基于C#.NET平臺的磁海鐵礦邊坡監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

蔣明富，程 喆，謝玉兵，郭炳輝

（1.61287部隊，四川 成都 610036；2.61175部隊，湖北 武漢 430074；3.中國地質(zhì)大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

基于C#.NET平臺的磁海鐵礦邊坡監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

蔣明富1，程 喆2,3，謝玉兵1，郭炳輝3

（1.61287部隊，四川 成都 610036；2.61175部隊，湖北 武漢 430074；3.中國地質(zhì)大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

基于C#.NET平臺和SQL Server數(shù)據(jù)庫，設(shè)計開發(fā)了磁海鐵礦露天邊坡安全監(jiān)測信息系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理、快速查詢和邊坡形變分析、預(yù)警等功能。以磁海鐵礦3個周期監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，處理分析并輸出結(jié)果，說明該系統(tǒng)在安全監(jiān)測方面的可行性，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

磁海鐵礦；C#.NET；安全監(jiān)測；信息系統(tǒng)

磁海鐵礦位于新疆自治區(qū)哈密市南約186 km，是新疆八一鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)旗下最大的鐵（鈷）礦，計劃開挖深度200 m。由于露天礦山邊坡一直處于裸露狀態(tài)，有局部失穩(wěn)的可能 ，在前期開采過程中建立了礦區(qū)區(qū)域形變監(jiān)測控制網(wǎng) ，利用先進(jìn)的GPS和高等水準(zhǔn)測量等手段，對礦區(qū)露天邊坡進(jìn)行相應(yīng)的周期性監(jiān)測，收集了詳實可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。為了更高效地管理和分析數(shù)據(jù)，筆者在SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，使用C#.NET，采用C/S模式，開發(fā)了磁海鐵礦露天邊坡安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理、快速查詢和邊坡形變分析、預(yù)警等功能。

1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

安全監(jiān)測信息系統(tǒng)作為一個應(yīng)用系統(tǒng)，其整體設(shè)計必須符合應(yīng)用需要，堅持“實用性強(qiáng)，操作簡便，界面友好”的原則，采用當(dāng)前成熟穩(wěn)定的技術(shù)，主流的開發(fā)平臺和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，要具有良好的開放性和擴(kuò)展性，選用易于后續(xù)維護(hù)、擴(kuò)展的編程方法和框架，從而保證系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶需求加入或修改一些功能，進(jìn)而貫徹“高內(nèi)聚、低耦合”的設(shè)計思想 。在系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)周期方面，考慮到邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲量大且更新頻繁，現(xiàn)勢性較強(qiáng)，這就要求系統(tǒng)采用效率較高的編程語言，盡可能縮短開發(fā)和維護(hù)周期。

基于上述原因，磁海鐵礦露天邊坡安全監(jiān)測信息系統(tǒng)采用目前比較流行的C#.NET平臺下的VS2010開發(fā)軟件，數(shù)據(jù)庫采用較為成熟且大小適中的SQL Server2005，結(jié)構(gòu)框架選用C/S模式的3層架構(gòu)。

2 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計

安全監(jiān)測信息系統(tǒng)用于管理、分析和應(yīng)用監(jiān)測數(shù)據(jù)，而監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲于變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中，因此，變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計是否合理、高效、實用直接影響到安全監(jiān)測系統(tǒng)的工作效率。變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括表設(shè)計和數(shù)據(jù)庫訪問設(shè)計兩部分 。

2.1 表設(shè)計

表包括用戶權(quán)限表、原始數(shù)據(jù)表和成果表3種。用戶權(quán)限表分不同級別定義用戶權(quán)限，存儲用戶密碼。原始數(shù)據(jù)表包括基準(zhǔn)點信息表、原始水準(zhǔn)數(shù)據(jù)表、原始GPS數(shù)據(jù)表，用于存放采集的原始數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)。成果表用于存儲數(shù)據(jù)處理過程中產(chǎn)生的變形監(jiān)測分析成果表、其他預(yù)測分析圖形和報表。所有表的屬性數(shù)據(jù)列于表1中。

2.2 數(shù)據(jù)庫訪問設(shè)計

磁海鐵礦安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，需要存儲、處理、分析大量的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成各種圖表，對于數(shù)據(jù)訪問效率的要求較高。在分析監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，筆者選擇SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)庫平臺，使用ADO（ActiveX Data Object）開發(fā)了基于C#的數(shù)據(jù)庫訪問類——SqlHelper類。通過SqlHelper類間接訪問數(shù)據(jù)庫，既保證了數(shù)據(jù)安全可靠，又減少了代碼量。變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫訪問流程如圖1所示。

表1 屬性數(shù)據(jù)表

圖1 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫訪問流程圖

圖2 邊坡監(jiān)測信息系統(tǒng)設(shè)計模塊示意圖

3 安全監(jiān)測信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 整體設(shè)計

安全監(jiān)測信息系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為核心，數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、成果輸出為主要功能，由登陸管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)處理與分析預(yù)報模塊、系統(tǒng)管理模塊組成，如圖2所示。

3.2 技術(shù)路線

在對用戶需求進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，基于C#.NET平臺，筆者利用VS2010作為開發(fā)工具，使用SQL Server2005作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用C/S模式的3層架構(gòu)設(shè)計，開發(fā)出了具有登陸管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理與分析、成果管理等功能的新疆磁海鐵礦露天邊坡安全監(jiān)測信息系統(tǒng)。系統(tǒng)整個框架分為模型層（Model），數(shù)據(jù)訪問層（DAL）和業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）。該架構(gòu)模式提高了數(shù)據(jù)的安全性，減少了代碼編寫工作量，同時后期系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)也更加便捷。

3.3 變形分析及預(yù)警實現(xiàn)

變形分析是磁海鐵礦變形監(jiān)測信息系統(tǒng)最核心的功能，是分別對沉降數(shù)據(jù)和位移變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出每周期之間的沉降量、累積沉降量、沉降速率等相關(guān)成果，并將成果生成圖形和報表。

1）生成變形成果表。輸入需要分析的周期數(shù)，“1”表示第1周期和第2周期之間的分析成果，“2”表示第2周期和第3周期之間的分析成果，依次類推，即可生成沉降成果表和位移成果表，如圖3～圖5所示。

圖3 輸入需要分析的周期

圖4 生成沉降成果表

圖5 生成位移成果表

2）查詢變形成果表。通過設(shè)置不同的查詢條件對數(shù)據(jù)庫中的變形成果表進(jìn)行查詢，如圖6所示。

圖6 對沉降量成果表進(jìn)行查詢

3）生成報表及導(dǎo)出Excel表格。將生成的變形成果表可以按照分周期、分區(qū)域?qū)С龅紼xcel中，也可將每個周期所有點變形成果表生成報表，以Excel形式導(dǎo)出，如圖7所示。

圖7 生成成果報表

預(yù)警功能實現(xiàn)了邊坡變形數(shù)據(jù)的周期性預(yù)警和人工語音提醒，對于每個觀測周期生成的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，檢查其本次沉降量、累積沉降量或本次位移量、累積位移量是否超過設(shè)定閾值，并以“語音提示+彈窗提醒+標(biāo)紅警告”的形式向邊坡監(jiān)測系統(tǒng)用戶及時預(yù)警，提示加強(qiáng)實地巡查或進(jìn)行數(shù)據(jù)加測，采取及時有效的邊坡防護(hù)措施，如圖8所示。

圖8 沉降量語音預(yù)警功能

4 結(jié) 語

本文基于C#.NET平臺和SQL Server數(shù)據(jù)庫，設(shè)計了磁海鐵礦變形數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和邊坡安全監(jiān)測信息系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了其開發(fā)過程，以磁海鐵礦3個周期監(jiān)測數(shù)據(jù)為實例，驗證了系統(tǒng)安全監(jiān)測的正確性和可靠性，對礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測信息系統(tǒng)的建立具有一定的參考價值。

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P258

B

1672-4623（2015）03-0029-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.010

蔣明富，高級工程師，研究方向為測繪導(dǎo)航應(yīng)急保障。

2014-11-28。

項目來源：湖北省自然科學(xué)基金資助項目（2011CDB350）。