变形监测数据管理系统开发

建筑物变形监测中常见问题及解决方法引言建筑物变形监测是确保结构安全和可靠性的重要步骤。

然而，在实际操作中，我们常常面临与建筑物变形监测相关的各种问题。

本文将探讨常见的问题，并提供解决方法，以便更好地应对这些挑战。

问题一：传感器选择与布置在建筑物变形监测中，传感器的选择和布置是至关重要的。

然而，由于市场上传感器种类繁多，具体的选择常常令人困惑。

此外，传感器的布置位置也可能对监测结果产生不利影响。

解决方法：首先，我们需要了解传感器的特性和适用范围，以便根据监测需求选择最合适的传感器。

其次，针对具体的监测对象，我们需要进行现场实地勘察，并进行风洞模拟或者结构模型测试，以确定最佳的传感器布置位置。

问题二：数据处理与分析建筑物变形监测产生的数据量通常非常庞大，如何有效地处理和分析这些数据也是一个挑战。

此外，由于监测数据的特殊性，如何准确地判断是否存在结构变形或异常情况也是一个难题。

解决方法：为了更好地处理和分析数据，我们可以采用自动化数据处理软件，通过编程和算法进行数据的整理和分析。

此外，我们还可以借助人工智能技术，通过模式识别和异常检测算法，实现对监测数据的自动化分析和判断。

问题三：环境条件和外界干扰建筑物变形监测环境通常比较复杂，受到多种因素的干扰，如温度变化、风力荷载、地质活动等。

这些外界干扰因素可能对监测结果产生误差或偏差。

解决方法：为了尽可能减小环境条件和外界干扰的影响，我们需要进行有效的数据校正和修正。

通过定期校准传感器，建立合理的基准值，并利用基准值与实际监测值的对比，可以减小外界干扰的影响。

问题四：安全问题在进行建筑物变形监测时，安全问题是需要高度重视的。

监测设备和传感器的固定与保护，监测人员的安全意识培养等都是需要考虑的因素。

解决方法：我们应该制定安全操作规程，并进行监测设备和传感器的稳固固定，避免意外事故的发生。

同时，监测人员应接受相关培训，提高安全意识，并定期进行维护和检修工作。

问题五：数据存储与管理由于建筑物变形监测产生的数据量大，数据存储与管理也成为一个重要的问题。

地铁保护区变形监测及数据处理系统设计摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，地铁工程也有了很大进展。

地铁保护区监测是地铁周边施工时地铁安全运营的重要保障，如何有效地对监测数据进行管理，提高数据的利用与反馈效率是地铁保护区监测过程中面临的一大难题。

本文对地铁保护区监测信息数据的管理现状及对策进行了分析，并基于B/S结构采用+SQLServer数据库这一模式实现了地铁保护区监测数据管理平台的定制与开发，满足了地铁保护区监测对于数据反馈的及时性和综合查询分析等的需要，取得了良好的效果。

关键词：地铁保护区；运营监测；信息管理；平台实现引言地铁项目的建设施工会对既有地铁隧道结构产生影响：引起周围地下水位和应力场改变，导致周围地基土体产生变形，造成隧道结构在垂直和水平方向上产生位移，严重时会引起道床脱离、轨道设备几何形位改变，造成轨道平顺度变差，且列车运行时会诱发冲击、摇晃甚至脱轨等隐患。

因此，地铁保护区监测成为确保地铁结构和车辆运行安全的重要手段。

1地铁监测信息数据管理现状随着运营地铁线路的逐渐增多，这种要求也越来越强烈和严格。

目前地铁运营监测中常用全站仪、电子水准仪、精力水准、收敛仪、水平尺等多种监测仪器，其数据的组织与管理方式存在较大的差异。

面对大量的观测信息数据，管理人员如不采用有效的组织与管理措施，往往会造成数据管理的混乱。

当前成果数据的处理及管理较大程度的依赖人工，成果资料多以文档形式进行流转，流转效率相对底下，对监测数据采用简单的Word或Excel形式进行保存，不利于日后进行快速查询和分析，数据反馈的时效性和综合性也相对较差。

各大单位出于生产、管理等方面的需要纷纷加强了对监测成果数据的管理，改进了管理手段以提高管理效率。

部分单位已针对运营期间的地铁监测数据的数据管理工作，通过定制开发建立了专门的管理平台，采用了完善的数字化系统的数据利用模式。

2工程概况某市地铁1号线南延线某站及区间隧道西侧开挖一面积约31868m2，周长约771m的大型基坑，项目所处场地为河漫滩地貌单元。

文章编号：1009-6825（2012）32-0068-03基于VB 和Matlab 的基坑变形监测系统设计与实现收稿日期：2012-09-19作者简介：徐旭（1988-），男，在读硕士；刘亚静（1977-），女，副教授；董洪新（1985-），男，在读硕士徐旭1刘亚静1董洪新2（1．河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009；2．山东科技大学测绘科学与工程学院，山东青岛266590）摘要：为了解决建筑物基坑变形监测问题，设计并开发数据粗差剔除、平差、沉降量解算与出图一体化的变形监测系统，主要从系统总体目标、设计思想、功能设计进行阐述，并在迁安某基坑进行验证，得到了基坑变形规律，为基坑安全施工提供了依据。

关键词：基坑，变形监测，系统，Matlab 中图分类号：TU463文献标识码：A随着我国经济的快速发展，基础设施建设也进入一个高峰期，基坑开挖作为建筑工程的一部分是施工人员必须经常面对的一大课题。

基坑开挖必然要引起变形，基坑变形的监测、预测成为基坑工程施工设计重点解决的问题之一。

根据目前文献资料，国内基坑变形监测分析系统方面的研究大部分还处在监测数据管理系统的阶段，在基坑变形监测的可视化表达和管理方面研究还比较欠缺［1］。

论文着重基于VB 和Matlab 建立一个基坑变形监测的系统。

1设计的总体目标系统以现有的沉降项目为工程背景，在WINDOWS XP 系统环境下，采用比较简单的面向对象的程序语言Visual Basic 及Ex-cel 和MATLAB 为辅助工具来开发的。

在系统的编译过程中，利用现有比较成熟的函数模型建模。

系统可以以全自动数据处理的方式对基坑变形数据调入、粗差探测及剔除、平差处理、绘制沉降图、成果输出等功能。

该系统减少人工干预可能产生的错误，在实际工作中可以提高测量的精度和准确性，减少工作量，使现场工作人员能更便捷的了解和掌握基坑的沉降状况［2］。

2系统设计2．1系统总体设计一个良好的数据处理及管理程序设计必须对用户的需求进行调查分析，使开发出来的数据处理程序尽可能的满足用户的需求。

建筑物变形监测信息管理系统设计的开题报告一、项目背景建筑物是现代城市的重要组成部分，而随着城市化进程的加速，建筑物的数量和高度也越来越高，建筑物的稳定性和安全性越来越受到人们的关注。

建筑物的变形指建筑物在使用过程中，由于各种原因发生的形变，这种形变不但可能导致建筑物结构损坏，还可能导致操作人员的伤亡和财产的损失，因此建筑物变形监测十分必要。

目前，建筑物变形监测主要采用人工测量的方式，即由专业人员使用测量仪器进行现场测量，这种方式的缺陷在于不仅耗时费力，而且成本高昂。

随着计算机技术的不断进步，建筑物变形监测信息管理系统应运而生，可以利用计算机技术实时地对建筑物进行监测，快速反馈变形信息，提高监测效率，降低监测成本。

二、系统设计目标和功能本系统旨在开发一个基于计算机技术的建筑物变形监测信息管理系统，实现对建筑物变形的快速监测和信息管理。

系统的设计目标如下：1.实时监测建筑物变形情况，提供数字化的变形信息。

2.自动诊断变形异常，及时发出预警信息。

3.提供数据可视化，展示变形监测数据。

4.提供多角度建筑物变形监测，包括基于GPS测量和光纤光栅传感器技术的测量。

系统的主要功能如下：1.基于传感器实时监测变形数据。

2.对变形数据进行处理，自动生成数字化变形信息。

3.对比建筑物的设计图纸和实际变形数据，自动判定是否出现异常变形，并及时发出预警信息。

4.对监测数据进行可视化处理，提供直观的信息展示。

5.提供实时监测数据和历史数据的查询和管理功能。

三、开发技术和工具本系统的开发主要涉及到以下技术和工具：1.光纤光栅传感器技术。

2.GPS测量技术。

3.计算机网络技术，包括TCP/IP协议等。

4.数据处理和可视化技术，包括Matlab和Python等。

5.数据库技术，采用MySQL数据库。

6.使用Spring框架构建系统。

7.使用Vue.js框架构建前端页面。

8.使用Git进行版本控制。

四、实施计划本系统的开发周期为4个月，具体实施计划如下：1. 第1个月：需求分析和系统设计。

地面网与GNSS网联合变形监测数据处理分析1.对变形监测的概念的理解以前，对于变形监测数据的处理和分析过程我一直简单地以为对变形体进行测量然后确定其随时间的变化特征，即简简单单地把几次周期观测所得数据相减，所得结果就是变形体发生的变形。

但是，经过后来查阅文献，我才发现对数据的处理和分析过程是一个复杂和精细的过程。

其可以分为外部变形和内部变形，对于不同工程的变形体都有其特殊的处理方法和相关的仪器。

其处理过程包括数据粗差检测、位移显著性分析和根变形体的结构、组成物质的物理力学性质、外力作用等进行变形分析和预报。

近年来, 用数学模型来逼近、模拟和揭示变形体的变形和动态特性成为新的研究方向, 其中比较有代表性的模型是:确定函数模型、回归分析模型、时间序列分析模型、灰色系统模型、卡尔曼滤波模型、神经网络模型、马尔柯夫模型和尖顶突变模型。

卡尔曼滤波法是现代控制理论中的一种重要方法, 其最大特点是能够剔除随机干扰噪声, 从而获取逼近真实情况的有用信息, 在变形分析与预报中应用效果明显, 预测误差小。

但应用中首先要考虑模型设计中可能存在的误差, 其次要考虑模型噪声和量测噪声的统计性质, 在进行递推计算时, 要注意引起发散的可能原因。

通常, 在地学和工程领域中的变形体产生变形的原因是错综复杂的, 不同的变形体,其变形的时空特性不相同, 即使是同一变形体, 在不同的变形阶段和不同的区域(块体), 其影响因素和变形的时空特性也可能不同。

因此, 多种模型和方法的有机结合与综合比较分析将是解决复杂的变形分析与预报问题的有效途径。

但需要指出, 由于变形监测是通过周期性地测定监测点的位置变化来获取变形信息, 而变形体上的所有监测点之间是相互关联的, 不论是静态还是动态模型, 线性还是非线性模型, 都不应停留在对单个点或单个时间序列的分析上, 而应考虑观测点变形信息之间的相关性, 进行变形体的整体变形分析与预报方法的研究。

（王晓华,胡友健,柏柳. 变形监测研究现状综述）2.对卡尔曼滤波模型的初步学习20世纪年代，匈牙利数学家提出了卡尔曼滤波算法，是一种对动态监测数据进行处理的有效方法，拥有最小无偏差性，是利用观测向量来估计随时间不断变化的随机向量，该随机向量又称为状态向量卡尔曼滤波具有提高数据处理效率，减少噪声，提高预测精度等优点，能满足变形监测数据分析的要求，为保证工程建筑物安全运营提供技术支持。

一、工程根本信息工程摘要变形监测信息包括各种原始观测数据、各种p-t-s 〔荷载、时间、沉降量〕曲线图、报表和计算成果等.目前我国大局部变形监测资料的分析和治理依然采用常规手段,即人工手动方法结合计算机技术,其精度受人为因素制约较大,效率低、速度慢、消耗大量的人力和物力,数据的查询和修改极不方便,保存也比拟困难.在变形监测过程中,如果将各监测点的变形信息统一存入数据库中进行系统的治理和操作,并且根据需要绘制时间一总位移量折线图和时间一总沉降量折线图,这样可以更直观地反映出各监测点的变形过程和变形程度.因此建立一个多功能、多角度的面向对象信息平台对研究变形观测是非常必要的.本工程针对现有变形监测数据治理分析软件拓展性差、报表功能弱、分析模型缺乏等缺点,结合现实监测工程工程实际需求,以变形监测中所取得的原始监测数据为数据根底,在.NET平台下以 C Sharp 为编程语言,结合数据库技术和AutoCAD二次开发技术,设计并实现一套变形监测数据管理系统.此系统能对变形监测过程中所涉及的文档、数据、图表、图像进行治理和操作.软件的主要功能包括原始监测数据批量导入、监测数据预处理、变形分析、变形预测、变形曲线图绘制、监测报表生成等功能,其特点是建立变形分析数据库与监测报表的自动生成.变形监测；数据治理系统；C Sharp；系统设计；数据库关键词〔3-5个〕考核目标1.关键技术与主要创新指标本工程是基于现代计算机应用技术,总结现有变形观测的理论知识和实践经验,系统化、标准化地实现变形体的监测数据治理与分析.本工程根据已有工程需求为设计依据,采用C Sharp作为开发工具,以SQLite为根本的数据库系统,以Excel和文本形式作为成果输出格式,以图片和AutoCAD 格式作为图形输出格式,开发变形监测数据治理系统.系统能够实现变形监测数据采集录入后,自动解算处理；通过与前期数据比照,计算变形量和变形速率；能够快速动态查询变形数据；能够自动生成多种形式的观测记录、观测成果表、变形成果报告和绘制变形曲线图；能够应用于地质灾害、基坑监测、边坡监测、建筑物沉降等多种工程；能够根据多期数据利用灰色模型等对测量数据进行拟合分析和预报预测.2.成果转化与产业化经济效益或社会效益本工程变形监测数据治理系统的实现可以将原来用Excel制作的一期期数据,编辑成果报告变为数据库治理,自动生成成果报告,减轻手工编辑工作量,提升工作效率,从而带来直接的经济效益.软件开发完成并完善后,对以后监测工程的投标将更有优势,有利于单位的中标,同时也可以将其推广到其他单位或部门,投入市场,可以翻开软件和单位的知名度,形成产业化的经济和社会效应.边坡、基坑、高层建筑工程是一项随处可见而且危险性极高的工程工程,地质灾害也具有极大危害,这些都事关人类生命财产平安,有时甚至关系到一个国家的经济和社会的开展,因此对其监测分析并能预测变形趋势, 将有效减少或者预防风险,保证人民群众的生命财产平安.3.人才培养、知识产权、技术标准等指标通过本工程的实现,可以为我队培养相关的编程人员和专业的变形监测外业测量和数据处理小组, 提升员工的编程水平和测绘技术水平,为我单位以后完成类似工程提供强有力的技术保证.本工程自主开发的软件系统具有自主知识产权,可以自主限制功能的修改,并根据已有框架在以后的工程使用中不断添加新的功能和模块,不断完善本系统.本工程应用在地质灾害、边坡、基坑等监测中,通过分析预测可以提前预报风险,提前采取举措进行加固,提前疏散人员,减少或者预防垮塌风险,保证生命财产平安.4.其他指标系统的可扩展性是衡量系统是否能够长久使用的标准,因此本工程系统应该做到在已有框架下根据具体工程需求,更新功能和增加模块.还需在对实测数据处理和预测分析的根底上,验证本系统数据处理模块和预测分析等模块运行的正确性.二、立项的目的和意义1.工程提出的背景和意义变形监测就是采用多种测量方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作.其任务是确定在各种外界因素的影响下,变形体的变形大小及位置变化的空间和时间特征.变形监测的观测精度要求高,数据处理分析复杂,需要一个高精度的数据处理软件进行监测数据处理.同时,由于变形监测数据量大,质量限制及标准化、标准化治理难度大,需要对数据进行分类归档存储.而现有的变形监测系统在功能上不能同时满足数据处理和治理功能,对于某些工程,需要对变形信息进行预测分析,因此,设计一个集数据处理、治理和预测分析于一体的系统显得十分重要.变形监测的首要目的是要掌握变形体的变形情况,提供必要的信息判断其平安性.通过变形监测来保证工程建筑物的平安是具有十分重要意义的.变形监测大量的点位数量以及周期性的重复监测,导致了数据量巨大,数据的治理和处理分析非常复杂繁琐,且很容易出错.监测数据的处理包括计算各变形点的成果：一维数据、二维数据、三维数据以及他们的期差和累计差等,在分析数据变形时发现异常现象而需要检查监测数据时,往往就是盲目的从大量各期数据中翻查,这样不仅耗时,且不利于查错.因此相应的对变形监测系统的研究也越来越多,且越来越实用,但针对不同的工程,系统的兼容性往往不是非常好,所以开发一个适合工程需要的变形监测系统就很有实际意义.2.国内外开展现状与趋势在变形监测方法与技术领域,传统方法是单一监测模式,随着变形监测技术的开展,到今天的变形监测技术已向点、线、面立体交叉的空间模式开展.在变形监测数据处理领域,国内外的研究主要集中于监测数据的粗差探测和平差处理、监测点的变形识别和变形理论解释方面.Koch、Ferstner、李德仁等人进行了多维粗差检验以及可区分理论方面研究工作；从1980年开始,陈永奇教授进行了变形观测数据处理方法的研究,并提出了变形分析通用法,同时研制YDEFNAN软件.在软件设计和开发方面,国内变形监测信息系统方面的研究大局部处在监测数据治理系统的阶段,在变形监测的可视化表达和治理方面研究还比拟欠缺.李志伟等利用VB开发了具有数据输入、计算、查询、打印报表、绘制曲线、变形分析等功能于一体的边坡变形监测信息系统,并将其应用在边坡监测中.石杏喜等研制了具有变形监测数据治理、数据分析、报表输出、图形治理等功能的 GPS变形监测信息系统,并将其应用到地铁施工监测中.中科院岩土力学研究所利用GIS技术开发了一个基于网络发布的边坡平安性评估的三维智能信息集成分析软件,开展了基于边坡地层信息的辅助分析；江苏省地质调查研究院建立了基于ArcGIS平台下的苏锡常地区地面沉降治理信息系统,开展了对苏锡常地区地面沉降及地质灾害的科学监测.三、主要目标及研究内容1.工程实施的目标自然灾害是全球关注的问题,它可能对人类经济、社会和环境造成严重损害,有时甚至会对政治稳定造成威胁.利用成熟的监测技术和先进的监测仪器为现代变形监测提供了很好的时效性,为人类的生产生活平安提供了保证,变形监测技术成功预测并预防灾害发生的案例非常多,具有重大社会意义,也是本工程追求的最终目标.随着系统开发技术的开展,在开发过程中将多种优秀的软件进行集成开发,利用各种软件的特点建立变形监测系统,使得变形监测系统的功能越来越全面,本工程的主要目标是围绕计算机技术和数据库技术的相关知识和方法进行研究,弥补现有变形监测数据治理分析软件拓展性差、报表功能弱、分析模型缺乏等缺点,结合现实监测工程工程实际需求,以变形监测中所取得的原始监测数据为数据根底,在.NET平台下以C Sharp为编程语言,结合数据库技术和AutoCAD二次开发技术, 建立和开发出一套行之有效的、能适应于工程应用的变形监测数据治理系统.2.研究内容、关键技术和创新点主要研究内容：本工程是基于现代计算机应用技术,总结现有变形观测的理论知识和实践经验,系统化、标准化地实现变形体的监测数据治理与分析.本工程根据已有工程需求为设计依据,采用C Sharp作为开发工具,以SQLite为根本的数据库系统,以Excel和文本形式作为成果输出格式,以图片和AutoCAD 格式作为图形输出格式,开发变形监测数据治理系统.软件的主要功能包括原始监测数据批量导入、监测数据预处理、变形分析、变形预测、变形曲线图绘制、监测报表生成等功能,其特点是建立变形分析数据库与监测报表的自动生成.关键技术与创新点：①能够实现变形监测数据采集录入后,自动解算处理；②能够通过与前期数据比照,计算变形量和变形速率；③能够快速动态查询变形数据；④能够自动生成多种形式的观测记录、观测成果表、变形成果报告和绘制变形曲线图；⑤能够应用于地质灾害、基坑监测、边坡监测、建筑物沉降等多种工程；⑥能够根据多期数据利用灰色模型等对测量数据进行拟合分析和预报预测.3.研究方法、技术路线为了提升系统分析和设计效率、系统质量和降低系统建设本钱,必须借助科学的设计方法.随着计算机工业的飞速开展,研究人员在大量的系统开发实践中探究和开展了多种系统开发方法.从传统的结构化生命周期法,到原型法和面向对象的开发方法,软件设计开发方法不断开展创新.每种设计方法都有其各自的优点和缺陷,考虑到变形监测数据治理系统是一个效劳于变形体观测工程的数据治理软件,涉及的系统性能、功能需求明确,因此采用结合结构化生命周期法搭配面向对象设计法,两种方法扬长避短,配合使用.总体上使用结构化生命周期法制定完整的系统开发方案, 同时参加面向对象的设计思想.在系统设计过程中,使用面向对象的设计方法,抽象各个系统对象, 划分模块,设计并完成整个系统开发的过程.本工程技术路线是结合现实监测工程工程实际需求,以变形监测中所取得的原始监测数据为数据根底,在.NET平台下以C Sharp为编程语言,结合数据库技术和AutoCAD二次开发技术,设计并实现一套变形监测数据治理系统.此系统能对变形监测过程中所涉及的文档、数据、图表、图像进行治理和操作.软件的主要功能包括原始监测数据批量导入、监测数据预处理、变形分析、变形预测、变形曲线图绘制、监测报表生成等功能.主要设计流程包括：需求分析、系统设计、数据采集、数据处理、建立数据库、系统实现〔如图1所示〕.系统需求分析包括：系统总体需求分析、数据库需求分析、数据治理系统需求分析、系统的目标分析；系统设计主要包括：系统的逻辑结构设计、开发环境设选择、系统的功能设计、数据库设计、系统界面设计.。