【正文】 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(diǎn) 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(diǎn)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，并兼顧參考點(diǎn)距離監(jiān)測點(diǎn)最近的原則； ? 場地穩(wěn)固，年平均下沉和位移小于 2mm； ? 視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度不宜超過 15176。 3mm+1ppm ,垂直： 小于 177。 在沒有太陽的情況下 ，監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備可依靠備用電源連續(xù)工作 7 天以上； 4. GNSS 硬件具有良好的物理性能和工作性能，適合長時間連續(xù)工作 ， GNSS接收機(jī)天線為 大地測量型天線； 5. 本系統(tǒng) 可 采用 無線網(wǎng)橋 通訊，數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?準(zhǔn) 實(shí)時處理 ； 6. 準(zhǔn) 實(shí)時顯示 和分析 形變量 ，可間斷性評估 滑坡體 的健康狀況； 7. 數(shù)據(jù)實(shí)時輸出 ； 8. 控制中心軟件自動解算，最短反應(yīng)時間可為幾 分 鐘到幾小時，并實(shí)時 進(jìn)行 網(wǎng)平差， 自動評估監(jiān)測結(jié)果，而且各參數(shù) 完全由用戶根據(jù)不同監(jiān)測 需求 自行 設(shè)置 。 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 18 （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； 3) 增多了可跟蹤衛(wèi)星數(shù)，使衛(wèi)星分布更合理，降低了 DOP 值，提高了監(jiān)測解算精度，特別是所能跟蹤 GPS 衛(wèi)星少時顯得更為重要。 2CDMonitor 軟件 由 數(shù)據(jù)管理模塊 、 原始 數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù) 庫信息 管理四個模塊組成 。 如 下 圖，為系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 拓?fù)?圖。 控制中心配備一臺高性能服務(wù)器，用于數(shù)據(jù)分析和圖形處理，以 及終端服務(wù)。 大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)組成 數(shù)據(jù)處理 中心 建設(shè)在大壩控制中心 ， 辦公室有 總控計算機(jī)、數(shù)據(jù)處理工作站、打印機(jī)等硬件設(shè)備， 而在總控計算機(jī)上安裝 司南 CDMonitor 軟件 2?；蛘?，軟件通過遠(yuǎn)程的端口映射，直接從監(jiān)測單元的端口獲得 GNSS 的原始數(shù)據(jù)流。通過 無線網(wǎng)橋 1或者GPRS/CDMA 無線網(wǎng)絡(luò)傳到控制中心。 大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)原理和方法 本系統(tǒng) 采用成熟的 INTERNET 技術(shù) 、 司南 高精度 GNSS 準(zhǔn)動態(tài)算法 等技術(shù)。 2020 年 6 月，峪耳崖金礦經(jīng)改制進(jìn)入中金黃金股份有限公司， 2020 年， 14 改制成立河北峪耳崖黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，從此步入了全新的發(fā)展軌道 。建礦以來，共生產(chǎn)黃金 45 萬兩，創(chuàng)造利潤 億元，成為具有國內(nèi)先進(jìn)水平的國家重點(diǎn)黃金企業(yè)。礦區(qū)北距承德市 127 公里；南距唐山市 152 公里；目前正在興建的承德 秦皇島出 海公路經(jīng)由該礦，交通十分便利。數(shù)據(jù)通過高速光纖通訊系統(tǒng)，實(shí)時傳送回監(jiān)測辦公室，工作人員可實(shí)時掌握 大壩 穩(wěn)定性，并與其他圖像傳感器等對照，保障高速公路的交通安全。 其中政和段，位移武夷山政和縣，處于山區(qū)，形成多處高速 大壩 。為水電站安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。 10 安全監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)在長河壩水電站的泄洪、放空洞進(jìn)口，共 38 個監(jiān)測點(diǎn)，采用 GPS+北斗的監(jiān)測方式，實(shí)時監(jiān)測 大壩 穩(wěn)定性情況。電站水庫正常蓄水位 1690m，正常蓄水位下庫容為 億立方米，其中死庫容為 億立方米，為季調(diào)節(jié)水庫。 9 、水電站高 大壩 長河壩泄洪洞 大壩 監(jiān)測系統(tǒng) 長河壩水電站位于四川省 甘孜藏族自治州 康定縣 境內(nèi)，為 大渡河 干流水電梯級開發(fā)的第 10級電站，工程區(qū)地處大渡河上游金湯河口以下約 4km～ 7km河段上，壩址上距丹巴縣城 82km ，下距滬定縣城 49km。系統(tǒng)采用太陽能供電，利用無線通訊方式將數(shù)據(jù)實(shí)時傳 送回監(jiān)測辦公室。 司南變形監(jiān)測應(yīng)用實(shí)例 露天礦 大壩 華能伊敏河露天礦 大壩 自動化監(jiān)測 華能伊敏露天煤礦為五大露天礦之一，位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市鄂溫克旗境內(nèi)，為華能集團(tuán)全資擁有企業(yè)，隸屬華能呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司。它們拓展 了工程師的視野， 對結(jié)構(gòu)響應(yīng)有深入的理解。 很多工程師認(rèn)為自動化監(jiān)測是 “ 黑箱 ” ，可見的查驗以及寶貴的經(jīng)驗都被冷冰冰的電路板和繼電器將所存在的問題通過警報而取代了。 4) 連續(xù)監(jiān)測能快速檢測到臨界變化，能在事態(tài)惡化之前采取處理措施。 7 2) 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程以及惡劣天氣條件下采集數(shù)據(jù)。測試精度得以提高，數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程處理，從而向項目組提供有用信息。而 司南 GNSS 監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)做到數(shù)據(jù)自動傳輸、自動解算處理、準(zhǔn)實(shí)時測量結(jié)果和測量結(jié)果圖形演示 ，自動預(yù)警報警。 從國內(nèi)外的有關(guān)研究和應(yīng)用可以看出 GNSS 是一個非常有效的 GNSS 監(jiān)測技術(shù)， GNSS 與其它傳感器結(jié)合用于滑坡監(jiān)測已形成了趨勢。目前，隨著 GNSS 技術(shù)的不斷成熟， GNSS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)在橋梁、滑坡、建筑、地震、大壩等行業(yè)中應(yīng)用并取得很好 的效益。在精密工程變形監(jiān)測中也逐步得到廣泛的應(yīng)用。 GNSS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展 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， 尤其在測量界的控制測量中起了劃時代的作用。普通的全站儀 或其它監(jiān)測手段 不僅 需要更多的人力完成觀測操作 ，而且 由于其內(nèi)部的電器、光學(xué)特性使得它不能工作在雨雪天氣，夜里也無法完成測量作業(yè)， GNSS 技術(shù)由于其全天候作業(yè)的特點(diǎn)不但可以取代傳統(tǒng)的測量作業(yè)方式，而且可以將 GNSS 信號傳輸?shù)娇刂浦行模瑢?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化傳輸、管理和分析處理。為了進(jìn)行形變分析，需要獲得監(jiān)測點(diǎn)高精度位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通常要求監(jiān)測點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)達(dá)到毫米級的精度，這也是 GNSS 定位技術(shù)能否應(yīng)用于變形觀測的一個關(guān)鍵性問題。事實(shí)上，為了建立一個更接近實(shí)際情況的安全監(jiān)測模型，合理的密集分布監(jiān)測點(diǎn)是需要的。在基準(zhǔn)點(diǎn)架設(shè) GNSS 接收機(jī)，根據(jù)其高精度的已知的三維坐標(biāo)，經(jīng)過 定期連續(xù) 觀測從而得到變形點(diǎn)坐標(biāo)（或者基線）的變化量。 表 1 名稱 編號 批準(zhǔn)單位 年份 全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范 CH2020 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 1997 UNAVCO 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 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 系統(tǒng)硬件由 四 大部分組成： 1) 傳感器子系統(tǒng) ： 由布置 監(jiān)測點(diǎn)上的 各類 GNSS 組成，主要傳感器采用后安裝方式； 2) 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng) ： GNSS 天線到 GNSS 主機(jī)由同軸電纜通訊； GNSS 主機(jī)及其它傳感器與控制中心通訊采用有線或無線的通訊方式 ； 3) 數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng) ： 由布置在監(jiān)控中心的小型機(jī)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng) 、 5 數(shù)據(jù)實(shí)時自動處理與 Web 發(fā)布 ； 4) 輔助支持系統(tǒng)：包括外場機(jī)柜、外場機(jī)箱、配電及 UPS、防雷和遠(yuǎn)程電源監(jiān)控等 。 本監(jiān)測系統(tǒng)的作用是成為一個功能強(qiáng)大并能真正長期用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評估，滿足 固體建筑物 管理和運(yùn)營的需要，同時又具經(jīng)濟(jì)效益的 結(jié)構(gòu)健康 安全 監(jiān)控系統(tǒng)，遵循如下設(shè)計原則： 1) 遵循簡潔、實(shí)用、性能可靠、經(jīng)濟(jì)合理的指導(dǎo)思想； 2) 系統(tǒng)設(shè)置立足實(shí)用性原則第一，兼顧考慮科學(xué)試驗和設(shè)計驗證等方面因素 ； 3) 各傳感器的布置、安裝要合理， 力求用最少的傳感器和最小的數(shù)據(jù)量完成工作 ； 4) 系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性。普通的全站儀由于其內(nèi)部的電器、光學(xué)特性使得它不能工作在雨雪天氣，夜里也無法完成測量作業(yè)， GNSS 技術(shù)由于其全天候作 業(yè)的特點(diǎn)不但可以取代傳統(tǒng)的測量作業(yè)方式，而且可以將 GNSS 信號傳輸?shù)娇刂浦行?，?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化傳輸、管理和分析處理， 它可以實(shí)現(xiàn)高度自動化，大大減輕外業(yè)強(qiáng)度，同時又能夠迅速得到高效可靠的三維點(diǎn)位監(jiān)測數(shù)據(jù)。與觀測邊角相對幾何關(guān)系的傳統(tǒng)測量方法相比，GNSS 監(jiān)測具有很大的優(yōu)點(diǎn)。監(jiān)測網(wǎng)的精度和可靠性高，觀測周期 長 ，所需費(fèi)用高，而且需要大量的人力物力。由此可見 , 對大壩、滑坡的安全監(jiān)測非常重要?；麓蟛糠址植荚诤恿鞯膬砂?，其數(shù)量之多難以統(tǒng)計。對部分大壩存在的缺陷或隱患，如不及時發(fā)現(xiàn)和處理，將直接影響大壩的安全，甚至演變?yōu)闈蔚臑?zāi)難性事故。 上海司南 GNSS 自動化 大壩在線 監(jiān)測 技 術(shù) 方 案 上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航 技術(shù)有限公司 2020 年 3 月 目 錄 1 大壩監(jiān)測意義 .............................................................................................................................................................3 2 某大壩概況 .................................................................................................................................................................3 3 大壩 GNSS監(jiān)測的總體設(shè)計 ...................................................................................................................................3 系統(tǒng)設(shè)計依據(jù) .................................................................................................................. 3 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 ........................................................................................................... 4 4 大壩 GNSS自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)概況 ...................................................................................................................5 GNSS 自動化監(jiān)測形變監(jiān)測中的應(yīng)用 ................................................................................ 5 GNSS 自動化監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展 .............................................................................................. 6 自動化監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn) ........................................................................................................... 6 司南變形監(jiān)測應(yīng)用實(shí)例 ..................................................................................................... 7 大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的介紹 ..........................................................................15 大壩 GNSS 自 動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)原理和方法 ....................................................................15 大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)組成 ...............................................................................16 大壩 GNSS 自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)的先進(jìn)性 ................................................................17 5 大壩 GNSS自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方案實(shí)施 ................................