区域联锁车站电流表远程监测系统的设计与实现分析论文[大全5篇]

第一篇：区域联锁车站电流表远程监测系统的设计与实现分析论文

区域计算机联锁系统(简称区域联锁)，是目前技术成熟并在国内外广泛使用的联锁控制系统，可实现车站联锁、区间闭塞和调度指挥一体化控制。区域联锁车站分为主控站和被控站，区域内联锁关系的完成、车站设备的监控只在主控站进行，被控站只设执行设备，一般无人值守。

常规的联锁车站控制台都设有电流表，车站值班员在控制台排列进路时，通过这些电流表就能了解室外道岔动作情况。如道岔发生卡阻、挤岔、锁闭异常等情况，电流表可以直观反映出来，减少了由于室外情况不明而产生的误操作。区域联锁主控站的道岔由主控站联锁系统控制，被控站的道岔由被控站联锁执行设备控制。因被控站无人值守，故需要主控站值班员来查看被控站道岔动作情况。通常的做法是通过电缆将被控站的电流表连接到主控站，但因为距离较长效果不是很好，这给运输带来了不安全因素，也容易造成值班员误操作。为解决此问题，设计了控制台电流表远程监测系统，该系统在不改变区域联锁的情况下，实现了让主控站值班员实时查看到被控站道岔动作情况，解除了影响运输的不安全因素。

1系统结构设计

区域联锁系统一般有一个主控站和一个或多个被控站。根据这种特点，在每个被控站设置一台大电流采集器，用来采集被控站电流表的动作情况;在主控站设一台光纤/CAN通信转换集中器，与各个被控站的CAN/光纤通信转换器进行通信，收集各个被控站的电流表监测数据。被控站道岔电流表的数值在主控站电流显示屏上显示，也可以接入联锁上位机，在联锁控制台上显示。

大电流采集器和CAN/光纤通信转换器的通信采用CAN总线通信方式，CAN总线是可靠性很高的现场总线，同时扩展性也很强;主控站采用光纤/CAN通信转换集中器，接收各站电流采集单元的数据，处理、存储数据并发送至电流显示屏进行显示;被控车站较多时，可以通过联锁上位机进行软件接口，在联锁控制台进行集中显示;主控站和被控站之间通过光纤连接。

2系统功能及核心部分设计

控制台电流表远程监测系统实现了对区域联锁系统被控站道岔动作情况的实时监测，具有测试精度高、反应速度快的特点。系统主要由电流采集、通信传输、电流显示等几部分组成。其中电流采集是核心部分，主要由CPU 控制器、电流传感器、模拟输入、数字输入、数字输出、隔离通信总线及电源等部分组成，测试精度可以达到±2%。

软件结构中，输入信号的零点修正及参数模型建立是2个关键部分：

1.输入信号的零点修正。2、3、4、5单元模块，主要是自主学习信号放大过程中零点漂移和信号自身白噪声及被测信号带外干扰的情况，并由此建立干扰参数模型9。运用此参数模型完成对信号的误差运算、反馈等闭环控制，以此达到对输入信号的零点修正。

2.参数模型的建立。的7、8单元分别为直流参数模型和交流参数模型。根据转辙机的型号不同，道岔动作电流也有直流和交流2种，不同的信号源由不同的模型来处理。9为干扰参数模型，道岔动作电源回线由室外传输回来，由于走线距离等因素影响，会受到外界电磁信号干扰。在进行模数转换放大处理时，放大电路自身产生了白噪声和信号零点漂移，加上外部无信号时的强干扰信号一同被送入处理单元，造成了此模型输入参数多，并且参数变化范围大，使每一应用地点干扰参数模型也不同，为此，建立了干扰模型参数的默认值，在实际使用中，采用自学习方法或自动、手动修改参数进行存储。

3.电流采集软件处理流程。从如图4所示的软件处理流程可以看出设备的主要工作过程及处理方法。当没有被测电流信号输入时，处理器读到的信号为干扰信号，包括噪声及外部干扰，同时存在由信号放大带来的零点漂移。考虑到这些及其他因素后，处理器可通过学习并建立相应的模型，在默认的干扰参数模型下，有尺度地动态调整干扰参数模型，并保存相应的参数，待有被测信号时，修正被测信号，使之测量精准。

当有被测电流信号输入时，通过上述方法测量比较精准的电流信号，经过干扰参数模型完成反馈、修正，使测量精度进一步提升，并根据信号源判断是采用直流参数模型、还是交流参数模型进行处理。

3结束语

区域联锁系统控制台电流表远程监测系统，具有测试精度高、反应速度快的特点，经光纤通道进行数据传输，通过智能显示屏或联锁控制台显示结果，实现了控制台电流表电流采集、传输、展示功能。该系统适用于各种类型区域联锁系统，对消除区域联锁系统被控站道岔的监视盲区，保证运输安全很有帮助。该系统已经在兰州北等多个车站成功运用，经过实践检验达到了预期的设计目的。

第二篇：公交查询系统设计与实现论文

公交查询系统设计与实现论文

1引言

随着城市经济的发展、规模的扩大以及人口的增长，城市交通问题日益突出。降低出行时间将使所有的公交利用者产生效益，快速的交通、更好的信息及更好的市场可以提高公交的形象，能够增加公交乘坐者。城市公共交通运输以其覆盖面广、经济、快捷的特点，成为绝大多数出行者的首选方式，也是各地城市政府大力发展的一种交通方式。本地市民特别是外来旅游、出差、就医等急需了解本地道路情况的人可以利用本系统方便快捷的查询出所有符合他们要求的公交路线，对他们的出行和生活提供帮助。我国城市公交乘客信息系统的发展处于一个落后的水平,广大乘客可以获得信息的方式很少,公交信息的完整性和准确性得不到保证，而且还没有专门的机构负责信息的发布和管理。出于这个目的,在老师的指导下,我设计了这个城市公交线路查询系统。在对公交乘客出行心理特征进行分析的基础上,考虑乘客选择公交线路决策的因素,进行程序关键部分的框架设计。

现阶段，人们的出入方式主要还是来源于城市公交，特别是对于那些到外地出差、打工，进行商业有关或其他事情需要在外地进行短暂停留的人而言，公交对他们是必不可少的，但是对于那个不属于自己所熟悉的城市，坐公交也是一个很大的难题，因此，开发一个公交查询系统就显得非常的重要。本系统的核心是对选择好的车次进行路线的查询，或者输入所要查询的车站名，点击“查询”按钮，查询所有含有该站的车次及相应的停靠站。此处既可以“精确查询”也可以是“模糊查询”，“模糊查询”主要方便那些对站名不是很清楚，但知道其中的一部分的乘客，系统可以帮助他们快速的查出。

1.1论文的研究内容

公交查询系统是一个取代过去由人工查询的查询系统。本论文论述了一个基于浏览器/服务器（B/Srowser/Server）模式的公交查询系统的研究和实现的过程.论文从开发平台和工具谈起，对ASP.NET服务器所提供的组件及其属性和方法做了一般介绍，更重要的是阐述了ASP.NET的数据库访问组件ADO.NET的使用方法。最后，详细介绍了如何创建“公交查询系统”的全部过程。系统的开发工具与环境

2.1ASP.NET简介

ASP.NET是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台

Web务器来建立强大的应用程序。ASP.NET提供许多比现在的开发模式强大的的优势。AS.PNET建立在.NET Framework的编程类之上，它提供了一个web应用程序模型，并且包含使生成web应用程序变得简单的控件集和结构。ASP.NET包含封装公共用户界面元素（如文本框和下拉菜单）的控件集。但这些控件在务器上运行，并以HTML的形式将它们的用户界面推送到浏览器。在服务器上，这些控件公开一个面向对象的编程模型，为web开发人员提供了面向对象的编程的丰富性。ASP.NET还提供结构服务（如会话状态管理和进程回收），进一步减少了开发人员必须编写的代码量并提高了应用程序的可靠性。另外，ASP.NET 使用这些同样的概念使开发人员能够以服务的形式交付软件。使用ML webservices功能ASP.NET开发人员可以编写自己的业务逻辑并使ASP.NETT结构通过SOAP交付该服务。Visual Studio.NET是一套完整的开发工具，用于生成应用程序、XML Web services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic.NET、Visual C++.NET、Visual C#.NET和VisualJ#.NET全都使用相同的集成开发环境(IDE)，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案。另外，这些语言利用了.NET Framework的功能，此框架提供对简化应用程序和XML Web services 开发的关键技术的访问。

2.1.1ASP.NET技术的优点

ASP.NET是一种将各种Web元素组合在一起的服务器技术，是一个统一的Web开发平台，它提供了生成一个完整的Web应用程序所必须要的各种服务。与以前的开发模型相比较，它提供了以下数个重要的优点：

(1）增强的性能。ASP.NET是在服务器上运行的编译好的公共语言运行库代码。与被解释的前辈不同，.NET可利用早期绑定、实时编译、本机优化和盒外缓存服务。这相当于在编写代码之前便显著提高了性能。(2）世界级的工具支持。ASP.NET框架补充了Visual Studio集成开发环境中的大量工具箱和设计器。WYSIWYG编辑、拖放服务器控件和自动部署只是这个强大的工具所提供功能中的少数几种

（3）威力和灵活性。由于ASP.NET基于公共语言运行库，因此应用程序开发人员可以利用整个平台的威力和灵活性。.NET框架类库、消息处理和数据访问解决方案都可从 Web 无缝访问。ASP.NETT也与语言无关，所以可以选择最适合应用程序的语言（如C#），或是跨多种语言分割应用程序。另外，公共语言运行库的交互性保证在迁移到ASP.NET时保留基于COM的开发中的现有投资。（4）简易性。ASP.NET使执行常见任务变得容易，从简单的窗体提交和客户端身份验证到部署的站点配置。

（5）可管理性。ASP.NET采用基于文本的分层配置系统，简化了将设置应用于服务器环境和Web应用程序。由于配置信息是以纯文本形式存储的，因此可以在没有本地管理工具帮助的情况下应用新设置。此“零本地管理”哲学也扩展到了ASP.NET框架应用程序的部署。只需将必要的文件复制到服务器，即可将ASP.NET框架应用程序部署到服务器。不需要重新启动服务器，即使是在部署或替换运行的编译代码时。

（6）可缩放性和可用性。ASP.NET在设计时考虑了可缩放性，增加了专门用于在聚集环境和多处理器环境中提高性能的功能。另外，进程受到ASP.NET 运行库的密切监视和管理，以便当进程行为不正常（泄漏、死锁）时，可就地创建新进程，以帮助保持应用程序始终可用于处理请求。2.1.2.NET Framework概述 NET Framework是用于生成、部署和运行XML Web services 和应用程序的多语言环境。它由以下几个主要部分组成：

公共语言运行库

运行库实际上在组件的运行时和开发时操作中都起到很大的作用，尽管名 称中没有体现这个意思。在组件运行时，运行库除了负责满足此组件在其他组件上可能具有的依赖项外，还负责管理内存分配、启动和停止线程和进程，以及强制执行安全策略。在开发时，运行库的作用稍有变化；由于做了大量的自动处理工作（如内存管理），运行库使开发人员的操作非常简单，尤其是与今天的COM相比。特别是反射等功能显著减少了开发人员为将业务逻辑转 变为可重用组件而必须编写的代码量。

统一编程类

该框架为开发人员提供了统一的、面向对象的、分层的和可扩展的类库集(API)。目前，C++开发人员使用Microsoft基础类，而Java开发人员使用Windows 基础类。框架统一了这些完全不同的模型并且为Visual Basic和JScript程序员同样提供了对类库的访问。通过创建跨所有编程语言的公共 API 集，公共语言运行库使得跨语言继承、错误处理和调试成为可能。从JScript到C++的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发人员可以自由选 择它们要使用的语言。2.2 ADO.NET概述

ADO.NET并不是ADO的升级版本，它是全新的面向对象模型。比ADO更适应于分布式及Internet等大型应用程序环境，为了多人同时存取更具扩展性，ADO.NET的数据存取采用的是离线存取模式，可说是专门为.NET台设计的数据存取结构。它具有简单地访问关系数据、可扩展性、支持多层应用程序、统一XML和关系数据访问的特点。ADO.NET的主要目标是提供对关系数据的简单访问功能。坦白的说，易于使用的类描述关系数据库中的表、列和行。另外，ADO.NET引入了DataSet类，它代表来自封装在一个单元中的关联表中的一组数据，维持他们之间完整的关系。这是在ADO.NET中的新概念，可以显著的扩展数据访问接口的功能。ADO.NET可以扩展——它为插件.NET 数据提供者（也称为可管理提供者）提供了框架，这些提供者被构建，以便从任何数据源读取和写入数据。ADO.NET提供了两种内置的.NET数据提供者，一种用于OLE DB数据源，另一种用于Microsoft SQL Server。可以通过OLE DB访问数据格式（比如Microsoft Access）、第三方数据库和非关系数据另外，Microsoft最近预演了用于ADO.NET的ODBC.NET数据提供者，它允许.NET 访问更多的旧的数据格式和第三方数据库。ADO.NET用于多层应用程序。这是当今商业和电子商务应用程序最常见的体系结构。在多层体系结构中，应用逻辑的不同部5分1运a行s在p多x个服务器或进程中，每一部分就称为一层。ADO.NET使用开放的Internet标准XML格式在层之间通信，允许数通过Internet防火来传递，并允许以非Microsoft技术来实现一层或多层。那么在Visual Studio.NET中ADO.NET访问数据库分为二种。一种是SQL Server 数据库，另一种是其任何类型的数据库。本系统的后台数据库为SQL Server2005,因此是通过SQLConnection、SqlCommandSqlDataAdapter、DataSet等几个主要的数据访问对象来访问数据的.需求分析

3.1系统需求分析

随着我国经济的高速发展，人们生活水平的提高，越来越多的人开始热衷于到外地旅游。那么对于这些外来旅游者，首先搞清这个城市的公交路线显的很重要！我的家乡沈阳，作为一个旅游城市，每年都要吸引大量的游客，为了满足这些游客熟悉公交路线的需求，特以公交查询系统为设计课题。本软件不仅能给游客带来方便，也能给广大市民提供方便。我认为这样的系统应该具有很好的实用性！开发本系统的目标就是立足广大乘客的实际，着眼于公交业的未来发展，规范公交管理，提高服务质量，方便乘客查询，并为此设计该系统。人们生活水平的提高，越来越多人喜欢旅游，但是第一次来一个陌生的城市，肯定对公交路线不熟悉，所以必定需要一个能查看具体公交线路的公交系统。有些只知道一个站的某几个字或一个车次的某几个数字，所以本系统将给出站点的模糊查询，方便用户的查询，有些只知道车次

或某个站点，本系统也给出了公交线路查询、公交站点查询、公交换乘查询，进一步方便大家的出行，但也有用户什么都查不到，想留言问问人，所以再搞个留言板很有必要，方便大家交流以及解答各种疑难问题！本系统采用结构化设计的方法来实现系统总体功能，提高系统的各项指标，即将整个系统合的划分成各个功能模块，正确地处理模块之间和模块内部的联系以及和数据库的联系，定义各模块的内部结构，通过对模块的设计和模块之间关系的系统来实现整个系统的功能前台主要有3个模块，线路查询、站点查询、公交换乘模块和后台管理模块

功能名称：线路查询

功能概述：可以获得要查询公交所通过的各个站点。

功能名称：站点查询

功能概述：通过输入的指定站点查询经过该站点的公交。

功能名称：公交换乘查询

功能概述：分为公交直达、公交一次换乘，主要体现那些不可直达需要转车的路线的所有换法。(如果用户输入的起始点和终点，有一条及一条以上的公交线可以直达的，则为公交直达；如果输入的起始点和终点，没有一条公交线可以直接到的，系统将会给出一次换乘的方案，则为公交一次换乘)功能名称：后台管理

功能概述：用于管理员登陆，添加、修改、删除公交线路，修改信息资料、安全密码，回复留言板等功能。

本系统提供了的车次查询功能、路5线1查A询S功P能X。乘客可以方便的进行查询，以防乘错车次。当然有些功能的智能化不是很强，系统有待进一步来完善。

3.2 数据库需求分析

数据库在一个信息管理系统中占有非常重要的地位，数据库结构设计的好坏将直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响。合理的数据库结构设计可以提高数据存储的效率，保证数据的完整和一致。

数据库技术是由传统的文件系统发展而来的，从层次模型、网状模型发展到关系模型。数据库技术是数据管理的最新技术，是计算机科学的一个重要分支，它能指导我们正确地设计数据库系统，它的出现极大地促进了计算机应用的发展。采用数据库技术的原理和方法可以有效地设计实用的数据库系统。一个完整的数据库系统包括数据库管理系统（DBMS），数据库管理员（DBA）、数据库（DB）、应用程序和相应的硬件设施。

目前许多数据库管理系统都基于关系模型，关系模型的主要特点是用表格结构表达实体，用键表示实体与实体之间的联系。与层次模型和网状模型相比，关系模型比较简单，容易为初学者接受。关系模型是由若干个关系模式组成的集合，关系模式相当于记录类型，它的实例称为关系。每个关系是一张表格。表格简单，用户易懂，用户只需用简单的查询语句就可以对数据库进行数据操作，并不涉及到存储结构，访问技术等细节。关系模型是数学化的模型，要用到集合论，离散数学等知识。SQL语言是关系数据库的代表性语言，已经得到广泛应用。

在设计数据库时，应注意数据的安全性，保证数据的安全，防止非法用户访问数据库，以免泄露重要信息，同时也能51防A止s非法用户的蓄意破坏，有许多保护数据的方法，如采用用户标识，口令密码或访问控制等方法。一个成功的数据库应用系统应具有用户标识，每一个合法用户具有一个用户名和相应的口令，进入数据库应用系统前必须输入正确的口令，否则无法进入系统，这就保证了只有合法的用户才能操作数据库系统。为了保证数据的合法语义，必须对数据库的数据进行完整性约束，即防止用户输入不合语义的数据。

在设计应用软件时，应严格按照软件工程学的方法进行设计，传统的方法采用瀑布模型，从问题定义、可行性分析、需求分析、概念设计、总体设计、系统实现、编码和软件测试、运行和维护等软件生命周期内，每一阶段均在前一阶段的基础上进行设计，并在每一阶段有相应的文档资料。设计数据库系统时应该首先充分了解用户各个方面的需求，包括现有的以及将来可能增加的

需求。数据库设计一般包括如下几个步骤：数据库需要分析，数据库概念结构设计，数据库逻辑结构设计。

4系统概要设计

4.1概述

本阶段设计的基本目标是解决系统如何实现问题，也叫做概要设计，本阶段主要任务是划分

出系统的物理元素及设计软件的结构，完成软件定义时期的任务之后就应该对系统进行总体设

计，即根据系统分析产生的分析结果来确定这个系统由哪些系统和模块组成，这些系统和模块又如何有机的结合在一起，每个模块的功能如何实现。系统设计的目标是使系统实现拥有所要求的功能，同时，力争达到高效率、高可靠性、可修改性，并且容易掌握和使用。模块化的依据是：

把复杂问题分解成许多容易解决的小问题。原来的问题也就变得容易解决。模块化设计是把大型软件按照一定的原则划分成一个较小的相对功能独立又相关联的模块。每个模块完成一个特定的子功能。把这些模块结合起来组成一个整体。完成指定的功能，满足问题的要求。采用模块化原理的优点在于可以使软件结构清晰，容易测试和调试。从而提高软件的可靠性，可修改性。有助于软件开发的组织管理。一个大型软件可分别编写不同的模块。4.2功能模块划分 查询系统模块

该模块实现公交查询功能。可实现按线路查询、站点查询和起点—终点查询三种查询方式。录入系统模块该模块实现数据的新增、修改、删除功能。

4.3.1 数据库概念结构设计

在系统设计的开始，我首先考虑的是如何用数据模型来数据库的结构与语义，以对现实世界进行抽象。目前广泛使用的数据模型可分为两种类型，一种是独立于计算机系统的“概念数据模型”，如“实体联系模型”；另一种是直接面向数据库逻辑结构的“结构数据模型”。在本系统中我采用“实体联系模型”（ER模型）来描述数据库的结构与语义，以对现实世界进行第一次抽象。ER模型直接从现实世界抽象出实体类型及实体间联系然后用ER图来表示数据模型。它有两个明显的优点：接近于人的思维，容易理解；与计算机无关，用户容易接受。但它只是数据库设计的第一步。E-R图是直观表示概念模型的工具，它有三个基本成分：

（1）矩形框，表示实体类型（考虑问题的对象）。（2）菱形框，表示联系类型（实体间的联系）。（3）椭圆形框，表示实体的属性。实体和属性的定义如下：

管理员表（登陆ID，登录姓名，登录密码）站名表（站名编号，站名）

车辆线路编号表（车次，车线类型）

线路表（线路编号，车次，站名，次序）

车辆表（车辆编号，车次，车辆类型，服务类型，票价，IC 卡类型，运行区间）

冬季发车时间表（车次，编号，首班时间，末班时间）

夏季发车时间表（车次，编号，首班时间，末班时间）

4.3.2数据库逻辑结构设计

本系统创建的SQL数据库名称为城市公交查询系统。并将数据文件和日志文件保存在公交查询系统APP_DATA文件夹中。①管理员表(LoginTable)

管理员表存放登陆系统所需要的用户名和密码，登录后台时需要访问此表。

②站名表

站名表存放站名等数据，修改站名需要访问此表。

③车辆线路编号表

车辆线路编号表存放线路编号等数据，修改车辆线路编号将要访问此表。

④线路表

线路表存放公交车线路的数据，修改车辆线路需要访问此表。

5详细设计与实现

5.1.连接数据库的包含文件

在动态网站中，调用数据库中的数据是十分频繁的，为了避免编写重复的代码。编写一个数据库连接文件是非常重要的。DB.cs

文件中包含了本系统中的数据库的连接代码。本系统的数库 的连接代码如下：

public static SqlConnection createConnection(){

SqlConnection

con=new SqlConnection(“server=.;database=城市公交查询系统;uid=sa;pwd=;”);return con;}

5.1.1新增车次线路

此模块为管理员操作，如当地出现新的公交线路，或原有公交车线路有新的站点加入，管理员可以登录此表，及时添加线路和站点的信息，以保证车次线路的及时更新，方便用户查询。添加车次的界面如图所示。

在输入相关车次信息后便进入站名添加过程如图

5.1.2新增车次线路

此模块为管理员操作，如当地出现新的公交线路，或原有公交车线路有所变动是，管理员可以登录此模块，及时添加相关的线路图，以保证车次线路图的及时更新，方便用户查询。添加的界面如图

5.1.3删除车次以及无效站点

此模块同样为管理员操作，如当地哪个公交线路已经被废除，或原有公交车线路有哪个站点被删除，管理员可以登录此表，及时删除线路和站点的信息，以保证车次线路的及时更新，方便用户查询。删除的界面如图

5.1.4删除线路图

该模块在管理员系统中实现，如当地哪个公交线路已经改变，管理员可以登录此模块，及时删除线路图信息，以保证车次线路图的及时更新，方便用户查询。删除的界面如图

6测试与维护

6.1 创建和测试应用程序

为了确保本系统能够正常运行，需要在发布之后做一次较全面的测试。现将具体操作及过程

举例说明如下：

创建和测试应用程序应是交替进行的，既要注意开发的效率也要注意它的稳定性。每编写一个模块，就要对这个模块进行测试，看它能否根据特定的要求工作。及早发现问题，及早解决，否则到最后再来测试的话，难度会大大增加。6.2测试项目

在MIS开发过程中采用了多种措施保证软件质量，但是实际开发过程中还是不可避免地会产生差错，系统中通常可能隐藏着错误和缺陷，不经周密测试的系统投入运行，将会造成难以想象的后果，因此系统测试是MIS开发过程中为保证软件质量必须进行的工作。大量统计资料表明，系统测试的工作量往往占MIS 开发总工作量的40%以上。因此，我们必须重视测试工作。由于程序中隐藏的缺陷只在特定的环境下才有可靠显露，系统缺陷通常是由于对某些特定情况考虑不周造成的。因此测试不是为了表明程序正确；成功的测试也不是没有发现错误的测试。

有意义的软件测试应该是从“破坏”软件系统的角度出发，精心设计最有可以暴露程序系统缺陷的测试方案。因此软件测试的目标应该是以尽可能少的代价和时间找出软件系统中潜在的错误和缺陷。

总结

在公交数字化的时代，公交系统的设计者应当以乘客需求为首位，调整服务策略，满足社会的需要和乘客的需要，充分发挥公交系统交通中心的作用。本系统基本达到了预定的设计目标，但是在系统的实际化应用中仍需要改进和提高公交查询系统的服务职能。系统的不足与改进方案：

在数据库设计方面，还有待改进，数据库设计也可采用别的形式，比如：可以用一个字段作为站点字段，另一个字段作为经过该站点的车次字段，只要找到经过某个站点最多的车次，就可以设计该字段的类型以及长度。其次，系统的实际应用化欠缺，可以通过使用根据起点站、终点站来确定那条路线，给出多种乘车方案的方法改进。线路的更新应该可以通过调整数据库次序的方法来更新。同时，界面的设计不够美观版面的设计以及查询结果的显示不够人化，视觉效果不佳。应当参照一些比较美观的网站设计进行色彩的调整，同时亦可以加入更多的FLASH效果使得页面更具动态性。

致谢

时光飞逝，一转眼我的大学生活就要结束了。这两年我学到了很多很多的知识，是我人生的一个转折。我之所以能取得这些成绩，除了有自己的努力外，在我的学习，生活中还得到了很多人的关心和帮助。在此我要对他们表示衷心的感谢。

首先，我要感谢我的毕业指导老师。在连续数月的毕业设计中，她不遗余力地指导和帮助我。在她孜孜不倦的教诲下，我顺利地完成了毕业设计。老师对工作认真负责的态度，对学生无私的关怀，使我受益良多。我衷心地感谢她。在这里我还要感谢所有指导过我的老师们，没有你们的培养我无法完成两年的大学学业还有，我能有今天，是与我父母的辛勤培养分不开的，他们为我付出了一切。我将在以后的学习、工作中再接再厉，尽我最大的努力做到最好来报答父母的养育之恩。

参考文献

[1]曹祖圣.吴明哲.Visual C#.NET 程序设计经典.北京:科学版社,2004.P.50-53.[2]宣小平.ASP.NET数据库系统开发实例导航.上海:人民邮电出版社,2003.P.121-130.[3]金银秋.数据库原理与设计.北京:科学出版社,2003.P.201-230.[4]张海藩.软件工程.北京:人民邮电出版社2002.P.75-80.[5]朱晔.ASP.NET 第一步——基于C#和ASP.NET2.0.北京:清华大学出版社,.2007-7-1.P.301-310.[6]谭振林.道不远人——深入解析ASP.NET 2.0 控件开发.北京:子工业出版社。2007-9-1.P.125-140.[7]哈特 ASP.NET 2.0经典教程——C#篇孟宪瑞，易磊.北京:人民邮电出版社.2007-2-1.P.20-40.[8]朱印宏，熊利荣.Dreamweaver 8完美网页设计——ASP动态网页设计篇.北京 中国电力出版社.2006-10-1.P.63-72.[9]郝刚ASP.NET 2.0开发指南.北京:人民邮电出版社.2006-5-1.P.53-55.

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：远程环境在线监测系统的设计与应用

远程环境在线监测系统的设计与应用

2012-03-17f关键字： 在线监测 上位机 无线服务

环保数据监测系统是环境保护中的重要环节，传统的环境监测是人工采集数据，监管效果差。针对这一问题设计了一种无线远程环境在线监测系统，下位机采用西门子S7-200 PLC(可编程控制器)采集、存储现场数据，通过GPRS(通用分组无线服务)DTU(数据传输单元)主动向数据中心发送采集到的实时数据，并能够在指定的时间段内接收上位机指令，进行历史数据查询;上位机利用VB 6.0的Winsock控件接收多台数据采集终端的数据，并进行分析处理。该系统已经在佛山市南海区运行，有效地提高了环境监管的效率。

传统的环境监测，大多是环保局工作人员到污染源现场采集数据，手工记录工厂的污染治理情况。由于要监测的厂家众多，且厂家地理位置分散，工厂偷排现象十分普遍，即使花费了大量的人力和物力也无法完整地采集到污染源的相关数据。可见，传统的人工环境监测手段已无法满足环境监测的需要，针对这些问题，设计一个远程环境在线监测系统，系统要求：①实时监测生产设备和治污设备的运行状态;②能够存储一周内的数据，进行历史数据的查询和补足;③以动画形式实时显示设备状态，以曲线形式进行对比分析，为污染源监管提供客观科学依据，提高环保执法现代化水平。

现场数据的采集、远程传送、上位机可靠接收数据是一个成功的远程监控系统的关键所在。本系统采用西门子PLC(programmable logic controllerr，可编程控制器)采集生产设备和治污设备的开关量信息;使用工业级GPRS(general packet radio service，通用分组无线服务)DTU(data terminal unit，数据传输单元)传送数据;利用2个基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，传输控制协议/网际协议)协议的应用程序之间相互通信的套接字(Socket)技术接收数据。数据中心服务器将接收到的数据存储到数据库中，并以动画、曲线等形式显示。1 系统架构 系统的总体结构如图1所示。系统主要由3部分组成：西门子S7—200CPU 224XP CN采集实时数据部分、GPRS DTU数据传输部分、环保局数据中心部分。、图1系统总体结构 1.1 PLC实时数据采集

PLC实时读取输入寄存器IW0的值，将时钟信息和设备状态信息数据打包后，通过串行口RS 485每隔30S将数据发送到GPRS DTU通信模块，然后再传送到中心服务器，供实时的动画和曲线等显示使用，PLC每隔5 min存储一条记录到历史数据表中，历史数据表可在指定的时间段内接受数据中心服务器发送来的数据杏询/数据补足等命令，完成相应的历史数据查询功能和某天的数据补足功能。1.2 GPRS无线数据传输

GPRS是在现有GSM(global system for mobilecommunication，泛欧式数位行动电话系统)网络的基础上叠加了一个新的网络形成的逻辑实体而发展出来的新的分组数据承载业务。GPRS的理论带宽可达171.2 kbit.S-1，实际使用带宽大约在10～70kbit.S-1，底层支持TCP/IP协议，使得GPRS能够与Internet实现无缝连接，GPRS无线网络具有接入速度快、永远在线、覆盖面广、运营成本低廉、组网灵活、系统扩容方便等特点。

GPRS DTU是GPRS网络的数据终端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口设备连接起来进行数据交互，在GPRS DTU模块上配置了串口设备的波特率、数据位、校验位、数据中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地将PLC发往串口的数据通过GPRS网络传送到Internet网络，然后再通过局域网将数据传送到数据中心服务器。1.3数据中心服务器 数据中心服务器接收并保存数据到SQL(structured query language，结构化查询语言)数据库中，然后对数据进行相应的操作，最终将数据以动画、曲线等形式显示，为科学执法提供数据支持，数据的接收采用VB 6.0的Winsock控件来实现，是本系统的关键之一。在数据传输过程中，要求数据中心服务器的IP地址与GPRS DTU中的IP地址一致。系统运行时，启动Socket监听，与远程数据采集终端建立通信连接之后，就可以进行正常的数据接收。2 PLC的程序设计 2.1 PLC通信方式

选择合适的通信方式，是实现高效数据传输的关键。西门子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4种。

2.1.1点对点(point to point interface，PPI)方式

用于和西门子编程软件或西门子的人机接口产品通信，是一种主从应答式通信模式。这种通信方式需要专用的PPI电缆。

2.1.2多点接口协议(multipoint interface，MPI)方式

用于在西门子的产品之间建立小型的通信网络，允许多主通信和主从式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外设)方式

用于实现与分布式I/O(远程I/O)的高速通讯。可以使用不同厂家的PROFIBUS(process field bus，过程现场总线)设备，但是需要专门的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式

这种通信方式允许用户根据自己的实际情况定义通信协议，在多种智能设备之间进行通信。PLC通过串口将数据上传至GPRS DTU，再由GPRS DTU通过无线网络将数据发送到数据中心服务器。自由端口通信协议可以通过程序灵活控制PLC串口的通信方式，通过程序控制，在大部分时间内使PLC作为主机，主动上传实时数据，在指定的时间段内又可使PLC为从机，接受上位机的查询命令，进行历史数据的查询，这样可以最大限度地降低系统数据流量，降低运营成本。2.2 PLC程序

PLC程序的流程如图2所示，采用模块化编程。主要程序为串口初始化子程序，实时数据发送子程序，历史数据存储子程序，历史数据查询中断程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2个标准的RS485端口Port0和Port1，选用Port0进行自由端口通信。串口初始化主要是设置一些标志寄存器的值，让其按照指定的方式通信，比如，通过改变特殊标志位寄存器SMB30的值，就可以改变通信的波特率、奇偶校验位、停止位等信息。这些设定必须与GPRS DTU的相关参数值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重启时运行一次。

图2 PLC程序流程图 2.2.2实时数据发送子程序

S7-200系列PLC有专用的发送指令XMT，其格式为XMT_TABLE_PORT。接收指令为RCV，其格式为RCV_TABLE_PORT，其中PORT为通信端口，本系统设为端口0，TABLE为发送(接收)数据的数据缓冲区，其第1个字节为发送字符的个数，最大为255字节。在本系统中，监测的设备都是比较大型的设备，不会频繁启停，也就是说监控对象的状态不会频繁地发生变化，每隔30 s发送一次实时数据到数据中心，已经可以满足系统的实时性要求。

2.2.3历史数据存储子程序

系统将采集到的生产设备和治污设备的开关量信息(2字节)，隔5 min存储一次到历史数据表中。考虑到要进行历史数据补足查询，每8 h(192字节)数据作为一个数据存储单元，再加上数据头和数据尾等信息，一个数据区200个字节。历史数据保存7 d需要4 200字节，在PLC内存中就可以存储最近7 d内的历史数据。PLC程序使用时钟信息确定每个数据具体的存储位置。

2.2.4历史数据查询子程序

PLC利用时钟信号控制自由端口通信，让PLC在每天指定的时间段内，允许数据中心服务器对下位机进行历史数据查询。当进行数据补足时，就将缺失数据所在的数据区的数据(200字节)全部发送到数据中心服务器，确保数据库历史数据的完整。查询结束后，自动返回到PLC主动发送实时数据模式。3 上位机程序设计 3.1 Winsock控件原理

对数据进行可靠的接收是整个系统的关键。Socket流式套接字是一种针对TCP的面向连接的套接字。直接采用Socket技术来实现数据中心服务器和远程数据终端通信比较复杂。因此，采用集成了Socket技术的Winsock控件。

Winsock控件是微软Windows提供的网络编程接口，提供了基于TCP/IP协议的接口实现方法。它把与网络通信相关的Windows Sockets API(application programming interface，应用程序接口)函数封装成为一个整体。将网络编程要用的函数作为控件的属性和方法。通过对控件相关属性的设置和方法的调用就可以实现稳定的网络通信功能。该控件为用户提供了访问TCP和UDP(user datagramprotocol，用户数据包协议)网络的极其方便的途径，并且适用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多种可视化编程环境。本系统有多台数据终端，要为每台数据终端建立一个线程，负责实时高效的接收和发送数据。Visual Basic 6.0的Winsock控件数组可以很方便地实现这一功能，因此采用Visual Basic 6.0开发上位机程序。

图3表示单台数据终端与服务器数据中心进行数据交互的过程。当有多台数据终端时，数据终端与服务器建立连接进行数据交互的过程相同，只需要增加新的Winsock控件实例，这里使用控件数组。具体方法是：在窗体中加入Winsock控件，命名为Listener，将它的Index属性设置为0。作为Winsock控件数组的第一个元素。然后在窗体的Load事件中声明一个模块级的变量Count，把Count设置为0，数组中的第一个控件的Local port属性设置为1011(与GPRS DTU一致)，接着调用控件的Listen方法。然后在连接请求时，代码将检测Index是否为0，如果为0，监听控件将增加Count的值，并使用该号码来创建新的控件实例，然后使用新的控件实例接受新的连接请求。这样就可以完成多台终端与服务器数据中心通信程序的设计。

图3单台数据终端与服务器通信工作流程 3.2数据中心服务器接收数据

数据中心服务器接收PLC实时数据的界面如图4所示。可以看出，接收的实时数据有12个字节，以16进制显示。在实时数据框中，00 04表示机器码，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09点33分02秒，00系统保留位，04表示星期三，8D CF表示设备的开关信息。在历史数据框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的实时数据，1表示设备开，0表示设备关。在下位机补足数据框中，是数据中心服务器检测到数据库中某个时间段的数据有缺失时，进行数据补足查询，得到的一段历史数据。

图4上位机接收的数据画面

图5实时状态图

服务器将收到的数据存储到SQL数据库中，然后在服务器的人机界面中，将数据以动画、曲线等形式显示出来，生动地展示污染源生产设备和治污设施的开关情况，为科学监管厂家的治污情况提供了数据支持。4 结语

本文利用S7—200 PLC自由端口通信、GPRSDTU透明的数据传输、VB6.0的Winsock控件，成功实现了远程环境在线监测系统的设计。本系统已经成功地在佛山市南海区环保局运行。数据采集终端可以在环境恶劣的厂区稳定可靠运行;数据中心平台可以以动画的形式实时观测到厂区生产设备和治理设备的运行状态。图5显示了某家工厂的设备运行情况，指示灯为绿色表示设备在运行状态，否则为红色。此外，还能将生产设备和治理设备的历史运行情况以曲线形式进行对比，分析治理设备是否和生产设备同步运行。

第五篇：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.