Bálint Béla főiskolai tanársegéd,
Szent István Egyetem Ybl Miklós Műszaki Főiskolai Kar (SZIE YMMFK) Közmű és Mélyépítési Tanszék
Ipari létesítmények mozgásvizsgálata térbeli adatok adatbázisa alapján, korszerű adatbáziskezelő rendszer alkalmazásával
Bálint Béla főiskolai tanársegéd,
Szent István Egyetem Ybl Miklós Műszaki Főiskolai Kar (SZIE YMMFK) Közmű és
Mélyépítési Tanszék
1. Bevezetés
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Általános és Felsőgeodézia Tanszéken vagyok doktorandusz hallgató. Doktori feladatomban ipari létesítmények mozgásvizsgálati eredményeinek feldolgozásával, kiértékelésével és ezen adatok alapján előrejelzéssel foglalkozom.
Napjainkban szinte bármilyen területről, ipari létesítményről digitális térképek állnak rendelkezésre. Ha egy ipari létesítményt közelebbről nézünk, akkor szinte biztos, hogy valamilyen szintű mozgásvizsgálatokat végeznek rajta. A mozgásvizsgálatok eredményeit régebben papíralapú jegyzőkönyveken, később – a számítógépek elterjedésével – hagyományos alfanume- rikus adatbázisokban tárolták.
Napjainkban az egyre korszerűbb számítógépek és programrendszerek alkalmazásával ezeket az eredményeket nemcsak tárolni tudjuk, hanem valamennyi – régi és új – mérési sorozat alapján következtetéseket, ill. előrejelzéseket tudunk készíteni.
Doktori feladatomban ipari létesítmények mozgásvizsgálati eredményeinek feldolgozásával, kiértékelésével és ezen adatok alapján előrejelzéssel foglalkozom.
Célom: olyan programrendszert létrehozni, amely a különböző forrásból származó vizsgálati eredményeket és az ipari létesítményről készült digitális térképeket (terveket) összekapcsolja. A Mozgásvizsgálati Információs Rend- szerben az adatok listában történő nyomtatása mellett a digitális térképeken vizuálisan is jól láthatóak lesznek az eredmények. Ezáltal könnyedén lehet a különböző mérési sorozatokat – együtt vagy külön – látványosan megjeleníteni, illetve grafikus formában további célokra felhasználni.
2. Korszerű adatbáziskezelő rendszerek áttekintése
2.1 A korszerű adatbázisok kialakulása
Korunkat a többdimenziós integrálódás jellemzi. Az integrálódás szakterületenként földrajzi értelemben világméretűvé vált, s ezen belül jelentős a szakterületek egymás közötti integrálódása.
Minél gyorsabban és sokoldalúbban történik az információk nyerése, annál hatékonyabb lesz az adott szakterület reakciója. A világméretű integráció egyik fő oka, hogy a nagymennyiségű adatállomány rendszeres nyerése, tárolása, felújítása és feldolgozása jelentős költséget igényel. Célszerűbb a jobb minőségű és nagyobb méretű adatbázisok közös létrehozása a korszerű és nagykapacitású számítógépeken.
Az alfanumerikus adatokat tároló, hagyományos adatbázis-kezelő rendszerek a számmal és betűvel leírható adatok gyűjtésével és feldolgozásával foglalkoztak, viszonylag szűk területen. Ezek az adatbázisok hiába tartalmaznak térbeli jellemzőket, térbeli lekérdezési műveleteket nem lehet végrehajtani.
A később kialakuló korszerű adatbázis-kezelő rendszerek a meglévő hagyományos adatkezelési rendszerekből nőttek ki.
Az alfanumerikus adatbázisok és térbeli információs rendszerek közötti időeltolódás egyik oka, hogy a térbeli információs rendszernek nem volt előzménye, annak ellenére, hogy a térképek nagyon fejlettek voltak. Második oknak tekinthető a rendszer által támasztott jelentősen nagyobb hardver- és szoftver igény.
Még napjainkban is érvényes, hogy a térbeli információs rendszerek tevékenységi körének fejlődése kevésbé dinamikus, mint az alfanumerikus adatbázisokhoz tartozó gazdasági élet dinamizmusa.
A fejlődés során a hagyományos adatbázisokba épülve különböző típusú adatbázis rendszerek alakultak ki.
2.2 A korszerű adatbázis kezelő rendszerek jellemzői
Az alfanumerikus adatbázisok rendszerei számos paraméter tekintetében nem ütköznek fizikai korlátokba. A tárolt mezők és rekordok mennyiségének tetszőleges növelését csak a rendelkezésre álló fizikai lemezterület korlátozza. Viszont komoly nehézséget jelentett a funkcionálisan összetartozó, de különálló fájlokban tárolt, összetett adathalmazok, adatbázisok kezelése. A komplex adatbázisok tartalmi, strukturális összefüggései rendkívül megnehezítették az adatrendszerek kezelését, többnyire csak szakképzett programozók közreműködésével volt biztosítható az adatbázisok összetétele.
A fenti problémák kiküszöbölésének céljából kerültek kifejlesztésre az integrált adatbázis-kezelő rendszerek, amelyek a strukturált adatbázison kívül az adatbázison végezhető manipulációk ellátására alkalmas programrendszert is tartalmaznak.
Az adatbázisokban tárolt adatok szerint megkülönböztetünk tény-adatbázis és dokumentum típusú adatbázist. Az első meghatározott formában tárolt adatokat tartalmaz, amelyek között kapcsolat áll fenn, míg a másik típus szöveges információk vagy digitálisan archivált képek halmaza, összefüggés nélkül.
A gyakorlatban a tény-adatbázist nevezzük adatbázisnak.
Az adatbázis-kezelő rendszerek az alábbi lényeges előnyöket biztosítják a hagyományos nyilvántartó rendszerekkel szemben:
Az adatbázis-kezelő rendszerek hátrányai a hagyományos nyilvántartó rendszerekkel összehasonlítva az alábbiak:
A követelmények számos adatbázis kezelő modelltípust hoztak létre.
Az adatmodellek szempontjából a következő kapcsolatok állhatnak fenn az objektumok között:
A fentiek alapján következő fő adatbázis modellek alakultak ki:
A napi gyakorlatban a relációs adatbázis kezelő modellek terjedtek el. (Ms Access)
3. Adatnyerési eljárások az ipari létesítményekhez
3.1 Helyzeti adatok gyűjtése
3.1.1 Digitális térképek készítése
Térinformációs rendszer alapját képezi az aktuális digitális megvalósulási térkép. A geometriai és leíró adatok összekapcsolásához elengedhetetlen az elkészítése. De a digitális megvalósulási térkép használati értéke túlmutat a térinformatikai rendszerben való alkalmazáson. Az aktuális térkép megkönnyíti az üzemben dolgozók munkáját, az esetleges átalakításokhoz, új létesítmények építéséhez tervezési alaptérképként is szolgálhat.
A digitális megvalósulási térképet többféle úton lehet létrehozni, aktualizálni:
3.1.2 Alapponthálózat kialakítása
A felmérésekhez ipari geodéziai alaphálózatot kell létrehozni, amelyből később a megfelelő pontosságú felmérési, kitűzési és mozgásvizsgálati hálózatokat tudunk kialakítani. Az alap-hálózat biztosítja a kapcsolatot az országos rendszerrel és ebből lehet az esetleg elpusztult felmérési, kitűzési hálózatot újra meghatá-rozni.
Az üzemelő ipartelepek esetén általában létező – esetenként hiányos, elpusztult – alapponthálózat van. A mozgásvizsgálati hálózatot erre a hálózatra lehet rátervezni. A fix, ill. mozdulatlan pontoknak tekinteni a meglévő hálózat alappontjait csak megfelelő ellenőrzés és mérlegelés után lehet. Az építmény közvetlen vizsgálatához ezen túl helyi, egyedi hálózat kiépítése szükséges.
A mozdulatlannak tekintett pontokat megfelelő intervallummal ellenőrizni kell. Természetesen az építmény vizsgálati sűrűségénél ritkábban kell. A mozdulatlan pontok meghatározását célszerűen a GPS megfelelő mérési módszerének alkalmazásával lehet. A másik megoldásként a mérőállomásokkal történő ellenőrzés kerülhet szóba. Ezenkívül bármely ismert módszer alkalmazható.
3.2 Leíró (attribútum) adatok gyűjtése
A térinformációs rendszerek lényege, hogy a geometriai objektumokhoz leíró adatokat kapcsoljanak.
Tulajdonképpen a leíró adatok erre adnak választ, hogy mi is az a bizonyos objektum, és milyen tulajdonságokkal rendelkezik.
A térinformációs rendszerekben egy objektumhoz tetszőleges számú adatinformáció kapcsolható, és csak az adott felhasználási cél határozza meg, hogy mely adatok szerepelnek ebből az elemzésben. Ezért a leíró adatok létrehozásának összeállítása több szakterület együttes feladata. A különálló intézmények különböző adatokat igényelnek, de ennek ellenére az adatbázisok között átfedések is találhatók. Törekedni kell az átfedéseket nem tartalmazó adatbázisok kialakítására.
Az adatbázisok készítésénél a kódolás elkerülhetetlen. Informatikai szempontból azok a kódok a megfelelőek, amelyek azonosítanak, osztályoznak és információt tartalmaznak. Napjainkban nyílt meg – az informatikai fejlődés révén – a lehetősége annak, hogy mindenki más szakterület adataihoz is hozzáférjen, és felhasználhassa döntéseiben.
Ezért a legfontosabbnak ítélt adatok meghatározása egy központi, független szervező feladata. Így kompromisszumot lehet találni a helyi elképzelések között. Ilyen központi szervezet lehet pl. a bázistelepeket összefogó koordináló központi irányítás vagy országos méretekben a Kormány.
Az összegyűjtött adatokat ezenfelül a térinformatika számára is kódolni kell, különben használhatatlanok számunkra.
Pontos tervezéssel kell létrehozni a metaadatbázisokat, amelyek tartalmazzák a metaadatokat.
3.2.1 A leíró adatok típusainak ismertetése
Az attribútum adatokat négy nagy csoportra bonthatjuk:
Természeti adatok: földhasználat, földborítás
Műszaki létesítményekkel kapcsolatos adatok:
Gazdasági adatok
Társadalmi adatok
3.2.2 Leíró adatok gyűjtési módszere
A természeti adatok gyűjtésében forradalmi változást hozott a távérzékelés. Talán három momentumot kellene kiemelni:
Természetesen nem helyettesíti a helyi pontos mérést, az ilyen adatokat továbbra is hagyományos módszerekkel kell gyűjteni: pl. vízállás, hőmérséklet, geofizikai adatok stb.
A műszaki létesítményekkel kapcsolatos adatok gyűjtése szerteágazó feladat, mivel nem lehet egységes adatbázist létrehozni. Ipari térinformatikánál az üzemeltetőnek kell részletes információval rendelkeznie, és a segítségükkel kell az adatbázist felépíteni.
Fontos jelenségek vizsgálata az elsődleges és másodlagos adatnyerés gyakorlati okból rendszerint mintavételezéssel dolgozik (pl. csapadék esetén nem mérik mindenhol az adatokat, hanem meghatározott helyen gyűjtik az információt, az izovonalakat ezek alapján szerkesztik meg).
Épületek süllyedésének vizsgálatánál a jellemző helyekre mérőcsapokat helyeznek el, és ebből következtetnek az egész épület mozgására.
A mintavételi pontok elhelyezkedése lehet véletlen, szabályos vagy szematikus.
4. Leíró és geometriai adatbázisok kapcsolati rendszere
Elkészítettem egy, a geometriai és a leíró adatbázisok kapcsolatát bemutató ábrát (1. ábra).
A helyzeti adatok a digitális megvalósulási térkép alapján kerülnek rögzítésre. A digitális térkép geometriai tartalma az egyértelmű meghatározás érdekében valamilyen vonatkozási rendszerben kerül megadásra. Jelen esetünkben az ipartelep helyi koordináta rendszerhez.
A geometriai adatokat jellegük szerint a vektoros adatok közé sorolom. A digitális térkép AutoCAD program alatt áll rendelkezésre.
A digitális térképből kiemelésre kerülnek az alaphálózat, a referenciahálózat pontjai, és a vizsgált építmény közvetlen környezete.
A leíró adatbázisok a digitális térképhez csatlakoznak több ponton.
A megvalósulási térkép alapján kerülnek feltöltésre a természeti adatok az adott területről. A természeti adatokból később csak a mérést, vizsgálatot befolyásolókat használjuk.
A konkrét méréseket külön adatbázisban tároljuk.
A megfelelő elemzésekhez egyéb kiegészítő információkat tartalmazó adatbázisokat is bevonok a vizsgálatba. Ezek a szerkezeti, műszaki paraméterek, az üzemvitelből származó mennyiségek.
A referenciahálózat kontrolja gyakorlatilag minden ellenőrző méréskor módosítja a mozgásvizsgálati alaphálózatba bevont pontokat.
Irodalom
Detrekői Á. – Szabó Gy.: Bevezetés a térinformatikába, Budapest, 1995
Dr. Sárközy F.: Térinformatika (hypertextes oktató anyag)
Dr. Ódor K.: Ipari geodéziai alapismeretek BME TK, Budapest, 1986
Dr. Detrekői Á. – Dr. Ódor K.: Ipari geodézia, BME TK, Budapest, 1984
Deformation Analysis of Industrial Plants Based on the Spatial Data Base Using a Modern DBMS.
Bálint,
B.
Summary
My PhD studies are devoted to processing, evaluation of deformation measurement data and prediction of movements based on this analysis.
I decided to create a software system related to information of deformation measurements which allows in the everyday practice the fast and efficient processing and visualisation of the results.