灵敏度极高，检测时传感器与被测物体表面之间的间隙允许较大，最大可达30 mm。②由于是弱磁检测，对被测物体的磁场束缚力小，可以实现0～30 m/s速度下的检测，因此完全可以满足索道钢丝绳在线实时自动监测的要求。

三、索道钢丝绳在线实时自动监测系统的应用

TCK•W系统已经在新加坡的圣淘沙、我国的武当山、华锡集团等客（货）运索道得到成功应用，运行效果良好。圣淘沙索道于2010年12月引进TCK•W系统，从而结束了该索道费时费力的人工检查的历史，通过3年的监测运行，系统的可靠性得到了新加坡政府BCA的认可。TCK•W系统还可以对该索道钢丝绳进行远程监控，实时反馈运行中索道钢丝绳的变化趋势。图

2、图3表明TCK•W系统监测到的圣淘沙索道2280米处损伤发展趋势，并得到圣淘沙索道的现场验证。

图2： 2013年02月12号2280米损伤曲线图和数据表

图3： 2014年03月04号2280米损伤曲线图和数据表

广西华锡集团铜坑矿货运索道于2012年7月19日接到TCK•W系统报警，发现2号索道钢丝绳4#接头后2105-2122米处损伤有突变趋势，报告显示损伤量值已达到严重损伤程度。铜坑矿根据报警提示立即停机处理，经现场人工验证，发现该段钢丝绳密集断丝严重，矿方因此将该损伤段切掉，重新编织接头，从而避免了一场重大事故的发生。

图4：2012年07月19日华锡货运索道4#接头后2105-2122米补接头前损伤曲线和数据表

四、结论

洛阳威尔若普检测技术有限公司研发的TCK•W弱磁检测技术，是我国科学家成功发现空间磁场矢量态势的变化和运动规律，在钢丝绳检测领域建树的重大创新成果，第一次实现了对索道钢丝绳的在线实时自动监测。该技术对索道钢丝绳的断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种局部缺陷（LF）有极高的检出率，对钢丝绳的径缩、有效金属截面积的损失（LMA）等缺陷有准确的分辨力，不仅可以为正确评估被测钢丝绳的剩余承载能力、安全系数和使用寿命提供科学可靠的检测依据，而且为确保索道钢丝绳的安全运行，提供了一个全新的技术手段。TCK•W系统填补了索道钢丝绳在线实时自动监测领域的国内外空白，处于国际领先水平。

作者简介：窦柏林，洛阳威尔若普检测技术有限公司，董事长

第四篇：人事管理系统设计与实现

人事管理系统设计与实现

目 录

前 言....1 1 需求分析....2 1.1 系统需求...2 1.1 功能需求...2 1.3 可靠性要求...3 1.4 性能需求...3 2 开发环境简介....4 2.1 Delphi简介...4

2.1.1 Delphi7的集成开发环境（IDE）...5 2.1.2 Pascal简介...9

2.2 SQL Server 2000 简介...10 2.2.1 SQL Server 数据平台...10 2.3 TQuery部件在SQL编程中的运用...12 3 总体设计....14 3.1 基本设计...14 3.1.1 设计概念...14 3.1.2 功能分析...14 3.1.3 数据流图...14 3.1.4 系统模块...16 3.2 用例图...18 4 数据库设计....21 4.1 数据库概念设计...21 4.2 数据库逻辑结构设计...23 5 详细设计....30 5.1 系统主窗体...30 5.2 数据库连接...31 5.3 用户登陆界面...32 5.4 用户功能选择...34 5.5 用户信息录入...34 5.6 查询功能窗体...36 5.7 数据备份和还原窗体...37 5.8 工作日记及工作日记管理...39 5.9 用户管理及用户密码修改...41 5.10 打印报表模块...43 5.11 数据公用模块...45 5.12 其它模块...46 6 总 结....47 参考文献....49 致谢....50

人事管理系统

网络工程 雷灵明 指导老师：曹步青

摘要：随着企业自身人力资源的日益庞大、复杂程度逐渐增强，人机作坊再也无法适应如今企业的人事管理了，取代的是运用各种领域的知识，结合计算机科学而开发的人事管理系统。人事管理系统是典型的信息管理系统(MIS)，其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。对于前者要求建立起数据一致性和完整性强、数据安全性好的数据库。而对于后者则要求应用程序功能完备，易使用等特点。人事管理系统是对工作人员进行统一的管理，可以方便的进行录入，查询，修改，删除，退出。经过以上分析，本系统使用Delphi 7.0作为界面和功能开发工具和SQL Sever 2000作为后台数据库，利用其提供的各种面向对象的开发工具进行界面和数据库开发。软件过程结合了快速原型模型与增量模型的优点：首先在短时间内建立系统应用原型，然后，对初始原型系统进行需求迭代，不断修正和改进，直到形成可行系统。关键词：人事管理；DEPHI；ADO；SQL server 2000

Personnel Management System Network engineering Lei Lingming Teacher:Cao Buqing

Abstract: Along with their own human resources increasing, complexity growing, the man-machine workshop also is unable adapt the present enterprise’s personnel management again, but the personnel management system that make use of knowledge in different fields and computer science and technology.Personnel management system is a typical management information system(MIS), including the establishment and maintenance of the background-database and front-end application development.To the former, the request for the data which is powerful in consistency and integrity, database which is good in security.For the latter, the request for the applications program which is integrity and easy to easy, Personnel management system can manage the staff and admit input, enquiries, modify, delete, and exit.Through such analysis, the system use Delphi 7.0 as the interface and functions of development tools and take SQL Sever 2000 database as background-database, the development of the interface and database which made use of its object-oriented tools, the software process is formed which is combine the advantage of rapid prototype models and incremental model, as follows: At first application prototype of system is built in a short time, Secondly, the initial prototype system needs to be revised and improved, Finally, it is feasible that the system is built.Key words: human resource management;DEPHI;ADO;SQL server 2000

前 言 背景

在竞争越来越激烈的社会里，企业人事管理就越显示出其不可缺性，成为企业一个非常重要的模块。企业人事管理系统主要是用于员工个人相关信息的管理。使用人事管理系统，便于公司领导掌握人员的动向和人员的综合素质，及时调整人才的分配，使用计算机对人事劳资信息进行管理，具有检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、成本低等优点，能够极大地提高人事资源管理的效率，也是企业科学化、正规化管理的重要条件。目标

设计一个企业人事信息管理系统，此系统要以人为中心，为企业提供全面的人事管理解决方案；

a)为企业建立规范化、实时化人事管理机制；

b)提高企业人事管理的效率、节约相关的管理成本，增强人事管理的安全性；

c)满足企业管理层，人事业务操作层和全体员工的不同层次和不同方面的需要；

d)对企业将来的整体信息化建设提供必要的支持。需求分析

需求分析是系统开发必要环节，也是重中之重。作为该过程的结果，需求规格说明书是对系统的功能和行为完整的描述。系统设计将来自于需求分析的抽象规格说明转变为面向真实世界的设计。一旦构建完成，该系统就会投入使用，同时会不可避免地产生更多的新需求。同时，需求过程与分析活动之间有相当程度的重叠，分析建模对于设定工作的范围和其他一些事来说是必要的，所以我们利用分析模型来描述需求过程，随着开发工作的继续，分析活动在工作中占的比例将变得越来越大，直到所有需求都已知。[1]

1.1 系统需求

企业的人事管理职能主要分为人事档案信息管理、人事变动管理、员工培训管理、奖惩管理等内容。

a)在人事系统开发时应考虑以下需求： b)满足人事管理职能的基本要求；

c)进行多层次数据汇总，为各层次管理者的决策分析提供数据； d)具有完整的系统接口，满足灵活的数据导入与导出； e)对操作人员的技能要求比较低，操作方便； f)能够实现方便的扩展，满足企业发展的需要； g)能够保障人事管理数据的安全、准确。

1.1 功能需求

基于系统需求分析，该系统需要实现以下基本功能：

a)用户管理：管理系统操作人员，设置操作人员口令和权限。在满足不同系统用户的操作需求的基础上，提高系统的安全性。

b)人事档案管理：完成企业对员工个人档案（包括员工的基本档案和在职信息）的管理及相关操作。操作员进行员工档案信息录入及更改，其中包括员工的基本信息、工作经历、家庭关系、奖惩记录和培训经历，要求对这些员工档案信息进行新增、修改、删除操作，同时可以进行查询和浏览操作。该模块是本系统的重点，用户可以通过该模块为单位建立一个比较完整的人事档案系统，同时可以对档案进行查看。

c)基础数据管理：维护人事管理相关的一些基础数据。主要包括以下功能：

（a）民族档案设置：维护职工中民族档案信息；

（b）职工类型设置：维护当前企业职工与企业的关系的类别信息；（c）文化程度设置：维护企业职工的文化程度类别信息；（d）政治面貌设置：维护企业职工的政治面貌类别信息；（e）部门类别设置：维护企业中设立的部门类别信息；（f）职务类别设置：维护企业中设立的职务类别信息；（h）职称类别设置：维护企业职工的职称类别信息；

d)人事变动管理：对于人事上的变动调整进行管理，对人员档案的信息进行更新（如：员工职务、员工职称、员工性质等的变动）。

e)工作日志管理：记录部门或系统用户的一些备忘信息，包括日常的一些事件记录，以及工作日记的管理维护。

f)数据库管理：对现有的数据库进行管理，包括数据备份和恢复，以方便用户对数据库的管理和维护工作，提高系统的数据安全性。1.3 可靠性要求

a)计算机稳定可靠，网络服务和数据库服务稳定可靠；

b)网络通畅、稳定；软件运行稳定；数据计算及数据传输无误；提供数据备份和数据恢复方案。1.4 性能需求 1）硬件环境

在最低配置的情况下，系统的性能往往不尽如人意，现在的硬件性能已经相当出色，且

价格也很便宜，因此通常给服务器端配置高性能硬件。推荐配置为： ·处理器：Intel 奔腾Ⅲ 或更高 ·内存：128MB ·硬盘空间：40GB ·显卡：Geforce系列显示适配器或更高。2）软件环境

·操作系统：windows 98/ME/2000/N ·数据库：Microsoft SQL server 2000 开发环境简介 2.1 Delphi简介

Delphi这个名字源于古希腊的城市名。它集中了第三代语言的优点。以Object Pascal为基础，扩充了面向对象的能力，并且完美地结合了可视化的开发手段。Delphi自1995年3月一推出就受到了人们的关注，并在当年一举夺得了多项大奖。

Delphi的出现打破了Visual系列可视化编程领域一统天下的局面。并且Delphi使用了本地编译器直接生成技术，使程序的执行性能远远高于其它产品生成的程序。它还是真正的面向对象的编程语言。PASCAL语言的严谨加上可视化的优势和强大的数据库功能使得它有充分的资本和微软的VB叫板。许多人当时都认为Pascal 是最有前途的程序设计语言，并预测Delphi将会成为可视化编程的主流环境。

Delphi在你编好程序后自动转换成。EXE文件它运行时速度比VB快，而且编译后不需要其他的支持库就能运行。它的数据库功能也挺强的，是开发中型数据库软件理想的编程工具。Delphi适用于应用软件、数据库系统、系统软件等类型的开发。而且它拥有和VB差不多一样的功能，而且一样能应用API函数，这在控制Windows很有用。

Delphi是全新的可视化编程环境，为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具。它使用了Microsoft Windows图形用户界面的许多先进特性和设计思想，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言(Object-Oriented Language)、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术。对于广大的程序开发人员来讲，使用Delphi开发应用软件，无疑会大大地提高编程效率，而且随着应用的深入，您将会发现编程不再是枯燥无味的工作——Delphi的每一个设计细节，都将带给您一份欣喜。

Delphi实际上是Pascal语言的一种版本，但它与传统的Pascal语言有天壤之别。一个Delphi程序首先是应用程序框架，而这一框架正是应用程序的“骨架”。在骨架上即使没有附着任何东西，仍可以严格地按照设计运行。您的工作只是在“骨架”中加入您的程序。缺省的应用程序是一个空白的窗体(Form)，您可以运行它，结果得到一个空白的窗口。这个窗口具有Windows窗口的全部性质：可以被放大缩小、移动、最大最小化等，但您却没有编写一行程序。因此，可以说应用程序框架通过提供所有应用程序共有的东西，为用户应用程序的开发打下了良好的基础。

Delphi已经为您做好了一切基础工作——程序框架就是一个已经完成的可运行应用程序，只是不处理任何事情。您所需要做的，只是在程序中加入完成您所需功能的代码而已。在空白窗口的背后，应用程序的框架正在等待用户的输入。由于您并未告诉它接收到用户输入后作何反应，窗口除了响应所有Windows的基本操作(移动、缩放等)外，它只是接受用户的输入，然后再忽略。Delphi把Windows编程的回调、句柄处理等繁复过程都放在一个不可见的Romulam覆盖物下面，这样您可以不为它们所困扰，轻松从容地对可视部件进行编程。

面向对象的程序设计(Object-Oriented Programming，简记为OOP)是Delphi诞生的基础。OOP立意于创建软件重用代码，具备更好地模拟现实世界环境的能力，这使它被公认为是自上而下编程的优胜者。它通过给程序中加入扩展语句，把函数“封装”进Windows编程所必需的“对象”中。面向对象的编程语言使得复杂的工作条理清晰、编写容易。

说它是一场革命，不是对对象本身而言，而是对它们处理工作的能力而言。对象并不与传统程序设计和编程方法兼

其中多媒体音频视频播放器是通过TＭediaPlayer组件来实现的，支持的格式与系统已安装的解码器有关。

总 结

6.1 程序设计风格

在设计的时候采用了增量模型的思想：把软件作为一系列的构件来设计，编码，集成和测试。

用户管理，密码修改，用户登陆，万年历，这些模块都有高度的独立性，因此他们的可重用性比较高，基本上是一个单元完成一个功能，模块规模也比较小，模块的作用域在控制域之内，只使用了两个全局变量来存储用户名和用户权限。[1] 在人机界面设计方面，本系统做到了以下几点： a)保持一致性(界面，背景的致性)；

b)提供有意义的反馈(用户验证和用户管理，提供了比较精确的反馈信息)；

c)在执行有较大破坏性的动作之前要求用户确认(数据备份与还原)； d)允许大多数取消操作(大多数单元有取消操作功能)；

e)允许犯错误(由于权限的限制，系统能保护自己不受严重错误的破坏)；

f)按功能对动作分类(在主窗口就是按动作类型组织菜单的)； 6.2 有待加强项

a)帮助的制作 一个完整的应用程序必须具有完整的帮助系统；帮助系统可以在必要的时候给用户信息提示和一些系统相关服务。

b)声音制作在这里主要是对声音的加载，我们可以加载一些一般的声音；主要来源有：音频CD盘；波形音频文件；MP3文件等等。其中波形音频文件以WAV作为文件的后缀，我们可以播放现成的，也可以播放自己录制的文件。c)我们还可以使用各种组件和ActiveX控件等技术来完善系统。利用一些做好的activeX组件，会缩短开发周期。

由于在开发工程方面缺少经验，所以这个系统还存在着许多不足之处，在测试过程中总结如下：

a)数据表的设计还不是很合理；

b)数据异常处理要更加人性化，错误信息的反馈要更加精确； 6.3 心得

经过一个月的设计和开发，人事管理系统基本开发完毕，其基本功能符合用户需求，能够完成基础数据录入，数据查询等基本功能，以及相关报表的打印。在这次毕业设计中，我获益良多。首先我明白了需求分析对于一个系统的开发的重要性。其次我还学到了如何把一个软件作为一个工程来做，在真正的软件开发中，一个软件系统的开发不是一个人来做，而是很多人合作来完成的，另外还有软件的后期维护等等，这时就显现出了把软件作为一个工程来做的优越性，而这些都离不开数据流图和模块的分解。

Delphi是一个非常强大的开发工具，它具有运行速度快、易于学习和使用以及开发效率高的特点，使用起来真的是很顺手。学习好一门编程语言以后可以为今后的学习和工作带来很大的便利。

虽然本系统实现了基本的用户需求功能，但是还有待于完善和加强，总之通过这次设计和开发过程，我对软件开发有了进一步的了解。

参考文献

[1] 张海藩编著．软件工程导论[M]．清华大学出版社出版,2003,1-173． [2] 宋一兵,赵景波,李春艳著．Delphi 7.0基础教程[M]．机械工业出版社,2003，2-30．

[3] 刘瑶儒著．新概念SQL Server2000教程[M]．北京科海集团公司出,2001,12-23．

[4] 韩强编著．SQL SERVER 2000 程序员手册[M]．机械工业出版社出版,2000,4-35．

[5] 萨师煊著．数据库系统概论（第二版）[M]．高等教育出版社,1991,8-40． [6] 施伯乐,丁宝康,汪卫著．数据库系统教程[M]．高等教育出版社,2002,1-202．

[7] 肖健著．SQL Server2000实践与提高[M]．中国电子出版社,2002,13-53． [8] 林金霖著．Delphi6 实务经典[M]．中国铁道出版社,2002年5月,6-110． [9] 黄超,王志伟著．Delphi企业经营管理系统开发实例导航[M]．人民邮电出版社,2003,20-90．

[10] 程文刚主编．Delphi数据库实用编程100例[M]．中国铁道出版社,2004,8-63．

[11] 王晟,万科著．Delphi数据库开发经典案例解析[M]．清华大学出版社,2005,85-89．

[12] 王惠刚,唐晨光彭为著．delphi7/8程序设计[M]．清华大学出版社, 2002,42-63．

[13] 潇湘工作室,邢增平著．Delphi 6.0最佳专辑[M]．人民邮电出版社,2003,1-404．

[14] 心铃．Delphi问答．软件报[N],2004-07-5．

[15] 高永惠．浅谈Delphi中的异常处理方法[J]．湖南轻工业高等专科学校学报,2002-04,9-10．

[16] 徐萌飞．在Delphi中使用ADO技术对数据库操作[J]．中国学术期刊(光盘版)电子杂志社,2001,12-13．

[17] 陈建兵．Delphi中基于安全灵活的动态连接远程数据库SQL的实现[J]．福建电脑,2005,12-13．

[18] 孙育红．关于地方法院管理信息系统分析设计与实施[D]．中国学术期刊电子杂志社,2001,8-9． [19] 岳冰．南部引嫩工程信息管理系统开发[D]．中国学术期刊电子杂志社,2003,20-21．

[20] 庞芳,王丽玫．南宁市自动气象站业务服务数据库系统[D]．中国学术期刊电子杂志社,2004,21-23．

[21] 徐军．研究生院综合管理信息系统的研究与实现[D]．中国学术期刊)电子杂志社,2004,32-33．

[22] 鲁媛媛．硕士生导师综合素质能力评价指标体系的研究[D]．中国学术期刊电子杂志社,2005,18-19．

第五篇：西安地铁系统施工与运营分析

西安地铁二号线BAS系统施工与运营分析

摘要：本文主要针对BAS系统在西安地铁项目中的应用作为主要研究分析对象，从系统组成、施工建设、运行维护三个方面详述BAS系统的应用。关键词：中央级、车站级、模式控制

西安地铁建设已经进入快车道。自2007年开工建设以来，第一条即将开通运行的2号线安装调试即将完成，各项工作都在有条不紊的进行着。作为地铁机电设备守护者的BAS系统，有着其非常重要的地位。下面我们将从系统组成和功能入手，着重分析BAS系统在建设及运营过程中比较重要的一些问题。1．西安地铁二号线BAS系统组成和功能 1.1系统功能 1.1.1中央级功能

中央级功能主要在控制中心（OCC）实现，即全线功能。（1）监视全线各类机电设备的运行状态。

（2）根据通风与空调系统提供的环控工艺要求，对全线隧道通风系统设备进行正常模式控制，灾害模式控制。

（3）根据地铁运行环境及车站其他系统的监控要求，将相关的运行模式控制命令下达给车站BAS系统，使车站设备按设定的模式运行。

（4）在线编辑各个车站运行模式时间表，对车站运行状况在模式一级进行集中的控制。（5）报表打印、报警记录查询、时钟同步等功能。1.1.2车站级功能

车站级功能主要在车站实现，通过BAS设置在车站的工作站、PLC、局域网、现场控制网完成。

（1）车站机电设备监控对象有：通风空调系统、照明导向系统、给排水系统、电扶梯系统。

（2）监视和记录车站典型区域测试点的温度、湿度、二氧化碳、照度等环境参数。（3）对于所有的监控设备，可以实现单独控制和各种模式手动和自动控制。（4）接受FAS的指令，控制车站通风空调及相关设备转入灾害模式运行。

（5）通过过程控制算法，控制车站通风空调系统，调节站内的环境参数，保证车站环境的舒适性，同时实现最大限度的节能。1.1.3.就地级功能

就地级功能主要通过BAS设置在各处的PLC、RIO、仪器、仪表等现场设备实现。（1）能对单台设备进行就地控制，满足设备的现场调试要求。（2）能实现对现场信号的采集、信号的转换和控制信号的输出。

（3）具有智能通信接口的各个现场设备通过现场总线和控制器相连接，实现数据的通讯。（4）丰富的通信接口，用以实现不同通信要求的转换，保证通信数据的实时采集和安全传输。1.2设备组成 1.2.1中央级设备

BAS中央功能主要通过设置在中央级的交换机、服务器、工作站实现，交换机主要用于各设备接入全线公用网络，全线公用网络为全线各车站、各专业公用，由其他通信传输专业提供。

BAS在中央级的应用软件可以根据不同的用户需要选用不同的软件平台，在广州地铁的实际应用中，因为有综合监控专业，BAS专业在中央级的功能要求不高，西安地铁采用了AB公司的RSview32软件。在南京地铁的实际应用中，BAS在中央级的要求较高，采用的是Wonderware软件平台，在控制中心可以满足20万点的监控要求。1.2.2．车站级设备

在车站级主要设置PLC、工作站、交换机、打印机等设备。

BAS在车站级设置工业级局域网来实现车站级功能，可以采用工业级以太网或现场总线。广州和南京的应用中均采用了光纤冗余环网的方案，通过分别设置在两个光纤环网的上的交换机，来实现车站各个数据点的通信，西安地铁二号线采用的是工业级局域网。

根据不同的用户需求，地铁车站一般可以划分为三个主要数据点，分别是车站设备区的两端（A、B两端）、车站控制室。这三个主要的数据点，通过车站局域网进行连接。A、B两端主要完成本端设备的监控，车站控制室设置紧急后备盘（IBP盘），在紧急情况下，通过设置在IBP盘上的按钮来启动相应的灾害模式或者重要的设备，同时也可在IBP盘上设置指示灯，来监视设备、模式的运行状态。BAS专业需要在车站控制室设置PLC或者IO来接受IBP盘控制按钮的指令，并给指示灯反馈状态。

设置在A、B两端的PLC监控了车站的主要设备，要求有较高的可靠性，一般均要求采用热备冗余的PLC系统。在广州地铁4号线EMCS中，使用的是AB公司的ControlLogix冗余PLC系统，在南京地铁2号线BAS系统中，使用的Schneider的Unity Quantum 67160冗余系统，西安地铁采用了AB公司的PLC系统。1.2.3就地级设备

就地级设备主要包括PLC、远程IO、通信模件、传感器等。

BAS通过设置在各系统末端（风系统、水系统、公共区）的传感器采集车站主要的环境参数。

BAS通过设置在就地的远程IO控制箱中的DI、DO、AI、AO模块监控通风空调系统、照明配电系统、给排水系统的设备。

对于某些专业的设备，需要采用数据接口进行通信，则BAS设置相应的数据接口设备，例如，UPS、EPS、电扶梯、安全门、变频器、时钟、信号、FAS等专业或设备在实际应用中采用数据接口（Modbus RS485、Modbus TCP或其他）与BAS专业进行通信。

设置在不同区域的远程控制箱通过现场总线接入设置在车站A、B两端环控电控室的主PLC中。

IBP的按钮、指示灯通过硬线接入设置在车控室的IBP控制器IO上。1.2.4．各级设备在BAS系统中接口方式（1）硬线接口

通过硬接线的方式接入BAS系统（RIO），包括开关量、模拟量，例如照明、导向、温湿度传感器。（2）通信接口

通过数据总线的方式接入BAS系统，例如变频风机、UPS、应急电源等系统。接口协议一般采用通用、开放、标准协议，如Modbus、Modbus TCP/IP，各PLC厂家总线协议等。接入综合监控系统的接口采用Modbus TCP/IP。

西安地铁典型系统结构图（见下图）

1.3系统使用过程中的控制逻辑设置 1.3.1权限设计

从设备到OCC的控制权限可以分为以下五个：（1）非BAS/BAS；（2）IBP盘允许/禁止；

（3）FAS指令（仅是在火灾报警时有效）；（4）车站综合监控工作站允许/禁止；（5）OCC综合监控工作站允许； 1.3.2车站控制级逻辑

IBP设设设OCC设设设BAS设IBP设设设OCC 设设设设ISCS设设1BAS设设BAS设设设设设设设设设设设设设设设设设FAS设设设设设设设设设设设设nBAS设

1.3.3模式运行（1）正常模式的执行

正常模式的指令来源有：车站综合监控工作站点动、OCC综合监控工作站点动、时间表形式发出的模式指令。（2）火灾模式的执行

火灾模式的指令来源分为：FAS报警指令、IBP盘按钮指令、车站综合监控工作站点操指令、OCC综合监控工作站点操指令。（3）阻塞模式的执行

阻塞模式的指令来源为：OCC综合监控工作站指令（含与信号系统的联动模式提示框的点动），在任何状态下阻塞模式的启动和解除都需有OCC运营人员参与。阻塞模式解除后区间隧道模式进入正常工况模式。2.主要施工程序及施工注意事项 2.1.主要施工程序

环境与设备监控系统的施工跟配电系统的施工均属于电气施工的范畴，所以有类似部分。主要工序基本相同，都包括电气配管、电缆桥架架设、电缆穿管、配电柜控制柜安装。不同的是终端设备不同，电缆的种类和功能差别也很明显。2.2施工注意事项

（1）由于弱电系统电缆中主要以信号电压或信号电流为主，因此对于电缆抗干扰要求极高。而地铁系统中各种机电设备如机车、变电站、风机、变频器、信号器、电信设备等构成了一个及其复杂的电磁空间。可是说抗干扰是我们弱电工程中决定工程成败的关键因素。所以必须时刻保持敏锐的注意力，严格执行规范要求，坚决做好电磁防护工作。弱电系统接地方法及注意事项

（2）弱电系统的接地，按用途分有保护性接地和功能性接地。保护性接地分为：防电击接地、防雷接地、防静电接地和防电蚀接地；功能性接地分为：工作接地、逻辑接地、屏蔽接地和信号接地。不同的接地有不同的要求，应按设计决定的接地施工。2.3设备安装及调试注意事项 2.3.1调试必须具备的条件

BAS系统的全部设备包括现场的各种阀门、执行器、传感器等全部安装完毕、线路敷设和接线全部符合设计图纸的要求。

BAS系统的受控设备及其自身的系统不仅安装完毕，而且单体或自身系统的调试结束；同时其设备或系统的数据必须满足自身系统的工艺要求，例如空调系统中的冷水机组其单机运行必须正常，而且其冷量和冷冻水的进出口、进出口水温等必须满足空调系统的工艺要求。BAS与各系统的联动、信息传输的线路敷设等必须满足设计要求。2.3.2调试步骤

单体调试包括：BAS的IBP控制盘、环控电控柜、就地控制箱与现场设备（温（湿）度变送器、流量计、压力/压差变送器等的单体调试。

系统调试包括：系统单体设备调试、BAS站级、中央级设备联调、联动相关系统联调等几个阶段。PLC功能调试

第一步、关闭中央监控主机、数据网关（包括主机至PLC之间的通讯设备），确认系统及受控设备运行正常后，重新开机后抽检部分PLC设备中受控设备的运行记录和状态，同时确认系统框图及其它图形均能自动恢复。

第二步、关闭PLC电源后，确认PLC及受控设备运行正常，重新受电后确认PLC能自动检测受控设备的运行，记录状态并矛以恢复。

第三步、PLC抗干扰测试：将一台干扰源设备（例如冲击电钻）接于系统同一电源，干扰设备开机后，观察PLC设备及其它设备运行参数和状态运行是否正常。2.3.3．系统功能验证

调试基本完成时需要逐项验证站级监控系统主要功能：

（1）对本车站及区间隧道的通风空调系统、防排烟系统、给排水系统、自动扶梯、照明系统、车站事故照明电源等设备进行监视和控制，并对故障进行报警。（2）监视和记录车站典型区域测试点的温度、湿度等环境参数。

（3）对于所有的监控设备，可以实现单独控制、联锁控制和各种模式手动和自动控制。（4）彩色动态和多级显示等功能是否明确、生动。

（5）将车站被控设备运行状态、报警信号及测试点数据及时送至主控系统，并接受主控系统的各种监控指令和运行模式。

（6）接受车站级FAS的指令，控制车站通风空调及相关设备自动或手动转入灾害模式下运行。

（7）当监控站出现故障时，可以通过紧急控制盘IBP，控制通风排烟设备按灾害模式运行。

（8）车站控制系统具有PID控制、智能控制等先进控制功能。（9）利用不同的操作密码，实现不同级别的操作权限。

（10）在车站控制室的监控工作站上，所有的报警信息具有声光报警，并有故障确认功能：系统有数据、时间、确认和处理等记录。

（11）在火灾发生时，按照消防的要求在照明配电室切断与消防无关的电源的。（12）监视车站大系统水系统的参数及相应冷站设备的支行参数和状态，实现对车站大系统的控制。

（13）控制器可对车站级大系统空调设备进行运行模型的焓值控制和优化控制。（14）当供电电源中断后，控制器将根据规定的情况停止相关设备操作，当电源的恢复供应后，控制器即时自动根据适当程序重新启动。（15）当设备“冷”开启后，控制器可收集到相关监控设备的状态。

（16）系统自诊断程序可以监视每一个模块、UPS和网络的运行情况，当出现故障时发出报警。同时将故障的信息传达至车站设备监控系统监控工作站。

（17）就地级PLC控制器能对单台设备进行就地控制。就地级控制箱RI/O实现状态监视信息的采集、信号的转换和控制信号的输出。3.系统运营控制 3.1控制软件介绍

西安地铁2号线监控系统软件由南瑞公司开发，该软件具有模块化、易扩充性、分布式体系结构等特点，某一任务的故障不影响其他任务的正常执行，其主要包括以下功能：（1）基于事件的处理；

（2）支持10M/100M以太网连接；

（3）自动采集、储存、显示历史数据，显示过程趋势；

（4）具有趋势显示工具，支持实时及历史趋势图在同一画面显示；（5）具有报警及信息管理，提供报警区域选择、报警过滤等功能；（6）具有时实故障滚动画面；（7）时间事件及间隔的数据抽取；

（8）灵活的报表功能，支持实时报表、打印功能；（9）数学及逻辑运算和扩展编程功能； 3.2现场控制管理

BAS现场控制级由主、从PLC控制器（均冗余配置）、RI/O、各类通信转换接口模块、现场总线、各类变送器和调节阀、不间断电源（UPS）等组成。

（1）可现场设置控制器通过低压智能模块可以对隧道风机、轨道排热风机、相关风阀、电动蝶阀、新风机、送风机、回/排风机、排烟风机、组合式空调机等设备进行监控、启停等管理。

（2）设置热焓值，对车站通风空调设备进行运行模式的优化控制，从而达到节能的目的。（3）通过与综合监控系统的通信接口，将车站被监控设备运行状态、报警信号及测试点数据及时送至综合监控系统，并接受中央级和车站级综合监控系统下达的各种监控指令。（4）火灾情况下，通过与FAS的通信接口接受FAS的指令控制车站通风空调及相关设备转入灾害模式下运行，从火灾模式到正常模式的转换，需现场确认并手工操作。

（5）可设置现场变频器来实现组合式空调机、回排风机、轨道排热风机进行监控及管理。（6）电梯通过硬线方式，经RI/O及现场总线连接到BAS控制器，实现对电梯运行状态的监视以及对电梯紧急情况下的运行控制。

（7）照明、导向设备、二通调节阀及各类变送器，通过硬线方式，经RI/O及现场总线连接到BAS控制器，从而实现对环境参数的采集和对照明、导向设备及二通调节阀的监视、控制及管理。

（8）给排水水泵通过硬线或通信方式，经RI/O连接到BAS控制器，从而实现对水泵的运行状态的监视、设备故障和水位的报警以及紧急情况下通过设置在IBP盘上的按钮对区间排水泵的远程手动紧急启动控制。

（9）BAS在相关设备、管道、公共区、设备用房设置各类变送器，并通过RI/O实现对相关环境参数信息的采集。

A.室内温、湿度变送器分别设置在站厅和站台墙壁或天花板、设备管理用房墙壁上，用于测量各位置的环境温度、湿度。

B.风管式温度、湿度变送器分别安装于各类风道和风室，用于测量空气的温度、湿度。C.CO2浓度变送器设置在站厅和站台天花板上，用于测量站厅、站台空气环境的CO2浓度。3.3控制优化（1）照明控制优化。

在车站正式运行后，通过运营管理人员长时间的统计和分析。可以制定一个更为合理的车站照明管理模式。比如对公共区不同区域对光照的需求，可以适当的增加或减少照明灯具的投入数量，或者广告照明的开闭时间。（2）通风、空调系统控制优化。

通风、空调系统的自动化程度相对比较高。基本可以实现全程自动化运行。不过通过我们对车展中不同空间的温度需求要求，设置更为精确的设备启停阙值也可以达到最有的控制目标和节能目标。（3）设备维护优化。

合理分析系统故障信息，找出系统中故障发生的成因。BAS系统能够相对比较全面的掌握车展中大部分设备的运营状态，当一个系统出现故障时，有可能引起关联系统的故障报警。这对我们分析系统中的设备故障原因提供了非常有效地手段。参考文献：1：GB 50157－2003 地铁设计规范

2：GB 50303－2002 建筑电气工程施工质量验收规范 3：GJBT-635 03X801-1建筑智能化系统集成设计图集