摘要：隨著我國經濟發展和城市建設步伐的加快，對地下空間的開發利用日益迫切，研究盾構的挖掘以及監測等技術，具有重大意義。盾構挖掘在地下進行，必須保證挖掘的精確度，一旦出現施工誤差，將造成巨大的損失。
根據盾構機地下挖掘的實際情況，在labview平台條件下，開發了盾構測控技術整合化軟體，實現監測系統人機監控介面顯示、特徵變數監測曲線顯示以及環報表顯示和列印等功能，使監測人員能多角度分析盾構機的工作狀態，及時地對盾構進行相應的控制。
關鍵詞：labview；盾構機；監測整合化軟體
1 labview平台的優點
本文採用labview來開發盾構機監測整合化軟體，主要是基於labview具有以下的特點。
labview（laboratory virtual instrument engineering workbench）是一種用圖表代替文字行建立應用程式的圖形化程式語言。本文採用labview，以圖形化程式設計這種更快捷的方式來開發盾構機監測整合化軟體，大大提高了開發效率。
傳統文字程式語言根據語句和指令的先後順序決定程式的執行順序，而labview採用的是資料流程式設計方式，程式框圖中節點之間的資料流向決定了程式的執行順序。採用labview來開發盾構機監測整合化軟體，既降低了程式開發**錯的可能性，提高軟體可靠性，又提高了軟體的執行效率。
labview平台有豐富的圖形控制項，尤其是有很多外觀與傳統儀器（如示波器，萬用表，按鈕，等等）類似的控制項，本文採用labview平台可方便快捷地設計友好的人機互動介面，並取代實際的儀表，在上位機上遠端顯示感測器資料。
2 盾構機監測軟體系統結構設計
盾構機從現場的感測器和plc採集資料，並將資料儲存到資料庫中。資料庫檔案通過網線從現場下位機傳輸到監測上位機。本軟體從上位機的資料庫檔案讀取資料，經相應的處理後通過人機介面顯示。
軟體的系統結構如圖1所示。
2.1 資料來源
在本系統中，資料來源來自呼叫資料庫介面模組生成的臨時資料檔案。資料來源分為兩種：實時資料與歷史資料。
2.2 資料轉換、處理和控制
在這一層中，根據從資料來源得到的臨時資料檔案進行解協議、資料格式化等資料轉換和處理操作，為資料應用和表示層提供有效的格式化資料。
資料處理主要包括將根據協議得到的實時有效資料進行標度變換、二次儲存等資料處理，得到最後人機互動介面以及實時資料曲線需要的資料。此外，資料處理還將根據協議得到的歷史有效資料進行處理，得到歷史資料曲線所需的資料格式。
通過引數設定和配置提供的資料項，可以控制資料處理過程採用的引數和曲線圖形的繪製過程；另外，系統提供「引數控制介面」以便資料選擇和操作模組呼叫，用於傳遞給系統中環報表列印和曲線顯示的引數。
2.3 資料應用和表示
本系統主要有三種資料應用與表示方式：盾構機監測介面顯示、監測曲線繪製顯示、環報表輸出，方便於監測人員從不同的角度來監測盾構機的工作狀態。
（1）盾構機監測介面顯示。
包括盾構機9個執行狀態顯示介面，主要功能是將處理後的有效資料與人機介面的控制項繫結，以顯示某一歷史時段或當前盾構機的執行狀態，如閥的開關狀態，管道內的液體流向示意，等等。
（2）監測曲線繪製顯示。
主要是將一段時間內的歷史資料或實時資料，通過波形顯示控制項以曲線的方式顯示出來，同時對所顯示的曲線可以進行一些操作，如曲線的疊加對比，曲線縮放等，以更好地幫助工作人員監測盾構機的執行狀況。
（3）環報表輸出。
盾構前進過程中轉過一圈即是一環，根據所選環的一些引數資訊生成報表，供工作人員預覽和列印。各環的報**式是一樣的，都是顯示前進一環的過程中各變數的波形變化。
3 盾構機監測軟體開發研究
本文的研究與開發內容主要分為資料轉換、處理與控制層模組，監測系統人機互動界面子模組，特徵變數監測曲線繪製模組，環報表生成、顯示、列印模組四部分，給監測人員提供不同角度的直觀而又形象的監測介面。
3.1 資料轉換、處理與控制層模組
資料處理與資料格式化是本系統的基石。本模組負責向資料庫傳送請求，進行資料讀取，資料處理與資料轉換等，為監測系統人機互動介面、監測曲線顯示介面和環報表顯示、列印介面提供有效資料。
資料轉換、處理與控制層模組實現了向資料庫請求資料、使用者資料項檔案讀寫、對資料進行標度轉換、資料格式化、 引數呼叫介面等功能。
3.2 監測系統人機互動介面模組
監測系統人機互動介面模組將實時資料在人機介面中以控制項的形式顯示出來，方便施工人員監測資料。
本模組開發的其中乙個介面如圖2所示。本模組通過數字顯示控制項，進度條以及指示燈等控制項開發出了友好的人機互動介面，使監測人員能多角度、有條理、有側重點來分析盾構機的執行狀態。
3.3 特徵變數監測曲線繪製模組
盾構機掘進時將許多引數回傳給系統，工作人員通過這些引數來監控盾構機的執行狀況。特徵變數監測曲線繪製模組通過將一段時間內的變數狀況繪製成曲線，能直觀地反映出該特徵變數的變化情況，有助於工作人員對盾構機的執行狀況和趨勢做出更為準確的判斷，以達到有效監控盾構機執行的目的。
本模組開發出來的曲線監測介面如圖3所示，描繪的是選擇6個特徵變數後一段時間內的歷史曲線。可見，本模組開發出來的曲線監測介面直觀地顯示了幾個特徵變數的變化情況，方便監測人員分析比較這些變數的發展趨勢，及時發現盾構機執行是否有異常情況，並可以列印出來進行資料儲存。
3.4 環報表生成、顯示、列印模組
環報表生成、顯示、列印模組將所選環片的相關資料以圖表方式列印。環報表是與人機介面相獨立的程式，本模組主要實現了列印引數設定、環報表生成、列印結果預覽、報表輸出列印等功能。
環報表中曲線的資料**於系統資料庫。根據工作人員設定的列印引數以及配置檔案，首先進入列印預覽模式。在此模式下使用者可檢視不同環號的報表。
點選列印鍵將所選範圍內的環報表列印出來。本模組開發出的環報表顯示介面如圖4所示。該介面直觀地顯示了所選環號的引數變化情況，使監測人員方便地分析盾構在不同環的狀態變化情況，並以報表的形式列印出來，有利於儲存、整理和分析。
4 結語
本文分析了用labview開發盾構機監測整合化軟體的優勢所在，即提高了開發效率和軟體的執行效率，有利於設計友好的人機互動介面，接著分析了盾構機監測軟體的設計思路和系統結構，然後詳細地分析軟體各個模組的設計思路和實現的功能，從人機互動介面、特徵變數監測曲線繪製以及環報表生成等三個方面，給監測人員提供不同角度的直觀而又形象的監測介面，利於監測人員從不同的側重點對盾構執行狀態進行監測和控制。
參考文獻
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