第一篇：區(qū)域聯(lián)鎖車站電流表遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)分析論文

區(qū)域計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)(簡稱區(qū)域聯(lián)鎖)，是目前技術(shù)成熟并在國內(nèi)外廣泛使用的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)車站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞和調(diào)度指揮一體化控制。區(qū)域聯(lián)鎖車站分為主控站和被控站，區(qū)域內(nèi)聯(lián)鎖關(guān)系的完成、車站設(shè)備的監(jiān)控只在主控站進(jìn)行，被控站只設(shè)執(zhí)行設(shè)備，一般無人值守。

常規(guī)的聯(lián)鎖車站控制臺都設(shè)有電流表，車站值班員在控制臺排列進(jìn)路時，通過這些電流表就能了解室外道岔動作情況。如道岔發(fā)生卡阻、擠岔、鎖閉異常等情況，電流表可以直觀反映出來，減少了由于室外情況不明而產(chǎn)生的誤操作。區(qū)域聯(lián)鎖主控站的道岔由主控站聯(lián)鎖系統(tǒng)控制，被控站的道岔由被控站聯(lián)鎖執(zhí)行設(shè)備控制。因被控站無人值守，故需要主控站值班員來查看被控站道岔動作情況。通常的做法是通過電纜將被控站的電流表連接到主控站，但因為距離較長效果不是很好，這給運(yùn)輸帶來了不安全因素，也容易造成值班員誤操作。為解決此問題，設(shè)計了控制臺電流表遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不改變區(qū)域聯(lián)鎖的情況下，實現(xiàn)了讓主控站值班員實時查看到被控站道岔動作情況，解除了影響運(yùn)輸?shù)牟话踩蛩亍?/p>

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)一般有一個主控站和一個或多個被控站。根據(jù)這種特點(diǎn)，在每個被控站設(shè)置一臺大電流采集器，用來采集被控站電流表的動作情況;在主控站設(shè)一臺光纖/CAN通信轉(zhuǎn)換集中器，與各個被控站的CAN/光纖通信轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信，收集各個被控站的電流表監(jiān)測數(shù)據(jù)。被控站道岔電流表的數(shù)值在主控站電流顯示屏上顯示，也可以接入聯(lián)鎖上位機(jī)，在聯(lián)鎖控制臺上顯示。

大電流采集器和CAN/光纖通信轉(zhuǎn)換器的通信采用CAN總線通信方式，CAN總線是可靠性很高的現(xiàn)場總線，同時擴(kuò)展性也很強(qiáng);主控站采用光纖/CAN通信轉(zhuǎn)換集中器，接收各站電流采集單元的數(shù)據(jù)，處理、存儲數(shù)據(jù)并發(fā)送至電流顯示屏進(jìn)行顯示;被控車站較多時，可以通過聯(lián)鎖上位機(jī)進(jìn)行軟件接口，在聯(lián)鎖控制臺進(jìn)行集中顯示;主控站和被控站之間通過光纖連接。

2系統(tǒng)功能及核心部分設(shè)計

控制臺電流表遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)被控站道岔動作情況的實時監(jiān)測，具有測試精度高、反應(yīng)速度快的特點(diǎn)。系統(tǒng)主要由電流采集、通信傳輸、電流顯示等幾部分組成。其中電流采集是核心部分，主要由CPU 控制器、電流傳感器、模擬輸入、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、隔離通信總線及電源等部分組成，測試精度可以達(dá)到±2%。

軟件結(jié)構(gòu)中，輸入信號的零點(diǎn)修正及參數(shù)模型建立是2個關(guān)鍵部分：

1.輸入信號的零點(diǎn)修正。2、3、4、5單元模塊，主要是自主學(xué)習(xí)信號放大過程中零點(diǎn)漂移和信號自身白噪聲及被測信號帶外干擾的情況，并由此建立干擾參數(shù)模型9。運(yùn)用此參數(shù)模型完成對信號的誤差運(yùn)算、反饋等閉環(huán)控制，以此達(dá)到對輸入信號的零點(diǎn)修正。

2.參數(shù)模型的建立。的7、8單元分別為直流參數(shù)模型和交流參數(shù)模型。根據(jù)轉(zhuǎn)轍機(jī)的型號不同，道岔動作電流也有直流和交流2種，不同的信號源由不同的模型來處理。9為干擾參數(shù)模型，道岔動作電源回線由室外傳輸回來，由于走線距離等因素影響，會受到外界電磁信號干擾。在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換放大處理時，放大電路自身產(chǎn)生了白噪聲和信號零點(diǎn)漂移，加上外部無信號時的強(qiáng)干擾信號一同被送入處理單元，造成了此模型輸入?yún)?shù)多，并且參數(shù)變化范圍大，使每一應(yīng)用地點(diǎn)干擾參數(shù)模型也不同，為此，建立了干擾模型參數(shù)的默認(rèn)值，在實際使用中，采用自學(xué)習(xí)方法或自動、手動修改參數(shù)進(jìn)行存儲。

3.電流采集軟件處理流程。從如圖4所示的軟件處理流程可以看出設(shè)備的主要工作過程及處理方法。當(dāng)沒有被測電流信號輸入時，處理器讀到的信號為干擾信號，包括噪聲及外部干擾，同時存在由信號放大帶來的零點(diǎn)漂移?？紤]到這些及其他因素后，處理器可通過學(xué)習(xí)并建立相應(yīng)的模型，在默認(rèn)的干擾參數(shù)模型下，有尺度地動態(tài)調(diào)整干擾參數(shù)模型，并保存相應(yīng)的參數(shù)，待有被測信號時，修正被測信號，使之測量精準(zhǔn)。

當(dāng)有被測電流信號輸入時，通過上述方法測量比較精準(zhǔn)的電流信號，經(jīng)過干擾參數(shù)模型完成反饋、修正，使測量精度進(jìn)一步提升，并根據(jù)信號源判斷是采用直流參數(shù)模型、還是交流參數(shù)模型進(jìn)行處理。

3結(jié)束語

區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)控制臺電流表遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，具有測試精度高、反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，經(jīng)光纖通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過智能顯示屏或聯(lián)鎖控制臺顯示結(jié)果，實現(xiàn)了控制臺電流表電流采集、傳輸、展示功能。該系統(tǒng)適用于各種類型區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)，對消除區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)被控站道岔的監(jiān)視盲區(qū)，保證運(yùn)輸安全很有幫助。該系統(tǒng)已經(jīng)在蘭州北等多個車站成功運(yùn)用，經(jīng)過實踐檢驗達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目的。

第二篇：公交查詢系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)論文

公交查詢系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)論文

1引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、規(guī)模的擴(kuò)大以及人口的增長，城市交通問題日益突出。降低出行時間將使所有的公交利用者產(chǎn)生效益，快速的交通、更好的信息及更好的市場可以提高公交的形象，能夠增加公交乘坐者。城市公共交通運(yùn)輸以其覆蓋面廣、經(jīng)濟(jì)、快捷的特點(diǎn)，成為絕大多數(shù)出行者的首選方式，也是各地城市政府大力發(fā)展的一種交通方式。本地市民特別是外來旅游、出差、就醫(yī)等急需了解本地道路情況的人可以利用本系統(tǒng)方便快捷的查詢出所有符合他們要求的公交路線，對他們的出行和生活提供幫助。我國城市公交乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展處于一個落后的水平,廣大乘客可以獲得信息的方式很少,公交信息的完整性和準(zhǔn)確性得不到保證，而且還沒有專門的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)信息的發(fā)布和管理。出于這個目的,在老師的指導(dǎo)下,我設(shè)計了這個城市公交線路查詢系統(tǒng)。在對公交乘客出行心理特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,考慮乘客選擇公交線路決策的因素,進(jìn)行程序關(guān)鍵部分的框架設(shè)計。

現(xiàn)階段，人們的出入方式主要還是來源于城市公交，特別是對于那些到外地出差、打工，進(jìn)行商業(yè)有關(guān)或其他事情需要在外地進(jìn)行短暫停留的人而言，公交對他們是必不可少的，但是對于那個不屬于自己所熟悉的城市，坐公交也是一個很大的難題，因此，開發(fā)一個公交查詢系統(tǒng)就顯得非常的重要。本系統(tǒng)的核心是對選擇好的車次進(jìn)行路線的查詢，或者輸入所要查詢的車站名，點(diǎn)擊“查詢”按鈕，查詢所有含有該站的車次及相應(yīng)的?？空?。此處既可以“精確查詢”也可以是“模糊查詢”，“模糊查詢”主要方便那些對站名不是很清楚，但知道其中的一部分的乘客，系統(tǒng)可以幫助他們快速的查出。

1.1論文的研究內(nèi)容

公交查詢系統(tǒng)是一個取代過去由人工查詢的查詢系統(tǒng)。本論文論述了一個基于瀏覽器/服務(wù)器（B/Srowser/Server）模式的公交查詢系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)的過程.論文從開發(fā)平臺和工具談起，對ASP.NET服務(wù)器所提供的組件及其屬性和方法做了一般介紹，更重要的是闡述了ASP.NET的數(shù)據(jù)庫訪問組件ADO.NET的使用方法。最后，詳細(xì)介紹了如何創(chuàng)建“公交查詢系統(tǒng)”的全部過程。系統(tǒng)的開發(fā)工具與環(huán)境

2.1ASP.NET簡介

ASP.NET是一種建立在通用語言上的程序構(gòu)架，能被用于一臺

Web務(wù)器來建立強(qiáng)大的應(yīng)用程序。ASP.NET提供許多比現(xiàn)在的開發(fā)模式強(qiáng)大的的優(yōu)勢。AS.PNET建立在.NET Framework的編程類之上，它提供了一個web應(yīng)用程序模型，并且包含使生成web應(yīng)用程序變得簡單的控件集和結(jié)構(gòu)。ASP.NET包含封裝公共用戶界面元素（如文本框和下拉菜單）的控件集。但這些控件在務(wù)器上運(yùn)行，并以HTML的形式將它們的用戶界面推送到瀏覽器。在服務(wù)器上，這些控件公開一個面向?qū)ο蟮木幊棠Ｐ?，為web開發(fā)人員提供了面向?qū)ο蟮木幊痰呢S富性。ASP.NET還提供結(jié)構(gòu)服務(wù)（如會話狀態(tài)管理和進(jìn)程回收），進(jìn)一步減少了開發(fā)人員必須編寫的代碼量并提高了應(yīng)用程序的可靠性。另外，ASP.NET 使用這些同樣的概念使開發(fā)人員能夠以服務(wù)的形式交付軟件。使用ML webservices功能ASP.NET開發(fā)人員可以編寫自己的業(yè)務(wù)邏輯并使ASP.NETT結(jié)構(gòu)通過SOAP交付該服務(wù)。Visual Studio.NET是一套完整的開發(fā)工具，用于生成應(yīng)用程序、XML Web services、桌面應(yīng)用程序和移動應(yīng)用程序。Visual Basic.NET、Visual C++.NET、Visual C#.NET和VisualJ#.NET全都使用相同的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，該環(huán)境允許它們共享工具并有助于創(chuàng)建混合語言解決方案。另外，這些語言利用了.NET Framework的功能，此框架提供對簡化應(yīng)用程序和XML Web services 開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)的訪問。

2.1.1ASP.NET技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

ASP.NET是一種將各種Web元素組合在一起的服務(wù)器技術(shù)，是一個統(tǒng)一的Web開發(fā)平臺，它提供了生成一個完整的Web應(yīng)用程序所必須要的各種服務(wù)。與以前的開發(fā)模型相比較，它提供了以下數(shù)個重要的優(yōu)點(diǎn)：

(1）增強(qiáng)的性能。ASP.NET是在服務(wù)器上運(yùn)行的編譯好的公共語言運(yùn)行庫代碼。與被解釋的前輩不同，.NET可利用早期綁定、實時編譯、本機(jī)優(yōu)化和盒外緩存服務(wù)。這相當(dāng)于在編寫代碼之前便顯著提高了性能。(2）世界級的工具支持。ASP.NET框架補(bǔ)充了Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境中的大量工具箱和設(shè)計器。WYSIWYG編輯、拖放服務(wù)器控件和自動部署只是這個強(qiáng)大的工具所提供功能中的少數(shù)幾種

（3）威力和靈活性。由于ASP.NET基于公共語言運(yùn)行庫，因此應(yīng)用程序開發(fā)人員可以利用整個平臺的威力和靈活性。.NET框架類庫、消息處理和數(shù)據(jù)訪問解決方案都可從 Web 無縫訪問。ASP.NETT也與語言無關(guān)，所以可以選擇最適合應(yīng)用程序的語言（如C#），或是跨多種語言分割應(yīng)用程序。另外，公共語言運(yùn)行庫的交互性保證在遷移到ASP.NET時保留基于COM的開發(fā)中的現(xiàn)有投資。（4）簡易性。ASP.NET使執(zhí)行常見任務(wù)變得容易，從簡單的窗體提交和客戶端身份驗證到部署的站點(diǎn)配置。

（5）可管理性。ASP.NET采用基于文本的分層配置系統(tǒng)，簡化了將設(shè)置應(yīng)用于服務(wù)器環(huán)境和Web應(yīng)用程序。由于配置信息是以純文本形式存儲的，因此可以在沒有本地管理工具幫助的情況下應(yīng)用新設(shè)置。此“零本地管理”哲學(xué)也擴(kuò)展到了ASP.NET框架應(yīng)用程序的部署。只需將必要的文件復(fù)制到服務(wù)器，即可將ASP.NET框架應(yīng)用程序部署到服務(wù)器。不需要重新啟動服務(wù)器，即使是在部署或替換運(yùn)行的編譯代碼時。

（6）可縮放性和可用性。ASP.NET在設(shè)計時考慮了可縮放性，增加了專門用于在聚集環(huán)境和多處理器環(huán)境中提高性能的功能。另外，進(jìn)程受到ASP.NET 運(yùn)行庫的密切監(jiān)視和管理，以便當(dāng)進(jìn)程行為不正常（泄漏、死鎖）時，可就地創(chuàng)建新進(jìn)程，以幫助保持應(yīng)用程序始終可用于處理請求。2.1.2.NET Framework概述 NET Framework是用于生成、部署和運(yùn)行XML Web services 和應(yīng)用程序的多語言環(huán)境。它由以下幾個主要部分組成：

公共語言運(yùn)行庫

運(yùn)行庫實際上在組件的運(yùn)行時和開發(fā)時操作中都起到很大的作用，盡管名 稱中沒有體現(xiàn)這個意思。在組件運(yùn)行時，運(yùn)行庫除了負(fù)責(zé)滿足此組件在其他組件上可能具有的依賴項外，還負(fù)責(zé)管理內(nèi)存分配、啟動和停止線程和進(jìn)程，以及強(qiáng)制執(zhí)行安全策略。在開發(fā)時，運(yùn)行庫的作用稍有變化；由于做了大量的自動處理工作（如內(nèi)存管理），運(yùn)行庫使開發(fā)人員的操作非常簡單，尤其是與今天的COM相比。特別是反射等功能顯著減少了開發(fā)人員為將業(yè)務(wù)邏輯轉(zhuǎn) 變?yōu)榭芍赜媒M件而必須編寫的代碼量。

統(tǒng)一編程類

該框架為開發(fā)人員提供了統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟮?、分層的和可擴(kuò)展的類庫集(API)。目前，C++開發(fā)人員使用Microsoft基礎(chǔ)類，而Java開發(fā)人員使用Windows 基礎(chǔ)類?？蚣芙y(tǒng)一了這些完全不同的模型并且為Visual Basic和JScript程序員同樣提供了對類庫的訪問。通過創(chuàng)建跨所有編程語言的公共 API 集，公共語言運(yùn)行庫使得跨語言繼承、錯誤處理和調(diào)試成為可能。從JScript到C++的所有編程語言具有對框架的相似訪問，開發(fā)人員可以自由選 擇它們要使用的語言。2.2 ADO.NET概述

ADO.NET并不是ADO的升級版本，它是全新的面向?qū)ο竽Ｐ汀１華DO更適應(yīng)于分布式及Internet等大型應(yīng)用程序環(huán)境，為了多人同時存取更具擴(kuò)展性，ADO.NET的數(shù)據(jù)存取采用的是離線存取模式，可說是專門為.NET臺設(shè)計的數(shù)據(jù)存取結(jié)構(gòu)。它具有簡單地訪問關(guān)系數(shù)據(jù)、可擴(kuò)展性、支持多層應(yīng)用程序、統(tǒng)一XML和關(guān)系數(shù)據(jù)訪問的特點(diǎn)。ADO.NET的主要目標(biāo)是提供對關(guān)系數(shù)據(jù)的簡單訪問功能。坦白的說，易于使用的類描述關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的表、列和行。另外，ADO.NET引入了DataSet類，它代表來自封裝在一個單元中的關(guān)聯(lián)表中的一組數(shù)據(jù)，維持他們之間完整的關(guān)系。這是在ADO.NET中的新概念，可以顯著的擴(kuò)展數(shù)據(jù)訪問接口的功能。ADO.NET可以擴(kuò)展——它為插件.NET 數(shù)據(jù)提供者（也稱為可管理提供者）提供了框架，這些提供者被構(gòu)建，以便從任何數(shù)據(jù)源讀取和寫入數(shù)據(jù)。ADO.NET提供了兩種內(nèi)置的.NET數(shù)據(jù)提供者，一種用于OLE DB數(shù)據(jù)源，另一種用于Microsoft SQL Server?？梢酝ㄟ^OLE DB訪問數(shù)據(jù)格式（比如Microsoft Access）、第三方數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)另外，Microsoft最近預(yù)演了用于ADO.NET的ODBC.NET數(shù)據(jù)提供者，它允許.NET 訪問更多的舊的數(shù)據(jù)格式和第三方數(shù)據(jù)庫。ADO.NET用于多層應(yīng)用程序。這是當(dāng)今商業(yè)和電子商務(wù)應(yīng)用程序最常見的體系結(jié)構(gòu)。在多層體系結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用邏輯的不同部5分1運(yùn)a行s在p多x個服務(wù)器或進(jìn)程中，每一部分就稱為一層。ADO.NET使用開放的Internet標(biāo)準(zhǔn)XML格式在層之間通信，允許數(shù)通過Internet防火來傳遞，并允許以非Microsoft技術(shù)來實現(xiàn)一層或多層。那么在Visual Studio.NET中ADO.NET訪問數(shù)據(jù)庫分為二種。一種是SQL Server 數(shù)據(jù)庫，另一種是其任何類型的數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫為SQL Server2005,因此是通過SQLConnection、SqlCommandSqlDataAdapter、DataSet等幾個主要的數(shù)據(jù)訪問對象來訪問數(shù)據(jù)的.需求分析

3.1系統(tǒng)需求分析

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，越來越多的人開始熱衷于到外地旅游。那么對于這些外來旅游者，首先搞清這個城市的公交路線顯的很重要！我的家鄉(xiāng)沈陽，作為一個旅游城市，每年都要吸引大量的游客，為了滿足這些游客熟悉公交路線的需求，特以公交查詢系統(tǒng)為設(shè)計課題。本軟件不僅能給游客帶來方便，也能給廣大市民提供方便。我認(rèn)為這樣的系統(tǒng)應(yīng)該具有很好的實用性！開發(fā)本系統(tǒng)的目標(biāo)就是立足廣大乘客的實際，著眼于公交業(yè)的未來發(fā)展，規(guī)范公交管理，提高服務(wù)質(zhì)量，方便乘客查詢，并為此設(shè)計該系統(tǒng)。人們生活水平的提高，越來越多人喜歡旅游，但是第一次來一個陌生的城市，肯定對公交路線不熟悉，所以必定需要一個能查看具體公交線路的公交系統(tǒng)。有些只知道一個站的某幾個字或一個車次的某幾個數(shù)字，所以本系統(tǒng)將給出站點(diǎn)的模糊查詢，方便用戶的查詢，有些只知道車次

或某個站點(diǎn)，本系統(tǒng)也給出了公交線路查詢、公交站點(diǎn)查詢、公交換乘查詢，進(jìn)一步方便大家的出行，但也有用戶什么都查不到，想留言問問人，所以再搞個留言板很有必要，方便大家交流以及解答各種疑難問題！本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計的方法來實現(xiàn)系統(tǒng)總體功能，提高系統(tǒng)的各項指標(biāo)，即將整個系統(tǒng)合的劃分成各個功能模塊，正確地處理模塊之間和模塊內(nèi)部的聯(lián)系以及和數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系，定義各模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過對模塊的設(shè)計和模塊之間關(guān)系的系統(tǒng)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能前臺主要有3個模塊，線路查詢、站點(diǎn)查詢、公交換乘模塊和后臺管理模塊

功能名稱：線路查詢

功能概述：可以獲得要查詢公交所通過的各個站點(diǎn)。

功能名稱：站點(diǎn)查詢

功能概述：通過輸入的指定站點(diǎn)查詢經(jīng)過該站點(diǎn)的公交。

功能名稱：公交換乘查詢

功能概述：分為公交直達(dá)、公交一次換乘，主要體現(xiàn)那些不可直達(dá)需要轉(zhuǎn)車的路線的所有換法。(如果用戶輸入的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，有一條及一條以上的公交線可以直達(dá)的，則為公交直達(dá)；如果輸入的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，沒有一條公交線可以直接到的，系統(tǒng)將會給出一次換乘的方案，則為公交一次換乘)功能名稱：后臺管理

功能概述：用于管理員登陸，添加、修改、刪除公交線路，修改信息資料、安全密碼，回復(fù)留言板等功能。

本系統(tǒng)提供了的車次查詢功能、路5線1查A詢S功P能X。乘客可以方便的進(jìn)行查詢，以防乘錯車次。當(dāng)然有些功能的智能化不是很強(qiáng)，系統(tǒng)有待進(jìn)一步來完善。

3.2 數(shù)據(jù)庫需求分析

數(shù)據(jù)庫在一個信息管理系統(tǒng)中占有非常重要的地位，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞將直接對應(yīng)用系統(tǒng)的效率以及實現(xiàn)的效果產(chǎn)生影響。合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高數(shù)據(jù)存儲的效率，保證數(shù)據(jù)的完整和一致。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是由傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)發(fā)展而來的，從層次模型、網(wǎng)狀模型發(fā)展到關(guān)系模型。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機(jī)科學(xué)的一個重要分支，它能指導(dǎo)我們正確地設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展。采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的原理和方法可以有效地設(shè)計實用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。一個完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）、數(shù)據(jù)庫（DB）、應(yīng)用程序和相應(yīng)的硬件設(shè)施。

目前許多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都基于關(guān)系模型，關(guān)系模型的主要特點(diǎn)是用表格結(jié)構(gòu)表達(dá)實體，用鍵表示實體與實體之間的聯(lián)系。與層次模型和網(wǎng)狀模型相比，關(guān)系模型比較簡單，容易為初學(xué)者接受。關(guān)系模型是由若干個關(guān)系模式組成的集合，關(guān)系模式相當(dāng)于記錄類型，它的實例稱為關(guān)系。每個關(guān)系是一張表格。表格簡單，用戶易懂，用戶只需用簡單的查詢語句就可以對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，并不涉及到存儲結(jié)構(gòu)，訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)。關(guān)系模型是數(shù)學(xué)化的模型，要用到集合論，離散數(shù)學(xué)等知識。SQL語言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的代表性語言，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時，應(yīng)注意數(shù)據(jù)的安全性，保證數(shù)據(jù)的安全，防止非法用戶訪問數(shù)據(jù)庫，以免泄露重要信息，同時也能51防A止s非法用戶的蓄意破壞，有許多保護(hù)數(shù)據(jù)的方法，如采用用戶標(biāo)識，口令密碼或訪問控制等方法。一個成功的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)具有用戶標(biāo)識，每一個合法用戶具有一個用戶名和相應(yīng)的口令，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)前必須輸入正確的口令，否則無法進(jìn)入系統(tǒng)，這就保證了只有合法的用戶才能操作數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)的合法語義，必須對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性約束，即防止用戶輸入不合語義的數(shù)據(jù)。

在設(shè)計應(yīng)用軟件時，應(yīng)嚴(yán)格按照軟件工程學(xué)的方法進(jìn)行設(shè)計，傳統(tǒng)的方法采用瀑布模型，從問題定義、可行性分析、需求分析、概念設(shè)計、總體設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、編碼和軟件測試、運(yùn)行和維護(hù)等軟件生命周期內(nèi)，每一階段均在前一階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計，并在每一階段有相應(yīng)的文檔資料。設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時應(yīng)該首先充分了解用戶各個方面的需求，包括現(xiàn)有的以及將來可能增加的

需求。數(shù)據(jù)庫設(shè)計一般包括如下幾個步驟：數(shù)據(jù)庫需要分析，數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4系統(tǒng)概要設(shè)計

4.1概述

本階段設(shè)計的基本目標(biāo)是解決系統(tǒng)如何實現(xiàn)問題，也叫做概要設(shè)計，本階段主要任務(wù)是劃分

出系統(tǒng)的物理元素及設(shè)計軟件的結(jié)構(gòu)，完成軟件定義時期的任務(wù)之后就應(yīng)該對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)

計，即根據(jù)系統(tǒng)分析產(chǎn)生的分析結(jié)果來確定這個系統(tǒng)由哪些系統(tǒng)和模塊組成，這些系統(tǒng)和模塊又如何有機(jī)的結(jié)合在一起，每個模塊的功能如何實現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)是使系統(tǒng)實現(xiàn)擁有所要求的功能，同時，力爭達(dá)到高效率、高可靠性、可修改性，并且容易掌握和使用。模塊化的依據(jù)是：

把復(fù)雜問題分解成許多容易解決的小問題。原來的問題也就變得容易解決。模塊化設(shè)計是把大型軟件按照一定的原則劃分成一個較小的相對功能獨(dú)立又相關(guān)聯(lián)的模塊。每個模塊完成一個特定的子功能。把這些模塊結(jié)合起來組成一個整體。完成指定的功能，滿足問題的要求。采用模塊化原理的優(yōu)點(diǎn)在于可以使軟件結(jié)構(gòu)清晰，容易測試和調(diào)試。從而提高軟件的可靠性，可修改性。有助于軟件開發(fā)的組織管理。一個大型軟件可分別編寫不同的模塊。4.2功能模塊劃分 查詢系統(tǒng)模塊

該模塊實現(xiàn)公交查詢功能?？蓪崿F(xiàn)按線路查詢、站點(diǎn)查詢和起點(diǎn)—終點(diǎn)查詢?nèi)N查詢方式。錄入系統(tǒng)模塊該模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的新增、修改、刪除功能。

4.3.1 數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

在系統(tǒng)設(shè)計的開始，我首先考慮的是如何用數(shù)據(jù)模型來數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與語義，以對現(xiàn)實世界進(jìn)行抽象。目前廣泛使用的數(shù)據(jù)模型可分為兩種類型，一種是獨(dú)立于計算機(jī)系統(tǒng)的“概念數(shù)據(jù)模型”，如“實體聯(lián)系模型”；另一種是直接面向數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的“結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型”。在本系統(tǒng)中我采用“實體聯(lián)系模型”（ER模型）來描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與語義，以對現(xiàn)實世界進(jìn)行第一次抽象。ER模型直接從現(xiàn)實世界抽象出實體類型及實體間聯(lián)系然后用ER圖來表示數(shù)據(jù)模型。它有兩個明顯的優(yōu)點(diǎn)：接近于人的思維，容易理解；與計算機(jī)無關(guān)，用戶容易接受。但它只是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一步。E-R圖是直觀表示概念模型的工具，它有三個基本成分：

（1）矩形框，表示實體類型（考慮問題的對象）。（2）菱形框，表示聯(lián)系類型（實體間的聯(lián)系）。（3）橢圓形框，表示實體的屬性。實體和屬性的定義如下：

管理員表（登陸ID，登錄姓名，登錄密碼）站名表（站名編號，站名）

車輛線路編號表（車次，車線類型）

線路表（線路編號，車次，站名，次序）

車輛表（車輛編號，車次，車輛類型，服務(wù)類型，票價，IC 卡類型，運(yùn)行區(qū)間）

冬季發(fā)車時間表（車次，編號，首班時間，末班時間）

夏季發(fā)車時間表（車次，編號，首班時間，末班時間）

4.3.2數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)創(chuàng)建的SQL數(shù)據(jù)庫名稱為城市公交查詢系統(tǒng)。并將數(shù)據(jù)文件和日志文件保存在公交查詢系統(tǒng)APP_DATA文件夾中。①管理員表(LoginTable)

管理員表存放登陸系統(tǒng)所需要的用戶名和密碼，登錄后臺時需要訪問此表。

②站名表

站名表存放站名等數(shù)據(jù)，修改站名需要訪問此表。

③車輛線路編號表

車輛線路編號表存放線路編號等數(shù)據(jù)，修改車輛線路編號將要訪問此表。

④線路表

線路表存放公交車線路的數(shù)據(jù)，修改車輛線路需要訪問此表。

5詳細(xì)設(shè)計與實現(xiàn)

5.1.連接數(shù)據(jù)庫的包含文件

在動態(tài)網(wǎng)站中，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是十分頻繁的，為了避免編寫重復(fù)的代碼。編寫一個數(shù)據(jù)庫連接文件是非常重要的。DB.cs

文件中包含了本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫的連接代碼。本系統(tǒng)的數(shù)庫 的連接代碼如下：

public static SqlConnection createConnection(){

SqlConnection

con=new SqlConnection(“server=.;database=城市公交查詢系統(tǒng);uid=sa;pwd=;”);return con;}

5.1.1新增車次線路

此模塊為管理員操作，如當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)新的公交線路，或原有公交車線路有新的站點(diǎn)加入，管理員可以登錄此表，及時添加線路和站點(diǎn)的信息，以保證車次線路的及時更新，方便用戶查詢。添加車次的界面如圖所示。

在輸入相關(guān)車次信息后便進(jìn)入站名添加過程如圖

5.1.2新增車次線路

此模塊為管理員操作，如當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)新的公交線路，或原有公交車線路有所變動是，管理員可以登錄此模塊，及時添加相關(guān)的線路圖，以保證車次線路圖的及時更新，方便用戶查詢。添加的界面如圖

5.1.3刪除車次以及無效站點(diǎn)

此模塊同樣為管理員操作，如當(dāng)?shù)啬膫€公交線路已經(jīng)被廢除，或原有公交車線路有哪個站點(diǎn)被刪除，管理員可以登錄此表，及時刪除線路和站點(diǎn)的信息，以保證車次線路的及時更新，方便用戶查詢。刪除的界面如圖

5.1.4刪除線路圖

該模塊在管理員系統(tǒng)中實現(xiàn)，如當(dāng)?shù)啬膫€公交線路已經(jīng)改變，管理員可以登錄此模塊，及時刪除線路圖信息，以保證車次線路圖的及時更新，方便用戶查詢。刪除的界面如圖

6測試與維護(hù)

6.1 創(chuàng)建和測試應(yīng)用程序

為了確保本系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，需要在發(fā)布之后做一次較全面的測試?，F(xiàn)將具體操作及過程

舉例說明如下：

創(chuàng)建和測試應(yīng)用程序應(yīng)是交替進(jìn)行的，既要注意開發(fā)的效率也要注意它的穩(wěn)定性。每編寫一個模塊，就要對這個模塊進(jìn)行測試，看它能否根據(jù)特定的要求工作。及早發(fā)現(xiàn)問題，及早解決，否則到最后再來測試的話，難度會大大增加。6.2測試項目

在MIS開發(fā)過程中采用了多種措施保證軟件質(zhì)量，但是實際開發(fā)過程中還是不可避免地會產(chǎn)生差錯，系統(tǒng)中通?？赡茈[藏著錯誤和缺陷，不經(jīng)周密測試的系統(tǒng)投入運(yùn)行，將會造成難以想象的后果，因此系統(tǒng)測試是MIS開發(fā)過程中為保證軟件質(zhì)量必須進(jìn)行的工作。大量統(tǒng)計資料表明，系統(tǒng)測試的工作量往往占MIS 開發(fā)總工作量的40%以上。因此，我們必須重視測試工作。由于程序中隱藏的缺陷只在特定的環(huán)境下才有可靠顯露，系統(tǒng)缺陷通常是由于對某些特定情況考慮不周造成的。因此測試不是為了表明程序正確；成功的測試也不是沒有發(fā)現(xiàn)錯誤的測試。

有意義的軟件測試應(yīng)該是從“破壞”軟件系統(tǒng)的角度出發(fā)，精心設(shè)計最有可以暴露程序系統(tǒng)缺陷的測試方案。因此軟件測試的目標(biāo)應(yīng)該是以盡可能少的代價和時間找出軟件系統(tǒng)中潛在的錯誤和缺陷。

總結(jié)

在公交數(shù)字化的時代，公交系統(tǒng)的設(shè)計者應(yīng)當(dāng)以乘客需求為首位，調(diào)整服務(wù)策略，滿足社會的需要和乘客的需要，充分發(fā)揮公交系統(tǒng)交通中心的作用。本系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計目標(biāo)，但是在系統(tǒng)的實際化應(yīng)用中仍需要改進(jìn)和提高公交查詢系統(tǒng)的服務(wù)職能。系統(tǒng)的不足與改進(jìn)方案：

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面，還有待改進(jìn)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計也可采用別的形式，比如：可以用一個字段作為站點(diǎn)字段，另一個字段作為經(jīng)過該站點(diǎn)的車次字段，只要找到經(jīng)過某個站點(diǎn)最多的車次，就可以設(shè)計該字段的類型以及長度。其次，系統(tǒng)的實際應(yīng)用化欠缺，可以通過使用根據(jù)起點(diǎn)站、終點(diǎn)站來確定那條路線，給出多種乘車方案的方法改進(jìn)。線路的更新應(yīng)該可以通過調(diào)整數(shù)據(jù)庫次序的方法來更新。同時，界面的設(shè)計不夠美觀版面的設(shè)計以及查詢結(jié)果的顯示不夠人化，視覺效果不佳。應(yīng)當(dāng)參照一些比較美觀的網(wǎng)站設(shè)計進(jìn)行色彩的調(diào)整，同時亦可以加入更多的FLASH效果使得頁面更具動態(tài)性。

致謝

時光飛逝，一轉(zhuǎn)眼我的大學(xué)生活就要結(jié)束了。這兩年我學(xué)到了很多很多的知識，是我人生的一個轉(zhuǎn)折。我之所以能取得這些成績，除了有自己的努力外，在我的學(xué)習(xí)，生活中還得到了很多人的關(guān)心和幫助。在此我要對他們表示衷心的感謝。

首先，我要感謝我的畢業(yè)指導(dǎo)老師。在連續(xù)數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計中，她不遺余力地指導(dǎo)和幫助我。在她孜孜不倦的教誨下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。老師對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對學(xué)生無私的關(guān)懷，使我受益良多。我衷心地感謝她。在這里我還要感謝所有指導(dǎo)過我的老師們，沒有你們的培養(yǎng)我無法完成兩年的大學(xué)學(xué)業(yè)還有，我能有今天，是與我父母的辛勤培養(yǎng)分不開的，他們?yōu)槲腋冻隽艘磺?。我將在以后的學(xué)習(xí)、工作中再接再厲，盡我最大的努力做到最好來報答父母的養(yǎng)育之恩。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：索道鋼絲繩安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

竇柏林

摘 要：TCK?W索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測系統(tǒng),第一次實現(xiàn)了對索道鋼絲繩的在線實時自動監(jiān)測。該技術(shù)對索道鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種局部缺陷（LF）有極高的檢出率，對鋼絲繩的徑縮、有效金屬截面積的損失（LMA）等缺陷有準(zhǔn)確的分辨力，為確保索道鋼絲繩的安全運(yùn)行，提供了一個全新的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：索道，鋼絲繩，在線檢測

一、索道鋼絲繩安全檢測的現(xiàn)狀

鋼絲繩作為索道客（貨）設(shè)備中高度危險的關(guān)鍵構(gòu)件，是索道運(yùn)輸?shù)纳€。鋼絲繩使用過程中，始終潛伏著因強(qiáng)度損耗而發(fā)生斷繩事故的危險。美國的權(quán)威機(jī)構(gòu)曾對全球8000家鋼絲繩用戶進(jìn)行調(diào)查，結(jié)論是：有10%的在用鋼絲繩強(qiáng)度損耗超過15%，處于“危險狀態(tài)”，2%的在用鋼絲繩強(qiáng)度損耗超過30%，處于“極度危險狀態(tài)”。

長期以來，由于缺少對索道鋼絲繩科學(xué)高效的在線實時自動檢測手段，世界各國索道的斷繩事故時有發(fā)生。1999年發(fā)生的3起索道重大斷繩事故中，意大利Cavalese索道斷繩，一次死亡20人；法國阿爾卑斯山的天文臺索道斷繩，20位天文學(xué)家不幸遇難；中國貴州麻嶺客運(yùn)索道斷繩，造成一次死亡14人，傷22人的慘痛事故。2003年僅印度就發(fā)生了2起索道斷繩的重大事故，共造成11人死亡53人受傷的嚴(yán)重慘案。近幾年來，各國的客（貨）運(yùn)索道斷繩事故仍時有發(fā)生。我國四川渡口礦務(wù)局曾對其15年間貨運(yùn)索道事故進(jìn)行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：鋼絲繩斷繩事故90次，占總事故的16%，造成的停運(yùn)時間為734小時，占總停運(yùn)時間的24%。

目前，世界各國索道對鋼絲繩日常自檢普遍通過人工目測來發(fā)現(xiàn)鋼絲繩的各種隱患，目視檢測時鋼絲繩的運(yùn)行速度不得高于0.5m/s，這種方法明顯存在效率低、不可靠的缺點(diǎn)：檢測人員目測一條長度超過3000米的鋼絲繩，一次耗時至少需要120分鐘；一些長度超過10000米的索道，檢測的時間至少需要10小時以上。某鋼絲繩用戶曾對一條更換下來的250米長的鋼絲繩進(jìn)行解剖驗證，目測檢查鋼絲繩表面斷絲只有13根，解剖后發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩內(nèi)部暗傷僅斷絲就多達(dá)134處，其中一個捻距內(nèi)的斷絲最多達(dá)到11根。

傳統(tǒng)的強(qiáng)磁探傷設(shè)備由于技術(shù)局限，普遍存在準(zhǔn)確率、重復(fù)率差的問題。泰山索道曾對一條張緊索進(jìn)行無損探傷，發(fā)現(xiàn)的斷絲數(shù)并不多，還沒有達(dá)到報廢數(shù)量，對鋼絲繩進(jìn)行拆散檢查時發(fā)現(xiàn)，幾乎每一根鋼絲都在不同的位置發(fā)生過斷裂，基本上沒有一根從頭到尾的整絲，情況十分危險。洛陽威爾若普檢測技術(shù)有限公司采用弱磁檢測技術(shù)研發(fā)的TCK?W索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測系統(tǒng)，可以在索道高速運(yùn)行的同時完成對鋼絲繩的自動監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，使鋼絲繩始終處于安全受控的檢測狀態(tài)，成功的解決了索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測的技術(shù)難題。

二、TCK?W弱磁檢測技術(shù)原理

TCK?W弱磁檢測技術(shù)是基于“空間磁場矢量合成”原理，采用寬距、非接觸式弱磁能勢感應(yīng)裝置，通過提取被磁化的鐵磁性材料上磁場分布的差異信息，完成定位、定性、定量識別鋼絲繩內(nèi)外部各種缺陷的創(chuàng)新型電磁無損檢測技術(shù)。

1、弱磁檢測的基本概念 鋼絲繩是由優(yōu)質(zhì)鋼材制成單絲，再經(jīng)過多重捻制而組成的1種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鐵磁性柔性傳力、承載構(gòu)件，具有良好的導(dǎo)磁能力。圖l為典型的鋼絲繩磁化特性曲線和磁導(dǎo)率隨磁場強(qiáng)度變化曲線，圖中Hμm為磁導(dǎo)率μ取最大值時的磁場強(qiáng)度，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。

當(dāng)磁場強(qiáng)度大于Hμm時，屬于強(qiáng)磁檢測的范圍，此時材料的磁導(dǎo)率處于Pm點(diǎn)右側(cè)。在缺陷附近的局部區(qū)域中，通過該區(qū)域橫截面(垂直于磁化磁場方向)上的磁通量幾乎不變化，因斷口中的空氣隙的磁導(dǎo)遠(yuǎn)小于材料磁導(dǎo)，一部分磁場將會繞過斷口從其附近的材料中通過，致使它們中的磁場強(qiáng)度升高，磁導(dǎo)率下降，從而通過斷口空氣隙外泄的漏磁通相對增大。

當(dāng)磁場強(qiáng)度小于Hμm時，屬于弱磁檢測的范圍，此時材料的磁導(dǎo)率處于Pm點(diǎn)左側(cè)，隨缺陷附近的材料中磁場的增強(qiáng)，磁導(dǎo)率將增大，斷口處外泄的漏磁通相對減小。這時檢測傳感器的靈敏度和最小分辨力相應(yīng)提高。、弱磁的檢測原理 鋼絲繩被磁化后，在鋼絲繩內(nèi)部產(chǎn)生主磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz，在鋼絲繩表面產(chǎn)生主漏磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz1，Bz1與缺陷磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反。傳感器對磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行綜合處理時，用補(bǔ)償磁感應(yīng)矢量Bb來抵消主漏磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz1.檢測儀上某點(diǎn)傳感線圈捕捉到得磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量，是鋼絲繩外該點(diǎn)各種磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量沿軸向分量的矢量和，即

式中：Bs為傳感線圈捕捉到的磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bz1為主漏磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bb為補(bǔ)償磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bh為環(huán)境磁感應(yīng)強(qiáng)度；By為偏移磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bd為斷絲漏磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bm為磨損漏磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bx為銹蝕漏磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bp為疲勞漏磁感應(yīng)強(qiáng)度；B′b為變形漏磁感應(yīng)強(qiáng)度；Bn為第n個磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量；Bi為任何缺陷磁感應(yīng)強(qiáng)度。

試驗表明：傳感線圈的輸出信號U是Bs的函數(shù)，缺陷當(dāng)量△S又是U的函數(shù)，可寫成

式中：U為傳感線圈輸出的電壓信號； 所以可得

式中：△S為缺陷當(dāng)量或損耗面積的百分比數(shù)；A為比例系數(shù)(由實驗所得)；C為常數(shù)。這樣，鋼絲繩損傷點(diǎn)的面積損耗值△S就變成了場強(qiáng)Bi的函數(shù)。

TCK?W弱磁檢測技術(shù)的主要優(yōu)勢在于：①弱磁檢測元件靈敏度極高，檢測時傳感器與被測物體表面之間的間隙允許較大，最大可達(dá)30 mm。②由于是弱磁檢測，對被測物體的磁場束縛力小，可以實現(xiàn)0～30 m/s速度下的檢測，因此完全可以滿足索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測的要求。

三、索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

TCK?W系統(tǒng)已經(jīng)在新加坡的圣淘沙、我國的武當(dāng)山、華錫集團(tuán)等客（貨）運(yùn)索道得到成功應(yīng)用，運(yùn)行效果良好。圣淘沙索道于2010年12月引進(jìn)TCK?W系統(tǒng)，從而結(jié)束了該索道費(fèi)時費(fèi)力的人工檢查的歷史，通過3年的監(jiān)測運(yùn)行，系統(tǒng)的可靠性得到了新加坡政府BCA的認(rèn)可。TCK?W系統(tǒng)還可以對該索道鋼絲繩進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實時反饋運(yùn)行中索道鋼絲繩的變化趨勢。圖

2、圖3表明TCK?W系統(tǒng)監(jiān)測到的圣淘沙索道2280米處損傷發(fā)展趨勢，并得到圣淘沙索道的現(xiàn)場驗證。

圖2： 2013年02月12號2280米損傷曲線圖和數(shù)據(jù)表

圖3： 2014年03月04號2280米損傷曲線圖和數(shù)據(jù)表

廣西華錫集團(tuán)銅坑礦貨運(yùn)索道于2012年7月19日接到TCK?W系統(tǒng)報警，發(fā)現(xiàn)2號索道鋼絲繩4#接頭后2105-2122米處損傷有突變趨勢，報告顯示損傷量值已達(dá)到嚴(yán)重?fù)p傷程度。銅坑礦根據(jù)報警提示立即停機(jī)處理，經(jīng)現(xiàn)場人工驗證，發(fā)現(xiàn)該段鋼絲繩密集斷絲嚴(yán)重，礦方因此將該損傷段切掉，重新編織接頭，從而避免了一場重大事故的發(fā)生。

圖4：2012年07月19日華錫貨運(yùn)索道4#接頭后2105-2122米補(bǔ)接頭前損傷曲線和數(shù)據(jù)表

四、結(jié)論

洛陽威爾若普檢測技術(shù)有限公司研發(fā)的TCK?W弱磁檢測技術(shù)，是我國科學(xué)家成功發(fā)現(xiàn)空間磁場矢量態(tài)勢的變化和運(yùn)動規(guī)律，在鋼絲繩檢測領(lǐng)域建樹的重大創(chuàng)新成果，第一次實現(xiàn)了對索道鋼絲繩的在線實時自動監(jiān)測。該技術(shù)對索道鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種局部缺陷（LF）有極高的檢出率，對鋼絲繩的徑縮、有效金屬截面積的損失（LMA）等缺陷有準(zhǔn)確的分辨力，不僅可以為正確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力、安全系數(shù)和使用壽命提供科學(xué)可靠的檢測依據(jù)，而且為確保索道鋼絲繩的安全運(yùn)行，提供了一個全新的技術(shù)手段。TCK?W系統(tǒng)填補(bǔ)了索道鋼絲繩在線實時自動監(jiān)測領(lǐng)域的國內(nèi)外空白，處于國際領(lǐng)先水平。

作者簡介：竇柏林，洛陽威爾若普檢測技術(shù)有限公司，董事長

第四篇：遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

2012-03-17f關(guān)鍵字： 在線監(jiān)測 上位機(jī) 無線服務(wù)

環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)是環(huán)境保護(hù)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測是人工采集數(shù)據(jù)，監(jiān)管效果差。針對這一問題設(shè)計了一種無線遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，下位機(jī)采用西門子S7-200 PLC(可編程控制器)采集、存儲現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過GPRS(通用分組無線服務(wù))DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)主動向數(shù)據(jù)中心發(fā)送采集到的實時數(shù)據(jù)，并能夠在指定的時間段內(nèi)接收上位機(jī)指令，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢;上位機(jī)利用VB 6.0的Winsock控件接收多臺數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理。該系統(tǒng)已經(jīng)在佛山市南海區(qū)運(yùn)行，有效地提高了環(huán)境監(jiān)管的效率。

傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測，大多是環(huán)保局工作人員到污染源現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，手工記錄工廠的污染治理情況。由于要監(jiān)測的廠家眾多，且廠家地理位置分散，工廠偷排現(xiàn)象十分普遍，即使花費(fèi)了大量的人力和物力也無法完整地采集到污染源的相關(guān)數(shù)據(jù)?？梢姡瑐鹘y(tǒng)的人工環(huán)境監(jiān)測手段已無法滿足環(huán)境監(jiān)測的需要，針對這些問題，設(shè)計一個遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)要求：①實時監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);②能夠存儲一周內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢和補(bǔ)足;③以動畫形式實時顯示設(shè)備狀態(tài)，以曲線形式進(jìn)行對比分析，為污染源監(jiān)管提供客觀科學(xué)依據(jù)，提高環(huán)保執(zhí)法現(xiàn)代化水平。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、遠(yuǎn)程傳送、上位機(jī)可靠接收數(shù)據(jù)是一個成功的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。本系統(tǒng)采用西門子PLC(programmable logic controllerr，可編程控制器)采集生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)量信息;使用工業(yè)級GPRS(general packet radio service，通用分組無線服務(wù))DTU(data terminal unit，數(shù)據(jù)傳輸單元)傳送數(shù)據(jù);利用2個基于TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)協(xié)議的應(yīng)用程序之間相互通信的套接字(Socket)技術(shù)接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并以動畫、曲線等形式顯示。1 系統(tǒng)架構(gòu) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由3部分組成：西門子S7—200CPU 224XP CN采集實時數(shù)據(jù)部分、GPRS DTU數(shù)據(jù)傳輸部分、環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)中心部分。、圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 1.1 PLC實時數(shù)據(jù)采集

PLC實時讀取輸入寄存器IW0的值，將時鐘信息和設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)打包后，通過串行口RS 485每隔30S將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS DTU通信模塊，然后再傳送到中心服務(wù)器，供實時的動畫和曲線等顯示使用，PLC每隔5 min存儲一條記錄到歷史數(shù)據(jù)表中，歷史數(shù)據(jù)表可在指定的時間段內(nèi)接受數(shù)據(jù)中心服務(wù)器發(fā)送來的數(shù)據(jù)杏詢/數(shù)據(jù)補(bǔ)足等命令，完成相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)查詢功能和某天的數(shù)據(jù)補(bǔ)足功能。1.2 GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸

GPRS是在現(xiàn)有GSM(global system for mobilecommunication，泛歐式數(shù)位行動電話系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上疊加了一個新的網(wǎng)絡(luò)形成的邏輯實體而發(fā)展出來的新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS的理論帶寬可達(dá)171.2 kbit.S-1，實際使用帶寬大約在10～70kbit.S-1，底層支持TCP/IP協(xié)議，使得GPRS能夠與Internet實現(xiàn)無縫連接，GPRS無線網(wǎng)絡(luò)具有接入速度快、永遠(yuǎn)在線、覆蓋面廣、運(yùn)營成本低廉、組網(wǎng)靈活、系統(tǒng)擴(kuò)容方便等特點(diǎn)。

GPRS DTU是GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端，GPRSDTU提供了RS232/RS485接口，可以跟PLC等串口設(shè)備連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在GPRS DTU模塊上配置了串口設(shè)備的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、數(shù)據(jù)中心的IP地址、端口等信息后，就可以透明地將PLC發(fā)往串口的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到Internet網(wǎng)絡(luò)，然后再通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。1.3數(shù)據(jù)中心服務(wù)器 數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收并保存數(shù)據(jù)到SQL(structured query language，結(jié)構(gòu)化查詢語言)數(shù)據(jù)庫中，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的操作，最終將數(shù)據(jù)以動畫、曲線等形式顯示，為科學(xué)執(zhí)法提供數(shù)據(jù)支持，數(shù)據(jù)的接收采用VB 6.0的Winsock控件來實現(xiàn)，是本系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，要求數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的IP地址與GPRS DTU中的IP地址一致。系統(tǒng)運(yùn)行時，啟動Socket監(jiān)聽，與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端建立通信連接之后，就可以進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)接收。2 PLC的程序設(shè)計 2.1 PLC通信方式

選擇合適的通信方式，是實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。西門子S7—200系列CPU224XP_CN的通信方式有4種。

2.1.1點(diǎn)對點(diǎn)(point to point interface，PPI)方式

用于和西門子編程軟件或西門子的人機(jī)接口產(chǎn)品通信，是一種主從應(yīng)答式通信模式。這種通信方式需要專用的PPI電纜。

2.1.2多點(diǎn)接口協(xié)議(multipoint interface，MPI)方式

用于在西門子的產(chǎn)品之間建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)，允許多主通信和主從式通信。2.1.3 DP(decentralized periphery，分散外設(shè))方式

用于實現(xiàn)與分布式I/O(遠(yuǎn)程I/O)的高速通訊。可以使用不同廠家的PROFIBUS(process field bus，過程現(xiàn)場總線)設(shè)備，但是需要專門的接口卡。2.1.4 自由端口通信方式

這種通信方式允許用戶根據(jù)自己的實際情況定義通信協(xié)議，在多種智能設(shè)備之間進(jìn)行通信。PLC通過串口將數(shù)據(jù)上傳至GPRS DTU，再由GPRS DTU通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。自由端口通信協(xié)議可以通過程序靈活控制PLC串口的通信方式，通過程序控制，在大部分時間內(nèi)使PLC作為主機(jī)，主動上傳實時數(shù)據(jù)，在指定的時間段內(nèi)又可使PLC為從機(jī)，接受上位機(jī)的查詢命令，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢，這樣可以最大限度地降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量，降低運(yùn)營成本。2.2 PLC程序

PLC程序的流程如圖2所示，采用模塊化編程。主要程序為串口初始化子程序，實時數(shù)據(jù)發(fā)送子程序，歷史數(shù)據(jù)存儲子程序，歷史數(shù)據(jù)查詢中斷程序。2.2.1 串口初始化子程序 S7-200系列CPU224XP_CN提供了2個標(biāo)準(zhǔn)的RS485端口Port0和Port1，選用Port0進(jìn)行自由端口通信。串口初始化主要是設(shè)置一些標(biāo)志寄存器的值，讓其按照指定的方式通信，比如，通過改變特殊標(biāo)志位寄存器SMB30的值，就可以改變通信的波特率、奇偶校驗位、停止位等信息。這些設(shè)定必須與GPRS DTU的相關(guān)參數(shù)值相一致。串口初始化子程序只在每次PLC重啟時運(yùn)行一次。

圖2 PLC程序流程圖 2.2.2實時數(shù)據(jù)發(fā)送子程序

S7-200系列PLC有專用的發(fā)送指令XMT，其格式為XMT_TABLE_PORT。接收指令為RCV，其格式為RCV_TABLE_PORT，其中PORT為通信端口，本系統(tǒng)設(shè)為端口0，TABLE為發(fā)送(接收)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其第1個字節(jié)為發(fā)送字符的個數(shù)，最大為255字節(jié)。在本系統(tǒng)中，監(jiān)測的設(shè)備都是比較大型的設(shè)備，不會頻繁啟停，也就是說監(jiān)控對象的狀態(tài)不會頻繁地發(fā)生變化，每隔30 s發(fā)送一次實時數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)可以滿足系統(tǒng)的實時性要求。

2.2.3歷史數(shù)據(jù)存儲子程序

系統(tǒng)將采集到的生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)量信息(2字節(jié))，隔5 min存儲一次到歷史數(shù)據(jù)表中?？紤]到要進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)足查詢，每8 h(192字節(jié))數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)存儲單元，再加上數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)尾等信息，一個數(shù)據(jù)區(qū)200個字節(jié)。歷史數(shù)據(jù)保存7 d需要4 200字節(jié)，在PLC內(nèi)存中就可以存儲最近7 d內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。PLC程序使用時鐘信息確定每個數(shù)據(jù)具體的存儲位置。

2.2.4歷史數(shù)據(jù)查詢子程序

PLC利用時鐘信號控制自由端口通信，讓PLC在每天指定的時間段內(nèi)，允許數(shù)據(jù)中心服務(wù)器對下位機(jī)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)足時，就將缺失數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)(200字節(jié))全部發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)的完整。查詢結(jié)束后，自動返回到PLC主動發(fā)送實時數(shù)據(jù)模式。3 上位機(jī)程序設(shè)計 3.1 Winsock控件原理

對數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的接收是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。Socket流式套接字是一種針對TCP的面向連接的套接字。直接采用Socket技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端通信比較復(fù)雜。因此，采用集成了Socket技術(shù)的Winsock控件。

Winsock控件是微軟Windows提供的網(wǎng)絡(luò)編程接口，提供了基于TCP/IP協(xié)議的接口實現(xiàn)方法。它把與網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的Windows Sockets API(application programming interface，應(yīng)用程序接口)函數(shù)封裝成為一個整體。將網(wǎng)絡(luò)編程要用的函數(shù)作為控件的屬性和方法。通過對控件相關(guān)屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用就可以實現(xiàn)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信功能。該控件為用戶提供了訪問TCP和UDP(user datagramprotocol，用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)的極其方便的途徑，并且適用于Microsoft Access，Visual Basic，VisualC++和Visual FoxPro等多種可視化編程環(huán)境。本系統(tǒng)有多臺數(shù)據(jù)終端，要為每臺數(shù)據(jù)終端建立一個線程，負(fù)責(zé)實時高效的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。Visual Basic 6.0的Winsock控件數(shù)組可以很方便地實現(xiàn)這一功能，因此采用Visual Basic 6.0開發(fā)上位機(jī)程序。

圖3表示單臺數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過程。當(dāng)有多臺數(shù)據(jù)終端時，數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器建立連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過程相同，只需要增加新的Winsock控件實例，這里使用控件數(shù)組。具體方法是：在窗體中加入Winsock控件，命名為Listener，將它的Index屬性設(shè)置為0。作為Winsock控件數(shù)組的第一個元素。然后在窗體的Load事件中聲明一個模塊級的變量Count，把Count設(shè)置為0，數(shù)組中的第一個控件的Local port屬性設(shè)置為1011(與GPRS DTU一致)，接著調(diào)用控件的Listen方法。然后在連接請求時，代碼將檢測Index是否為0，如果為0，監(jiān)聽控件將增加Count的值，并使用該號碼來創(chuàng)建新的控件實例，然后使用新的控件實例接受新的連接請求。這樣就可以完成多臺終端與服務(wù)器數(shù)據(jù)中心通信程序的設(shè)計。

圖3單臺數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器通信工作流程 3.2數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接收PLC實時數(shù)據(jù)的界面如圖4所示。可以看出，接收的實時數(shù)據(jù)有12個字節(jié)，以16進(jìn)制顯示。在實時數(shù)據(jù)框中，00 04表示機(jī)器碼，09 12 02 09 33 02 00 04，表示09年12月02日09點(diǎn)33分02秒，00系統(tǒng)保留位，04表示星期三，8D CF表示設(shè)備的開關(guān)信息。在歷史數(shù)據(jù)框中，可以看到每隔30 s接收到的PLC的實時數(shù)據(jù)，1表示設(shè)備開，0表示設(shè)備關(guān)。在下位機(jī)補(bǔ)足數(shù)據(jù)框中，是數(shù)據(jù)中心服務(wù)器檢測到數(shù)據(jù)庫中某個時間段的數(shù)據(jù)有缺失時，進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)足查詢，得到的一段歷史數(shù)據(jù)。

圖4上位機(jī)接收的數(shù)據(jù)畫面

圖5實時狀態(tài)圖

服務(wù)器將收到的數(shù)據(jù)存儲到SQL數(shù)據(jù)庫中，然后在服務(wù)器的人機(jī)界面中，將數(shù)據(jù)以動畫、曲線等形式顯示出來，生動地展示污染源生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)施的開關(guān)情況，為科學(xué)監(jiān)管廠家的治污情況提供了數(shù)據(jù)支持。4 結(jié)語

本文利用S7—200 PLC自由端口通信、GPRSDTU透明的數(shù)據(jù)傳輸、VB6.0的Winsock控件，成功實現(xiàn)了遠(yuǎn)程環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)已經(jīng)成功地在佛山市南海區(qū)環(huán)保局運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集終端可以在環(huán)境惡劣的廠區(qū)穩(wěn)定可靠運(yùn)行;數(shù)據(jù)中心平臺可以以動畫的形式實時觀測到廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備和治理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。圖5顯示了某家工廠的設(shè)備運(yùn)行情況，指示燈為綠色表示設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)，否則為紅色。此外，還能將生產(chǎn)設(shè)備和治理設(shè)備的歷史運(yùn)行情況以曲線形式進(jìn)行對比，分析治理設(shè)備是否和生產(chǎn)設(shè)備同步運(yùn)行。

第五篇：地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文

摘 要:探討開發(fā)地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測系統(tǒng)的必要性與緊迫性。以VisualBasic編程語言和ACCESS數(shù)據(jù)庫為工具,應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)設(shè)計開發(fā)地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)程序采用模塊化結(jié)構(gòu),具有直接與外業(yè)觀測電子手簿連接下傳原始觀測資料、預(yù)處理和數(shù)據(jù)庫管理等功能,實現(xiàn)了測量內(nèi)外業(yè)的一體化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、易于維護(hù)、利于后繼開發(fā),提高監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的效率、可靠性以及監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的及時性,值得類似工程的借鑒。

關(guān)鍵詞:地鐵隧道;變形監(jiān)測;管理系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多的城市開始興建地鐵工程。地鐵隧道建造在地質(zhì)復(fù)雜、道路狹窄、地下管線密集、交通繁忙的鬧市中心,其安全問題不容忽視。無論在施工期還是在運(yùn)營期都要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形監(jiān)測,以確保主體結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境安全。地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測內(nèi)容需根據(jù)地鐵隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計、國家相關(guān)規(guī)范和類似工程的變形監(jiān)測以及當(dāng)前地鐵所處階段來確定,由規(guī)范[1]與文獻(xiàn)[2]知,運(yùn)營期的地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測內(nèi)容主要包括區(qū)間隧道沉降、隧道與地下車站沉降差異、區(qū)間隧道水平位移、隧道相對于地下車站水平位移和斷面收斂變形等監(jiān)測。它是一項長期性的工作,其特點(diǎn)是監(jiān)測項目多、線路長、測點(diǎn)多、測期頻和數(shù)據(jù)量大,給監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、分析和資料管理帶來了繁瑣的工作,該項工作目前仍以手工為主,效率較低,不能及時快速地反饋監(jiān)測信息。

因此,有必要開發(fā)一套高效、使用方便的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)管理及快速分析處理?，F(xiàn)階段國內(nèi)出現(xiàn)了較多的用于地鐵施工期的監(jiān)測信息管理系統(tǒng)[3-4],這些系統(tǒng)雖然功能比較齊全、運(yùn)行效率較高,能夠很好地滿足地鐵施工期監(jiān)測需要,但它主要應(yīng)用于信息化施工,與運(yùn)營期地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測無論是在內(nèi)容還是在目的上都有著很大的區(qū)別和局限性。而現(xiàn)在國外研究的多為自動化監(jiān)測系統(tǒng)[5-6],也不適用于目前國內(nèi)自動化程度較低的地鐵隧道監(jiān)測。

此外,能夠用于運(yùn)營期并符合當(dāng)前國內(nèi)地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還較為少見。因此,隨著國內(nèi)建成地鐵的逐漸增多,開發(fā)用于運(yùn)營期地鐵的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)變得越來越迫切。為此,根據(jù)運(yùn)營期地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測內(nèi)容[1-2]和特點(diǎn),以isualBasic作為開發(fā)工具[7],應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)[8],以目前較為流行的Access數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,設(shè)計和開發(fā)了用于運(yùn)營期地鐵隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),不僅提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的效率和可靠性,保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋的及時性,而且在某城市地鐵隧道變形監(jiān)測中投入應(yīng)用,取得較好的效果。

1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1．1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫用于存儲監(jiān)測點(diǎn)屬性、監(jiān)測成果等數(shù)據(jù)信息,是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此,合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)不僅是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵,還有利于系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的管理和高效處理分析?？紤]到變形監(jiān)測成果的特點(diǎn),系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)不僅能滿足用戶的需要,而且能使系統(tǒng)需求的資源最少,同時還要使數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)冗余度盡量小,以達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、易于維護(hù)等目的[8]。為此,根據(jù)變形監(jiān)測內(nèi)容,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計由如下數(shù)據(jù)表構(gòu)成。

1)測段名表:包括測段編號和測段名稱兩個字段。為便于變形監(jiān)測分析,在監(jiān)測中將相鄰兩個車站之間的隧道劃分為一測段,并按車站和車站之間的隧道進(jìn)行編號,測段名稱則根據(jù)各個車站或者車站之間隧道的名稱而定,監(jiān)測點(diǎn)的測段屬性值直接根據(jù)其所在測段來取對應(yīng)的編號值,方便查詢。

2)監(jiān)測點(diǎn)屬性表:包括監(jiān)測點(diǎn)名、測段、車道、具體位置、里程、材料、布設(shè)時間、布設(shè)單位、當(dāng)前狀況、用情況、備注等。其中車道為監(jiān)測點(diǎn)所在的左、右道或上、下行線;具體位置指測點(diǎn)所處具體的空間位置,如地面、地下、高架等;當(dāng)前狀況是指目前監(jiān)測點(diǎn)的完好情況,也就是可用否;使用情況是指監(jiān)測時是否使用。

3)沉降監(jiān)測成果表:包括編號、監(jiān)測點(diǎn)名、高程、測期、監(jiān)測時間、備注等。為了遵守數(shù)據(jù)庫鍵的唯一性原則和方便查詢,各個測點(diǎn)的每期編號由測期號與監(jiān)測點(diǎn)名組成,因而表中將不會出現(xiàn)相同記錄,保證了鍵的唯一性[8]。

4)沉降差異點(diǎn)屬性表:除了測段為各個車站編號,其余與監(jiān)測點(diǎn)屬性相同。

5)沉降差異監(jiān)測成果表:與沉降監(jiān)測成果表相同。

6)水平位移監(jiān)測成果表:包括編號、監(jiān)測點(diǎn)名、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、測期、監(jiān)測時間、備注等,測點(diǎn)的編號設(shè)置與沉降監(jiān)測成果表相同。

7)水平位移差異監(jiān)測成果表:與水平位移監(jiān)測成果表相同。

8)斷面收斂變形監(jiān)測成果表:包括編號、監(jiān)測點(diǎn)名、直徑

1、直徑

2、測期、監(jiān)測時間、備注等,測點(diǎn)的編號設(shè)置與沉降監(jiān)測成果表相同。

在以上各表中,第一個字段為主關(guān)鍵字,各字段值的類型與字節(jié)寬度均按照實際所需的最佳值確定,考慮到測段名的繁瑣和數(shù)據(jù)庫管理操作的方便迅捷,在數(shù)據(jù)庫管理時將測段名表與其他各表進(jìn)行關(guān)聯(lián)[8]。

1．2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)地鐵隧道變形監(jiān)測的內(nèi)容與特點(diǎn),系統(tǒng)由系統(tǒng)設(shè)置、預(yù)處理、數(shù)據(jù)庫管理、在線幫助和退出5個模塊組成,總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)

2．1系統(tǒng)的功能

2．1．1系統(tǒng)設(shè)置功能

1)參數(shù)設(shè)置:設(shè)置系統(tǒng)所使用數(shù)據(jù)庫的地址,實現(xiàn)對地鐵的不同隧道段監(jiān)測數(shù)據(jù)庫分別進(jìn)行管理,同時還可設(shè)置顯示計算成果的小數(shù)位數(shù)等參數(shù)。

2)用戶設(shè)置:可以添加用戶和更改用戶登錄密碼,防止非系統(tǒng)用戶進(jìn)入破壞數(shù)據(jù),保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2．1．2預(yù)處理功能

1)觀測資料整理:用戶可以通過系統(tǒng)的接口程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)和外業(yè)觀測電子手簿直接相連,下傳原始觀測資料,并對其計算處理,得到觀測成果數(shù)據(jù)。

2)粗差檢驗:對觀測成果數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗,剔除不合格數(shù)據(jù),保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的正確可靠,同時將檢驗后的成果數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中。

3)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗:檢驗監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性,確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。

2．1．3數(shù)據(jù)庫管理功能

1)數(shù)據(jù)查詢:包括屬性數(shù)據(jù)查詢和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)查詢。查詢屬性數(shù)據(jù)時,可以先對屬性數(shù)據(jù)類別和屬性值條件進(jìn)行選擇,同時系統(tǒng)動態(tài)搜索出滿足條件的測點(diǎn),然后可根據(jù)用戶實際需要結(jié)合監(jiān)測成果條件(前后測期、兩期沉降量、兩期沉降速率等)查詢出滿足要求的測點(diǎn)屬性信息,實現(xiàn)對不同類監(jiān)測點(diǎn)在不同監(jiān)測成果條件下的屬性值進(jìn)行查詢。查詢監(jiān)測成果時,可首先對測點(diǎn)的測段、車道、具體位置等測點(diǎn)主要屬性值進(jìn)行選擇,然后再對監(jiān)測成果的測期、兩期變化量、累積變化量和變化速率等條件進(jìn)行設(shè)置,查詢出滿足用戶要求的測點(diǎn)成果。在查詢出滿足要求的數(shù)據(jù)后,可導(dǎo)入到EXCEL中進(jìn)行編輯打印。

2)數(shù)據(jù)錄入和添加:包括監(jiān)測點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)錄入添加和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)錄入添加兩個功能,用于向數(shù)據(jù)庫錄入添加監(jiān)測點(diǎn)屬性信息和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)。設(shè)置有手工錄入添加和自動導(dǎo)入兩種方式,前者直接在程序界面上的相應(yīng)空格中填入數(shù)據(jù)值,實現(xiàn)逐點(diǎn)錄入;而后者則將文本數(shù)據(jù)格式或者EXCEL格式的數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)多點(diǎn)自動導(dǎo)入。添加數(shù)據(jù)時動態(tài)顯示已添加的數(shù)據(jù)和添加后數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)信息,添加完成后可以將已添加的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到EXCEL中進(jìn)行編輯、打印。在錄入添加之前可將所要錄入添加的數(shù)據(jù)按照預(yù)定的格式存儲在EXCEL或記事本中,隨后便可將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。

3)數(shù)據(jù)修改:考慮到操作的規(guī)范性,系統(tǒng)只允許對監(jiān)測點(diǎn)屬性進(jìn)行修改。通過查詢所要修改的監(jiān)測點(diǎn),對其屬性信息進(jìn)行修改,同時可以動態(tài)顯示數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測點(diǎn)屬性信息,方便用戶及時看到修改結(jié)果。

4)數(shù)據(jù)刪除:與數(shù)據(jù)修改功能相似,通過對數(shù)據(jù)信息查詢后再進(jìn)行刪除,刪除前須經(jīng)確認(rèn),然后才能操作,確保準(zhǔn)確無誤。

5)數(shù)據(jù)導(dǎo)出:由于在前述操作中已包括本功能,因此系統(tǒng)中無需再單獨(dú)設(shè)此功能模塊,避免重復(fù)。

2．1．4在線幫助功能

包括幫助目錄與幫助主題搜索兩個功能,用于系統(tǒng)運(yùn)行過程中的在線幫助,以文本和圖像的形式對系統(tǒng)進(jìn)行操作說明,并對常見問題作詳細(xì)解答。

2．1．5退出功能

退出系統(tǒng)。

2．2系統(tǒng)的特點(diǎn)

1)系統(tǒng)充分利用了先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢,克服了傳統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理存在的數(shù)據(jù)查詢繁瑣、處理分析低效等缺陷。

2)系統(tǒng)操作通過窗口和菜單進(jìn)行,具有界面友好、操作幫助完善等優(yōu)點(diǎn)。

3)系統(tǒng)可通過接口程序與外業(yè)觀測電子手簿相連,下傳原始觀測資料,并進(jìn)行計算處理,實現(xiàn)測量內(nèi)外業(yè)一體化。

4)經(jīng)系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)成果可直接導(dǎo)入到EX-CEL中,充分利用了EXCEL報表制作的優(yōu)點(diǎn),滿足了用戶對報表格式多樣性的要求。

5)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)存入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理,使復(fù)雜、繁瑣的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理工作變得簡單易行,如數(shù)據(jù)的查詢、添加、刪除、導(dǎo)入EXCEL等可通過鼠標(biāo)單擊直接實現(xiàn),提高了工作效率。系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用

系統(tǒng)采用Windows2000/Me/XP作為操作平臺,以桌面式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫ACCESS和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言VisualBasic6。0作為開發(fā)工具,通過數(shù)據(jù)庫引擎(ADO)[7]與數(shù)據(jù)庫有機(jī)的聯(lián)系在一起。系統(tǒng)開發(fā)采用面向?qū)ο蟮姆椒?它是根據(jù)應(yīng)用問題所涉及的對象,建立于現(xiàn)實世界的一種軟件開發(fā)思想[7]。利用該方法的關(guān)鍵是對前端概念的理解,只有當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域固有的概念被識別和理解了,才能較好的設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)其功能。

VisualBasic是一個面向?qū)ο蟮膱D形界面應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境,利用它可開發(fā)面向?qū)ο蟮幕赪in-dows的應(yīng)用程序[7]。由于VisualBasic充分利用了Windows的窗口資源,因而開發(fā)應(yīng)用程序的用戶界面美觀、簡潔。本系統(tǒng)中所使用的菜單、按鈕和結(jié)果顯示等功能方式均以模塊化開發(fā)實現(xiàn),有利于系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)升級。

系統(tǒng)應(yīng)用過程:首先,按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的字段格式對車站、區(qū)間段和監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編號、命名和歸類,并根據(jù)實際情況確定測點(diǎn)屬性值,將整理后的測段信息與測點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫;然后,通過系統(tǒng)的接口程序從外業(yè)觀測電子手簿下傳各期原始觀測資料,對其進(jìn)行預(yù)處理后將滿足要求的成果數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫;最后,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理計算,分析地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形情況。該系統(tǒng)在某城市地鐵監(jiān)測中得到了很好的應(yīng)用,發(fā)揮了較大的作用,實際應(yīng)用表明:

1)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理的效率得到了明顯的提高。應(yīng)用系統(tǒng)后,數(shù)據(jù)處理分析所花時間從原先手工進(jìn)行所需的7d至8d縮短為1d至2d。

2)系統(tǒng)計算準(zhǔn)確、成果可靠。

3)系統(tǒng)功能完善,操作簡單,界面友好、美觀。結(jié) 論

地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是結(jié)合地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測實際情況進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)的具有較高的實用價值。

1)系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的ADO數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,使Access數(shù)據(jù)庫與VisualBasic語言的優(yōu)勢得到了最大的發(fā)揮,值得類似系統(tǒng)借鑒。

2)通過實踐應(yīng)用表明該系統(tǒng)功能完善、方便實用、計算準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)成果可靠,能夠較好地滿足實際應(yīng)用需求,大大減少了數(shù)據(jù)管理工作量,提高了效率。

3)系統(tǒng)中測量內(nèi)外業(yè)一體化的實現(xiàn)為地鐵隧道自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)積累了一定的經(jīng)驗。

4)系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行的成功為今后地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)以及地鐵安全監(jiān)測專家系統(tǒng)的研究開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

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