地鐵（tiě）隧道結構變形（xíng）監測的特殊性、周期性和長期性,使其信息量非常龐大（dà）。信息管理是地鐵隧道結（jié）構變形監測中一項重要的工作,現有的管（guǎn）理方式效率很低。為了高效、準確地管理監測信息（xī）,及時分析預報地鐵隧道結構的穩定狀況,本（běn）文結合南京地鐵運營期隧道結（jié）構變形監測實（shí）例,開發了一套具有變（biàn）形監測資料存儲、預處理、管理（lǐ）分析、可視化分析、預測預報及限值預警等功能的信息管理係統,保證（zhèng）了（le）準（zhǔn）確及時快速（sù）的數據處理和信息反（fǎn）饋,具（jù）有良好的運用和推廣前景。
關鍵詞 地鐵隧（suì）道 變形監測 信息管理係統
 1 引 言
  隨（suí）著經濟的發展,越（yuè）來越多（duō）的城市開始興建地（dì）鐵工程。地鐵隧道建造在地質複雜、道路狹窄（zhǎi）、地下管線密集、交通（tōng）繁（fán）忙的鬧市中心,其安全問題（tí）不容忽視。無論在施工期還是在運營期都要對其結構進行變形監（jiān）測,以確保主體結構和周邊環境安全。
  地鐵隧道是一狹長的線（xiàn）狀（zhuàng）地下建（jiàn）構築物,監測點（diǎn）數量比較（jiào）大,其周期性和長期性,使數據量非常龐大（dà）。麵（miàn）對這些（xiē）繁雜而又龐大的數據能否管理利用好,關係到監測隧道結構變形和預（yù）測預報結構（gòu）變形工作能否實現和實（shí）現的質量。為此,如何有效（xiào）地管理原始信息,並進行相（xiàng）應的處理顯得尤為重要。目前多數監測信息的管理和應用存在不直觀、不及（jí）時、自動化程度較低等缺點[1,2],根據（jù）地（dì）鐵隧道（dào）結構自身特點研（yán）製一套高（gāo）效率的、使用方便的（de）監（jiān）測信息管理係統是必要（yào）的,它（tā）與變形監測一樣具有重（chóng）要的實用意義和科學意義。
2 係統（tǒng）設計思想（xiǎng）
  以地鐵隧道（dào）結構變形（xíng）監測信息為（wéi）管理對象,根（gēn）據地鐵隧道結構變形監測的實際情（qíng）況,綜合運用監測數據（jù）處理分析技術、數據庫技術和信息管理（lǐ）技術,實現對（duì）地鐵隧道結構變形信息的存（cún）儲、預處理、管理分析、可視化分析（xī）監測（cè）信息、預測預報及限值預警,為（wéi）結構分析提供數據資源（yuán）,以及時反饋地鐵隧道結構（gòu）安全狀況,使安全監測管理人員更為方便和高效的管理監測信（xìn）息,為確保地鐵隧道結構的安全運行提供有（yǒu）效的（de）決策支持（chí）。地鐵（tiě）隧道結構變形監測數據管理係統主要應滿足如下要求（qiú）:
  1.1 提（tí）高地鐵隧道結構變（biàn）形監測數據處理分（fèn）析（xī）與
  管理的科學化和自動化水平,滿足輔助決策需求
  1.2 構（gòu）建地鐵隧道結構變形監測（cè）信息管理（lǐ）基礎平台
  1.3 為後（hòu）期自動化監測的開展及安全監測專家係統的建立提供基礎。
  3 係統功能
  地鐵隧道結構變形（xíng）監測信息管理係統包括文檔管理、數（shù）據預處理、數據庫管理、監測數據（jù）分析、信息（xī）預警預（yù）報和係統管理六大模塊（kuài）,內容不僅涵蓋（gài）了相關（guān）技術規範的所有要求,而且具有地鐵隧道自身的特點,全麵、標準、專業,有（yǒu）良好（hǎo）的應（yīng）用前景。
  3.1 文檔管理模（mó）塊
  3.1.1 變形（xíng）監（jiān）測（cè）資料
  地鐵隧道結構變（biàn）形監（jiān）測根據（jù）地鐵隧道結構設計、國家相（xiàng）關規範和類似（sì）工程的變形監測以及當前地鐵所處階段來確（què）定,主要內容（róng）包括[3]:垂直位移監測(區間隧道沉降監測和隧道與地下車站沉降差異監測);水平位移監測(區間隧道（dào）水平位移監測和隧道（dào）相對地下（xià）車站水平（píng）位移監測);隧道斷麵收斂變形監測等。
  對於不同的地鐵隧道結構變形監測項目內容,所用監測方（fāng）法和儀器也不相同。通常,對於隧道垂直位移和水平位移監測（cè）,可通過大地測量或者自動化測量的方法（fǎ）利用精密水準儀、精密全站儀或智能全站儀進行;而對於隧道斷麵收斂變形（xíng）監測,則要通（tōng）過物理量測的方法利用收斂儀（yí）(計)進行。
  變形監測資料包括曆次變形（xíng）監測的原始數據,監測（cè）報告及鑒定（dìng）報告等。
  3.1.2 工程（chéng）概況資料
  工程概況（kuàng）資料（liào）主要有工程概況、工程特性參數、重要技術資料和安全監測係統檔（dàng）案等。
  (1)工程概況:包括地鐵地理位置,車站布置,沿線主要建築物概況,工程地質與水文（wén）地質（zhì）條件,結構特性、施工情況等。
  (2)重（chóng）要技術資料:主要結構設計文件、圖紙,運行設計報告,竣工驗收報告,隧道加固改建或（huò）觀測更新（xīn）改造專題報告,重要工程圖形和圖（tú）像。
  (3)變形監測係統檔案:主要包括監測儀器運行、維護和（hé）曆次檢查、鑒定記錄及報告。
  (4)其他資料:主要包括水文、氣象和地震資料等（děng）。
  3.1.3 巡檢資料
  包括對隧道結構的各（gè）個部位和斷麵的滲漏、變形和裂縫等的（de）日常巡查記錄表,隧（suì）道安全情況和（hé）隧道重大事故（gù）報（bào）告等。
  3.2 數據預處理模塊
  通過不同的方式導入原始監測資料,並對其進行粗差檢驗,若有粗差（chà）則提示（shì）警告,以便查找原因返工重測,然後再進行初步（bù）處理分析。對基準點和工作基點的穩定性進行檢驗,不同的穩定性檢驗結果決定（dìng）平差方（fāng）法（fǎ）的選取。最後對所得監測結果進（jìn）行整（zhěng）理,存儲至相關數據（jù）庫。
  3.2.1 數據導入
  目前嵌（qiàn）入（rù）式操作係統發展（zhǎn）特別迅速,根據監測手段（duàn）和方式不同（tóng）,用戶可以通過（guò）係統的接口程序實現係（xì）統和觀測電子（zǐ）手簿直（zhí）接相連,自動導入或手工導入。
  3.2.2 粗差檢（jiǎn）驗
  依據相關規範規程應用相（xiàng）應檢驗（yàn）粗差的方法對其進行檢驗,若有粗差則給出提（tí）示警告和可能原因,以（yǐ）便查找原因返（fǎn）工重測;若沒有粗差則提示檢驗通（tōng）過,可進行下一（yī）步（bù）處理計算。
  3.2.3 穩定性檢驗
  通過對監測資料的計算分析（xī）,應（yīng）用（yòng）統計方法(F檢驗和t檢驗)對基準點和工作基點的穩定性狀況進行分析,為（wéi）平差計算（suàn）采用何種平差方法提供（gòng）依據。
  3.2.4 平差（chà）計算
  根據基準（zhǔn）點及工作基點穩定（dìng）性檢驗結果,對變形（xíng）監測網相應的選（xuǎn）用經典平差、擬穩平差或自由網平差;如果監測資料（liào）(如（rú）隧道收斂（liǎn）變形（xíng）監測資料等) 無需（xū）平差計（jì）算的則直接進行相關成果計算。
3.2.5 資（zī）料整理（lǐ）入庫
  根據前述各部分（fèn）處理計算所得結（jié）果,對所得監測成果（guǒ）以及（jí）檢（jiǎn）驗（yàn）結果進行整理和存儲入庫。此（cǐ）外,可根據需要對相關（guān）監測屬性信息進行相關編輯、修改,然後再整理入庫。
  3.3 數據庫管理模塊
  對數據庫相關數據進行查詢、添加錄入、修改（gǎi）和刪除,同時可（kě）根據需要進行數據報（bào）表生成輸（shū）出。
  3.3.1 數據查詢
  根據不同監測項目特點,采用不同的查詢方式對測點的屬性（xìng）信息和（hé）監測成果（guǒ）進行條件查詢和遍曆查詢,並可根據需要將查詢結果（guǒ）以不同的方式輸出。
  3.3.2 數據錄入（rù）添加
  根據實際需（xū）要對測點屬性（xìng）數據和監測單位所提供的（de）直接（jiē）成果數（shù）據進行錄入添加,同時可對屬性（xìng）數據信息進行編輯、修改添加。
  3.3.3 數據修改
  考慮到操作的規範性,係統隻允許對監測點屬性進行（háng）修改（gǎi）。通過查詢所（suǒ）要修改的（de）監測點,對其屬性信息進行修（xiū）改,同時可（kě）以動態顯示數據庫中的監測點屬性（xìng）信息,方便用戶及時看到修改結果。
  3.3.4 數據刪除
  與數據修改功能相（xiàng）似,通過對數據信息查詢後再進行（háng）刪除,刪除前須經確認（rèn）,然後（hòu）才能操作,確保準（zhǔn）確無誤。
  3.3.5 報（bào）表生成（chéng）
  可根（gēn）據用戶需要,查詢相關（guān）監測信息,然後（hòu）以相關的報表形式輸出監（jiān）測信息。
  3.4 監測數據分析模塊（kuài）
  通過應（yīng）用不同的數據（jù）分析（xī）方法（fǎ）和方式對各種監測數據進行處理（lǐ）分析（xī）,分析過程和方式采用表格和曲線圖（tú）形方式進行。
  3.4.1 監測點穩（wěn）定性分（fèn）析
  應用相關穩定性分析方法及指標,結合監測現場實（shí）際,對不同類型監測點穩定性進行分析評判。
  3.4.2 可視化分析（xī）
  針對（duì）監測信息反饋分析（xī）的需要,提供可視化的變形監測圖形報表,輔助（zhù）測點穩定性分析評判,以便使用者（zhě）更直觀具體地了解隧道結構整體變形趨（qū）勢。
  以南京地鐵西延（yán）線垂（chuí）直（zhí）位移（yí）監測為例,除提供每期沉降量曲線圖、沉降速率曲線圖、撓度曲線圖、相對撓度曲線圖外,還可提（tí）供（gòng）任意兩期累積沉降量、累（lèi）積沉降速率、撓度及相對撓（náo）度的對比曲線（xiàn）圖。
  3.5 信息預警預報模塊
  僅（jǐn）僅將監測的信息錄入係統中是不夠的,還要根據穩定性分析以及前n期的監測成果（guǒ）模擬監測點的變（biàn）形曲線,並結合（hé）相關資料預報今後的變化趨（qū）勢。由於影響變形體的因（yīn）素錯綜複（fù）雜,考慮到係統的通用性,模塊提供了回歸分析、灰（huī）色係統、kalman濾波等傳統的模型供選擇。
  根據（jù）係統給出的限值進行預警,提供相關（guān）區間段的工程圖紙及地質、水文氣象資料,便於隧道結構變形（xíng）情況的進一步分析。
  3.6 係（xì）統（tǒng）管理模塊
  為保證係統的安全,係統運行和數據操作過（guò）程中都不能出（chū）現任何差錯,必須對係統進行有效的管理,這主（zhǔ）要（yào）是指對係統用戶的管理（lǐ）及日常使（shǐ）用日誌的管理。
  3.6.1 係統用（yòng）戶管理
  為保證（zhèng）監測信息的完整性、正確性和（hé）安全性,必須對（duì）係統的用戶進行有效的管理。用戶登錄係統的過程必（bì）須在係統日誌中（zhōng）進行登記（jì）,包括用戶名、登錄時間、對係統的操作（zuò）過程以及在係統中滯留的（de）時（shí）間等。係統管理員定期將係統的用戶使用情況向主管領導匯報。在征（zhēng）得主管領導（dǎo）的同意後,係統管理員可以根據實際情況添加（jiā）用戶或提升（shēng）、降低某些用戶的用戶使用級別,必要時可以禁（jìn）止某些（xiē）用戶的使用權力（lì）。係（xì）統用戶管理包括係統用戶登（dēng）錄管理和用戶權限管理兩個部分。