公路软基智能信息化监测系统的开发

姜哲 李克

摘要：本文主要介绍高等级公路软基光纤现场筛测系统与远程监测系统的开发与应用，该监测系统可以实时、在线、远程的读取施工现场检测数据，经过计算得到包括路基沉降、水压力以及温度等在内的各种监控参数，将检测数据及监控参数以用户图形界面的方式显示给各监理单位和监控单位。通过该监测系统可以远距离实现实时分析采集的监测数据，及时指导现场施工，从而实现软基施工及工后沉降的远程在线监测。

关键词：公路；软基智能信息化；监测系统1监测系统开发的目的

高等级公路软基智能光纤在线监测系统是利用Visual C++6．0编写的现场数据采集与分析软件系统，主要目的通过该软件系统对光纤光栅传感器监测的高等级公路软土地基在路堤加载、路面施工以及运营过程中的土体沉降、孔隙水压力、温度等参数进行实时在线数据采集，并通过该软件对采集的监测数据进行分析，以便及时指导现场路堤施工，实现公路软基监测的智能信息化，提高监测效率，节约工程成本。

2监测系统的主要功能

高等级公路软基智能光纤在线监测系统软件主要功能是实时读取软基施工现场检测数据，经过计算得到包括路基沉降、孔隙水压力以及温度等各种监控参数，将检测数据及监控参数以用户图形界面的方式显示给用户，用户可在任何时候对现场施工情况进行监视，对历史情况进行查询，及时掌握最新的软基监控信息。

监测系统的具体功能如下：

⑴实时读取现场光纤光栅传感器所监测软基的沉降、孔隙水压和温度的数据，并以曲线的形式直观显示。首先读取沉降光纤光栅传感器、光纤光栅孔隙水压传感器以及光纤光栅温度传感器等测量初始值，将各初始状态值作为参照数值；然后，实时读取光纤光栅传感器的波长数据，与上述初始状态值进行对比，就可以得到传感器采集的数据的变化情况。对每个传感器读取的数据与上述初始袄态值进行比较、计算，并将计算结果以实时参数、实时参数曲线等多种形式显示给用户。

⑵形成历史数据库，根据用户需要可以实时显示软基沉降、孔隙水压力和温度的历史曲线。根据工况，在每次监测时，将监测的数据进行保存，形成历史数据库。按照一定频率将实时数据库中的一组数据存储入历史数据库，持续一段时间后，就形成这段时间内的历史记录。在需要对历史数据库的数据进行分析时，将历史数据库中的数据读取出来，显示沉降历史曲线、孔隙水压力历史曲线和温度历史曲线。

⑶利用历史数据库和实测数据进行沉降速率计算，根据预先设定的阈值讲行比较、判断，实现软基沉降预警预报功能。

⑷软件系统数据库存储有参数的配置信息，通过对配置信息进行修改可以实用不同工况的测量要求。

3监测系统的结构

软基智能光纤监测系统的结构包括光纤传感器、软基沉降光纤解调仪、实时数据库与历史数据库和系统应用程序，系统应用程序包括系统登录、参数监测、时程曲线、沉降报警、参数配置和密码设置等。

软基光纤监测系统软件的设计采用C／S结构，各模块可以有机结合，灵活地进行数据和警报的传送、管理。开发软件选用Visual C++6．0，系统运行环境支持Windows98／2000／XP／2003／VISTA，启动系统时不再需要其他软件支持。

舱测系统中，用户包括施工单位、监理单位和监控单位。光纤检测到的实时数据存放于指定存储文件中，供用户进行读取和查询。对数据进行加工处理后返回到用户图形界面的操作结果可以是各种数值、图形和曲线。用户通过系统可以方便地进行调用。

4监测系统的特点

监测系统的优点如下：

(1)实时性好，实时读取数据并显示，加快监测数据的传递、实时反映软基处理的情况，便于了解现场施工情况。

(2)自动化程度高，自动读取和准确显示现场采集数据，自动对各种监测参数进行量化计算，并对历史沉降和当前沉降情况进行报警，有利于全面反映软基情况。

当前对路基沉降、孔隙水压力以及温度等各种监控参数的计算是通过人工利用光纤检测数据进行计算后，再以书面报告提交，不仅耗费时间，而且当沉降出现异常时往往不能及时上报，不利于监控部门及时掌握软基进展情况。高等级公路软基光纤监测系统的实时显示、自动计算和报警功能改变了人工计算再上报的模式，不仅大大减少了人工计算所耗费的大量精力和时间，还可对当前路基沉降情况进行实时报警，实现了软基监控数据的有效监测和管理。

(3)解决了软基监控中对路基沉降等状况上报滞后、监控不力等问题，有利于掌握监控信息，有效指导施工，通过图形显示等功能直观反映现场信息，并已实现沉降报警功能，对推动高等级公路软基监控的信息化、智能化和自动化具有重要意义。

5监测系统运行环境

5.1 硬件环境

CPU：推荐使用奔腾Pentium4以上的CP[J。

内存：推荐使用lGB以上的内存。

硬盘：至少提供1GB的运行空间。

显示卡：推荐使用1024×768像素及以上分辨率，显存256MB以上，显示器推荐使用液晶显示器，支持1024×768像素及以上分辨率和75Hz的刷新率。

5.2 软件环境

操作系统：Windows XP／VISTA。

[参考文献]

[1]杨明,杨志刚,林祖森.加速度计输出信号的信息组成[J].華北工学学报，2000，1（1）:44~46.