【正文】 CDMonitor 軟件運行在數(shù)據(jù)中心的計算機上，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。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。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。2) 精度CDMonitor 直接應(yīng)用 GNSS 接收機的原始數(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 接收機動態(tài)定位精度為厘米級。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。系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)軟件本身的工作狀態(tài)；各個機站的工作狀態(tài)是否正常；網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。 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。? 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。? 具有防死機功能，一旦某個監(jiān)測站出現(xiàn)死機現(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)，客戶端可以運行在遠(yuǎn)程；43? 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。? 環(huán)境參數(shù)輸入功能。41 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。CDMonitor 實時差分變形監(jiān)控軟件支持英文和中文。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。CDMonitor 支持各種主流品牌的單多頻GNSS 接收機混合監(jiān)控。利用 CDMonitor 軟件能進(jìn)行 724 小時不間斷觀測。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。三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工程于 2022 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 46 臺39（套） ，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)測運行。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。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)。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。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。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。37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。(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。? 外加防護(hù)警告裝置，避免非工作人員破壞。? 機柜距離地面宜≥30cm。? 供電電源一并引入機柜，并且強電弱電隔離布線，整潔美觀，便于維護(hù)。機柜設(shè)計采用 50cm50cm20cm 的不銹鋼機箱裝置，加防盜鎖，放在外場機房里。（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。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。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。 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。機房的布置和裝修應(yīng)符合防火、安全警衛(wèi)、應(yīng)急狀態(tài)工作等要求。機房內(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)。工作人員需要晝夜在機房內(nèi)工作，為有利于他們的健康、有處于他們精力充沛，機房內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)、溫度、采光、空間、色彩等環(huán)境。? 給工作人員創(chuàng)造健康衛(wèi)生的工作環(huán)境。 控制中心機房建設(shè)（1） 機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。 GPS 天線電纜、通訊射頻電纜在接入主機前，必須加裝天饋浪涌保護(hù)器；? 機柜中的空氣開關(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；33? 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。預(yù)防直接雷示意圖32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。避雷針與天線的距離選擇大于 3 米，是以中等強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)天線時其強度可衰減到安全值的范圍之內(nèi)。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。 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 Ф16 不銹鋼制作。 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。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。電涌是微秒量級的異常大電流脈沖。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。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。 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。 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。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。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。? 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。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。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 。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。（2） 設(shè)備安裝27監(jiān)測站安裝示意圖 供電系統(tǒng)系統(tǒng)對于大壩 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。26土層觀測墩注：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。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。大壩滑坡體 GNSS 監(jiān)測站和參考站一樣，也包括監(jiān)測站選址、監(jiān)測站基建、儀器設(shè)備的選擇及設(shè)備安裝四個部分：（1） 監(jiān)測站站址選擇根據(jù)各滑坡體監(jiān)測區(qū)域的實際情況，如地質(zhì)條件等及參照《GNSS 測量規(guī)范》 ，具體布置如上圖。（4） 設(shè)備安裝24參考站設(shè)備安裝圖對于本監(jiān)測系統(tǒng)而言，我們在大壩建設(shè) 1 個參考站， GNSS 監(jiān)測站針對大壩滑坡體的具體情況，在大壩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。澆灌標(biāo)石時，須逐層充分搗固；? 氣溫在 0℃以下時，必須加入防凍劑，拆模時間不得少于 24h，否則不準(zhǔn)施工；? 拆模時間可根據(jù)氣溫和外加劑性能決定，一般條件下，平均氣溫在 0℃以上時，拆模時間不得少于 12h。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。制作受凍融影響的混凝土標(biāo)石，宜使用普通硅酸鹽水泥。 觀測墩設(shè)計圖22強制對中標(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?；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；? GNSS 觀測墩中的鋼筋骨架采用直徑≧10mm 的螺紋鋼筋，使用時須在距兩端 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。 針對大壩項目，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。195 大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方案實施1) 本 GNSS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)實施主要包括以下幾個方面：2) 參考站及監(jiān)測站選址3) 參考站及監(jiān)測站觀測墩的建設(shè)4) 通訊電纜的鋪設(shè)5) 設(shè)備的供電6) 設(shè)備避雷7) 數(shù)據(jù)通訊8) 控制中心的建設(shè) 本監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計及工程建造依據(jù)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，本設(shè)計書中所引用的部分技術(shù)規(guī)范參下表：名稱 編號 批準(zhǔn)單位 年份全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范 CH2022 國家測繪局精密工程測量規(guī)范 GB/T 1531494國家技術(shù)監(jiān)督局 19941222全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程 CJJ 7397 中國建設(shè)部 1997UNAVCO 基準(zhǔn)站建立規(guī)范 國際 UNAVCO 組織IGS 基準(zhǔn)站建立規(guī)范 國際 IGS 委員會混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GBJ 10—89 建設(shè)部 大壩 GNSS 監(jiān)測點的布置大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測單元包括參考站和監(jiān)測站，各站點的具體布置方式根據(jù)以下要求： GNSS 參考站（1） GNSS 參考站選址GNSS 參考站選址要求應(yīng)滿足以下要求：20? 覆蓋并均勻分布整個監(jiān)測區(qū)域，并兼顧