【正文】 修材料應(yīng)盡量選擇無(wú)毒、無(wú)刺激性的材料，盡量選擇難燃、阻燃材料，否則應(yīng)盡可能涂防火涂料。（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(shí)時(shí)變化情況，并配備聲光報(bào)警設(shè)備，可設(shè) 24 小時(shí)有人值班，監(jiān)控中心整潔明亮，具有一定的美觀要求。監(jiān)控中心示意圖35服務(wù)器機(jī)房 外場(chǎng)機(jī)柜室外設(shè)備必須統(tǒng)一放在機(jī)柜中，主要設(shè)備有 GNSS 接收機(jī)、串口服務(wù)器等裝置，機(jī)柜防水密封，具有一定的防盜性。機(jī)柜設(shè)計(jì)采用 50cm50cm20cm 的不銹鋼機(jī)箱裝置，加防盜鎖，放在外場(chǎng)機(jī)房里。布設(shè)原則：? 按數(shù)據(jù)傳輸路徑，分別安裝天線轉(zhuǎn)換器、GNSS 接收機(jī)、串口服務(wù)器等。? 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)。? 機(jī)柜下端預(yù)留通線孔，供電源數(shù)據(jù)線的接入。? 機(jī)柜距離地面宜≥30cm。? 固定螺釘應(yīng)擰緊，不得產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象。? 外加防護(hù)警告裝置，避免非工作人員破壞。36 存儲(chǔ)及處理系統(tǒng)微機(jī)應(yīng)有以下性能：（1） 高的散熱技術(shù)，更好的穩(wěn)定性（MTBF 20,000 小時(shí)） ，并能支持高達(dá)2GHZ 主頻的 CPU,1G 內(nèi)存,Windows XP 操作系統(tǒng)（2） 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái) （3） 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)：具有固定 IP 地址，帶寬至少為 2M；（4） 小巧簡(jiǎn)約的外形設(shè)計(jì)，節(jié)省辦公空間，可以隨意擺放和移動(dòng)位置。(5) 服務(wù)器上應(yīng)集成數(shù)據(jù)采集、傳輸、解算、分析，客戶(hù)端等軟件，滿足整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的需要。 監(jiān)測(cè)設(shè)備防盜措施因?yàn)楸鞠到y(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警的功能，所以本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)防盜措施主要通過(guò)以下 3 個(gè)方面：1) 建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)保護(hù)房，放置 GNSS 主機(jī)和天線切換器等；2) 當(dāng)監(jiān)測(cè)設(shè)備被人拿走或關(guān)掉，控制中心就會(huì)通過(guò)短消息或 EMAIL 的方式發(fā)送沒(méi)有數(shù)據(jù)的警告給相關(guān)人員；3) 觀測(cè)蹲及監(jiān)測(cè)點(diǎn)保護(hù)房周?chē)O(shè)置防護(hù)柵欄（如太陽(yáng)能電池板供電示意圖） ，在柵欄上貼上電力警示標(biāo)志；4) 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)做到無(wú)人照管有人照看。37監(jiān) 測(cè) 時(shí) 間X Y H 相 對(duì) 參 考 站 距 離 X Y H 相 對(duì) 距 離 △ X △ Y △ H 相 對(duì) 距 離 變 化 率 X Y H 相 對(duì) 距 離 變 化 率 △ X △ Y △ H相 對(duì) 距 離 累 計(jì) 變 化 率△ X △ Y △ H 相 對(duì) 距 離 累 計(jì) 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(cè) 坐 標(biāo) 累 計(jì) 位 移所生成的報(bào)表注：報(bào)表的內(nèi)容可以根據(jù)實(shí)際需要增加或刪除。[鍵入文字]6 軟件系統(tǒng) 應(yīng)用背景CDMonitor 是由上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)有限公司基于 GNSS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)并利用現(xiàn)代通訊技術(shù)進(jìn)行的實(shí)時(shí)與準(zhǔn)時(shí) GNSS 原始數(shù)據(jù)分析、處理、獨(dú)立環(huán)網(wǎng)平差及數(shù)據(jù)管理等功能研發(fā)的系統(tǒng)軟件。這套軟件對(duì)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(cè)，山體滑坡監(jiān)測(cè)等等具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義。GNSS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）自八十年代中期投入民用后，已廣泛地在導(dǎo)航、定位等各領(lǐng)域應(yīng)用，尤其在測(cè)量界的控制測(cè)量中起了劃時(shí)代的作用。正因?yàn)槭撬陟o態(tài)相對(duì)定位中的高精度、高效益、全天候、不需通視等優(yōu)點(diǎn)，使人們普遍采用其來(lái)代替常規(guī)的三角、三邊、邊角等方法，并在理論、實(shí)踐中取得了可喜的成果。在精密工程變形監(jiān)測(cè)中也逐步得到廣泛的應(yīng)用。從國(guó)內(nèi)外的有關(guān)研究和應(yīng)用可以看出 GNSS 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)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。目前，采用 GNSS 技術(shù)用于橋梁等工程變形監(jiān)測(cè)的手段已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于世界各地。例如：英國(guó) Humber 橋的 GNSS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、日本明石海峽大橋的 GNSS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、虎門(mén)大橋 GNSS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、青馬大橋、汲水門(mén)大橋和汀九大橋的 GNSS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。上海曾經(jīng)是中國(guó)緩變性地面沉降較為嚴(yán)重的城市，自 1921 年發(fā)現(xiàn)地面沉降至今已有 80 余年，開(kāi)展地面沉降專(zhuān)項(xiàng)勘查與研究至今已有 40 年。特別是近十余年來(lái)，采用GIS（地理信息系統(tǒng)）和 GNSS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)，對(duì)全市監(jiān)測(cè)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(dòng)化預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)工程。三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工程是國(guó)家在三峽庫(kù)區(qū)實(shí)施的一項(xiàng)重大減災(zāi)工程，國(guó)土資源部將實(shí)施這一工程。三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工程于 2022 年 3 月正式啟動(dòng)后，三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部在全庫(kù)區(qū)建成包括 GNSS 監(jiān)測(cè)網(wǎng)、綜合立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)和遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)工程，建立各類(lèi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn) 1447 個(gè)，配備 GNSS 接收機(jī) 46 臺(tái)39（套） ，并在重慶市和湖北省的 18 個(gè)區(qū)、縣的 129 處滑坡和庫(kù)岸監(jiān)測(cè)運(yùn)行。完成了包括地表位移監(jiān)測(cè)、深部變形監(jiān)測(cè)、滑坡推力監(jiān)測(cè)、滑坡地下水監(jiān)測(cè)和宏觀巡查監(jiān)測(cè)在內(nèi)的 18 個(gè)區(qū)、縣的 125 處崩塌滑坡庫(kù)岸綜合立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)。由 CDMonitor 為核心構(gòu)成的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè) 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。數(shù)據(jù)通過(guò)廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)絡(luò)、串口、無(wú)線設(shè)備等傳到控制中心，控制中心的 CDMonitor 軟件根據(jù)每臺(tái) GNSS 接收機(jī)對(duì)應(yīng)的 IP 地址和端口號(hào)，獲得每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，CDMonitor 軟件對(duì)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(cè)站的坐標(biāo)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)或發(fā)送給客戶(hù)端。利用 CDMonitor 軟件能進(jìn)行 724 小時(shí)不間斷觀測(cè)。而且，與傳統(tǒng)的 RTK 方式相比，CDMonitor 具有精度更高，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的特點(diǎn)。CDMonitor 支持各種主流品牌的單多頻GNSS 接收機(jī)混合監(jiān)控。CDMonitor 采用了 C/S 架構(gòu)，用戶(hù)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。具體的 CDMonitor 實(shí)時(shí)差分變形監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)了各個(gè)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(cè)數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警等功能。40采用 C/S 架構(gòu)的 CDMonitor 軟件方便用戶(hù)在辦公室、監(jiān)控中心、家中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀況。CDMonitor 實(shí)時(shí)差分變形監(jiān)控軟件支持英文和中文。CDMonitor 的開(kāi)發(fā)工具為 VC++ 。41 CDMonitor 數(shù)據(jù)處理軟件 CDMonitor 功能簡(jiǎn)介: CDMonitor 的功能模塊這里用框圖來(lái)表示 CDMonitor 的主要功能模塊。CDMonitor 功能模塊 CDMonitor 的基本功能CDMonitor 實(shí)時(shí)差分變形監(jiān)控軟件具有下面的一些基本功能：? 對(duì) GNSS 原始數(shù)據(jù)進(jìn)行 724 小時(shí)實(shí)時(shí)差分處理，進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，永不間斷；? 根據(jù)接收機(jī)的原始數(shù)據(jù)輸出率，數(shù)據(jù)更新率最高可達(dá) 20Hz；? 可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，對(duì)不同的監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)差分結(jié)果進(jìn)行 Kalman 濾波，達(dá)到不同的動(dòng)態(tài)要求和精度要求；? 可同時(shí)處理多個(gè)基站和監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)；42? 根據(jù)多天運(yùn)行的結(jié)果，建立近期的大氣延遲（對(duì)流層、電離層）模型，提高定位精度和可靠性；? 多基站支持，多基站不但提高了系統(tǒng)的可靠性，而且，根據(jù)多基站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以建立電離層模型，提高長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)的精度；根據(jù)多基站的處理結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)平差功能，提高點(diǎn)位精度和可靠性；? 原始數(shù)據(jù)后處理功能；? 輸入接口協(xié)議：RS23CAN、TCP/IP；? 輸出接口（遠(yuǎn)程服務(wù)）協(xié)議：TCP/IP；? 實(shí)時(shí)顯示接收機(jī)的信號(hào)跟蹤狀況，如星空?qǐng)D、信噪比、鐘差等；? 實(shí)時(shí)顯示基線的變化情況，點(diǎn)位的移動(dòng)情況等；? 原始數(shù)據(jù)、解算結(jié)果的自動(dòng)保存功能，可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行設(shè)置；? 對(duì)監(jiān)測(cè)站、基站接收機(jī)的遠(yuǎn)程設(shè)置功能，軟件上有各個(gè) GNSS 接收機(jī)的獨(dú)立監(jiān)控模塊，可以向 GNSS 接收機(jī)發(fā)送用戶(hù)更改參數(shù)的命令（如采樣間隔、高度截止角等） ；? 系統(tǒng)完備性監(jiān)測(cè)功能，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；? 每個(gè)監(jiān)控站的監(jiān)控范圍可根據(jù)用戶(hù)設(shè)置，可從 5 厘米到 5 米，相對(duì)的，精度可從 2mm 到 1cm（平面） ，高程 4mm 到 2cm。? 環(huán)境參數(shù)輸入功能。比如，輸入監(jiān)測(cè)站周?chē)系K物的分布情況，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，能剔除常規(guī)方法不能自動(dòng)剔出的壞數(shù)據(jù)，提高定位精度。? 具有防死機(jī)功能，一旦某個(gè)監(jiān)測(cè)站出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，軟件馬上會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)觸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)接收機(jī)自動(dòng)重啟；? 可以調(diào)整各個(gè)監(jiān)測(cè)站的位置更新率；? 支持網(wǎng)絡(luò)分布式計(jì)算；? 軟件實(shí)現(xiàn) C/S 架構(gòu)，客戶(hù)端可以運(yùn)行在遠(yuǎn)程；43? 提供第三方軟件接口，如用 COM 組件的方式實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢(xún)、管理、報(bào)警；另外，CDMonitor 軟件可用于橋梁、大壩、礦區(qū)等的監(jiān)測(cè)，可針對(duì)不同的工作環(huán)境對(duì)用戶(hù)圖形界面進(jìn)行定制。如針對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)，CDMonitor 的客戶(hù)端能提供如下功能：? 數(shù)據(jù)庫(kù)功能，長(zhǎng)期觀測(cè)的數(shù)據(jù)能保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；? 三維動(dòng)畫(huà)；? 整體變形示意圖；? 歷史數(shù)據(jù)分析；? 趨勢(shì)圖；? 報(bào)警功能，報(bào)警項(xiàng)可根據(jù)用戶(hù)要求設(shè)定，可通過(guò)短信、電子郵件等方式進(jìn)行報(bào)警。? 權(quán)限管理：一般用戶(hù)只能瀏覽數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理員才可能對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。? 數(shù)據(jù)分析，即對(duì)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行頻域和時(shí)域分析。 數(shù)據(jù)記錄連接數(shù)據(jù)庫(kù)，CDMonitor 能夠記錄用戶(hù)需要保留的各項(xiàng)信息，根據(jù)用戶(hù)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(lèi)型。衛(wèi)星數(shù)據(jù)衛(wèi)星顆數(shù)；每顆衛(wèi)星的坐標(biāo)；每顆衛(wèi)星的信噪比；每顆衛(wèi)星的仰角；44基線解信息基線向量；基線誤差（中誤差和相對(duì)誤差） ；比率值；協(xié)方差陣。系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)軟件本身的工作狀態(tài)；各個(gè)機(jī)站的工作狀態(tài)是否正常；網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。 CDMonitor 算法的特點(diǎn)（與 RTK 和傳統(tǒng)靜態(tài)模式比較）集成了 RTK 功能的 CDMonitor 軟件，除了也能采用 RTK 方法之外，采用其自身與 RTK 和傳統(tǒng)靜態(tài)不同的算法后，還具有如下一些特點(diǎn)。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(diǎn)：? CDMonitor 采用采用同時(shí)刻（在 1 微秒之內(nèi)）的 GNSS 原始觀測(cè)值進(jìn)行差分解算；而 RTK 方法不需要差分改正數(shù)和流動(dòng)站的觀測(cè)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(huì)延遲 秒到 2 秒不等，在特別情況下，流動(dòng)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(dòng)態(tài)非線性 Kalman 濾波算法進(jìn)行差分解算。? CDMonitor 的算法對(duì)系統(tǒng)的硬件要求較高，通常在高性能計(jì)算機(jī)，而 RTK 的算法總是有 GNSS 接收機(jī)生產(chǎn)廠商提供，固化在 GNSS 接收機(jī)內(nèi)部；靜態(tài)解算需人工干預(yù)，一般采用雙差固定解得方式。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(dòng)站的觀測(cè)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(dòng)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(shí)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(jí)的定位精度，而通常的 RTK 接收機(jī)動(dòng)態(tài)定位精度為厘米級(jí)。3) 通訊因?yàn)?CDMonitor 僅要求收到 GNSS 接收機(jī)的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以，原則上，應(yīng)要45求軟件（服務(wù)器）與 GNSS 接收機(jī)之間僅要求實(shí)現(xiàn)單向通訊。而通常的 RTK 方法，要求參考站和流動(dòng)站之間進(jìn)行通訊，又要求流動(dòng)站和數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行通訊。下圖是在采用串行端口 GNSS 接收機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的情況下，CDMonitor 和 RTK方式需要建立的數(shù)據(jù)通訊鏈路示意圖：RTK 方式下的數(shù)據(jù)通訊圖由圖可見(jiàn)，RTK 方式下，差分改正數(shù)和定位結(jié)果需要進(jìn)行多次傳輸，上圖中，一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，需要進(jìn)行 3 次串口數(shù)據(jù)傳輸，兩次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。CDMonitor 數(shù)據(jù)傳輸圖由圖可見(jiàn)，在 CDMonitor 方式下，流動(dòng)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。4) 系統(tǒng)可靠性RTK 通常應(yīng)用于測(cè)量、高精度導(dǎo)航等，對(duì)于 RTK 接收機(jī)而言，如 GNSS 信號(hào)發(fā)生失鎖那么接收機(jī)需要重新初始化，求解整周模糊度，從而造成短時(shí)間隔內(nèi)不能正常輸出厘米級(jí)定位解。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(shí)需要在每一個(gè)點(diǎn)上分時(shí)段長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)，如果監(jiān)測(cè)點(diǎn)是處于移動(dòng)狀態(tài)則不能解算出有效的結(jié)果。而 CDMonitor 專(zhuān)為變形監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)，適用于橋梁、大壩、礦區(qū)、滑坡等的變形監(jiān)測(cè)，軟件能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)可靠工作，諸如 RTK 經(jīng)常需要重新初始化、靜態(tài)解算需要人工 參 考 站 串 口 /RJ45 RJ45/串 口 流 動(dòng) 站 串 口 /RJ45 數(shù) 據(jù) 中 心 流 動(dòng) 站 串 口 /RJ45 數(shù) 據(jù) 中 心 參 考 站 46干預(yù)不能監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)物體、時(shí)效性差等缺點(diǎn)在 CDMonitor 里并不存在。CDMonitor 軟件運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)上，整個(gè)計(jì)算功能可以設(shè)計(jì)成冗余模式，增加系統(tǒng)的可靠性，而 RTK 方法不能實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的功能。通過(guò)上面的介紹，我們可以對(duì) CDMonitor 軟件的各項(xiàng)性能和特點(diǎn)有了一個(gè)粗略的了解，其中，特別