基于C#.NET平台的磁海铁矿边坡监测系统设计与实现

蒋明富，程 喆，谢玉兵，郭炳辉

（1.61287部队，四川 成都 610036；2.61175部队，湖北 武汉 430074；3.中国地质大学 信息工程学院，湖北 武汉 430074）

基于C#.NET平台的磁海铁矿边坡监测系统设计与实现

蒋明富1，程 喆2,3，谢玉兵1，郭炳辉3

（1.61287部队，四川 成都 610036；2.61175部队，湖北 武汉 430074；3.中国地质大学 信息工程学院，湖北 武汉 430074）

基于C#.NET平台和SQL Server数据库，设计开发了磁海铁矿露天边坡安全监测信息系统软件，实现了监测数据的系统管理、快速查询和边坡形变分析、预警等功能。以磁海铁矿3个周期监测数据为例，处理分析并输出结果，说明该系统在安全监测方面的可行性，具有一定的推广应用价值。

磁海铁矿；C#.NET；安全监测；信息系统

磁海铁矿位于新疆自治区哈密市南约186 km，是新疆八一钢铁雅满苏矿业旗下最大的铁（钴）矿，计划开挖深度200 m。由于露天矿山边坡一直处于裸露状态，有局部失稳的可能 ，在前期开采过程中建立了矿区区域形变监测控制网 ，利用先进的GPS和高等水准测量等手段，对矿区露天边坡进行相应的周期性监测，收集了详实可靠的监测数据。为了更高效地管理和分析数据，笔者在SQL Server 2005数据库基础上，使用C#.NET，采用C/S模式，开发了磁海铁矿露天边坡安全监测信息系统，实现了监测数据的系统管理、快速查询和边坡形变分析、预警等功能。

1 系统开发环境

安全监测信息系统作为一个应用系统，其整体设计必须符合应用需要，坚持“实用性强，操作简便，界面友好”的原则，采用当前成熟稳定的技术，主流的开发平台和数据库系统 。在系统结构方面，要具有良好的开放性和扩展性，选用易于后续维护、扩展的编程方法和框架，从而保证系统能够根据用户需求加入或修改一些功能，进而贯彻“高内聚、低耦合”的设计思想 。在系统的开发和维护周期方面，考虑到边坡监测数据存储量大且更新频繁，现势性较强，这就要求系统采用效率较高的编程语言，尽可能缩短开发和维护周期。

基于上述原因，磁海铁矿露天边坡安全监测信息系统采用目前比较流行的C#.NET平台下的VS2010开发软件，数据库采用较为成熟且大小适中的SQL Server2005，结构框架选用C/S模式的3层架构。

2 变形监测数据库设计

安全监测信息系统用于管理、分析和应用监测数据，而监测数据存储于变形监测数据库中，因此，变形监测数据库设计是否合理、高效、实用直接影响到安全监测系统的工作效率。变形监测数据库设计包括表设计和数据库访问设计两部分 。

2.1 表设计

表包括用户权限表、原始数据表和成果表3种。用户权限表分不同级别定义用户权限，存储用户密码。原始数据表包括基准点信息表、原始水准数据表、原始GPS数据表，用于存放采集的原始数据和系统数据。成果表用于存储数据处理过程中产生的变形监测分析成果表、其他预测分析图形和报表。所有表的属性数据列于表1中。

2.2 数据库访问设计

磁海铁矿安全监测信息系统，需要存储、处理、分析大量的变形监测数据，生成各种图表，对于数据访问效率的要求较高。在分析监测数据结构的基础上，笔者选择SQL Server 2005作为数据库平台，使用ADO（ActiveX Data Object）开发了基于C#的数据库访问类——SqlHelper类。通过SqlHelper类间接访问数据库，既保证了数据安全可靠，又减少了代码量。变形监测数据库访问流程如图1所示。

表1 属性数据表

图1 变形监测数据库访问流程图

图2 边坡监测信息系统设计模块示意图

3 安全监测信息系统设计与实现

3.1 整体设计

安全监测信息系统以数据库为核心，数据管理、数据处理、数据分析、成果输出为主要功能，由登陆管理模块、数据管理模块、数据处理与分析预报模块、系统管理模块组成，如图2所示。

3.2 技术路线

在对用户需求进行详细分析的基础上，基于C#.NET平台，笔者利用VS2010作为开发工具，使用SQL Server2005作为基础数据库系统，采用C/S模式的3层架构设计，开发出了具有登陆管理、数据管理、数据处理与分析、成果管理等功能的新疆磁海铁矿露天边坡安全监测信息系统。系统整个框架分为模型层（Model），数据访问层（DAL）和业务逻辑层（BLL）。该架构模式提高了数据的安全性，减少了代码编写工作量，同时后期系统的扩展和维护也更加便捷。

3.3 变形分析及预警实现

变形分析是磁海铁矿变形监测信息系统最核心的功能，是分别对沉降数据和位移变形数据进行分析，得出每周期之间的沉降量、累积沉降量、沉降速率等相关成果，并将成果生成图形和报表。

1）生成变形成果表。输入需要分析的周期数，“1”表示第1周期和第2周期之间的分析成果，“2”表示第2周期和第3周期之间的分析成果，依次类推，即可生成沉降成果表和位移成果表，如图3～图5所示。

图3 输入需要分析的周期

图4 生成沉降成果表

图5 生成位移成果表

2）查询变形成果表。通过设置不同的查询条件对数据库中的变形成果表进行查询，如图6所示。

图6 对沉降量成果表进行查询

3）生成报表及导出Excel表格。将生成的变形成果表可以按照分周期、分区域导出到Excel中，也可将每个周期所有点变形成果表生成报表，以Excel形式导出，如图7所示。

图7 生成成果报表

预警功能实现了边坡变形数据的周期性预警和人工语音提醒，对于每个观测周期生成的成果数据进行分析，检查其本次沉降量、累积沉降量或本次位移量、累积位移量是否超过设定阈值，并以“语音提示+弹窗提醒+标红警告”的形式向边坡监测系统用户及时预警，提示加强实地巡查或进行数据加测，采取及时有效的边坡防护措施，如图8所示。

图8 沉降量语音预警功能

4 结 语

本文基于C#.NET平台和SQL Server数据库，设计了磁海铁矿变形数据库系统和边坡安全监测信息系统，并详细介绍了其开发过程，以磁海铁矿3个周期监测数据为实例，验证了系统安全监测的正确性和可靠性，对矿区边坡变形监测信息系统的建立具有一定的参考价值。

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P258

B

1672-4623（2015）03-0029-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.010

蒋明富，高级工程师，研究方向为测绘导航应急保障。

2014-11-28。

项目来源：湖北省自然科学基金资助项目（2011CDB350）。