公路軟基智能信息化監測系統的開發

姜哲 李克

摘要：本文主要介紹高等級公路軟基光纖現場篩測系統與遠程監測系統的開發與應用，該監測系統可以實時、在線、遠程的讀取施工現場檢測數據，經過計算得到包括路基沉降、水壓力以及溫度等在內的各種監控參數，將檢測數據及監控參數以用戶圖形界面的方式顯示給各監理單位和監控單位。通過該監測系統可以遠距離實現實時分析采集的監測數據，及時指導現場施工，從而實現軟基施工及工后沉降的遠程在線監測。

關鍵詞：公路；軟基智能信息化；監測系統1監測系統開發的目的

高等級公路軟基智能光纖在線監測系統是利用Visual C++6．0編寫的現場數據采集與分析軟件系統，主要目的通過該軟件系統對光纖光柵傳感器監測的高等級公路軟土地基在路堤加載、路面施工以及運營過程中的土體沉降、孔隙水壓力、溫度等參數進行實時在線數據采集，并通過該軟件對采集的監測數據進行分析，以便及時指導現場路堤施工，實現公路軟基監測的智能信息化，提高監測效率，節約工程成本。

2監測系統的主要功能

高等級公路軟基智能光纖在線監測系統軟件主要功能是實時讀取軟基施工現場檢測數據，經過計算得到包括路基沉降、孔隙水壓力以及溫度等各種監控參數，將檢測數據及監控參數以用戶圖形界面的方式顯示給用戶，用戶可在任何時候對現場施工情況進行監視，對歷史情況進行查詢，及時掌握最新的軟基監控信息。

監測系統的具體功能如下：

⑴實時讀取現場光纖光柵傳感器所監測軟基的沉降、孔隙水壓和溫度的數據，并以曲線的形式直觀顯示。首先讀取沉降光纖光柵傳感器、光纖光柵孔隙水壓傳感器以及光纖光柵溫度傳感器等測量初始值，將各初始狀態值作為參照數值；然后，實時讀取光纖光柵傳感器的波長數據，與上述初始狀態值進行對比，就可以得到傳感器采集的數據的變化情況。對每個傳感器讀取的數據與上述初始襖態值進行比較、計算，并將計算結果以實時參數、實時參數曲線等多種形式顯示給用戶。

⑵形成歷史數據庫，根據用戶需要可以實時顯示軟基沉降、孔隙水壓力和溫度的歷史曲線。根據工況，在每次監測時，將監測的數據進行保存，形成歷史數據庫。按照一定頻率將實時數據庫中的一組數據存儲入歷史數據庫，持續一段時間后，就形成這段時間內的歷史記錄。在需要對歷史數據庫的數據進行分析時，將歷史數據庫中的數據讀取出來，顯示沉降歷史曲線、孔隙水壓力歷史曲線和溫度歷史曲線。

⑶利用歷史數據庫和實測數據進行沉降速率計算，根據預先設定的閾值講行比較、判斷，實現軟基沉降預警預報功能。

⑷軟件系統數據庫存儲有參數的配置信息，通過對配置信息進行修改可以實用不同工況的測量要求。

3監測系統的結構

軟基智能光纖監測系統的結構包括光纖傳感器、軟基沉降光纖解調儀、實時數據庫與歷史數據庫和系統應用程序，系統應用程序包括系統登錄、參數監測、時程曲線、沉降報警、參數配置和密碼設置等。

軟基光纖監測系統軟件的設計采用C／S結構，各模塊可以有機結合，靈活地進行數據和警報的傳送、管理。開發軟件選用Visual C++6．0，系統運行環境支持Windows98／2000／XP／2003／VISTA，啟動系統時不再需要其他軟件支持。

艙測系統中，用戶包括施工單位、監理單位和監控單位。光纖檢測到的實時數據存放于指定存儲文件中，供用戶進行讀取和查詢。對數據進行加工處理后返回到用戶圖形界面的操作結果可以是各種數值、圖形和曲線。用戶通過系統可以方便地進行調用。

4監測系統的特點

監測系統的優點如下：

(1)實時性好，實時讀取數據并顯示，加快監測數據的傳遞、實時反映軟基處理的情況，便于了解現場施工情況。

(2)自動化程度高，自動讀取和準確顯示現場采集數據，自動對各種監測參數進行量化計算，并對歷史沉降和當前沉降情況進行報警，有利于全面反映軟基情況。

當前對路基沉降、孔隙水壓力以及溫度等各種監控參數的計算是通過人工利用光纖檢測數據進行計算后，再以書面報告提交，不僅耗費時間，而且當沉降出現異常時往往不能及時上報，不利于監控部門及時掌握軟基進展情況。高等級公路軟基光纖監測系統的實時顯示、自動計算和報警功能改變了人工計算再上報的模式，不僅大大減少了人工計算所耗費的大量精力和時間，還可對當前路基沉降情況進行實時報警，實現了軟基監控數據的有效監測和管理。

(3)解決了軟基監控中對路基沉降等狀況上報滯后、監控不力等問題，有利于掌握監控信息，有效指導施工，通過圖形顯示等功能直觀反映現場信息，并已實現沉降報警功能，對推動高等級公路軟基監控的信息化、智能化和自動化具有重要意義。

5監測系統運行環境

5.1 硬件環境

CPU：推薦使用奔騰Pentium4以上的CP[J。

內存：推薦使用lGB以上的內存。

硬盤：至少提供1GB的運行空間。

顯示卡：推薦使用1024×768像素及以上分辨率，顯存256MB以上，顯示器推薦使用液晶顯示器，支持1024×768像素及以上分辨率和75Hz的刷新率。

5.2 軟件環境

操作系統：Windows XP／VISTA。

[參考文獻]

[1]楊明,楊志剛,林祖森.加速度計輸出信號的信息組成[J].華北工學學報，2000，1（1）:44~46.