城市軌道交通橋隧結構巡檢平臺研究與開發

楊玉泉 趙曉燕 楊元偉

（1.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，200092，上海；2.上海市政工程檢測中心有限公司，201114，上海∥第一作者，高級工程師）

近年來，隨著城市軌道交通線路里程數的不斷增加，城市日益增長的交通大大緩解，方便居民的出行。但是，在基礎建設飛速前進的背后，仍有部分技術、材料、設備以及規劃等各方面的不足與缺陷，以致使軌道交通事故時有發生，無論對人民生命安全、精神方面還是對社會財產來說，都造成嚴重的負面影響。從而，提升軌道交通施工及運營安全的意義重大。

在電子信息產業日益發達的當今，個人數字助理（Personal Digital Assistant，簡為PDA）以及智能手機由于具有便攜、操作簡便、通訊快捷等多項優點，而在眾多行業中得到應用，如電力設備巡檢［1］、公路狀況巡檢［2］、野外測量［3］、物流管理等均有PDA的應用實例。物流行業采用PDA對貨物信息進行鑒別和查詢，并能夠與管理總部進行實時在線聯系，野外測量中將PDA作為數據自動采集終端，減輕工作人員的勞動強度，廠房設備以及電力設備巡檢中，PDA替代并改進了傳統的紙張記錄模式，將現場檢查信息實時記錄，在查詢出異常情況時，根據事情的嚴重程度，將信息實時傳送到管理中心，以備及時采取措施，避免重大事故的發生。

軌道交通橋隧結構線路長，全線結構形式除特殊的節點外較為單一，完全進行在線監測既不經濟，也不現實，應采用巡檢系統與在線監測相結合的方法對全線結構的安全性進行把握，即對全線建立巡檢系統并在線路重要節點建立在線監測系統。針對軌道交通橋隧結構的特點以及其當前的人工巡檢現狀，借鑒其他領域PDA應用的成功經驗，設計開發具有針對性的電子化PDA巡檢系統平臺。

1 軌道交通橋隧結構人工巡檢軟件平臺設計

根據軌道交通橋隧結構的特點，將整個巡檢平臺劃分為兩大部分，即具有射頻識別功能的巡檢PDA和后臺巡檢管理平臺，各部分的組成及架構如圖1所示。其中巡檢PDA軟件能夠通過對布設于結構上電子標簽的識別，自動地調出相應巡檢點處的巡檢內容，并由巡檢人員現場對病害進行打分評價，繼而由軟件本身對構件進行狀態初評價。現場巡檢工作完成后的信息存儲于PDA中，巡檢人員根據PDA給出的評價結果，酌情將信息以USB（通用串行總線）或GPRS（通用分組無線網絡）方式傳送到后臺管理軟件，以備管理人員對信息進行存儲和及時反饋，并采取相應的養護維修措施。

圖1 軌道交通橋隧結構人工巡檢平臺架構

2 人工巡檢PDA軟件的實現

根據本巡檢系統的功能并兼顧其與其他軟件的方便對接，采用微軟的Visual Studio 2008.Net平臺進行軟件開發，該平臺支持多種高級程序設計語言，軟件開發更加便捷，同時，.net平臺中提供有智能設備的開發框架，簡化開發過程。本軟件即是以.Net平臺中的VB語言為基礎，在智能設備開發框架上進行的一系列開發。

2.1 程序開發流程

根據前述軌道交通橋隧結構人工巡檢平臺的架構，擬對現場采集PDA軟件依圖2所示流程分巡檢規劃、射頻識別、現場巡檢、數據存儲、狀態初評估等5個模塊進行開發。相應地，各模塊分別實現巡檢工作規劃、射頻識別、現場巡檢數據采集、狀態評估以及數據存儲等五大主要功能。

2.2 程序中類的劃分

Visual Studio.Net軟件平臺是真正面向對象的編程技術，將對象按照不同的性質進行劃分得到類，同類對象在數據和操作性質方面具有公共屬性，增強了程序的健壯性和可復用性。軌道交通橋隧結構包含的節點較多，橋梁結構中多以鋼筋混凝土或鋼結構簡支梁橋、連續梁橋為主，少數節點較特殊，如上海市軌道交通3號線中的剛構橋、系桿拱橋等，隧道結構則是以盾構形式為主。根據這些結構的類型特點，在巡檢軟件開發初始，構建軟件編程中所需相應的類以及各個類包含的子類（見圖3）。考慮程序編制的整體性，將沿線敷設的軌道以及巡檢的基本信息等作為與橋梁、隧道結構并列的類，并同時定義類與子類間的相互關系，以備程序編寫時調用方便。

圖2 程序開發流程圖

圖3 PDA巡檢軟件中類的劃分

2.3 人工巡檢PDA軟件的功能

為完成基于本系統架構的巡檢工作，將PDA軟件的主要功能歸納為用戶登錄、巡檢工作選取、巡檢工作規劃、基本信息、現場巡檢、數據存儲、構件級的評估以及養護維修決策等8大主要功能。軟件的主要界面如圖4～圖6所示。

圖4 巡檢設置界面

圖5 現場巡檢界面（1）

圖6 現場巡檢界面（2）

（1）用戶登錄：在巡檢開始時，確定巡檢人員，密碼功能嚴禁了非系統內用戶的進入。

（2）巡檢工作選取：該功能是進入本巡檢平臺中其他巡檢工作的窗口，同時亦是其他巡檢工作之間進行切換的中轉站。

（3）巡檢工作規劃：該功能包含了完成每次巡檢工作的基本信息，即巡檢日期記錄、巡檢天氣、巡檢人員登陸的密碼設置以及巡檢線路的選取等。其中，巡檢線路的選取主要是從軟件中已經存儲的現有線路中選取當前需要巡檢的線路。

（4）基本信息：該功能主要由巡檢人員根據巡檢需求，選取已選中線路上的巡檢區間，選定后，相應待巡檢結構的基本特性以及巡檢點的布置位置將出現在相應文本框中，以備巡檢人員查看。

（5）現場巡檢：在巡檢工作規劃設置完成保存之后，由巡檢人員從“工作選取”功能進入到“巡檢”功能，開始現場巡檢工作。此時，巡檢人員首先用射頻識別儀掃描巡檢點處的電子標簽，反饋出巡檢點編號，并調出相應的巡檢內容，由巡檢人員逐一對各巡檢項進行評價。

（6）數據存儲：該功能將現場巡檢采集數據以及巡檢人員信息等以二進制的形式存儲于PDA中，使本軟件以外的其他軟件不能對數據進行任何操作。

（7）構件級別評估：在巡檢人員完成某一測點的各項巡檢內容后，系統將以分值的形式給出該座橋梁構件級別的評估。

（8）數據傳輸：該功能主要是由巡檢人員根據現場情況或者由PDA對采集數據作出的判斷，將現場情況通過無線網絡反饋到管理中心。

（9）養護維修決策：在對每座橋梁構件評價完成后，系統將給出相應的養護維修策略，以供巡檢人員參考。

3 結語

根據軌道交通橋隧結構的運營特點，設計并開發了具有射頻識別功能的電子化人工巡檢PDA軟件平臺。該平臺以PDA設備為支撐，替代了傳統的紙張式的現場巡檢工作，使巡檢人員的工作更加規范，減少現場設備的數量，避免人工錄入數據，對軌道交通橋隧結構的巡檢以及日常養護維修工作具有一定的現實意義。

［1］胡春雄，布春明，李海峰.智能巡檢系統在線路運行中的應用［J］.山西電力，2006（135）：29.

［2］陳松林.基于PDA的公路養護巡檢數據采集系統的研制［J］.電子工程師，2008（8）：68.

［3］楊海明，李春燕.基于Windows Mobile的水準測量記簿系統的設計與開發［J］.地理信息空間，2010（4）：97.

［4］張琴，孫更新，賓晟.Visual Basic.Net 2008從基礎到項目實踐［M］.北京：化學工業出版社，2010.

［5］賀農農.西安地鐵工程施工安全監督管理新模式［J］.城市軌道交通研究，2011，14（7）：102.