盾構施工數據遠程監控軟件設計與應用

張合沛，陳 饋，李鳳遠，韓偉鋒

（1.盾構及掘進技術國家重點實驗室，河南 鄭州 450001；2.中鐵隧道集團有限公司，河南 洛陽 471009）

盾構施工遠程監控是通過一定的網絡工程和軟件技術，實現了在遠程地面對隧道盾構施工項目進行盾構施工數據的實時監控，滿足了技術管理人員和業主無須到施工現場即可通過該系統了解、掌握盾構的運行狀態，從而進行一些項目決策、故障診斷，使用該系統極大提高了盾構施工的工作效率和管理效率。

1 總體功能設計及硬件選型

遠程監控系統是由網絡硬件部分、數據服務端、監控端和被監控端軟件組成。選用國家重點實驗室的服務器為遠程監控服務器，被監控端為盾構施工現場調度室的監控PC，監控端可以是重點實驗室的監控PC或經過授權的外部PC，數據通訊采用公共的Intenet網進行連接。

2 網絡設計

遠程監控系統的網絡設計如圖1所示。該系統實現盾構施工項目現場遠程監控PC中盾構施工數據實時傳輸到重點實驗室遠程中心服務器，供重點實驗室遠程代理服務器授權的監控端PC對重點實驗室遠程中心服務器實時數據進行查看、遠程診斷等功能。

圖1 遠程監控系統網絡設計圖

3 遠程監控設計

本系統的被監控端、監控端軟件采用Visual C++6.0進行開發設計。Visual C++6.0是微軟公司推出的開發Win32應用程序（Windows 95/98/2000/XP/NT）的、面向對象的可視化集成工具。它的最大優點就是提供了功能強大的MFC類庫，MFC是一個很大的C++類層次結構，其中封裝了大量的類及其函數，很多Windows程序所共有的標準內容可以由MFC的類來提供，MFC類為這些內容提供了用戶接口的標準實現方法，程序員所要做的就是通過預定義的接口把具體應用程序特有的東西填入這個輪廓，這將簡化編程工作，大大地減少程序員編寫的代碼數量，使編程工作變得更加輕松容易。

3.1 編程架構

系統被監控端軟件功能設計流程如圖2所示，監控端軟件功能設計流程如圖3所示。

圖2 被監控端軟件設計流程圖

3.2 編程模塊

1）軟件組成 該系統軟件組成如圖4所示。

2）被監控端軟件參數設置 被監控端遠程通訊參數設置（按照兩對被監控端）如圖5所示。①A被監控端type=up、id=1，則是和監控C端組成一對被監控和監控端；②B被監控端type=up、id=2，則是和監控D端組成一對被監控和監控端。以上配置文件可以實現2個不同的被監控端PC實時畫面傳輸到2個不同的監控端PC或同一個監控端PC的2個不同監控畫面。

3）監控端軟件參數設置 監控端遠程通訊參數設置（按照兩對監控端）如圖6所示。①Serverip=10.15.102.100是重點實驗室遠程中心代理服務器的內部局域網IP；②C監控端type=view、id=1，則是和A端組成一對監控和被監控端；③D監控端type=view、id=2，則是和B端組成另外一對監控和被監控端；④把修改好的監控端config配置文件保存、關閉。其他配置信息和被監控端配置文件方法相同。

圖3 監控端軟件設計流程圖

圖6 監控端遠程通訊參數設置

圖4 軟件系統組成

圖5 被監控端遠程通訊參數設置

4）安全性及兼容性設計 在系統設計過程中充分考慮盾構控制系統施工安全性及不同品牌盾構設備兼容性，著重做到如下幾個方面：①該系統的數據傳輸是在被監控端PC安裝被監控端軟件，把被監控端PC畫面實時上傳，通過公共網絡傳輸到重點實驗室遠程中心服務器進行數據處理，然后把數據傳輸給重點實驗室遠程中心代理服務器授權的監控端進行實時監控、診斷，數據的傳輸及監控是安全、可靠的；②遠程監控端訪問項目現場盾構施工實時數據時必須通過連接重點實驗室遠程中心代理服務器才能實現，代理服務器可以通過授權方式或IP限制的方式防止未授權遠程監控端用戶訪問；③該系統能夠在項目施工現場監控PC(必須連接上Internet網絡)上安裝運行(PC操作系統可以是Windows XPWin7)。該軟件安裝方便、容量小，把Watchdog設置成開機運行模式，不需要現場被監控端PC人為操作，自動接受重點實驗室遠程中心代理服務器允許的遠程監控端PC的監控。

5)項目應用 進行了長株潭城際鐵路綜合某標項目盾構遠程連接試驗，將系統平臺與施工現場進行遠程連接，能夠通過實時傳輸的畫面進行盾構施工現場遠程管控。長株潭盾構掘進控制實時參數人機界面如圖7所示。

4 總結與建議

圖7 盾構掘進控制實時參數人機界面

目前，系統處于應用及升級開發階段，主要在長株潭城際鐵路等標段項目應用，針對國內盾構設備品牌多樣化的現狀，該系統可以實現對項目現場盾構施工的有效遠程信息化管控，系統的可移植性好，同時為我單位后續盾構施工數據交互、盾構設備遠程維護及盾構施工大數據管理和專家診斷系統開發設計奠定技術基礎。

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