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产品详情
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变形监测预警系统
中海达高精度变形监测预警系统

中海达高精度变形监测预警系统是中海达高精度GNSS 技术与中海达ZNetMonitor高精度变形监控预警服务器软件相结合的综合变形监测分析预警系统。

中海达高精度变形监测预警系统具有目标明确、结构简单、流程清晰、功能完备等特点,解决方案因地制宜、具有鲜明的针对性,系统在确保监测功能及精度性能的前提下,

充分考虑工程的实际条件并兼顾工程投资的经济性,最大程度实现客户的既定要求。系统数据可靠、运行稳定,既能准确表达监测点的工作状态,也能对相关数据进行分析并提出初步风险评价,还能多渠道多形式适时分级发布预警信息,为运行单位随时随地掌握工程结构安全和决策部门在关键时刻的决策分析提供了坚实的技术支持与信息参考。

中海达高精度变形监测预警系统技术成熟、稳定经济,目前已成功应用于滑坡地质灾害监测、矿山边坡变形监测、尾矿坝变形监测、矿山采空区沉陷监测、水库大坝变形监测、堤防渠道变形监测、深基坑及周 边影响区变形监测、大型桥梁健康监测、高层建筑及大型场馆健康监测等领域,应用前景十分广阔。

 

应用领域
安全监测:滑坡监测、大坝监测、沉陷监测

健康监测:大型桥梁监测、大型场馆监测、高层建筑监测

痕移监测:板块漂移监测、冰川运动监测

 行业优势
相对传统测量手段,运用 GNSS 技术进行变形监测具有非常明显的

优越性,主要优点如下:

■ 观测站之间无须通视,并且不要求网形具有良好的几何结构,点位选择更加灵活。

■ 观测误差不会被积累,各监测点观测精度分布均匀。

■ 操作简便,无需进行手工重复劳动,可以节省大量人力物力。

■ 定位精度高,即使在极短基线条件下其相对定位精度仍可达1×10-6。

■ 响应快速,可实现短基线快速定位,定位观测时间仅需数分钟。

■ 可全天候作业,真正实现连续实时观测,特别适合变形监测和高频动态监测。

■ 可直接提供三维坐标及其绝对或相对变化量,没有量程限制,这是传感器类、声纳类、光波类、影像类、频普类监测手段不可比拟的。

■ 自动化程度高,可以完全实现远程监测、远程控制、远程数据下载与共享,方便实现预警信息发布。

 系统结构
中海达高精度变形监测预警系统是由:①数据采集系统、②数据传输系统、③数据处理系统、④分析预警系统、⑤综合管理系统等五个子系统组成,其中综合管理系统是服务器软件管理中心,数据处理系统是GNSS数据解算中心,分析预警系统是监测数据分析预警中心,也是中海达高精度变形监测预警系统的核心。

综合管理系统(控制中心):1、数据采集系统——设备自检 数据采集 远程控制

2、数据通讯系统——线路检查 数据传输 远程下载

3、数据处理系统——基线解算 坐标计算 精度估算

4、分析预警系统——曲线生成 监测分析 预警发布

系统管理 用户管理 数据管理

 综合管理系统:可有效进行用户管理、数据管理、系统运行管理,确保系统安全和数据安全,可方便进行参数设置、状态本地/远程浏览、数据本地/远程下载以及数据共享等。

 数据采集系统:中海达采集系统关键设备采用高精度进口主板,确保数据采集准确。数据采集系统一般由基准站、监测站以及包括野外电源和防雷系统组成的保障支持系统组成。

 数据传输系统:中海达数据传输系统可采用 RS232、专线有线/无线 Modem、TCP/IP、GPRS 无线、CDMA 无线、UHF 无线电台等方式,组建方便灵活。系统不仅支持野外就地拖拽式数据下载,还能实现远程实时数据流传输和文件包下载。

 数据处理系统:中海达数据处理系统可进行长时间连续实时数据处理,数据解算采用先进的卡尔曼滤波集成单历元整数解算法,轻松达到毫米级定位精度,确保系统运行稳定及数据的可靠性。

 分析预警系统:中海达监测预警系统的数据分析处理能力非常强大,分析角度多、手段丰富,能计算三维位移分量及各向变形速率,自动生成变形历时曲线、变形分布图和多因素相关图;能根据实地地形数据生成三维仿真图形,并生成变形场等高图和渐变色谱图以及变形场任意剖面图;能综合其他监测数据进行初步分析与简单评价;能根据预设警界值进行风险断别,实时以短信或屏显等形式进行多渠道状态信息发布,紧急状态还能适时多渠道多形式进行预警信息播报(发布渠道包括运行技术人员、单位领导、上级管理部门信息中心等,形式包括短信、语音电话、警报声音、大屏幕显示等)。

 系统特点
中海达高精度变形监测预警系统在具有行业通用优势外,还具有以下特点:

数据采集快:完全实现高达 20Hz 连续高速精密数据采集;

监测精度高:算法先进,能运用小波精密分析法对数据进行分析处理,实现单历元毫米级高精度连续解算;

硬件层次少:系统组成简单、结构清晰、运行稳定、维护方便;分析手段多:能计算三维位移分量及各向变形速率,能自动生成变形历时曲线图、变形分布图、多变量相关图,能根据实地地形数据生成三维仿真图,并能生成实体变形场等高图或渐变色谱图以及变形场任意剖面图;

信息发布快:能对变形监测数据进行初步分析与简单评价,并根据预设警界值和实测值进行判别,能及时进行多渠道多形式预警信息或状态信息发布,随时随地掌握运行状态,真正实现远程监控和无人值守;

应用范围广:本监控系统不仅能应用于滑坡等地质灾害监测,也能在高边坡、高剪力墙、港口、船坞、矿山、水库大坝以及江河堤坝监测、大型桥梁场馆和高层建筑健康监测中广泛应用。

 系统产品
VNet 系列分体式 GNSS 接收机
中海达 VNet 系列 GNSS 接收机是国内最先进的分体式监测型 GNSS 接收机。产品的硬件和软件设计更适合长期、持续、稳定、精确的监测工作要求,具有传统 GNSS 接收机无法比拟的优势。

■ 稳定低功耗的嵌入式 ARM 系统

■ 开放稳定的 Linux 操作系统

■ 支持所有 GNSS 信号接收

■ 高精度测量技术

■ 高速的数据更新率

■ 六种数据传输模式

■ 海量数据存储、数据下载、数据流传输

■ 方便的网络远程访问

■ 宽电压多模式供电

 VNet6

静态精度:

平面:±(2.0mm+1x10-6D)

高程:±(4.0mm+1x10-6D)

数据更新率:20Hz

 VNet3

静态精度:

平面:±(2.5mm+1x10-6D)

高程:±(5.0mm+1x10-6D)

数据更新率:10Hz

 HD8200N 型一体式智能静态接收机
HD8200N 型一体式智能静态接收机是中海达十年 GNSS 技术积累和上万客户应用体验的经典之作。

■ 一体化设计

■ 性能稳定

■ 操作简便

■ 全能通讯

■ 智能语音技术

■ 项目化文件管理

 HD8200N

静态精度:

平面:±(2.5mm+1×10-6D)

高程:±(5.0mm+1×10-6D)

 系统软件
ZNetMonitor 软件是中海达高精度 GNSS 监测站系统服务器软件,是 HD-AMWS 系统(Accurate Monitoring Warning System 高精度监控预警系统)的核心软件。软件界面清晰、功能强大、可扩展性强,还可根据用户实际需要进行定制开发。

 功能

■ 具有远程数据传输、远程状态浏览、远程系统设置以及数据管理、用户管理、安全管理等功能;

■ 能进行超短基线解算、已知点符合归算、坐标计算、精度估算;

■ 能计算三维位移分量及各向变形速率;

■ 能自动生成变形历时曲线图、变形分布图和多因素相关图;

■ 能根据实地地形数据生成三维仿真图,并能生成实体变形场等高图或渐变色谱图以及变形场任意剖面图;

■ 能结合相关因子原型观测数据和变形监测数据进行初步综合分析与简单评价;

■ 能根据预设警界值进行风险断别,适时以短信、屏显、广播等多渠道多形式进行状态信息发布和预警信息播报。

 方案设计
设计流程

中海达高精度变形监测预警系统采用循序渐进式的方案设计流程,形成的方案更加契合工程现有条件和实际需要,解决方案的每一个细节都能体现“量体裁衣”式的设计理念。

 

主要内容

中海达高精度变形监测预警系统方案能充分把握客户的既定需求,做好监测范围的整体规划和断面设计,优化监测项目设置和系统结构,在平衡好工程经济性的同时确定系统的最佳技术指标,并能根据工程总体需要定制开发系统软件,最大程度地发挥系统功能,完美实现工程的总体目标。

中海达高精度变形监测预警系统方案设计的主要内容有:

■ 工程条件分析

■ 总体目标设计

■ 功能模块设计

■ 监测系统布置

■ 技术指标设计

■ 设备选型设计

■ 系统可行性分析

■ 系统经济性分析

■ 工程实施计划

 典型方案
定期经济型

系统配置:8200N 型一体式智能静态卫星接收主机 + 网络服务器实时监测软件。

适用范围:小型监测项目、采取固定观测墩、定期间断性观测的方案。例如:边坡变形监测、深基坑变形及其周边沉降监测等项目。

方案特点:精度高、成本低、系统简单、观测方便,监测仪器用完后还可兼用于其他工程。

 分体网络型 1

系统配置:VNet3 精密监测型卫星接收主机+专业大地测量型天线+网络服务器实时监测软件。

系统特点:监测部分采用分体式主机、扼流圈天线、即插即用式网络数据传输技术。野外监测部分便于安装维护。系统精度高、稳定性好。

适用范围:滑坡监测、大坝监测、矿山监测、桥梁监控,大型永久性监测网。

 永久基站型

系统配置:将单/双频静态卫星接收主机长期固定安装在观测站、利用 GPRS(或网络光纤数据传输)进行观测数据的传输、经过网络服务器监测软件定期进行数据综合处理。

适用范围:长期固定安装条件和监测需要的项目,工程造价相对较高,系统运行稳定,采用双频静态 GPS 天线和主板,精度高。例如:大坝变形监测、尾矿坝、矿山沉降变形监测等重大型监测项目。

 分体网络型 2

系统配置:VNet6 精密监测型卫星接收主机 + 扼流圈天线 + GPRS数据传输(或网络光纤)+ 网络服务器实时监测软件。

系统特点:监测部分采用分体式主机、扼流圈天线、即插即用式网络数据传输技术。野外监测部分便于安装维护。精度高、系统稳定性非常好。

适用范围:滑坡监测、大坝监测、矿山监测、桥梁监控,大型永久性监测网。

 经典案例
中海达高精度变形监测系统在东莞凤岗滑坡监测中的应用

项目背景

广东省东莞市凤岗镇滑坡,滑坡体顺坡长约 100 米、上口宽约40 米、下口宽约 200米,平均厚度约 20 米,整个滑坡体体积约 20余万立方米。该滑坡全景图如上:

因该滑坡对周边住宅楼、厂房及道路交通形成严重威胁,政府部门对此高度重视,采用中海达高精度变形监测预警系统对设置在滑坡体中上部的两个监测点进行长期变形监测,由本系统对监测数据进行处理分析、状态预测与预警信息发布。

 方案设计

1.1 整体目标设计

本监测系统能进行长期、稳定、不间断运行;长时间观测精度水平方向不低于 3mm、垂直方向不低于 6mm;具有远程数据传输、远程状态浏览、远程系统设置、数据管理、用户管理等功能;能进行超短基线解算、坐标计算、精度估算;能自动生成变形历时曲线;能计算三维位移分量及各向变形速率,能根据预设警界值进行自动比较判断并适时发布预警信息,能对变形数据进行初步分析与简单评价。

 1.2 功能模块设计

本系统主要功能模块分为数据采集、数据传输、数据处理、监测分析、曲线生成、系统管理、用户管理、数据管理、报表管理、信息发布等。其中数据采集主要为硬件模块,数据传输为硬件软件接合模块,其它为软件模块。

 1.3 系统结构设计

本监测系统共设置 1 个远程数据中心及控制管理中心、1 个基准站、2 个监测站。根据实地踏勘,将基准站选在全策电子公司大楼顶部,周围视野开阔,无高层建筑物遮挡,附近无大型无线电发射装置及能产生多路径效应的大面积水域等设施,高压线也在有效影响范围之外;监测站则根据具体监测需要,将一个点布置在滑坡体的中上部,另一个点则布置在滑坡中下部隆起的滑坡台阶上;考虑到系统长期运行的需要及系统安全需要,在系统中还设置了三套太阳能供电系统、三套防雷电系统和接收机保护装置,而系统采集端的数据传输方式均采用 GPRS 无线传输方式。

整个系统的组成结构及其运行流程如下图所示:

1.4 设备选型设计

根据系统整体目标及技术指标的要求,我们对系统中的主要仪器设备进行如下选型:

 一、主要硬件

采用 AT-1200 型专业大地测量型单频 GPS 天线及中海达VNet3 专业分体式 GPS 接收机,能有效接收现有 GPS 卫星信号,其静态定位精度为平面 2.5mm、垂直 5.0mm,完全满足系统要求。

中海达 VNet3 接收机是基于 Linux 操作系统内核开发的真正的多用户、多任务、多平台操作系统,系统稳定性强,管理功能和网络功能强大,体积小、功耗低(仅4.6W),适合长期无人值守连续监测,它具有独立的 12 个并行通道,支持数据更新率高达 20Hz,支持 UHF 无线电台、宽带接口、TCP/IP、Fax Modem、数据专线 Modem、内置 GSM/CDMA/TDMA 无线通信功能、互联网或内联网及无线网络、蓝牙等多种通信方式。

 二、系统软件

采用“中海达 ZNetCaster 网络数据服务器软件” ,该软件是基于“BCT”概念研发的新一代网络服务器软件,采用了著名的LAMBDA 算法和卡尔曼滤波方法进行严格实时平差,提供真正的网解,系统采用模块化设计,具有参考站(监测站)参数设置、运行状态监控、用户管理、数据管理、数据解算、坐标平差、监测分析、报表打印、事件报警、信息发布等功能模块。其中监测分析预警子系统功能十分强大,能计算三维位移分量及各向变形速率,能自动生成变形历时曲线和变形分布图以及相关图;能根据相关参数进行警界判定并适时进行预警信息发布。

 项目实施

本项目自 2009 年 8 月 10 日起正式进入实施阶段,整个实施过程分为前期的现场踏勘、测试阶段和中期的建站、安装、调试、联测阶段以及后期的试运行、运行阶段。工程实施总共历经 20 几天,实行全过程质量控制,确保了整个工程系统的施工质量。安装后的基准站如下图所示:

系统运行

自从硬件系统安装完成、软件系统调试正常后,整个系统包括野外电源保障模块、数据采集模块、数据无线传输模块、数据处理模块(数据解算及精度估算)、监测成果分析模块、报表生成模块(包括历时曲线和成果表等)、信息发布模块以及系统管理、用户管理、数据管理等模块均运行正常,数据完整、成果可靠,完全实现了实时采集、实时传输、实时监控、远程浏览、远程控制等功能,是真正做到了无人值守的放心系统,整个系统完全满足解决方案的整体要求。系统服务器运行状态如下图所示:

综合评价

中海达为广东省东莞市凤岗镇滑坡监测工程定制的GPS监测系统解决方案目标明确、结构简单、功能完备、流程清晰,整个方案因地制宜、具有鲜明的针对性。系统设计方面既考虑了监测功能及精度需要,也兼顾了工程投资的经济性。目前整个系统运行良好、数据可靠,能够准确表达监测点的工作状态,为运行单位及相关部门随时随地掌握滑坡信息提供了放心的平台。

 项目运作流程图

变形监测预警系统应用案例
广东东莞凤岗滑坡GPS监测工程、重庆万安奉节滑坡GPS监测工程、新疆克拉玛依某明渠GPS监测工程、陕西渭南某镍矿尾库监测工程、湖北咸宁多个水库大坝监测工程、广州某大桥桥梁健康监测工程

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