盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張合沛，陳 饋，李鳳遠(yuǎn)，韓偉鋒

（1.盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；2.中鐵隧道集團(tuán)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471009）

盾構(gòu)施工遠(yuǎn)程監(jiān)控是通過(guò)一定的網(wǎng)絡(luò)工程和軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在遠(yuǎn)程地面對(duì)隧道盾構(gòu)施工項(xiàng)目進(jìn)行盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，滿(mǎn)足了技術(shù)管理人員和業(yè)主無(wú)須到施工現(xiàn)場(chǎng)即可通過(guò)該系統(tǒng)了解、掌握盾構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，從而進(jìn)行一些項(xiàng)目決策、故障診斷，使用該系統(tǒng)極大提高了盾構(gòu)施工的工作效率和管理效率。

1 總體功能設(shè)計(jì)及硬件選型

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)硬件部分、數(shù)據(jù)服務(wù)端、監(jiān)控端和被監(jiān)控端軟件組成。選用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器為遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器，被監(jiān)控端為盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度室的監(jiān)控PC，監(jiān)控端可以是重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控PC或經(jīng)過(guò)授權(quán)的外部PC，數(shù)據(jù)通訊采用公共的Intenet網(wǎng)進(jìn)行連接。

2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如圖1所示。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控PC中盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心服務(wù)器，供重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程代理服務(wù)器授權(quán)的監(jiān)控端PC對(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看、遠(yuǎn)程診斷等功能。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的被監(jiān)控端、監(jiān)控端軟件采用Visual C++6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。Visual C++6.0是微軟公司推出的開(kāi)發(fā)Win32應(yīng)用程序（Windows 95/98/2000/XP/NT）的、面向?qū)ο蟮目梢暬晒ぞ摺Ｋ淖畲髢?yōu)點(diǎn)就是提供了功能強(qiáng)大的MFC類(lèi)庫(kù)，MFC是一個(gè)很大的C++類(lèi)層次結(jié)構(gòu)，其中封裝了大量的類(lèi)及其函數(shù)，很多Windows程序所共有的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容可以由MFC的類(lèi)來(lái)提供，MFC類(lèi)為這些內(nèi)容提供了用戶(hù)接口的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法，程序員所要做的就是通過(guò)預(yù)定義的接口把具體應(yīng)用程序特有的東西填入這個(gè)輪廓，這將簡(jiǎn)化編程工作，大大地減少程序員編寫(xiě)的代碼數(shù)量，使編程工作變得更加輕松容易。

3.1 編程架構(gòu)

系統(tǒng)被監(jiān)控端軟件功能設(shè)計(jì)流程如圖2所示，監(jiān)控端軟件功能設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

圖2 被監(jiān)控端軟件設(shè)計(jì)流程圖

3.2 編程模塊

1）軟件組成 該系統(tǒng)軟件組成如圖4所示。

2）被監(jiān)控端軟件參數(shù)設(shè)置 被監(jiān)控端遠(yuǎn)程通訊參數(shù)設(shè)置（按照兩對(duì)被監(jiān)控端）如圖5所示。①A被監(jiān)控端type=up、id=1，則是和監(jiān)控C端組成一對(duì)被監(jiān)控和監(jiān)控端；②B被監(jiān)控端type=up、id=2，則是和監(jiān)控D端組成一對(duì)被監(jiān)控和監(jiān)控端。以上配置文件可以實(shí)現(xiàn)2個(gè)不同的被監(jiān)控端PC實(shí)時(shí)畫(huà)面?zhèn)鬏數(shù)?個(gè)不同的監(jiān)控端PC或同一個(gè)監(jiān)控端PC的2個(gè)不同監(jiān)控畫(huà)面。

3）監(jiān)控端軟件參數(shù)設(shè)置 監(jiān)控端遠(yuǎn)程通訊參數(shù)設(shè)置（按照兩對(duì)監(jiān)控端）如圖6所示。①Serverip=10.15.102.100是重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心代理服務(wù)器的內(nèi)部局域網(wǎng)IP；②C監(jiān)控端type=view、id=1，則是和A端組成一對(duì)監(jiān)控和被監(jiān)控端；③D監(jiān)控端type=view、id=2，則是和B端組成另外一對(duì)監(jiān)控和被監(jiān)控端；④把修改好的監(jiān)控端config配置文件保存、關(guān)閉。其他配置信息和被監(jiān)控端配置文件方法相同。

圖3 監(jiān)控端軟件設(shè)計(jì)流程圖

圖6 監(jiān)控端遠(yuǎn)程通訊參數(shù)設(shè)置

圖4 軟件系統(tǒng)組成

圖5 被監(jiān)控端遠(yuǎn)程通訊參數(shù)設(shè)置

4）安全性及兼容性設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮盾構(gòu)控制系統(tǒng)施工安全性及不同品牌盾構(gòu)設(shè)備兼容性，著重做到如下幾個(gè)方面：①該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是在被監(jiān)控端PC安裝被監(jiān)控端軟件，把被監(jiān)控端PC畫(huà)面實(shí)時(shí)上傳，通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后把數(shù)據(jù)傳輸給重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心代理服務(wù)器授權(quán)的監(jiān)控端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷，數(shù)據(jù)的傳輸及監(jiān)控是安全、可靠的；②遠(yuǎn)程監(jiān)控端訪(fǎng)問(wèn)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)必須通過(guò)連接重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心代理服務(wù)器才能實(shí)現(xiàn)，代理服務(wù)器可以通過(guò)授權(quán)方式或IP限制的方式防止未授權(quán)遠(yuǎn)程監(jiān)控端用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)；③該系統(tǒng)能夠在項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控PC(必須連接上Internet網(wǎng)絡(luò))上安裝運(yùn)行(PC操作系統(tǒng)可以是Windows XPWin7)。該軟件安裝方便、容量小，把Watchdog設(shè)置成開(kāi)機(jī)運(yùn)行模式，不需要現(xiàn)場(chǎng)被監(jiān)控端PC人為操作，自動(dòng)接受重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程中心代理服務(wù)器允許的遠(yuǎn)程監(jiān)控端PC的監(jiān)控。

5)項(xiàng)目應(yīng)用 進(jìn)行了長(zhǎng)株潭城際鐵路綜合某標(biāo)項(xiàng)目盾構(gòu)遠(yuǎn)程連接試驗(yàn)，將系統(tǒng)平臺(tái)與施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，能夠通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)漠?huà)面進(jìn)行盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程管控。長(zhǎng)株潭盾構(gòu)掘進(jìn)控制實(shí)時(shí)參數(shù)人機(jī)界面如圖7所示。

4 總結(jié)與建議

圖7 盾構(gòu)掘進(jìn)控制實(shí)時(shí)參數(shù)人機(jī)界面

目前，系統(tǒng)處于應(yīng)用及升級(jí)開(kāi)發(fā)階段，主要在長(zhǎng)株潭城際鐵路等標(biāo)段項(xiàng)目應(yīng)用，針對(duì)國(guó)內(nèi)盾構(gòu)設(shè)備品牌多樣化的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)盾構(gòu)施工的有效遠(yuǎn)程信息化管控，系統(tǒng)的可移植性好，同時(shí)為我單位后續(xù)盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)交互、盾構(gòu)設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)及盾構(gòu)施工大數(shù)據(jù)管理和專(zhuān)家診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

[1] 周文波，胡 珉．盾構(gòu)法隧道施工智能化輔助決策系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，(S1)：2412-2413.

[2] 鄧穎聰．盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)的分區(qū)建模與性能評(píng)價(jià)[D].上海：上海交通大學(xué)，2010.

[3] 潘 戰(zhàn) 生 .基 于 MS SQL Server 2005 Compact Edition的數(shù)據(jù)同步機(jī)制的研究與實(shí)現(xiàn)[J]．計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，(10)：2658-2659.