鄧顯威

摘要：闡述了地鐵結構安全監(jiān)控與預警中心的需求分析，詳細介紹了系統(tǒng)架構。對實際開發(fā)中遇到的問題及解決辦法進行了詳細解析。軟件架構及解決方法，可在類似的工程軟件中推廣應用。

關鍵詞：自動化；監(jiān)控系統(tǒng)；大屏展示；隧道結構安全

1 概述

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化水平的提高，城市軌道交通也在大力發(fā)展。城市軌道交通結構以地下軌道交通為主，其建設是在巖土體內(nèi)部進行的，無論采用何種開挖方法以及不同的埋深， 地鐵隧道結構在建設中以及建成后，因地質(zhì)、地下水、鄰近基坑施工以及本身結構負荷等各方面的綜合影響，可能會使隧道結構產(chǎn)生裂縫、變形等危害隧道安全的變化，必須及時準確的進行長期的變形監(jiān)測以便及時發(fā)現(xiàn)和預報險情，保證隧道的施工以及運營的安全。

現(xiàn)階段地鐵結構監(jiān)測成果反饋存在監(jiān)測數(shù)據(jù)分散、數(shù)據(jù)管理混亂、數(shù)據(jù)報警不及時等問題，難以對地鐵隧道結構進行實時維護及管理外部施工。隨著各大城市地鐵多條線路的相繼投入運營使用，存在的問題會越來越突出。針對這些存在的問題，開發(fā)監(jiān)控與預警中心，保障地鐵結構、信息化管理外部施工，是非常有必要的。本文詳細闡述地鐵結構變形監(jiān)控與預警中心的相關開發(fā)問題。

2 需求分析

根據(jù)廣州地鐵結構運營監(jiān)測及地保監(jiān)測項目的運行，分析得出地鐵結構安全監(jiān)控與預警中心的具體需求如下：

[JP2]（1）運營期隧道結構變形監(jiān)測數(shù)據(jù)實時接入；（2）多項目管理；（3）數(shù)據(jù)成果的科學管理；（4）用戶及用戶權限管理；（5）監(jiān)測成果資料的查詢；（6）監(jiān)測成果的圖形顯示；（7）報表的自動生成，數(shù)據(jù)成果輸出；（8）后期擴展要求；（9）性能、界面友好等。[JP]

3 系統(tǒng)架構

根據(jù)需求分析，地鐵結構安全監(jiān)控與預警中心采取在企業(yè)云上部署服務器及數(shù)據(jù)庫，外部數(shù)據(jù)統(tǒng)一經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)及VPN的安全驗證后才能接入數(shù)據(jù)庫。前端展示形式為Web端大屏瀏覽、手機端瀏覽、Web端后臺管理，為兼容計算機硬件和操作系統(tǒng)的約束而在任意計算機環(huán)境下正常運行，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)場可自動測量無需人工操作的數(shù)據(jù)采集設備如：全自動全站儀、靜力水準儀、裂縫計、溫度計等經(jīng)過自動采集裝置采集數(shù)據(jù)后，通過VPN自動上傳至云平臺；另外由人工測量所得數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一格式手動導入云平臺。

（2）Web端大屏瀏覽：大屏瀏覽為監(jiān)控中心的主要功能，該瀏覽放置在實時監(jiān)控中心60寸大屏幕上，可查閱所有項目數(shù)據(jù)信息、報警信息等資料。當有項目數(shù)據(jù)超過報警值時，會自動滾動報警信息，并對該項目進行閃爍標記。

（3）手機端瀏覽：手機端主要為方便查閱數(shù)據(jù)，可在微信關注該軟件公眾號，當獲得某項目的權限后，即可在公眾號上獲得推送項目實時報警等相關信息的服務，并能隨時在手機上查閱項目數(shù)據(jù)信息。

（4）后臺管理：后臺可進行工程管理，分配人員項目權限，預警消除，信息推送等操作。

4 系統(tǒng)的應用

本系統(tǒng)采取開發(fā)、使用、測試平行推進的開發(fā)模式，以實際工程人員的使用意見為測試的界面及修改意見，項目經(jīng)過半年、上百個項目、超過一百萬條的監(jiān)測數(shù)據(jù)測試，現(xiàn)已申請獲得軟件著作權，并正式投入應用。本系統(tǒng)的成功應用為地鐵隧道結構安全提供了保障。

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)多年運營監(jiān)測數(shù)據(jù)及地保監(jiān)測數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量巨大，當項目進行至一半，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)已達百萬條，導致數(shù)據(jù)讀取慢、曲線圖加載頁面卡死等問題出現(xiàn)。

為了解決該問題，在數(shù)據(jù)庫中采取建立臨時表，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面卡死的問題。

（2）大屏幕展示分塊：由于需要在國家實驗室通過大屏實時監(jiān)控多個項目的監(jiān)測情況，大屏顯示內(nèi)容有限，且一般情況下不允許跳轉。

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)間或項目，直接點擊某項目進入項目信息查閱；左邊部分展示總的項目數(shù)據(jù)、統(tǒng)計信息及發(fā)布信息，可查閱總項目數(shù)、項目報警、設備使用情況等信息；右邊部分展示單個項目信息及曲線圖，可查閱項目的詳細信息、數(shù)據(jù)、曲線圖等資料。線網(wǎng)數(shù)據(jù)及項目數(shù)據(jù)在分塊中各自清晰顯示、互相關聯(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)中錄入了全自動全站儀、靜力水準、裂縫計、測距儀、人工監(jiān)測項目等十多種數(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 結語

廣州多年運營的地鐵線網(wǎng)，積累了大量的運營監(jiān)測數(shù)據(jù)，為建立本系統(tǒng)提供了基礎支撐。該系統(tǒng)的應用，全面提高了廣州地鐵運營信息化反饋的效率，為地鐵隧道結構安全的健康安全提供了保障。地鐵隧道結構的安全，直接影響著運營地鐵車輛的運行安全，保障地鐵結構的安全就有效的保證了國家和人民的生命財產(chǎn)安全，保障了社會的穩(wěn)定。

如何充分利用廣州地鐵多年運運營的隧、運、機、工、電、車等監(jiān)測數(shù)據(jù)服務于地鐵隧道、服務于工程，挖掘數(shù)據(jù)的共性等若干問題還有待進一步深入研究。本系統(tǒng)的成功應用，可為類似的軟件工程開發(fā)提供參考。

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