【正文】 。 土層觀測墩 25 注：所有監(jiān)測站的水泥觀測墩的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 按照 參考基站的建設(shè)要求。 輸出的電壓為 12V，直接供給設(shè)備使用， 各部分的作用為： ? 太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。 ? 太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。 ? 蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。 蓄電池可埋設(shè)在觀測墩的附近， 埋入地下， 防凍并 避免日曬雨淋、被盜賊偷盜 和外力沖擊 。 無線網(wǎng)橋通訊方式 無線網(wǎng)橋是為使用無線（微波）進(jìn)行遠(yuǎn)距離點對點網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計。其主要的組網(wǎng)方式有三種： 點對點組網(wǎng)，中繼的連接，點對多點 。隨著半導(dǎo)體器件的集成化程度的提高，元件間距的減小，半導(dǎo)體的厚度的變薄，使得電子設(shè)備受到瞬態(tài)過電破壞的可能性越來越大。 直接雷防護(hù) 在距觀測墩 3－ 米處安裝 H=7 米的普通避雷針，選用Ф 16 不銹鋼制作。 避雷針與天線的距離選擇大于 3 米，是以中等強(qiáng)度的雷電流通過避雷針接地泄流時所產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場到達(dá)天線時其強(qiáng)度可衰減到安全值的范 圍之內(nèi)。 GPS 天線電纜、通訊射頻電纜在接入主機(jī)前，必須加裝天饋浪涌保護(hù)器； ? 機(jī)柜中的空氣開關(guān)后端并聯(lián)一個單項電源避雷器，作為電源部分的避雷； ? 架空電力線和其他架空線的防雷措施一定要處理好，因為這是引雷重要途徑，其防護(hù)措施有地埋和裝設(shè)避雷地線等； ? 電力線進(jìn)入 UPS 之前，加裝 ZGB148A40 電力線電涌防護(hù)設(shè)備，隔離 UPS和電力 線。 ? 給工作人員創(chuàng)造健康衛(wèi)生的工作環(huán)境。機(jī)房內(nèi)設(shè)備的布置應(yīng)有利于操作、管理，有利于各子系統(tǒng)間的技術(shù)聯(lián)接，有利于統(tǒng)一管理和維護(hù)。 室內(nèi)裝修作業(yè)應(yīng)符合《裝飾工程施工及驗收規(guī)范》、《地面及樓面工程施工及驗收規(guī)范》、《木結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。在裱糊、粘接貼面及進(jìn)行其他涂復(fù)施工時，其環(huán)境條件應(yīng)符合材料說明書的規(guī)定。 機(jī)柜設(shè)計采用 50cm 50cm 20cm 的不銹鋼機(jī)箱裝置，加防盜鎖，放在外場機(jī)房里 。 ? 機(jī)柜距離地面宜≥ 30cm。 (5) 服務(wù)器上應(yīng)集成數(shù)據(jù)采集、傳輸、解算、分析，客戶端等軟件，滿足整個監(jiān)控系統(tǒng)的需要。這套軟件對于人工建筑變形分析－－比如大型橋梁，水壩，大型人工建筑以及油田沉陷，礦山采空區(qū)沉陷，城市地下水漏斗沉陷，火山監(jiān)測，山體滑坡監(jiān)測等等具有非常大的現(xiàn)實意義。 從國內(nèi)外的有關(guān)研究和應(yīng)用可以看出 GNSS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在橋梁、大型建筑、地震、大壩等行業(yè)中應(yīng)用并取得較好的效益。特別是近十余年來，采用 GIS（地理信息系統(tǒng)）和 GNSS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)，對全市監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了全面更新與調(diào)整，并正在建設(shè)完善全市地面沉降自動化預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)工程。 由 CDMonitor 為核心構(gòu)成的變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的每個 GNSS 接收機(jī)只需要輸出 GNSS 的原始數(shù)據(jù)和星歷，原始數(shù)據(jù)包含了 GNSS 解算所有必要的偽距和載波相位數(shù)據(jù)等，星歷指 GNSS 衛(wèi)星發(fā)播的廣播星歷。 CDMonitor 支持各種主流品牌的單 多頻GNSS 接收機(jī)混合監(jiān)控。 CDMonitor 實時差分變形監(jiān)控軟件支持英文和中文。 ? 環(huán)境參數(shù)輸入功能。 ? 權(quán)限管理：一般用戶只能瀏覽數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理員才可能對一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù) 軟件本身的工作狀態(tài)； 各個機(jī)站的工作狀態(tài)是否正常； 網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。 2) 精度 CDMonitor 直接應(yīng)用 GNSS 接收機(jī)的原始數(shù)據(jù)，參考站和流動站的觀測數(shù)據(jù)保 持嚴(yán)格的同步，所以，大氣層延遲造成的公共誤差被最大程度地抵消， CDMonitor 還采用濾波方法消除 GNSS 動態(tài)定位數(shù)據(jù)中的各種隨機(jī)誤差，是輸出的定位結(jié)果更符合真實的情況，所以 CDMonitor 根據(jù)采用的 GNSS 接收機(jī)和 GNSS 天線的不同，可以保證毫米級的定位精度，而通常的 RTK 接收機(jī)動態(tài)定位精度為厘米級。 CDMonitor 數(shù)據(jù)傳輸圖 由圖可見，在 CDMonitor 方式下，流動站的原始數(shù)據(jù)僅需要一次串口數(shù)據(jù)通訊和一次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，就可以到達(dá)數(shù)據(jù)中心，參考站可以直接與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器相連。 參考站 串口 / R J45 R J 45/ 串口 流動站 串口 / R J45 數(shù)據(jù)中心 流動站 串口 / R J 45 數(shù)據(jù)中心 參考站 44 CDMonitor 軟件運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心的計算機(jī)上，整個計算功能可以設(shè)計成冗余模式，增加系統(tǒng)的可靠性，而 RTK 方法不能實現(xiàn)類似的功能。 傳統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)處理需要人工干預(yù)解算、網(wǎng)平差，同時需要在每一個點上分時段長時間觀測，如果監(jiān)測點是處于移動狀態(tài)則不能解算出有效的結(jié)果。而通常的 RTK 方法，要求參考站和流動站之間進(jìn)行通訊，又要求流動 站和數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行通訊。 1) 算法 相比 RTK 及傳統(tǒng)靜態(tài)方法而言， CDMonitor 的算法具有如下特點： ? CDMonitor 采用采用同時刻（在 1 微秒之內(nèi)）的 GNSS 原始觀測值進(jìn)行差分解算；而 RTK 方法不需要差分改正數(shù)和流動站的觀測數(shù)據(jù)保持同步， 一般的參考站接收機(jī)差分改正數(shù)廣播更新率為 1Hz，因此，一般情況下差分改正數(shù)會延遲 秒到 2 秒不等，在特別情況下，流動站能允許 1 分鐘之前的差分改正數(shù)參與解算； ? CDMonitor 可以采用擴(kuò)展的動態(tài)非線性 Kalman 濾波算法進(jìn)行差分解算。 數(shù)據(jù)記錄 連接數(shù)據(jù)庫， CDMonitor 能夠記錄用戶需要保留的各項信息，根據(jù)用戶的選擇，記錄的內(nèi)容如下 ： GNSS 定位數(shù)據(jù) 坐標(biāo)； 精度（水平和垂直）； PDOP 值； 使用衛(wèi)星顆數(shù)； 解類型。 ? 具有防死機(jī)功能，一旦某個監(jiān)測站出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，軟件馬上會通過數(shù)據(jù)信號 觸發(fā)的方式實現(xiàn)接收機(jī)自動重啟； ? 可以調(diào)整各個監(jiān)測站的位置更新率； ? 支持網(wǎng)絡(luò)分布式計算； ? 軟件實現(xiàn) C/S 架構(gòu)，客戶端可以運(yùn)行在遠(yuǎn)程； 41 ? 提供第三方軟件接口，如用 COM 組件的方式實現(xiàn)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢、管理、報警； 另外， CDMonitor 軟件可用于橋梁、大壩、礦區(qū)等的監(jiān)測，可針對不同的工作環(huán)境對用戶圖形界面進(jìn)行定制。 39 CDMonitor 數(shù)據(jù)處理軟件 CDMonitor 功能簡介 : CDMonitor 的功能模塊 這里用框圖來表示 CDMonitor 的主要功能模塊。 具體的 CDMonitor 實時差分變形監(jiān)測軟 件的工作流程可用下圖表示： CDMonitor工作流程 如圖所示， CDMonitor 變形監(jiān)控軟件實現(xiàn)了各個監(jiān)控站的實時差分定位，并具有圖形顯示、接收機(jī)設(shè)置、監(jiān)控站參數(shù)設(shè)置、觀測數(shù)據(jù)記錄、報警等功能。 利用 CDMonitor 軟件能進(jìn)行 7 24 小時不間斷觀測。三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工程于 2020 年 3 月正式啟動后，三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部在全庫區(qū)建成包括 GNSS 監(jiān)測網(wǎng)、綜合立體監(jiān)測網(wǎng)和遙感監(jiān)測系統(tǒng)的專業(yè)監(jiān)測工程，建立各類監(jiān) 測網(wǎng)點 1447個，配備 GNSS接收機(jī) 46臺（套）， 37 并在重慶市和湖北省的 18 個區(qū)、縣的 129 處滑坡和庫岸監(jiān)測運(yùn)行。例如：英國 Humber 橋的 GNSS 監(jiān)測系統(tǒng)、日本明石海峽大橋的 GNSS 監(jiān)測系統(tǒng)、虎門大橋 GNSS 監(jiān)測系統(tǒng)、青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋的 GNSS 監(jiān)測系統(tǒng)。正因為是它在靜態(tài)相對定位中的高精度、高效益、全天候、不需通視等優(yōu)點，使人們普遍采用其 來代替常規(guī)的三角、三邊、邊角等方法，并在理論、實踐中取得了可喜的成果。 35 監(jiān)測時間X Y H 相對參考站距離 X Y H 相對距離 △X △Y △H 相對距離變化率 X Y H 相對距離變化率 △X △Y △H相對距離累計變化率 △X △Y △H 相對距離累計變化率預(yù)估下一周期變化本周期變化率本周期位移初始坐標(biāo) 本期監(jiān)測坐標(biāo) 累計位移所生成的報表 注：報表的內(nèi)容可以根據(jù)實際需要增加或刪除。 ? 外加防護(hù) 警告裝置，避免非工作人員破壞。 ? 供電電源一并引入機(jī)柜，并且強(qiáng)電弱電隔離布線，整潔美觀，便于維護(hù)。 （ 3） 監(jiān)控中心 監(jiān)控中心可配備 23 塊顯示屏，顯示監(jiān)視區(qū)域的實時變化情況，并配備聲光報警設(shè)備，可設(shè) 24 小時有人值班，監(jiān)控中心整潔明亮，具有一定的美觀要 求。隱蔽工程（如地板下、吊頂上、假墻、夾層內(nèi)）在封口前必須先除塵、清潔處理，暗處表層應(yīng)能保持長期不起塵、不起皮和不龜裂。機(jī)房的布置和裝修應(yīng)符合防火、安全警衛(wèi)、應(yīng)急狀態(tài)工 32 作等要求。工作人員需要晝夜在機(jī)房內(nèi)工作，為有利于他們的健康、有處于他們精力充沛，機(jī)房內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)、溫度、采光、空間 、色彩等環(huán)境。 控制中心 機(jī)房建設(shè) （ 1） 機(jī)房布置及裝修的原則 ? 各類設(shè)備需要一定的安裝空間、使用空間、維修空間。 預(yù)防直接雷示意圖 30 某項目避雷針現(xiàn)場示意圖 接地電阻要求小于 10 歐姆，如果當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪瘦^高， 降低防直擊雷接地裝置接地電阻宜采用下列方法： ? 采用多支線外引 接地裝置 ,外引長度不應(yīng)大于有效長度 ； ? 接地體埋于較深的低電阻率土壤中 ； ? 采用降阻劑 ； ? 換土。 地網(wǎng)選用 4 根 50505mm 熱鍍鋅角鋼為垂直地極 L= 米，以 404mm 熱鍍鋅扁鋼互連，地極埋地深度 米。 雷電是導(dǎo)致電涌最明顯的原因，雷電擊中輸電線路會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 電涌是微秒量級的異常大電流脈沖。特別適用于城市中 的遠(yuǎn)距離高以及是否加用雙向放大器。 數(shù)據(jù)通訊單元 由于本監(jiān)測方案的特點是遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程管理、實時自動化監(jiān)測、數(shù)據(jù)雙向通訊等特點，所以數(shù)據(jù)通訊包括兩個部分，即控制中心通訊部分和監(jiān)測單元數(shù)據(jù)通訊部分 ,所以我們首選 為無線網(wǎng)橋的通訊方式，其次是 GPRS，在此項目上由于網(wǎng)絡(luò)信號較差，在此不作選擇。 本系統(tǒng)采用的為鉛酸電池，設(shè)計容量為 100Ah，可以滿足陰雨天 7 天工作時間。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本 ，額定的輸出電壓為 。 （ 2） 設(shè)備安裝 監(jiān)測 站安裝示意圖 供電系統(tǒng) 系統(tǒng) 對于 某 滑坡 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng) 特殊情況，我們采用了太陽能供電的方式： 如下圖：我們采用 120W 的太陽能電池板 和 200Ah 的 蓄電池， 這樣的好處是安全、容易避雷、省工，而且在沒有太陽的情況下可以連續(xù)工作 7 天。 1) 基巖觀測墩 對 于基巖觀測墩，在基巖堅固結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上打入鋼筋支架澆筑混凝土。 （ 4） 設(shè)備安裝 參考站設(shè)備安裝圖 對于本監(jiān)測系統(tǒng)而言，我們 在 某 滑坡 建設(shè) 1 個參考站， 23 GNSS 監(jiān)測站 針對 某 滑坡 滑坡體的具體情況， 在邊坡存在安全隱患的幾個方位分別布置幾條監(jiān)測斷面，然后各條斷面上根據(jù)實際情況設(shè)置監(jiān)測點。在沙漠、戈壁等干燥環(huán)境中的標(biāo)石，不得使用火山灰質(zhì)水泥； ? 石子采用級配合格的 5～ 40mm 的天然卵石或堅硬碎石，不宜采用同一尺寸的石子； ? 沙子采用 ～ 3mm 粒徑的中砂，含泥量不得超過 3%； ? 水須采用清潔的淡水，硫酸鹽含量不得超過 1%； ? 外加劑可根據(jù)施工環(huán)境選用，如早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑等，其質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定，不得使用含氯鹽的外加劑。 觀測墩設(shè)計圖 21 強(qiáng)制對中標(biāo)志 2） 灌制混凝土標(biāo)石所用材料應(yīng)符合下列要求 ? 采用的水泥標(biāo)號應(yīng)不低于 425。 針對 某 滑坡 項目，考慮到項目部距離監(jiān)測區(qū)距離比較近，同時為了控制中心便于管理和維護(hù)，我們將 GNSS 參考站和控制中心建設(shè)在項目部 的固定基巖上 。 3mm+1ppm ,垂直： 小于 177。 不同遮擋條件下單 GPS 和 BD2/GPS 系統(tǒng)全天候正常工作時間對比表 （上海地區(qū)，高 度角 15176。由于 BD2 和 GPS 工作原理一致，因此 BD2+GPS 方案較單 GPS方案具有以下優(yōu)勢： 1) 可 認(rèn)為選擇接收機(jī)所跟蹤的同步衛(wèi)星作為參考衛(wèi)星，從而降低了軟件解算時更換參考衛(wèi)星帶來的誤差； 2) 增多了可跟蹤衛(wèi)星數(shù)，彌補(bǔ)了高軌道衛(wèi)星數(shù)據(jù)少的問題，同時可利用 BD2 三頻技術(shù)，增加多余觀測，從而較大程度的提高監(jiān)測解算精度； 1無線網(wǎng)橋與 GPRS傳輸相比不需要借助于第三方服務(wù)商、一次性投入、傳輸穩(wěn)定 等優(yōu)點，所以本系統(tǒng)首選無線網(wǎng)橋的通訊方式 。 本監(jiān)測區(qū)在監(jiān)測區(qū)附件 周邊地質(zhì)條件好 處建立 1 個 基準(zhǔn)點， 在 滑坡區(qū) 建 立 9個 GNSS 監(jiān)測點 ，在 每個 監(jiān)測 點 （包括參考站 ） 設(shè)置結(jié)構(gòu)牢固 的觀測墩，觀測墩上 有強(qiáng)制對中器， 固定安裝 GNSS 接收機(jī)，