梁曉暉 河北軟件職業(yè)技術學院

一、前言

隨著城市建設、城市規(guī)劃、企業(yè)改擴建以及公用事業(yè)的發(fā)展，地下管線資料已經(jīng)成為必不可少的施工及管理依據(jù)。通過地下管線普查，建立完整、準確、科學的地下管線信息管理系統(tǒng)，可以為合理利用地下空間、地下與地面工程規(guī)劃、設計、施工與管理提供完整的基礎數(shù)據(jù)，并使地下空間與地面建設協(xié)調(diào)構成有機整體，進而實現(xiàn)地下管線的動態(tài)管理。

頂管施工是現(xiàn)代城市管線施工的一種常用手段，以此方式完成后留下的工作井（豎井）一般深埋在地表以下，地下豎井體積龐大且地面所留井口較小。因此，要想獲取地下豎井內(nèi)部形狀及尺寸數(shù)據(jù)，需要引入科學儀器進行原始數(shù)據(jù)采集，并通過軟件編程進行計算和呈現(xiàn)。

本文主要研究地下豎井內(nèi)部形狀及尺寸測量系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。

二、地下豎井內(nèi)部形狀尺寸及呈現(xiàn)系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩大部分組成。其中，軟件方面，主要采用C#作為編程語言，sqlserver2010 為數(shù)據(jù)庫，vs2017 為開發(fā)平臺，界面搭建則采用wpf 技術，網(wǎng)絡通信采用串口通信技術[1]。硬件部分則主要由豎井管道潛探儀來完成數(shù)據(jù)測量。

系統(tǒng)的整體設計思路為：豎井管道潛探儀每隔一定角度旋轉(zhuǎn)一次并發(fā)送數(shù)據(jù)，C#通過socket 編程實時接收數(shù)據(jù)，并進行實時呈現(xiàn)，當旋轉(zhuǎn)一周完畢時，可以在軟件呈現(xiàn)系統(tǒng)中看到豎井內(nèi)部形狀及尺寸。

三、地下豎井內(nèi)部形狀尺寸及呈現(xiàn)系統(tǒng)實現(xiàn)

下面主要就核心的軟件技術進行探討。

（一）啟動豎井管道潛探儀

軟件啟動硬件，這部分需要根據(jù)硬件廠商提供的api，調(diào)用對應的接口函數(shù)。首先需要仔細閱讀廠家技術文檔并在實際開發(fā)環(huán)境中進行demo 測試，無誤后再集成到系統(tǒng)中。

（二）實時獲取測量數(shù)據(jù)

在C#語言中，Timer 是一個定時器，它可以按照指定的時間間隔觸發(fā)一個事件，進而實現(xiàn)每隔一段時間執(zhí)行某段代碼的效果。本系統(tǒng)主要利用Timer 的這一特性，完成原始測量數(shù)據(jù)的實時獲取?？梢酝ㄟ^設置Timer 組件的Intervel 屬性可以控制數(shù)據(jù)的接收頻率。

當主控窗體啟動了井壁測量模塊后，豎井管道潛探儀開始工作，呈現(xiàn)窗口彈出。

接收數(shù)據(jù)主要用到了C#的串口通信技術，通過socket 編程完成測量儀器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)接收。

（三）豎井內(nèi)部形狀及尺寸計算及實時呈現(xiàn)

GDI+（Graphics Device Interface Plus）也就是圖形設備接口，它提供了各種豐富的圖形圖像處理功能；在C#.NET 中，使用GDI+處理二維（2D）的圖形和圖像。GDI+繪圖用到的類主要存放在System.Drawing 命名空間下。

為了方便數(shù)據(jù)的直觀顯示，系統(tǒng)主要采用GDI+繪圖技術，以二維坐標系來動態(tài)展示井壁尺寸及形狀，并輔以文字同步描述。為了適應多種屏幕尺寸，尤其是小尺寸屏幕，系統(tǒng)提供了坐標縮放功能。

1.基本功能

（1）以豎井管道潛探儀所在位置為坐標系原點。每接收到一個數(shù)據(jù)，在平面直角坐標系中繪制一個小圓點，該圓點到坐標系原點的長度即為豎井管道潛探儀發(fā)回的該位置的距離數(shù)據(jù)。當旋轉(zhuǎn)一周，可以在直角坐標系中直觀看到由各個圓點連接起來構成的圖形，進而識別井壁形狀。

（2）為了方便測量數(shù)據(jù)的直觀讀取和精確讀取，每接收到一個數(shù)據(jù)，同時在坐標系右側(cè)區(qū)域右側(cè)以文字的方式，在相應的文本框中動態(tài)顯示該點的距離數(shù)據(jù)。

（3）為了方便在不同尺寸的屏幕上直觀顯示，系統(tǒng)提供了4 檔坐標縮放功能。實現(xiàn)原理為：在繪制函數(shù)中提供一個縮放參數(shù)，系統(tǒng)默認采用中級縮放標準，用戶可以通過界面上的縮放按鈕來動態(tài)設置縮放參數(shù)進而實現(xiàn)坐標系的縮放。

2.繪制過程

該繪制過程主要分為2步：初始化畫布及繪制數(shù)據(jù)[2]。首先通過LoadCanvasBG（）函數(shù)加載背景并定位畫布。然后，通過drawArrow（）函數(shù)繪制坐標系、刻度、刻度描述和輔助線。其中在drawArrow（）函數(shù)中，通過調(diào)用DrawScale（myScaleLevel scaleLevel）（）函數(shù)來實現(xiàn)坐標的系縮功能。最后通過Draw（）方法來在給定縮放級別上的坐標系中進行圖形繪制。

四、結(jié)語

隨著人工智能技術的發(fā)展，將會有越來越先進的測量儀器為地下豎井內(nèi)部形狀尺寸的測量提供越來越精準的原始數(shù)據(jù)，而呈現(xiàn)軟件也會隨著相關行業(yè)人員工作需求和決策內(nèi)容不斷與時俱進。本文提供的系統(tǒng)思想和實現(xiàn)思路可以為相關系統(tǒng)及類似應用系統(tǒng)的構建提供有益的參考。