灌漿數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)的研制及工程應用

祝 捷，羅 熠

（長江科學院儀器自動化研究所，武漢 430010）

灌漿數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)的研制及工程應用

祝 捷，羅 熠

（長江科學院儀器自動化研究所，武漢 430010）

灌漿數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)主要配合GJY系列灌漿自動記錄儀使用，用于采集、分析和管理各類灌漿施工數(shù)據(jù)。主要介紹該軟件的研制背景、功能設計、開發(fā)平臺、體系結構、數(shù)據(jù)結構、運行平臺、主要功能、當前在工程實踐中的應用效果及改進措施。本系統(tǒng)已在我國幾個大型水利工程應用，取得了良好的應用效果，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。

灌漿數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)；灌漿自動記錄儀；研制；應用

1 數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)研制背景

在水利工程建設中，灌漿施工作為基礎處理的主要方式，得到廣泛應用。為確保灌漿質(zhì)量，自20世紀80年代后期，由長江科學院儀器自動化研究所自行研制生產(chǎn)的GJY系列灌漿自動記錄儀（簡稱記錄儀）逐步在工程實踐中推廣運用，以電子自動測量的方式取代了以往人工手動測量灌漿數(shù)據(jù)的方式。對于記錄儀記錄下的各種灌漿數(shù)據(jù)，過去均采取人工手動方式管理，繪制各類圖表也依賴手工操作，存在效率低下、糾錯困難等諸多問題。針對這種情況，該所開發(fā)了灌漿數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)軟件，該軟件是一套基于Windows操作平臺、用于自動管理灌漿施工數(shù)據(jù)及制作處理各類后續(xù)圖表、文檔的32位應用軟件，解決了手工管理的種種弊端，滿足了廣大施工單位的實際需求，為業(yè)主、監(jiān)理提供了對工程質(zhì)量管理的依據(jù)和手段。

2 數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)研制

2.1 功能設計

軟件主要用于灌漿數(shù)據(jù)的整理和施工圖表的繪制，因此其軟件研制需達到如下主要功能。

首先是對灌漿數(shù)據(jù)的采集，即將灌漿自動記錄儀記錄下來的各種灌漿數(shù)據(jù)采集匯總到一起。目前記錄儀市場主要分為兩大類產(chǎn)品，一類是單片機平臺產(chǎn)品，這類產(chǎn)品一臺機組只能同時監(jiān)測1～2個鉆孔的灌漿工作，實際施工中往往需要同時使用多臺這樣的機組，因此必須將不同機組記錄的數(shù)據(jù)匯總到一起；另外由于單片機附帶的存儲器容量有限，無法保存大量的灌漿數(shù)據(jù)，也必須定期將數(shù)據(jù)讀出并集中保存到專業(yè)的數(shù)據(jù)庫中。另一類是筆記本平臺產(chǎn)品，這類產(chǎn)品通常一臺機組可以同時監(jiān)控多個鉆孔的灌漿工作，且運行于數(shù)據(jù)庫，可以將采集到的數(shù)據(jù)直接存入數(shù)據(jù)庫中。本軟件的數(shù)據(jù)采集功能主要針對第一類記錄儀產(chǎn)品。

其次是對匯總到數(shù)據(jù)庫中的灌漿數(shù)據(jù)進行分層管理。所謂分層管理是指按照不同數(shù)據(jù)在工程實踐中的具體含義區(qū)分類別，其類別之間又具有一定的層次關系，以這種層次關系作為基礎來管理數(shù)據(jù)。由于實際數(shù)據(jù)龐雜繁多，其間又可能有遺失錯漏，對數(shù)據(jù)進行分層管理極為必要。具體來說可以將灌漿數(shù)據(jù)分為工程、部位、鉆孔、工作段、工作記錄5個層次，對每層數(shù)據(jù)均可完成瀏覽、查詢、新增、修改和刪除操作。

最后是繪制各類工程圖表。圖表種類依照水泥灌漿施工技術規(guī)范以及工程實際的要求確定，以充分滿足業(yè)主、監(jiān)理、施工3方的需求為準，除固定格式圖表外也可增加特殊格式的圖表。圖表中的所有數(shù)據(jù)均在數(shù)據(jù)庫中有所反映。

2.2 開發(fā)平臺

本軟件選擇微軟公司的Visual Basic 6.0 SP6作為基礎開發(fā)平臺，針對軟件中涉及到大量的數(shù)據(jù)庫操作特點，運用結構化查詢語言SQL進行數(shù)據(jù)的讀取、保存和修改；選用VB自帶的報表生成器設計所有的輸出報表；繪圖可通過PictureBox控件結合VB的繪圖函數(shù)來實現(xiàn)。

2.3 體系結構

數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、圖表繪制是與本軟件密切相關的3部分，分別對應功能設計中的3大功能，即數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)管理功能和圖表繪制功能。其數(shù)據(jù)流程系從GJY灌漿自動記錄儀到Access數(shù)據(jù)庫（此為數(shù)據(jù)輸入過程），再從Access數(shù)據(jù)庫到后續(xù)處理圖表（此為數(shù)據(jù)輸出過程）。整體來看軟件運行于數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)的輸入輸出都基于數(shù)據(jù)庫的操作（見圖1）。

圖1 灌漿數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)體系結構圖Fig.1 The framework picture of the software of grouting data collection＆analysis＆management system

2.4 數(shù)據(jù)結構

本軟件在PC機端選用Microsoft Access2003數(shù)據(jù)庫存放灌漿數(shù)據(jù)，每個工程對應一個*.mdb數(shù)據(jù)庫文件。其內(nèi)部數(shù)據(jù)表結構如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫結構表Table 1 Database Structure

2.5 運行平臺

2.5.1 硬件環(huán)境

運行本軟件，擬推薦使用Pentium II 233以上的IBM（或兼容）個人計算機，64 M以上內(nèi)存。

2.5.2 軟件環(huán)境

本軟件支持中文Windows98、Windows me、Windows NT4.0、Windows 2000和WindowsXP操作系統(tǒng)。

3 數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)主要功能

3.1 數(shù)據(jù)采集功能

本軟件數(shù)據(jù)采集有兩種方式：一種是以數(shù)據(jù)線直接連接記錄儀和筆記本電腦，在筆記本電腦上運行本軟件，將記錄儀中的數(shù)據(jù)通過RS232串口直接采集到工程數(shù)據(jù)庫中；另一種方式是用U盤作為中轉，先將記錄儀數(shù)據(jù)以*.gjy的格式保存到U盤上，然后在PC機上運行本軟件，插上U盤，打開*.gjy文件并將其中的數(shù)據(jù)保存到工程數(shù)據(jù)庫中。

3.1.1 采集記錄儀數(shù)據(jù)

本軟件直接采集記錄儀上的數(shù)據(jù)時，可用專用的數(shù)據(jù)連接線，一端連接記錄儀上的數(shù)據(jù)傳輸口，另一端連接筆記本電腦上的RS232串行通訊口，筆記本電腦這端運行本軟件選擇接收數(shù)據(jù)；記錄儀端選擇發(fā)送數(shù)據(jù)。則記錄儀中存儲的灌漿數(shù)據(jù)將以設定好的格式傳輸?shù)杰浖?，并保存到當前工程?shù)據(jù)庫里。其數(shù)據(jù)流程和存儲媒介見圖2。

圖2 采集記錄儀數(shù)據(jù)圖Fig.2 The picture of collecting recorder’s data

3.1.2 采集U盤數(shù)據(jù)

本軟件采集U盤數(shù)據(jù)時，首先將U盤插到記錄儀的U盤接口上，記錄儀選擇發(fā)送數(shù)據(jù)，將記錄儀中存儲的灌漿數(shù)據(jù)以設定好的格式傳輸?shù)経盤中，以*.gjy二進制文件的形式儲存，然后拔下U盤，插到PC機的U盤接口上，在PC機上運行本軟件，打開*.gjy文件，按設定好的格式將*.gjy文件的內(nèi)容讀到軟件中，保存到當前工程數(shù)據(jù)庫里。其數(shù)據(jù)流程和存儲媒介見圖3。

圖3 采集U盤數(shù)據(jù)圖Fig.3 The picture of collecting data of flash RAM

3.2 數(shù)據(jù)管理功能

本軟件可以管理工程數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)，可按工程——部位——鉆孔——工作段——工作記錄的方式分層檢索查看，并可對每一層數(shù)據(jù)進行新增、修改和刪除操作。例如：

（1）首先新建一個工程或者打開一個已有工程，如名稱為三峽.mdb，軟件主界面將出現(xiàn)一個部位欄，其中顯示三峽工程內(nèi)的所有部位。

（2）管理三峽工程內(nèi)的部位、鉆孔、工作段、工作記錄信息。其中部位信息需要用戶手工建立，而鉆孔、工作段和工作記錄信息則根據(jù)具體情況，即可以由用戶手工逐一建立，又可以通過數(shù)據(jù)采集的方式自動建立。

（3）假設在三峽工程內(nèi)新建一個部位，點擊新增按鈕，彈出新增對話框，填入需新增部位的名稱、開竣工日期等信息，點擊確定按鈕，即可在部位欄中出現(xiàn)一行新增的部位信息。

（4）假設部位欄里建立了3個部位，分別是部位1、部位2、部位3。選中部位2，點擊屬性按鈕，彈出屬性對話框，其中顯示新建該部位時填入的所有信息，此時可以對這些信息進行修改，然后按確定按鈕，則部位欄中顯示的部位2的信息作出了相應更改。

（5）選中部位2，點擊前進按鈕，部位欄轉變?yōu)殂@孔欄，顯示部位2下的所有鉆孔信息。假設目前部位2下有3個鉆孔，分別是鉆孔1、鉆孔2、鉆孔3，選中鉆孔2，點擊前進按鈕，鉆孔欄轉變?yōu)楣ぷ鞫螜冢@示鉆孔2下的所有工作段信息。假設目前鉆孔2下有3個工作段，分別是工作段1、工作段2、工作段3，選中工作段2，點擊前進按鈕，工作段欄轉變?yōu)楣ぷ饔涗洐?，顯示工作段2的所有工作記錄。如此每前進一步都可以進入更深一層，瀏覽更詳盡具體的數(shù)據(jù)。反之如果點擊后退按鈕則回溯到上一層數(shù)據(jù)，即從工作段2的所有工作記錄——鉆孔2下的所有工作段信息——部位2下的所有鉆孔信息——三峽工程內(nèi)的所有部位。

（6）選中部位2，點擊刪除按鈕，軟件將詢問是否確定刪除部位2及以下信息，若點擊確定則系統(tǒng)不僅將刪除部位2，而且將刪除部位2下的3個鉆孔及3個鉆孔下的所有工作段和所有工作段下的所有工作記錄。

（7）若需新增、修改或刪除鉆孔、工作段，其方法與新增、修改或刪除部位是一致的。

（8）隨著工程進展，當前工程中的數(shù)據(jù)逐漸增多，在需要時可生成工程報表和工程圖表。

3.3 圖表繪制功能

本軟件可以按照水泥灌漿施工技術規(guī)范的要求制作各類后續(xù)處理圖表。其中報表制作有兩種方式，一種是通過VB中的報表生成器來實現(xiàn)，直接生成需要的報表供瀏覽和打印。此功能要求首先在報表生成器中繪制出報表的模板，然后從數(shù)據(jù)庫中取出報表所需的各項數(shù)據(jù)，生成一個臨時表，將臨時表各字段分別綁定到報表模板的對應列中，對于匯總合計數(shù)據(jù)則分別計算后填入表尾相應位置。另一種是將報表導出到Excel中，生成Excel文件，方便隨時瀏覽、修改、保存和打印。繪圖可通過PictureBox控件來實現(xiàn)，直接生成需要的圖樣供瀏覽和打印，還可以將圖樣保存為BMP格式的電子文檔。本軟件主要可以生成以下幾種圖表：

（1）施工記錄表：記錄具體某段灌漿或壓水的詳細數(shù)據(jù)記錄，每一行顯示一條工作記錄；

（2）灌漿孔成果一覽表：記錄一個灌漿孔的各段灌漿數(shù)據(jù)，每一行顯示一個灌漿段；

（3）部位灌漿分序統(tǒng)計表：記錄一個部位下不同排序不同孔序的各個鉆孔透水率區(qū)間值和單位注入量區(qū)間值等信息，每一行顯示一個鉆孔；

（4）部位各次序孔灌漿成果表：記錄一個部位下不同排序的每一個孔序的鉆孔數(shù)量、透水率區(qū)間值和單位注入量區(qū)間值等信息，每一行顯示一個孔序；

（5）灌漿工程完成情況表：按部位順序記錄一個工程下各個部位的鉆孔數(shù)量、鉆孔總深度、水泥注入量等信息，每一行顯示一個部位；

（6）帷幕灌漿工程檢查孔壓水試驗成果一覽表：按部位順序記錄一個工程下各個部位的檢查孔數(shù)量、透水率區(qū)間值等信息，每一行顯示一個部位；

（7）施工曲線圖（P-T圖）（Q-T圖）：記錄某段灌漿或壓水的壓力隨時間實時變化曲線圖、流量隨時間實時變化曲線圖；

（8）帷幕灌漿綜合剖面圖：以剖面圖的形式繪制出一個部位下各鉆孔每一段的單位耗灰量情況，以連續(xù)的小矩形塊表示每一段，以矩形塊的寬度表示每一段單位耗灰量的大小。

（9）透水率頻率及累計曲線圖：以透水率區(qū)間值作為橫軸，以頻率0至100%作為縱軸，繪制一個部位下某一排序的所有鉆孔的所有工作段的壓水透水率的頻率曲線圖及累計頻率曲線圖。頻率曲線圖是指處于各個透水率區(qū)間的工作段數(shù)量占全部工作段數(shù)量的比例圖，累計頻率曲線圖是指比例從0至100%連續(xù)變化的曲線圖。

（10）單位注入量頻率及累計曲線圖：以單位注入量區(qū)間值作為橫軸，以頻率0至100%作為縱軸，繪制一個部位下某一排序所有鉆孔的所有工作段單位注入量的頻率曲線圖及累計頻率曲線圖。頻率曲線圖是指處于各個單位注入量區(qū)間的工作段數(shù)量占全部工作段數(shù)量的比例圖，累計頻率曲線圖是指比例從0至100%連續(xù)變化的曲線圖。

4 數(shù)據(jù)采集分析管理系統(tǒng)應用實例

本軟件研制完成后，先后在廣西龍灘電站、廣西百色水利樞紐、云南金安橋電站、四川向家壩水電工程等水電工程中得以廣泛應用并取得良好的應用效果，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。

4.1 應用情況

本軟件主要交付水利工程施工單位使用。首先通過安裝光盤或直接拷貝安裝包的方式交付軟件給用戶，然后指導用戶安裝使用，詳細講解軟件的使用方法和操作步驟。用戶根據(jù)使用說明書和具體的講解，嘗試手工建立工程、部位、鉆孔等信息，然后采集實際的灌漿數(shù)據(jù)并保存到建好的工程數(shù)據(jù)庫中。采集時可直接將安裝有本軟件的筆記本電腦帶到工地現(xiàn)場，通過專用的數(shù)據(jù)連接線連接記錄儀與筆記本電腦，然后運行軟件進行數(shù)據(jù)采集；但更方便的方法是將U盤插到記錄儀的U盤插口上，將記錄儀數(shù)據(jù)以*.gjy的文件格式保存到U盤上，然后將U盤帶回后方資料整理員處，通過本軟件打開*.gjy文件并保存其中的灌漿數(shù)據(jù)。工程數(shù)據(jù)庫中有了實際數(shù)據(jù)后，可嘗試對這些數(shù)據(jù)進行查詢或修改，并依據(jù)數(shù)據(jù)量的多少嘗試繪制各種施工圖表。例如，針對每一段工作數(shù)據(jù)可繪制施工記錄表和施工曲線圖；積齊一個鉆孔的數(shù)據(jù)后可繪制這個鉆孔的灌漿孔成果一覽表；積齊一個部位的數(shù)據(jù)后可繪制這個部位的部位灌漿分序統(tǒng)計表、部位各次序孔灌漿成果表、透水率頻率及累計曲線圖、單位注入量頻率及累計曲線圖和帷幕灌漿綜合剖面圖。對于繪制出的圖表需先行交付業(yè)主和監(jiān)理審核，有不符合工程實際要求的地方需及時修改完善軟件，直到所有圖表均達到工程要求并通過業(yè)主和監(jiān)理的審核認可為止。

4.2 應用效果及改進措施

本軟件通過在以上工程的應用，取得良好的應用效果，基本能夠滿足工程實踐的需要，能夠很好的與GJY系列灌漿自動記錄儀配合使用，為工程資料的匯總整理及工程圖表的繪制提供了方便、快捷、高效的工作方式，極大地減輕了施工單位在灌漿資料整理上的工作量，節(jié)省了時間和人力，同時也為業(yè)主、監(jiān)理有效監(jiān)控灌漿施工質(zhì)量提供了科學、有效、可靠的依據(jù)和手段。

本軟件在實際工程應用中，也反映出了某些不足，主要表現(xiàn)在在繪制圖表方面。本軟件繪制圖表時均是依據(jù)灌漿施工規(guī)范上的樣表，而實際工程中使用的圖表內(nèi)容和格式往往不同于規(guī)范上樣表的內(nèi)容和格式，且各個工程均不盡相同，因此每到一個新的工程都必須修改軟件。另外，圖表生成的方式不夠靈活，尤其繪圖功能亟待加強。

展望未來，本軟件在保持自身優(yōu)勢的前提下，尚需進一步完善圖表繪制功能和數(shù)據(jù)采集功能，考慮增加多點式記錄儀的功能，以便更好地滿足工程實際的需求。

［1］ DL／T 5148-2001，水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范［S］.

［2］ SL 62-94，水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范［S］.

［3］ 張鳳玲，王英賢，姚振和，等.GJY-II型灌漿自動記錄儀簡介［J］.長江科學院院報，1996，（2）：41-43.

［4］ 王英賢，張鳳玲.GJY-II型灌漿自動記錄儀在GIN法灌漿中的應用［J］.長江科學院院報，1998，（1）：51-53.

（編輯：趙衛(wèi)兵）

Development and App lication of Grouting Data Collection＆Analysis＆M anagement System

ZHU Jie，LUO Yi
（Yangtze River Apparatus Automation Research Department，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

The grouting data collection＆analysis＆management system cooperates to use with GJY grouting automatic recordermainly，which is used for collecting，analysing and managing various kinds of grouting data。The article introduces the developmentbackground，function design，development platform，system framework，data structure，running platform，main functions，application effect and improved measures of the software.This system has been used in several large-scale water resources projects，has

good effect and integrated rich experience.

the grouting data collection＆analysis＆management system；grouting automatic recorder；development；application

TV53

A

1001-5485（2009）08-0084-04

2008-08-28；

2009-04-28

祝 捷（1977-），女，武漢市人，工程師，學士，從事計算機軟件研制開發(fā)與技術管理工作，（電話）027-82829771（電子信箱）zhujie7719＠tom.com。