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基于雙頻gps定位技術(shù)的大橋?qū)崟r變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計書-文庫吧資料

2025-07-03 20:54本頁面
  

【正文】 精度連續(xù)解算;硬件層次少:系統(tǒng)組成簡單、結(jié)構(gòu)清晰、運行穩(wěn)定、維護方便;分析手段多:能計算三維位移分量及各向變形速率,能自動生成變形歷時曲線圖、變形分布圖、多變量相關(guān)圖,能根據(jù)實地地形數(shù)據(jù)生成三維仿真圖,并能生成實體變形場等高圖或漸變色譜圖以及變形場任意剖面圖;信息發(fā)布快:能對變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行初步分析與簡單評價,并根據(jù)預(yù)設(shè)警界值和實測值進行判別,能及時進行多渠道多形式預(yù)警信息或狀態(tài)信息發(fā)布,隨時隨地掌握運行狀態(tài),真正實現(xiàn)遠程監(jiān)控和無人值守;應(yīng)用范圍廣:本監(jiān)控系統(tǒng)不僅能應(yīng)用于滑坡等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測,也能在高邊坡、高剪力墻、港口、船塢、礦山、水庫大壩以及江河堤壩監(jiān)測、大型橋梁場館和高層建筑健康監(jiān)測中廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):中海達數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可進行長時間連續(xù)實時數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)解算采用先進的卡爾曼濾波集成單歷元整數(shù)解算法,輕松達到毫米級定位精度,確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定及數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):中海達數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可采用 RS23專線有線/無線 Modem、TCP/IP、GPRS 無線、CDMA 無線、UHF 無線電臺等方式,組建方便靈活。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):中海達采集系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備采用高精度進口主板,確保數(shù)據(jù)采集準確。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中海達高精度變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是由:①數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、②數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、③數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、④分析預(yù)警系統(tǒng)、⑤綜合管理系統(tǒng)等五個子系統(tǒng)組成,其中綜合管理系統(tǒng)是服務(wù)器軟件管理中心,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是GNSS數(shù)據(jù)解算中心,分析預(yù)警系統(tǒng)是監(jiān)測數(shù)據(jù)分析預(yù)警中心,也是中海達高精度變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的核心?!?可直接提供三維坐標及其絕對或相對變化量,沒有量程限制,這是傳感器類、聲納類、光波類、影像類、頻普類監(jiān)測手段不可比擬的?!?響應(yīng)快速,可實現(xiàn)短基線快速定位,定位觀測時間僅需數(shù)分鐘?!?操作簡便,無需進行手工重復(fù)勞動,可以節(jié)省大量人力物力。應(yīng)用領(lǐng)域安全監(jiān)測:滑坡監(jiān)測、大壩監(jiān)測、沉陷監(jiān)測健康監(jiān)測:大型橋梁監(jiān)測、大型場館監(jiān)測、高層建筑監(jiān)測痕移監(jiān)測:板塊漂移監(jiān)測、冰川運動監(jiān)測行業(yè)優(yōu)勢相對傳統(tǒng)測量手段,運用 GNSS 技術(shù)進行變形監(jiān)測具有非常明顯的優(yōu)越性,主要優(yōu)點如下:■ 觀測站之間無須通視,并且不要求網(wǎng)形具有良好的幾何結(jié)構(gòu),點位選擇更加靈活。系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠、運行穩(wěn)定,既能準確表達監(jiān)測點的工作狀態(tài),也能對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析并提出初步風(fēng)險評價,還能多渠道多形式適時分級發(fā)布預(yù)警信息,為運行單位隨時隨地掌握工程結(jié)構(gòu)安全和決策部門在關(guān)鍵時刻的決策分析提供了堅實的技術(shù)支持與信息參考。中海達高精度變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中海達高精度變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是中海達高精度GNSS 技術(shù)與中海達ZNetMonitor高精度變形監(jiān)控預(yù)警服務(wù)器軟件相結(jié)合的綜合變形監(jiān)測分析預(yù)警系統(tǒng)。由于其全天候工作、自動化觀測,數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理(包括分析、管理)無需人為干預(yù)、成果精度可靠、超限自動報警,因此具有傳統(tǒng)監(jiān)測方法無法比擬的優(yōu)勢。 在中心服務(wù)器上安裝NRS系列軟件,在服務(wù)器可以接入互聯(lián)網(wǎng)的條件下,基站可以為移動終端提供差分服務(wù)。南方變形監(jiān)測系統(tǒng)軟件SMOS支持多個參考站,進行雙重檢核。加入GLONASS衛(wèi)星數(shù)據(jù)后,衛(wèi)星數(shù)增加,幾何圖形改善,因而定位精度也有所提高。三、結(jié)論和建議 實際工程中為保證 GPS測量的正常進行和定位精度,一般監(jiān)測點的點位選擇自由度較低,從我們實施過的項目中發(fā)現(xiàn),某些關(guān)鍵部位的監(jiān)測點衛(wèi)星遮擋情況比較嚴重,導(dǎo)致鎖定衛(wèi)星數(shù)目不足或者數(shù)據(jù)受到干擾等不良影響,而這些點又在關(guān)鍵部位,是不得不進行監(jiān)測的。軟件具有參數(shù)轉(zhuǎn)換功能,根據(jù)客戶提供現(xiàn)場坐標參數(shù)進行轉(zhuǎn)換。 SMOS集成WEBSERVER,可以在遠程PC端查看各基站在線情況,方便管理、及時查看各站當(dāng)前情況。而SMOS專為變形監(jiān)測而設(shè)計,適用于橋梁、大壩、礦區(qū)、滑坡等的變形監(jiān)測,軟件能長時間持續(xù)可靠工作,諸如RTK經(jīng)常需要重新初始化等缺點在SMOS里并不存在。軟件可兼容進口及國產(chǎn)主流GPS接收機,最高可支持20Hz頻率接收機。 SMOS的算法對系統(tǒng)的硬件要求較高,通常在高性能計算機上解算,而RTK的算法是由GPS接收機生產(chǎn)廠商提供,固化在GNSS接收機內(nèi)部;靜態(tài)解算則需人工干預(yù),一般采用雙差固定解的方式。 而只有系統(tǒng)管理員才能對系統(tǒng)進行全權(quán)管理; (5)參考相關(guān)標準規(guī)范及經(jīng)驗數(shù)據(jù),為變形體設(shè)置預(yù)警值,實現(xiàn)超限報警功能。二、南方變形監(jiān)測系統(tǒng)軟件SMOS SMOS軟件是南方測繪在Visual C++環(huán)境下編寫的高精度變形監(jiān)測系統(tǒng)軟件,軟件實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、地圖表現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫建立、圖形管理和成果輸出功能。UPS保證了系統(tǒng)運行的連續(xù)性,穩(wěn)定性。 4)輔助支持系統(tǒng):包括外場機柜、外場機箱、配電箱及UPS、防雷和遠程電源監(jiān)控、報警裝置等組成。各監(jiān)測站作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點。 3)數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng):由監(jiān)控中心的服務(wù)器系統(tǒng)及監(jiān)測軟件、SQL Sever2005等組成。 接收機提供了RS23TCP/IP多種協(xié)議數(shù)據(jù)接口,方便選擇不同的通訊設(shè)備。而GPRS/CDMA和現(xiàn)在發(fā)展得如火如荼的3G通信技術(shù),由于其傳輸不受視距及距離因素影響而倍受青睞。根據(jù)監(jiān)測點到控制中心的距離及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量選擇適當(dāng)?shù)臒o線傳輸方式。 2)無線通訊。使用光纖作為監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì),既能有效保證數(shù)據(jù)采集端與控制中心數(shù)據(jù)通信的帶寬和質(zhì)量,又能為系統(tǒng)拓展提供充足的帶寬儲備,還能方便監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)。有線通訊目前有多種接入技術(shù)。 (2)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng):數(shù)據(jù)傳輸是整個系統(tǒng)的大動脈,只有數(shù)據(jù)暢通穩(wěn)定的傳輸才能夠保證系統(tǒng)的正常運行,保證數(shù)據(jù)解算的精度。系統(tǒng)整體拓撲如下: 圖1 監(jiān)測系統(tǒng)整體拓撲圖各子系統(tǒng)介紹 (1)前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng) 前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由GPS接收機及天線、饋線、電源等組成。一、南方測繪變形監(jiān)測系統(tǒng)(SMOS)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體介紹 南方變形監(jiān)測系統(tǒng)由四個子系統(tǒng)組成:前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)(數(shù)據(jù)通訊)、數(shù)據(jù)處理分析及管理子系統(tǒng)(控制中心),輔助支持子系統(tǒng)。作為CORS系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用的熱點,南方測繪研發(fā)出了GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)SMOS(SOUTH Monitor System)。在系統(tǒng)集成方面也是碩果累累,宜昌NRS系統(tǒng)的成功應(yīng)用啟動了CORS系統(tǒng)國產(chǎn)化進程,而后南方NRS系統(tǒng)以其穩(wěn)定的性能、高性價比為不同精度要求的用戶提供了便利的定位和導(dǎo)航服務(wù)。而在變形監(jiān)測領(lǐng)域,在過去很長的一段時間里使用常規(guī)光學(xué)和電子測量儀器進行監(jiān)測的方法占據(jù)著主導(dǎo)地位,由于GPS 測量具有高精度的三維定位能力,與傳統(tǒng)方法相比較,應(yīng)用GPS不僅具有精度高、速度快、操作簡便等優(yōu)點,而且利用GPS衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計算機技術(shù)及數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)進行集成,還可實現(xiàn)對變形體的全自動化、實時監(jiān)測。RTK技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點:野外可實時獲得最終坐標,野外質(zhì)量控制,室內(nèi)工作量少,野外生產(chǎn)效率高,精度(12cm),用途廣,如:放樣,公路施工,機械引導(dǎo)等等。 GPS測量技術(shù)用于生產(chǎn)作業(yè),其作業(yè)模式從靜態(tài)測量,快速靜態(tài)測量,后處理高精度動態(tài)測量,發(fā)展到動態(tài)初始化(OTF)厘米級實時RTK測量作業(yè)。 配合使用者進行二次功能性開發(fā)提供一切必要技術(shù)支持的承諾對于用戶要進行二次功能開發(fā),我們公司提供全面的技術(shù)支持,可以提供二次開發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的源代碼。如保修期內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)故障,乙方將在4小時內(nèi)通過電話、傳真進行技術(shù)維修支持,如無法排除,乙方在一周內(nèi)提供備件等方式并由合格技術(shù)人員指導(dǎo)下排除故障。本系統(tǒng)運行三個月后,公司將于雙方均感方便之時到用戶單位回訪,與用戶探討深層次技術(shù)問題,征求用戶對本系統(tǒng)和服務(wù)的意見,從而使本系統(tǒng)得到改進與完善。3)技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容及時間安排:乙方負責(zé)派出具有工程師以上職稱并具有教學(xué)經(jīng)驗的教員,在用戶方指定地點、時間提供免費(講義、資料)培訓(xùn)服務(wù)。乙方培訓(xùn)效果及提供以下必要的培訓(xùn)資料、文件和設(shè)施:1)乙方負責(zé)對用戶進行全面的技術(shù)培訓(xùn),使用戶達到能獨立進行管理、維護和故障處理等工作,以便用戶所使用的硬件、軟件產(chǎn)品能夠正常、安全地運行。2)設(shè)備安裝、測試。 技術(shù)培訓(xùn)承諾設(shè)備安裝所在地為用戶方人員提供技術(shù)培訓(xùn),培訓(xùn)人員的人數(shù)和培訓(xùn)時間用戶方確定。 保修期自公司開具發(fā)票之日起計算,保修期滿,用戶仍享受免費維修服務(wù),如需更換元器件,用戶需支付元器件成本費。保修期內(nèi),非因用戶人為原因造成的產(chǎn)品故障,公司均有義務(wù)免費維修,并在維修期間向用戶免費提供備用產(chǎn)品,以確保不延誤用戶生產(chǎn)和科研。在安裝調(diào)試的過程中,乙方必須出示安裝、調(diào)試大綱、流程以及技術(shù)指導(dǎo)書,同時密切和甲方配合,在施工現(xiàn)場必須遵守安全施工的有關(guān)規(guī)定。2 結(jié)論u5)而GPSensor專為變形監(jiān)測而設(shè)計,適用于橋梁、大壩、礦區(qū)、滑坡等的變形監(jiān)測,軟件能長時間持續(xù)可靠工作,諸如RTK經(jīng)常需要重新初始化等缺點在GPSensor里并不存在。4)下圖是在采用串行端口GPS接收機進行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的情況下,GPSensor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)通訊由圖可見,RTK方式下,差分改正數(shù)和定位結(jié)果需要進行多次傳輸,上圖中,一個監(jiān)測點的差分數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心,需要進行3次串口數(shù)據(jù)傳輸,兩次網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。 通訊因為GPSensor僅要求收到GPS接收機的原始觀測數(shù)據(jù),所以,原則上,應(yīng)要求軟件(服務(wù)器)與GPS接收機之間僅要求實現(xiàn)單向通訊。 精度GPSensor直接應(yīng)用GPS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,GPSensor還采用濾波方法消除GPS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GPSensor根據(jù)采用的GPS接收機和GPS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。 GPSensor的算法對系統(tǒng)的硬件要求較高,在高性能計算機上運行,而RTK的算法總是由GPS接收機生產(chǎn)廠商提供,固化在GPS接收機內(nèi)部。 GPSensor可以采用擴展的動態(tài)非線性Kalman濾波算法進行差分解算。 算法相比RTK方法而言,GPSensor的算法具有如下特點:u GPSensor的特點(與RTK比較)集成了RTK功能的GPSensor軟件,除了也能采用RTK方法之外,采用其自身與RTK不同的算法后,還具有如下一些特點。 各監(jiān)測截面上下游平均變化量的三維實時顯示橋面各監(jiān)測點的實時三維變化兩塔頂監(jiān)測點變化量的實時顯示 各監(jiān)測點在某段時間段的平均變化量 數(shù)據(jù)分析功能:根據(jù)用戶要求,對監(jiān)控點進行頻域和時域分析。 可靠性:724小時持續(xù)可靠工作。 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)進行設(shè)置。 報警功能,報警項可根據(jù)用戶要求設(shè)定,可通過短信、電子郵件等方式進行報警。15)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)。 連接數(shù)據(jù)庫,記錄用戶需要保留的各項信息;記錄的內(nèi)容如下:GPS定位數(shù)據(jù)坐標;精度(水平和垂直);PDOP值;使用衛(wèi)星顆數(shù);解類型。13)12) 回放功能。 每個監(jiān)控站的監(jiān)控范圍可根據(jù)用戶設(shè)置,相應(yīng)的精度可從2毫米到1厘米(具體精度還與所使用的GPS接收機及其天線有關(guān))。 對監(jiān)測站、基站接收機的遠
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