基坑监测信息管理系统的设计与实现

【前言】基坑监测信息管理系统的设计与实现由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1、概述 基坑工程变形监测是岩土工程信息化施工不可或缺的重要措施之一，其工作贯穿于基坑工程和地下工程设施施工的全过程。其监测项目主要有：围护墙(边坡)顶部水平位移、围护墙(边坡)顶部竖向位移、深层水平位移、立柱竖向位移、支撑内力、地下水位、周边地表竖向位...

摘要：随着我国经济发展和城市建设现代化的不断提高，高层建筑将越来越多，同时为了满足各种使用功能的需要，建造地下室也将越来越多，随之而来的便是深大基坑的开挖与支护问题，尤其在软土地基中深基坑开挖支护工程的设计与施工，给岩土工程师提出了许多问题和挑战。本文主要就是针对基坑监测信息管理系统的设计与实现来进行分析。

关键词：基坑监测；信息管理系统；设计

中图分类号：TV551文献标识码： A

引言

基坑变形监测通过对实测数据进行处理，评价基坑当前的安全状况，对变形趋势作出分析，用于指导施土，是基坑工程质量保证的基本要素之一。基坑监测信息系统以工程化管理的思想对所获取的监测信息进行管理，可以为基坑工程的信息施工提供快速、准确、形象、直观的监测数据及分析与预测成果，能够较好地满足基坑监测数据快速处理、反馈的需要。

1、概述

基坑工程变形监测是岩土工程信息化施工不可或缺的重要措施之一，其工作贯穿于基坑工程和地下工程设施施工的全过程。其监测项目主要有：围护墙(边坡)顶部水平位移、围护墙(边坡)顶部竖向位移、深层水平位移、立柱竖向位移、支撑内力、地下水位、周边地表竖向位移、周边建筑和地表的裂缝、周边管线变形以及周边建筑的竖向位移、水平位移、倾斜等。为了及时准确地掌握基坑工程的变形情况和了解监测目标当前的安全状态，需对每个监测项目由专人进行周期性的观测。

现场监测的目的是及时掌握基坑支护结构和相邻环境的变形和受力特征，并预测下一步的发展趋势。而目前现场监测人员的水平往往参差不齐，对数据的敏感性也存在差异，现场监测模式大多仍停留在“测点埋设-数据监测-数据简单处理—报表提交“的阶段，面对大量的监测信息，监测人员很少对所获得的信息数据及其变化规律进行总结分析，并预测下一步发展趋势及指导施工。数据处理方法也多由人工完成，处理效率低、反馈成果不及时、缺乏分析深度，影响工程决策的效率，且原数据、报表、日志等以简单的word或excel形式进行保存，不利于日后进行快速查询和分析。因此结合工程经验，从工程应用的角度出发，构建以数据库为基础的，集信息管理、报表输出、数据分析与预测为一体的基坑监测信息管理系统是十分必要和迫切的。

2、系统设计

针对变形监测工程中的信息管理需求，分析变形监测的原理和数据处理、分析方法，抽象为变形监测信息管理的概念模型，以GIS为基础，将变形监测数据处理、变形分析等方法融合于信息管理系统中，设计变形监测数据管理系统平台(简称DMIS)的总体构架、功能模块和实现途径，实现变形监测信息管理和处理的自动化、信息化。

2.1、系统设计和开发的原则

(1)实用性

考虑在实际监测中的实用性，操作简单，界面采用纯中文菜单，并建立相应的帮助信息暨帮助机制。

(2)组件式开发

采用一套组件把系统功能封装起来，便于像搭积木一样组建一个变形监测信息管理应用系统。

(3)标准化

按照已有标准和约定俗成的习惯，实现用户易学易用的要求，满足维护人员程序可读性的要求。

(4)可靠性

系统的变形分析方法必须经过严密的测试，保证所有功能是可以预测的，即输入相同的数据，系统能够给出相同的结果，给出无效数据，系统能够自动警告。

(5)可扩展性和兼容性

选择系统开发的工具和系统的结构，应该随着功能和适用范围不断扩大，都应该可不断扩展和兼容。

2.2、系统构架

系统分为数据层、组件层和应用层三层设计。数据库是数据服务层，存储和提供系统所需处理的数据；组件层包括各种应用开发组件和软件，其功能是提供数据处理的应用工具；应用层是利用组件层提供的工具开发出的针对用户的各种具体应用。其系统框架及其功能模块如图1所示。

2.3、系统数据库设计

变形监测信息数据库是本系统的基础和核心，它是用来存储原始观测数据、已知数据、预处理数据、平差结果数据、分析与预测数据，是系统完成变形分析和预测的基础。

在综合考虑变形监测数据的特点以及用户的需求基础之上，设计了适用于本系统的数据库。在具体的设计中，力求做到数据冗余度最小，系统资源需求最小，用户满意度最高。本数据库由不同的表组成，各种不同的表之间通过关键字建立相应的关系，变形体信息如表1所示。观测信息如表2所示。

3、系统的功能模块

3.1、工程管理

该模块主要实现对工程文件的新建、打开、备份、删除等操作，除监测方案外，监测日志、原始数据及数据处理结果等均存放于数据库文件中不同的数据表中。

3.2、资料管理

在工程项目目录下创建档案数据文件夹，将监测方案相关文件以密码保护文档的形式存储其中，可在管理系统中对其进行查阅。同时，将监测日志添加至数据库相应数据表中。监测日志一旦入库，不得对其进行修改、删除等操作，只可在备注字段中添加相关说明。

3.3、数据管理

该模块是系统的主要模块之一，执行对监测数据进行预处理、入库、处理、报表输出等基本功能。

数据预处理主要对边角网、水准网等数据进行提取、平差和计算，通过提前设定的限差对原始数据及其计算结果进行检查，生成原始记录电子表格、计算结果报表和入库通用格式文件。通用格式文件便于第三方软件的数据处理结果导入数据库中，其基本格式如下

测点编号，备注，属性1，属性2，……

创建工程管理文件时，在数据库中为每个监测项目创建一个定义了若干字段的数据表，数据入库模块就是将通用数据格式的数据添加至数据库相应的数据表中。

数据处理模块是对当日所获得的监测数据进行归档及处理，并添加至相应的数据处理成果表中，评价当前预警状态并将日报和上传管理部门文件等输出的过程。每一个监测项目的数据处理成果表中应包含测点编号、初始属性值、上次属性值、本次属性值、本次变化量、累计变化量、变化速率、本次监测时间、上次监测时间、监测人员等字段，以准确反映当前时间的测点状态。基本报表文件应包含监测项目的名称、监测时程、报警值、最大变化量、当前状态、监测人员等属性，同时应在报表中绘制累计变化量的时程曲线和变化速率曲线，并给出监测结论及建议。

4、数据分析

数据分析是基坑监测信息管理系统极为重要的组成部分，包括信息查询和变形预测两大模块。

信息查询包括监测方案、监测日志、原始监测数据及其处理结果等的查询，在程序窗体上以图、表等形式直观地体现出来，同时可查看各测点的状态，进行数据的汇总、统计、比较。

变形预测模块通过实测数据分析法对可测点的数据进行分析与预测，该方法不管变形的作用机理如何复杂，其效果均通过位移表现出来。利用现场监测数据，通过建立数据模型可较好地预测后续开挖地层的变形。系统中提供的分析方法主要有:回归分析法、灰色系统(GM)建模预测法、时序(AR)建模预测法以及组合预测方法等。用户可通过查看测点现有监测数据的时程曲线，并根据其变形规律选择合适的方法预测该测点未来若干时期的变形结果。在预测完成后，系统自动给出相应预测方案的评价指标，并可对预测报告进行打印输出。

5、系统的实现方案

基坑监测信息管理系统(如图2所示)以Access数据库为基础，在VisualStudio2008平台上调用Word,CAD,Excel,ZedGraph等相关组件进行相应的操作。

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DotNetBar是一组用十.NETFramework环境下的设计开发组件集，利用该组件集能够打造绚丽并且实用的应用程序界面，给开发人员提供了极大的便利。笔者一在系统设计时，考虑到软件的美观性与设计的方便性即采用了这一组件集。

灵活运用MicrosoftOffice的Access可实现数据库系统及报表、日志等输入、输出的功能，这是整个系统实现极为关键的基础，也是系统稳定、有序运行的强有力的保障。

ZedGraph是一个非常优秀的开源的作图控件，通过该控件可实现各种曲线图的绘制，如累积变化量时一程曲线、变化速率曲线等。

结束语

基坑工程变形监测是岩土工程信息化施工不可或缺的重要措施之一，其工作贯穿于基坑工程和地下工程设施施工的全过程。为了及时准确地掌握基坑工程的变形情况和了解监测目标当前的安全状态，需对每个监测项目由专人进行周期性的观测。

参考文献

[1]邢卫民,侯金波,张敏,刘旭春.基坑监测信息管理系统的设计与实现[J].测绘通报,2012,04:71-74.

[2]李世群.基坑监测系统的研究与实现[D].电子科技大学,2011.

[3]程玉书.变形监测信息管理系统的设计与实现[J].测绘信息与工程,2008,03:31-33.