地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 08:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 運(yùn)行的設(shè)備組成，包括配電及UPS、防雷、綜合布線及外場機(jī)柜等子系統(tǒng)組成。A. GPS參考站GPS參考站的建設(shè)主要包括站址選擇、基建、儀器設(shè)備的選擇及設(shè)備安裝：1) 參考站位置的選擇參考站要求建立在地基穩(wěn)定的地點(diǎn)，同時(shí)GPS參考站場地應(yīng)滿足以下要求：l 場地穩(wěn)固，年平均下沉和位移小于3mm；l 視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度不宜超過15176。；l 遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺，電臺，微波站等），其距離不小于200m，遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電傳送通道，其距離不得小于50m；l 盡量靠近數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；l 天線墩的高度不低于2米；l 觀測標(biāo)志應(yīng)遠(yuǎn)離震動源。l 參考參考站的必須建立在凍土層上，以減少氣候變化對參考站的影響。2) 參考站基建圖 34參考站觀測墩示意圖（1） 觀測墩的建設(shè)要求在滿足以上要求的前提下，觀測墩的建設(shè)必須滿足以下要求： l 觀測墩應(yīng)澆注安裝強(qiáng)制對中標(biāo)志，并嚴(yán)格整平，墩外壁或內(nèi)部應(yīng)加裝（或預(yù)埋）適合線纜進(jìn)出硬制管道（鋼制或塑料），起保護(hù)線路作用；l GPS觀測墩采用鋼筋混凝土現(xiàn)場澆鑄的方法施工?；炷翝茶T過程中的水泥、沙子、石子及其他添加劑的用量以及混凝土施工的要求均按照表一的要求執(zhí)行；l GPS觀測墩中的鋼筋骨架采用直徑≧10mm的螺紋鋼筋，使用時(shí)須在距兩端10cm處，分別向內(nèi)彎成∩形彎（足筋下端30cm處向外彎成∟形彎）用料。裹筋采用直徑≧6mm的普通鋼筋；l 基座建造時(shí)澆灌混凝土至基座深度的一半，充分搗固后放入捆扎好的基座鋼筋骨架，在基座中心垂直安置捆扎好的柱石鋼筋骨架，將柱石鋼筋骨架底部與基座鋼筋骨架捆扎一起，澆灌混凝土至基座頂面，充分搗固并使混凝土頂面處于水平狀態(tài)；l ，在觀測墩外壁應(yīng)預(yù)埋適合線纜進(jìn)出的直徑不小于25mm的硬質(zhì)管道（鋼制或塑料），供安裝電纜保護(hù)線路用；l 雙頻天線的保護(hù)罩要采用全封閉式，以起到防水、防風(fēng)等效果，同時(shí)天線罩的衰竭率不大于1%；l 可利用觀測墩基坑，加筑用于存放太陽能蓄電池的水泥槽。圖35 觀測墩設(shè)計(jì)圖3）參考站儀器的選擇根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況并參照《全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范》，本GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)選用監(jiān)測專用型雙頻高精度GPS+北斗接收機(jī)。 B. GPS監(jiān)測站GPS監(jiān)測站是管理人員實(shí)時(shí)掌握滑坡體形變和位移變化量的依據(jù)，各監(jiān)測點(diǎn)長期連續(xù)跟蹤觀測衛(wèi)星信號，通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)（無線網(wǎng)橋或3G）實(shí)時(shí)傳輸GPS觀測數(shù)據(jù)到控制中心，并結(jié)合各參考站的觀測數(shù)據(jù)與起算坐標(biāo)通過控制中心軟件準(zhǔn)實(shí)時(shí)解算處理，最終得到各監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。GPS監(jiān)測站也和參考站一樣，也包括監(jiān)測站地址的選擇、監(jiān)測站基建、儀器設(shè)備的選擇及設(shè)備安裝四個(gè)部分，具體建設(shè)見“參考站的建設(shè)”相關(guān)章節(jié)。圖36監(jiān)測站設(shè)備安裝示意圖5) 監(jiān)測點(diǎn)的位置選擇參考本章節(jié)A章節(jié)中關(guān)于基礎(chǔ)站的選址獲取更多信息。C. 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸主要通過以下方式：各監(jiān)測站和參考站原始GPS數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)娇刂浦行摹１卷?xiàng)目擬采用3G模塊進(jìn)行通訊。圖37 3G通訊模塊圖38 無線網(wǎng)橋圖39無線網(wǎng)橋傳輸示意圖D. GPS數(shù)據(jù)處理軟件“數(shù)據(jù)處理”是滑坡體GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)的核心組成部分，“數(shù)據(jù)處理”結(jié)果精度的高低關(guān)系到我們對滑坡體穩(wěn)定性的判斷、分析以及影響管理人員的決策。對于本監(jiān)測系統(tǒng)“數(shù)據(jù)處理”主要指監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各GPS原始數(shù)據(jù)的采集控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的同時(shí)對數(shù)據(jù)采樣間隔，GPS一機(jī)多天線的信號切換的控制、各GPS原始數(shù)據(jù)的輸入與處理、原始數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)、設(shè)備故障診斷，其它監(jiān)測手段監(jiān)測數(shù)據(jù)的輸入與處理等。針對本項(xiàng)目的實(shí)際情況以及業(yè)主的具體要求，我們推薦選用專業(yè)GPS監(jiān)測軟件進(jìn)行系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理。軟件在進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)處理方面采用了先進(jìn)的非線性Kalman濾波雙差解、三差解算法，同時(shí)增加了先進(jìn)的電離層改正模型、支持多參考站解算及實(shí)時(shí)獨(dú)立基線網(wǎng)平差等功能，具體精度為平面小于3mm，高程5mm。并且實(shí)現(xiàn)雙基站或多基站處理功能。數(shù)據(jù)解算軟件為進(jìn)行的實(shí)時(shí)三維變形測量分析系統(tǒng)軟件。能同時(shí)對安放在目標(biāo)設(shè)施或自然物體上的幾十個(gè)GPS進(jìn)行實(shí)時(shí)三維位置解算，并達(dá)到毫米級精度。軟件采用C/S架構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控站的實(shí)時(shí)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(bào)警等功能。由解算為核心構(gòu)成的變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)GPS接收機(jī)只需要輸出GPS的原始數(shù)據(jù)和星歷，數(shù)據(jù)通過廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)絡(luò)、串口、無線設(shè)備等傳到控制中心，控制中心的解算軟件根據(jù)每臺GPS接收機(jī)對應(yīng)的IP地址和端口號，獲得每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的原始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算，得到各個(gè)監(jiān)測站的坐標(biāo)，并存入數(shù)據(jù)庫或發(fā)送給客戶端。E. 解算軟件標(biāo)準(zhǔn)特性l 監(jiān)測精度：水平35mm，高程58mm（根據(jù)解算時(shí)間長短和環(huán)境略有浮動）l Windows95/NT 32bit 結(jié)構(gòu)；l 多線程，多任務(wù)設(shè)計(jì)；l 先進(jìn)的GPS數(shù)據(jù)算法：具有OTF解算、卡爾曼濾波、三差解算等，同時(shí)支持實(shí)時(shí)、后處理解算；l 圖形用戶界面，實(shí)時(shí)顯示基準(zhǔn)站、監(jiān)測站的工作狀態(tài)；l 具有防死機(jī)功能，一旦某個(gè)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(shí)現(xiàn)接收機(jī)自動重啟；l 支持遠(yuǎn)程控制功能，軟件可自動向GPS接收機(jī)發(fā)送用戶更改參數(shù)的命令（如采樣間隔、高度截止角等）；l 軟件自動保存解算數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫，同時(shí)自動保存GPS原始數(shù)據(jù)到本地磁盤；l 支持有線、無線多種通訊方式等功能；l 提供接口源代碼，支持用戶二次開發(fā)。圖311 解算軟件 軟件界面F. 數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果在傳入數(shù)據(jù)庫模塊前，需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，GPS采集的數(shù)據(jù)是WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)，經(jīng)過投影轉(zhuǎn)換后也只能是以真北為北方向的平面坐標(biāo)，但是我們對監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)是劃分幾個(gè)斷面的，具體的監(jiān)測結(jié)果需要以斷面的走向?yàn)楸狈较虻淖鴺?biāo)，所以需要通過坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)才能符合要求。 滑坡體表面裂縫監(jiān)測之振弦式裂縫計(jì)表面裂縫計(jì)可有效監(jiān)測滑坡體表面的裂縫變化情況，從而判斷滑坡體的穩(wěn)定狀態(tài)。振弦式裂縫計(jì)廣泛用于各類建筑物內(nèi)部、表面、周邊裂縫開合度的長期和臨時(shí)觀測用儀器。主要用于二點(diǎn)間的相對位移量的監(jiān)測，與不同的配套附件組合后可作為單向多種位移測量傳感器使用。儀器由前、后安裝支座(架)、振弦式位移傳感器、傳輸電纜等組成。當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物二點(diǎn)之間發(fā)生的位移時(shí)，通過前、后安裝支座傳遞給位移傳感器，使傳感器內(nèi)振弦產(chǎn)生張力變化，從而改變振弦的振動頻率。頻率信號經(jīng)電纜傳輸至數(shù)據(jù)采集器上，即可計(jì)算出
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