城市轨道交通桥隧结构巡检平台研究与开发

杨玉泉 赵晓燕 杨元伟

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，200092，上海；2.上海市政工程检测中心有限公司，201114，上海∥第一作者，高级工程师）

近年来，随着城市轨道交通线路里程数的不断增加，城市日益增长的交通大大缓解，方便居民的出行。但是，在基础建设飞速前进的背后，仍有部分技术、材料、设备以及规划等各方面的不足与缺陷，以致使轨道交通事故时有发生，无论对人民生命安全、精神方面还是对社会财产来说，都造成严重的负面影响。从而，提升轨道交通施工及运营安全的意义重大。

在电子信息产业日益发达的当今，个人数字助理（Personal Digital Assistant，简为PDA）以及智能手机由于具有便携、操作简便、通讯快捷等多项优点，而在众多行业中得到应用，如电力设备巡检［1］、公路状况巡检［2］、野外测量［3］、物流管理等均有PDA的应用实例。物流行业采用PDA对货物信息进行鉴别和查询，并能够与管理总部进行实时在线联系，野外测量中将PDA作为数据自动采集终端，减轻工作人员的劳动强度，厂房设备以及电力设备巡检中，PDA替代并改进了传统的纸张记录模式，将现场检查信息实时记录，在查询出异常情况时，根据事情的严重程度，将信息实时传送到管理中心，以备及时采取措施，避免重大事故的发生。

轨道交通桥隧结构线路长，全线结构形式除特殊的节点外较为单一，完全进行在线监测既不经济，也不现实，应采用巡检系统与在线监测相结合的方法对全线结构的安全性进行把握，即对全线建立巡检系统并在线路重要节点建立在线监测系统。针对轨道交通桥隧结构的特点以及其当前的人工巡检现状，借鉴其他领域PDA应用的成功经验，设计开发具有针对性的电子化PDA巡检系统平台。

1 轨道交通桥隧结构人工巡检软件平台设计

根据轨道交通桥隧结构的特点，将整个巡检平台划分为两大部分，即具有射频识别功能的巡检PDA和后台巡检管理平台，各部分的组成及架构如图1所示。其中巡检PDA软件能够通过对布设于结构上电子标签的识别，自动地调出相应巡检点处的巡检内容，并由巡检人员现场对病害进行打分评价，继而由软件本身对构件进行状态初评价。现场巡检工作完成后的信息存储于PDA中，巡检人员根据PDA给出的评价结果，酌情将信息以USB（通用串行总线）或GPRS（通用分组无线网络）方式传送到后台管理软件，以备管理人员对信息进行存储和及时反馈，并采取相应的养护维修措施。

图1 轨道交通桥隧结构人工巡检平台架构

2 人工巡检PDA软件的实现

根据本巡检系统的功能并兼顾其与其他软件的方便对接，采用微软的Visual Studio 2008.Net平台进行软件开发，该平台支持多种高级程序设计语言，软件开发更加便捷，同时，.net平台中提供有智能设备的开发框架，简化开发过程。本软件即是以.Net平台中的VB语言为基础，在智能设备开发框架上进行的一系列开发。

2.1 程序开发流程

根据前述轨道交通桥隧结构人工巡检平台的架构，拟对现场采集PDA软件依图2所示流程分巡检规划、射频识别、现场巡检、数据存储、状态初评估等5个模块进行开发。相应地，各模块分别实现巡检工作规划、射频识别、现场巡检数据采集、状态评估以及数据存储等五大主要功能。

2.2 程序中类的划分

Visual Studio.Net软件平台是真正面向对象的编程技术，将对象按照不同的性质进行划分得到类，同类对象在数据和操作性质方面具有公共属性，增强了程序的健壮性和可复用性。轨道交通桥隧结构包含的节点较多，桥梁结构中多以钢筋混凝土或钢结构简支梁桥、连续梁桥为主，少数节点较特殊，如上海市轨道交通3号线中的刚构桥、系杆拱桥等，隧道结构则是以盾构形式为主。根据这些结构的类型特点，在巡检软件开发初始，构建软件编程中所需相应的类以及各个类包含的子类（见图3）。考虑程序编制的整体性，将沿线敷设的轨道以及巡检的基本信息等作为与桥梁、隧道结构并列的类，并同时定义类与子类间的相互关系，以备程序编写时调用方便。

图2 程序开发流程图

图3 PDA巡检软件中类的划分

2.3 人工巡检PDA软件的功能

为完成基于本系统架构的巡检工作，将PDA软件的主要功能归纳为用户登录、巡检工作选取、巡检工作规划、基本信息、现场巡检、数据存储、构件级的评估以及养护维修决策等8大主要功能。软件的主要界面如图4～图6所示。

图4 巡检设置界面

图5 现场巡检界面（1）

图6 现场巡检界面（2）

（1）用户登录：在巡检开始时，确定巡检人员，密码功能严禁了非系统内用户的进入。

（2）巡检工作选取：该功能是进入本巡检平台中其他巡检工作的窗口，同时亦是其他巡检工作之间进行切换的中转站。

（3）巡检工作规划：该功能包含了完成每次巡检工作的基本信息，即巡检日期记录、巡检天气、巡检人员登陆的密码设置以及巡检线路的选取等。其中，巡检线路的选取主要是从软件中已经存储的现有线路中选取当前需要巡检的线路。

（4）基本信息：该功能主要由巡检人员根据巡检需求，选取已选中线路上的巡检区间，选定后，相应待巡检结构的基本特性以及巡检点的布置位置将出现在相应文本框中，以备巡检人员查看。

（5）现场巡检：在巡检工作规划设置完成保存之后，由巡检人员从“工作选取”功能进入到“巡检”功能，开始现场巡检工作。此时，巡检人员首先用射频识别仪扫描巡检点处的电子标签，反馈出巡检点编号，并调出相应的巡检内容，由巡检人员逐一对各巡检项进行评价。

（6）数据存储：该功能将现场巡检采集数据以及巡检人员信息等以二进制的形式存储于PDA中，使本软件以外的其他软件不能对数据进行任何操作。

（7）构件级别评估：在巡检人员完成某一测点的各项巡检内容后，系统将以分值的形式给出该座桥梁构件级别的评估。

（8）数据传输：该功能主要是由巡检人员根据现场情况或者由PDA对采集数据作出的判断，将现场情况通过无线网络反馈到管理中心。

（9）养护维修决策：在对每座桥梁构件评价完成后，系统将给出相应的养护维修策略，以供巡检人员参考。

3 结语

根据轨道交通桥隧结构的运营特点，设计并开发了具有射频识别功能的电子化人工巡检PDA软件平台。该平台以PDA设备为支撑，替代了传统的纸张式的现场巡检工作，使巡检人员的工作更加规范，减少现场设备的数量，避免人工录入数据，对轨道交通桥隧结构的巡检以及日常养护维修工作具有一定的现实意义。

［1］胡春雄，布春明，李海峰.智能巡检系统在线路运行中的应用［J］.山西电力，2006（135）：29.

［2］陈松林.基于PDA的公路养护巡检数据采集系统的研制［J］.电子工程师，2008（8）：68.

［3］杨海明，李春燕.基于Windows Mobile的水准测量记簿系统的设计与开发［J］.地理信息空间，2010（4）：97.

［4］张琴，孙更新，宾晟.Visual Basic.Net 2008从基础到项目实践［M］.北京：化学工业出版社，2010.

［5］贺农农.西安地铁工程施工安全监督管理新模式［J］.城市轨道交通研究，2011，14（7）：102.