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1、 南方形变监测项目案例南方形变监测项目案例 GPSGPS 工程部工程部资料资料 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 2 目目 录录 GPSGPS 工程部资料工程部资料 . 1 一、北京首云铁矿尾矿库 GPS 变形监测系统 . 3 1项目概况. 3 2监测点设计. 4 3土建及通讯光缆的敷设 . 4 4数据采集中心 . 7 5监控中心. 9 6系统监测软件介绍 . 10 7技术亮点. 14 二、武钢集团大冶铁矿边坡 GPS 变形监测系统 . 15 三、国网新源张河湾抽水蓄能电站水库 GPS 监测系统 . 17 1. 项目概况. 17 2观测墩土建. 18 3无线数据通讯网络
2、. 18 4监控中心. 20 四、ABB（中国公司）港口起重机安全监测系统 . 21 五、四川凉山州 CORS 系统 . 22 六、湖南瑶岗仙矿采空区 GPS 变形监测及预警系统 . 23 七、云南小龙滩煤矿 NRS 变形监测系统. 23 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 3 一、北京首云铁矿尾矿库一、北京首云铁矿尾矿库 GPS 变形监测系统变形监测系统 1项目概况项目概况 北京首云铁矿和尚峪尾矿库位于矿区西北约 1km 的沟谷中，于 1991 年 5 月投产使用。库区基岩为古老的片麻岩，沟底为第四纪覆盖层，坝址处覆盖层最厚16m。上部以洪积亚粘土为主，中部以坡积碎石和含
3、土碎石为主，底部为碎石层。 尾矿库建有两座初期坝，均为透水堆石坝。西坝底标高 149.3m，东坝底标高 143.5m。坝顶标高均为 205.6m，总库容 1350 万 m3，库区纵深 300m，占地55.85m2。现尾矿库可利用 15 年，目前首钢铁矿已在矿区东南侧 3km 处的孙家沟拟建远期尾矿库。 首云铁矿尾矿库 GPS 自动化变形监测系统为 “十一五国家科技支撑计划项目示范” 工程。 系统由分布在尾矿库各级子坝上的 8 个监测点和 1 个基岩基点组成。GPS 自动化监测系统由三部分组成：数据采集单元、数据传输单元、监控中心。这三部分形成一个有机的整体，数据采集单元跟踪 GPS 卫星并实时
4、采集数据，数据通过光纤通讯网络传输至监控中心服务器， 控制中心相关的软件对数据处理并分析，监测尾矿坝的外部形变。 图图 1 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 4 2监测点设计监测点设计 尾矿库有东西两座坝体，监测点分布在东西坝的各级子坝上。东西坝各设计一个监测断面共四个监测点，分别位于第一、第三、第五、第七期子坝的关键部位。 西坝点名分别为： ZW11、 ZW12、 ZW13、 ZW14； 东坝点名为： ZW21、 ZW22、 ZW23、ZW24。位于泵房后基岩上建立参考站（JD）。监测点分布示意图如图 2、图 3 所示： 图图 2 监测点示意图监测点示意图 图图 3 监
5、测点示意图监测点示意图 3土建及土建及通讯光缆的敷设通讯光缆的敷设 （1）观测墩土建观测墩土建 观测墩设计如表 1-1： 表表 1-1 部位部位 尺寸（尺寸（m m） 备注备注 观测墩体 上底 0.400.40 下底 0.400.40 高 1.5 平台 0.600.600.2 基础挖深 1.0 基站按地址情况开 挖到基岩 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 5 土建过程如图 4 至图 7 所示: 图图 4 图图 5 图图 6 图图 7 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 6 （2）通讯光缆的敷设通讯光缆的敷设 从尾矿坝数据采集中心到办公区监控中心的距离约
6、 2KM, 光缆敷设最重要的是根据数据采集中心到监控中心的地理环境选择一条合适的路径。不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的 20 倍。 光缆埋地入室,挖沟深 0.8 米进行光缆直埋,见图 8、图 9。 图图 8 光缆敷设光缆敷设 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 7 图图 9 光缆敷设光缆敷设 4数据采集中心数据采集中心 数据采集中心是负责 GPS 数据的存储与转发的枢纽。同时放置 GPS 接收机、一机多天线系统等重要设备,监测点只需要固定
7、 GPS 天线,通过馈线连接到安置在数据采集中心一机多天线系统即可.这样一方面可以保证接收机的安全，也方面系统设备的管理。 数据采集中心建在距东西坝监测断面距离大慨相等的位置， 由于尾矿库粉尘大、地势开阔因此要考虑放水防尘等因素，数据采集中心建成后如图 10。 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 8 图图 10 数据采集中心数据采集中心 数据采集中心要做好防雷措施, 以数据采集中心机房周围 3m 为半径，水平接地体形成环形形分布，地沟深 50cm，宽 30cm。采用截面为 40*4mm 的热镀锌扁钢焊接。垂直接地体是在水平接地体两端开始，以 3m 为间隔设立。向下挖直径为
8、20cm，深 2m，接地极采用 50*5mm 的热镀锌角钢，长 2m，垂直埋入，如图 11。 图图 11 数据采集中心防雷数据采集中心防雷 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 9 为了节省空间,数据采集中心的设备用网络机柜进行放置,如图 12 所示。 图图 12 5监控中心监控中心 系统监控中心利用办公区现有机房。系统控制中心主要由内部网络、数据处理软件、服务器等组成，通过光纤网络实现基准站、监测站、数据采集中心、控制中心之间的有线连接。系统控制中心功能主要：数据处理、系统运行监控、信息服务、网络管理、用户管理。 控制中心的机房建设应为工作人员创造一个有利于健康、卫生的工作
9、环境。作人员需要昼夜工在机房内工作，为有利于他们的健康、有处于他们精力充沛，机房内应有良好的通风、温度、采光、空间、色彩等环境。 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 10 图图 1313 监控中心监控中心机房机房 6系统监测软件介绍系统监测软件介绍 本系统监测软件 Dmonitor 实现 GPS 原始数据读取、解算、预警、转发，其包括 DapriderDaprider、DomatorDomator、WarningClientWarningClient、MonitorTransfersMonitorTransfers 四个模块。 （1）Darider 软件通过 Darider
10、 获取 GPS 原始数据，Darider 模块既可以实时的从串口或网络端口获取数据也可以从本地硬盘中读取保存的数据， 对数据进行回放、 检查，如图 14 所示。 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 11 图图 14 （2）Domator 软件解算与监测模块，获取原始观测数据后进行处理，根据 GPS 监测站和被监测站的原始观测值实时计算被监测点的位移。其解算主要分为两个过程：模糊度的实时解算和基线值的计算。 A模糊度的实时解算是根据监测站和被监测站的单历元原始观测值，形成双差观测值，并联合基线已知值信息来实现的。计算分为三个过程，浮点模糊度及其协方差的计算，模糊度的固定以及模
11、糊度的检验。 1）首先，根据双差相位和伪距观测值以及基线已知信息计算浮点模糊度及其协方差； 2）然后用 LAMBDA 方法固定模糊度； 3）模糊度的检验通过计算固定解与基线先验值的差来判断，如果差值在限GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 12 制范围内，则认为是固定的，在首次运行软件时，基线先验值为手工输入的已知值，随着软件的运行，先验值在不断的更新，也就是说发生形变后，软件会自动更新先验值。 B模糊度固定并检验合格后，开始实时计算基线值。 当软件检测到某颗卫星发生周跳后，则重新固定其模糊度。软件可以处理单频和双频数据，单频使用 L1 双差相位值和 C1 伪距相位值固定模糊
12、度，用 L1 双差相位值计算基线值；双频除了固定 L1 双差模糊度外，还用宽巷相位双差组合及 P2 伪距双差固定宽巷双差模糊度，从而得到窄巷模糊度，以达到更高的精度，如图 15、如图 16 所示。 图图 15 Dmator 主界面主界面 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 13 图图 16 Dmator 主界面主界面 （3）WarningClient 在 Dmator 中设置好预警端口后，在这个模块中就可以读到变形监测数据。当监测站的位移超过了设计值时就进行报警， 报警的方式可以通过声光报警或者短信方式通知管理人员，如图 17 所示。 图图 17 GPS 工程部资料 WWW.SOUTHGNSS.COM 14 （4
