基于VB的隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)設計與開發(fā)

徐孟強，杜 強，常勛奇，桑圣華，武海濤

(華設設計集團股份有限公司 華設檢測科技有限公司，江蘇 南京 210001)

現(xiàn)階段自動化監(jiān)測手段已經廣泛應用于邊坡、大壩、運營期地鐵等多個領域的監(jiān)測工作，自動化監(jiān)測手段的發(fā)展與普及提高了監(jiān)測工作的工作效率[1-2]。由于隧道建設施工的自身特點，自動化監(jiān)測手段仍不能較好的運用到隧道監(jiān)控量測工作中，現(xiàn)階段人工測量是隧道監(jiān)控量測采用的主要監(jiān)測手段。人工測量會采集到大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，常規(guī)人工+EXCEL數(shù)據(jù)管理模式易造成監(jiān)測數(shù)據(jù)管理混亂、數(shù)據(jù)調用困難，對生成各種變化曲線并分析圍巖和支護結構的變化情況很不方便，因此監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)已經成為監(jiān)測技術發(fā)展的一種新趨勢和方向?？紤]人工監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法存在的缺點，結合 VB開發(fā)語言的功能特點，開發(fā)了隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)應用到實際生產項目中，有效提高了現(xiàn)場工作人員的工作效率及工作能力。

1 系統(tǒng)原理及功能設計

1.1 理論基礎

Access數(shù)據(jù)庫功能體現(xiàn)在三個方面：數(shù)據(jù)分析、軟件開發(fā)以及數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)通過建立VB與Access數(shù)據(jù)庫之間的鏈接，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在軟件與數(shù)據(jù)庫中共享及傳遞。同時系統(tǒng)使用VB開發(fā)語言調用OWC ChartSpace[3]，DWGViewX，CommonDialog等控件，借助于這些控件特有的功能及Access數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)AutoCAD圖形顯示、監(jiān)測數(shù)據(jù)報表輸出、監(jiān)測結果可視化表達等功能。

1.2 功能設計

系統(tǒng)開發(fā)的主要目的是提高監(jiān)控量測的工作效率，在充分結合隧道工程監(jiān)測理論和計算機技術的基礎上，隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)設計與開發(fā)了4個模塊：工程項目模塊、監(jiān)測數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)處理分析模塊及輔助模塊，主體框架結構見圖1。

2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)界面

隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要面向參與隧道監(jiān)測工作的監(jiān)測人員，本系統(tǒng)在軟件開發(fā)的過程中，除遵守一般的windows程序設計規(guī)定之外，同時還兼顧隧道監(jiān)測領域的專業(yè)特色，力求軟件界面直觀簡潔、易于使用，操作方便快捷。系統(tǒng)主界面由四部分組成，分別為菜單欄、工具欄、樹形菜單管理器、狀態(tài)欄等，具體內容見圖2。

2.2 工程項目模塊

工程項目模塊主要包括項目新建、項目編輯、項目刪除等。選擇“新建項目”，輸入項目信息如隧道名稱、隧道概況描述、建設單位、施工單位、監(jiān)理單位以及監(jiān)測單位等基本相關信息后，新建工程在軟件所在路徑建立以隧道名稱命名的Access數(shù)據(jù)庫(.mdb)文件。后期可以在軟件系統(tǒng)中直接對工程項目基本信息進行編輯修改。

2.3 項目數(shù)據(jù)管理模塊

該模塊是整個系統(tǒng)的基石，屬于公共子模塊。整個隧道在變形監(jiān)測期內的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)的輸入、存儲、查詢、修改與刪除都由其統(tǒng)一管理。

該模塊包括兩大操作功能：數(shù)據(jù)表的新建刪除查詢操作及監(jiān)測數(shù)據(jù)轉化后入庫。

數(shù)據(jù)需要存儲在相應的數(shù)據(jù)表中，數(shù)據(jù)存儲前需要建立數(shù)據(jù)表。項目信息數(shù)據(jù)表在新建項目時自動建立，其余數(shù)據(jù)表需要后期手動建立。關鍵代碼如下：

cat.ActiveConnection = "Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=" & paddress

tb2.Name = zdname(1)′表的名稱

For j = 2 To szdzs + 1

If zdname(j) = "觀測日期" Then

tb2.Columns.Append zdname(j), adDate

ElseIf zdname(j) = "標號" Then

……

End If

Next j

cat.Tables.Append tb2′建立數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)表建立后，可以選擇三種方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入到相應的數(shù)據(jù)表中：從txt文檔中導入、從EXCEL文件導入或者直接復制粘貼數(shù)據(jù)，同時可以進行數(shù)據(jù)表的刪除及數(shù)據(jù)查詢工作。

2.4 數(shù)據(jù)處理分析模塊

采用VB語言調用OWC ChartSpace控件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢與分析、監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化表達(見圖3)。VB調用OWC ChartSpace控件實現(xiàn)報表顯示及繪圖功能的關鍵代碼如下：

Spreadsheet1.Sheets("數(shù)據(jù)查詢與分析").Cells(i, j) = Format((LD(i)), "0.0")

Set sc1 = chtChart1.SeriesCollection.Add

X軸顯示時間代碼：

chtChart1.SetData chConstants.chDimCategories, chConstants.chDataLiteral, Data1

Y軸顯示變形代碼：

sc1.SetData chConstants.chDimValues, chConstants.chDataLiteral, LD

隧道初期支護變形基本穩(wěn)定應滿足施作二次襯砌前的收縮量已達到總收縮量的80%～90%，通常采用數(shù)據(jù)擬合的方式推算最終位移量，采用的函數(shù)包括：

1)對數(shù)函數(shù)：u=alog(1+t)。2)指數(shù)函數(shù)：u=a e(-b/t)。3)雙曲函數(shù)：u=t/(a+bt)。

采用上述三個函數(shù)同時擬合數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)擬合結束推算最終位移時采用三個函數(shù)中擬合程度最高的一個函數(shù)[4-6]。

基于VB的隧道監(jiān)控量測系統(tǒng)可以一鍵式解決上述問題。運行軟件，選擇需要擬合的斷面及采用的擬合函數(shù)，軟件系統(tǒng)自動計算并選擇最佳擬合函數(shù)，同時計算出擬合值及擬合參數(shù)，通過報表進行輸出(見圖4)。

2.5 輔助模塊

輔助模塊包括三個部分：人員信息管理、儀器信息管理及監(jiān)控量測精度分析。

人員信息管理、儀器信息管理遵循前期信息手工錄入，軟件自動將信息存儲在指定的文件目錄下，后期根據(jù)需要采用關鍵字(儀器設備關鍵字可以采用設備出廠編號，人員關鍵字采用員工工號)查詢功能直接調用詳細信息。

監(jiān)控量測精度分析包括兩大部分：全站儀對邊測量精度分析、三角高程中建設站法精度分析，將實際測量涉及到的角度、距離及儀器參數(shù)等輸入到軟件系統(tǒng)中直接進行計算，對監(jiān)測精度進行評估[7]。

3 軟件應用推廣

基于公司承接的“甬臺溫高速公路第13施工標段墨城隧道監(jiān)控量測”項目開發(fā)出了隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(V1.0版本)，后期基于“杭紹臺高速公路工程紹興金華段第HST-TJ02標段隧道監(jiān)控量測項目”將系統(tǒng)程序發(fā)展完善，進一步實現(xiàn)了監(jiān)測斷面預警通知、極值自動統(tǒng)計輸出等功能。目前，軟件系統(tǒng)持續(xù)為公司新承接的隧道監(jiān)控量測項目服務[8]。

4 結語

結合隧道工程監(jiān)測理論和計算機技術開發(fā)了隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)已經申請了軟件著作權(證書號：軟著登字第6018554號)。系統(tǒng)集數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)測數(shù)據(jù)計算結果報表輸出及監(jiān)測結果可視化表達等功能于一體。軟件系統(tǒng)目前已經在多個隧道監(jiān)控量測項目進行推廣使用，反饋較好，有效提高了現(xiàn)場工作人員工作效率及工作能力。