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地下工程监测信息管理分析系统介绍武汉大学2020年1月3日提纲1、软件整体描述2、功能详解与软件演示3、软件特色说明4、总结1.软件整体描述软件开发的主要任务是为多种类、多数量地下工程监测资料的快速管理、准确的检索、直观的可视化和及时的分析反馈提供系统的解决方案。软件考虑到安全及后续的升级，设计过程着重以下设计原则：（1）安全控制：多级别用户权限；（2）网络支持：支持C/S和B/S；（3）模块化：各模块相互独立，也可以相互调用，可扩充好；（4）方便的导入导出功能：能与excel，access，cad等数据文件通信，并能按要求将数据或表格输出到excel、word等文件；（5）兼容性好：对硬件（特别是外部设备）的依赖少，适用于大部分常规PC设备；（6）易用性：界面友好，操作简单，支持交互操作。1.1开发任务和目的1.2数据库设计数据库是软件的基础，构建一个结构精练、冗余少的数据结构非常重要。以下六种对象为数据结构的基本单元。1、工程项目：具体的某一监测项目。2、标段：监测项目的一部分。3、断面：特殊监测面或代表性强的监测面。4、监测设备：为使监测结果更全面，采用多种监测手段。5、监测组：监测区域内各类监测仪器的集合。6、监测点：具体监测仪器的监测部位。通过以上基本单元可以很好地表示监测工程与各种监测仪器之间复杂的从属关系。1.2数据库结构数据库结构设计参考了众多地下工程监测项目的主要特点，抽象出监测项目的概念模型。符合此概念模型的地下工程项目均可使用此软件，适用性强。具体数据库结构如下图：工程项目工程ID工程名称工程概况开始时间结束时间标段标段ID标段名称工程ID开始桩号结束桩号备注断面断面ID断面名称标段ID所处桩号监测设备设备ID设备名称设备属性设备类型计算公式使用说明组组ID组名称断面ID设备ID监测时间备注测点测点ID测点名称组ID设备ID断面ID安装位置备注安装时间备注备注备注1.3软件架构软件的结构完善，四层架构间的接口设置合理，层间的联系清晰明朗；各层内部又以模块化的形式存在，内聚性高。通过ADO.NET以及com技术，建立数据库与Excel,CAD等文件和软件之间的快速读写通道。接口层设计合理的多维动态数组、多级链表等数据结构，存储监测系统所需的大量数据。数据层根据人机交互操作产生的指令，完成数据的管理、计算、统计、分析等工作。应用层把数据操作完成后的结果，以表格、图形（二维、三维）等形式展现出来。显示层1.4系统模块信息管理系统信息录入子系统信息转换子系统监测数据检验子系统文档管理子系统信息输出子系统三维动画子系统数据库维护子系统①②③④⑤⑧⑦系统管理子系统⑥⑨用户帮助子系统监测数据质量评价子系统⑩信息录入信息转换数据检验质量评价文档管理信息输出三维动画用户帮助数据库维护系统管理1.4各模块之间的联系（1）基于VS2008编程环境，SQLServer为数据平台，使用C#为主要开发语言编写，兼容性好，运行效率高；（2）基于openGL的三维显示技术，稳定高效，显示效果好，接口丰富，可扩展性好；（3）通过Matlab编写独立的dll动态库，充分利用MatLab强大的数据分析统计功能。（4）基于ObjectARX的CAD二次开发技术，尽量利用已有的CAD信息；（5）使用office2003（或更高版本）的com控件，建立与office办公软件间的连接，完成读取数据、生成报表等操作，简单易用。1.5开发手段2.功能详解及软件演示2.1登陆界面指定数据库服务器管理员用户权限：具有修改、更新数据库权限。普通用户权限：浏览权限，无修改、更新数据库等权限。两级用户权限主要是考虑到数据库的安全。菜单栏工具栏绘图区域监测设备栏评价区域搜索栏设备类型选择下拉菜单面板选择栏面板选择栏2.3菜单栏监测设备监测属性测点属性监测数据质量评价洞室围岩变形及松动圈评价监测设计合理性分析施工开挖质量总结评估围岩稳定发展预测评估输出图表等设置分期时间位移统计应力统计此节详细说明了各菜单项的下拉菜单，红色文字代表有待完善的功能。2.4工具栏监测点属性监测点位置属性监测结果更新已有的某个（或所有的）监测点的监测成果选择监测信息CAD文件及CAD版本在CAD程序中生成自定义面板并自动获取监测布置信息及洞室轮廓工具栏主要作用是帮助用户快速形成数据库；导入CAD数据功能利用CAD文件自动获取监测布置信息，添加设备功能是手动添加，前者方便快捷，后者作为前者的补充。更新功能采用双进程，更新过程中仍可以有其它操作；同时使用数据锁技术，在更新过程中禁止其它指令读写该数据。2.5监测点属性修改按钮监测设备属性多点位移计具体某个测点属性此对话框的主要作用：1、监测设备和监测点的属性浏览。2、局部修改监测设备及监测点的属性值。2.5监测设备搜索栏下拉菜单右键菜单此对话框的主要作用是方便用户对监测点执行一系列操作。此红色区域为正在开发功能，模块和接口已预留。采用数学方法，结合物理场剔除野值；并采用小波消除噪音。2.6三维视图三维视图主要采用OpenGL绘图技术，绘制监测设备布置图形。方便用户从多角度观察监测设备的布置。可以完全嵌入前后处理软件2.7原始数据表右键菜单右击此处可选择用户重点关注的列。监测数据的特征值选择测点2.8位移/速率/加速度曲线栅格疏密选择精确定位坐标，遇到曲线变色并左击标记开挖分期时间用于周报、月报和年报的编写。根据情况自动生成不同曲线形式2.9位移/速率/加速度曲线根据情况自动生成不同曲线形式图形操作及保存此曲线图采用GDI+绘图技术，通过位移时间、速率时间和加速度时间过程曲线反应围岩的稳定情况。根据位移、速率和加速度超过警戒值时间的长短对此处围岩进行预警。2.10位移-深度曲线选择需要显示的时间点曲线。位移-深度曲线某时间点沿深度方向的位移曲线图，一般用于大致确定松动圈的范围。2.11动态效果图平移缩放播放控制比例尺时间条右键菜单：显示设置2.12监测数据质量评价可靠度：主要反映监测数据的真实程度。缺失度：主要反映监测工作进行的严谨程度。饱和度：主要反映监测工作进行的力度。工程应用中采用数据的可靠度、饱和度和缺失度三个指标评价监测数据的质量。2.13监测数据统计用户自定义位移分段区域。成果输出到其它格式文件成果列表：通过此表可以分析位移的大小分布，便于工作人员从整体把握工程情况。3.软件特色说明3、特点总结（1）此软件可独立使用，也可以与数值计算程序结合使用。（2）标准的Windows程序，全部采用了以图形化的界面来显示和修改数据，界面友好，操作简单，使用方便；（3）采用面向对象的.net语言作为应用软件开发工具，全面支持Intranet/Internet上的各种新技术和复杂应用；（4）强大的权限管理功能，提供全面的安全策略。可为每个进入本系统的用户设置不同的权限。权限控制可细到记录、字段级。（5）采用模块化的设计方式，具有良好的可扩展性，易于日后的维护和升级，每个子模块有清晰的接口，便于与其他系统实现高度的数据共享。2020/1/328介绍完毕谢谢各位领导和专家！分期时间分期ID开始时间结束时间备注轮廓直线直线ID断面ID所处洞室起点坐标终点坐标备注轮廓弧线弧线ID断面ID所处洞室左上角点坐标监测设备信息设备ID设备类型断面ID所在洞室安装高程三轴夹角Sample_PROP设备ID监测点ID安装深度坐标所处单元局部坐标测点数备注右下角点坐标起始角度弧线包角备注超前与否安装时间分期ID备注计算存储否是计算并入库调用数据输出成果PropertiesisInSQLisNullisAdvanceisDrawDataMethodsCompareToToStringIsExistChangePoint……InterfaceReadWriteSaveDraw……MembersIDTypePositionSectionSetTimeMonitorEquipmentStartMoniDateEndMoniDate…...……PropertiesPointNumisNullisAdvanceisDrawDataMethodsReadWriteSaveDraw……SectionRoomMembersIDPointCollectionAngleMultiplePositionExtensometer(多点位移计)…………PropertiesMoniDateMoniData…………MembersNameLengthMonitorPoint(监测点)锚杆应力计锚索测力计土压力计测缝计2020/1/333阈值选择分解层数选择2020/1/334图4.1原始曲线heursure阈值2层分解heursure阈值5层分解heursure阈值8层分解图4.2图4.3图4.4rigrsure阈值5层分解sqtwolog阈值5层分解minimaxi阈值5层分解图4.2图4.3图4.4heursure阈值5层分解图4.1图4.2m=15图4.3m=30图4.4m=45图4.1m=5图4.1实测曲线图4.2对数拟合曲线图4.3指数拟合曲线图4.4双曲拟合曲线数据库SQLServer前处理SQL查询模块缺失插补剔除粗差小波消噪计算模块ADO数据管理CAD模块Excel模块Excel模块存储更新ADO控件修改ADO控件检索SQL遍历模块SQL更新模块统计ADO控件位移大小位移分布应力大小位移分布Office组件Excel表格word文档拟合分析ADO控件SQL查询模块监测数据质量评价拟合多项式对数指数双曲监测数据简单预警拟合绘图模块曲线图形动态图形三维图等