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1、中海达系统工程解决方案之滑 坡 安 全 监 测广州中海达测绘仪器有限公司滑坡安全监测基本解决方案一、引言1、滑坡滑坡是目前人类面临的最广泛、受害最严重和时间最长的地质灾害，其出现的频度和广度 远远大于地震事件。滑坡是我国分布最为广泛的地质灾害类型，全国有 400 多个县（市）、1 万多 个村庄受滑坡、崩塌、泥石流的威胁。滑坡地质灾害突发性强且危害巨大，不仅表现在中断交 通、堵塞河道、摧毁厂矿、掩埋城镇、破坏生态平衡、危害广大人民生命财产安全，甚至还会 诱发泥石流，产生更严重更恶劣的灾难性影响。我国历史上每年都有滑坡灾害发生，而近十年 来我国的滑坡更是规模大、速度快，给人们造成的灾难更大，每年因
2、此蒙受的经济损失更是高 达几百亿元。2、滑坡监测的重要性滑坡之所以危害巨大，是因为难以事先准确预报其发生的时间、地点和强度。正因为滑坡 具有突发性的特点，目前全世界对滑坡等地质灾害在预防方面的主要方针仍是“以防为主，防 治结合”，所以滑坡灾害预防，重在监测。3、滑坡外部变形监测滑坡外部变形监测即滑坡位移监测是滑坡监测的主要内容之一，它包括滑坡表面位移监测 和深部位移监测，二者互相印证，互相补充。其中滑坡表面位移监测又是滑坡位移监测中的重 要内容，它不仅能确定滑坡体位移量的大小、方向以及变形速率，也是确定滑坡范围、规模、 边界、滑动面位置、滑坡体方量的重要依据，也是判断滑坡稳定与否的决定性参数，
3、是滑坡灾 害评估、滑坡综合防治必须取得的最基本资料。二、项目背景1、人文地理（区划人口、范围、经济、经纬度、海拔、山川、河流、企业、发展规划）2、工程概况（工程规模、工程等级、工程功能、工程布置、水文与地质、地震、地质灾害）3、现有系统（系统组成及实际运行情况，适用于改造项目）4、存在问题（现有系统在哪些方面不能满足实际生产的需要，适用于改造项目）三、系统要求1、需要解决什么问题（一般客户并不会要求所有问题都在本工程内解决）2、需要哪些功能3、有哪些具体要求（技术指标、经济指标、进度要求、兼容拓展能力、其他功能要求）四、GPS监测系统方案根据现状分析及具体要求，解决方案一定要有针对性1、系统总
4、体目标（1）2小时连续观测精度水平方向优于2mm、垂直方向优于4mm,长时间（3小时以上） 连续观测精度甚至优于水平方向1mm、垂直方向2mm,完全满足高精度滑坡监测的需要；（2）能够进行长期、稳定、不间断运行，能实现最高20Hz的实时观测，真正做到无人值 守，放心又省心；（3）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；能根据布置断面生成位移分布图；能根据其他 相关物理量生成相关图；能根据预设警界值进行断别并适时远程多渠道预警信息或状态
5、信息发 布；（4）能根据实地地形数据生成三维仿真图形，能根据变形监测数据生成实体变形场等高图， 并能生成变形场任意剖面图；（ 5）能对变形监测数据进行初步分析与简单评价。2、系统功能设置本系统主要功能模块有数据采集、数据传输、系统管理、用户管理、数据管理、数据处理、 监测分析、报表生成（包括图表及数据表等）、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。3、监测系统布置滑坡成因、规模、范围、状态、特点描述与滑坡发展阶段分析，滑坡外围情况说明与分析, 监测范围总体规划与系统总体布置初步方案，再具体到以下几个方面:本监测系统共设置1个远程数据中心及控制管理中
6、心、*个基准站、*个监测站。基准站布 置在远离滑坡的稳定区，监测站分别布置在滑坡周界上、滑坡后缘、滑坡中部、滑坡台阶以及 滑坡舌等部位，有效监测整个滑坡体的变形状况，必要时需进行监测断面设计和网形设计。根据整个监测点分布情况及其间距，兼顾系统运行稳定性及经济性要求，可将系统灵活布 置成一机多天线系统或单点独立系统或混合系统，基准站或监测站可采用双频主机+扼流圈天 线、双频主机+大地测量型天线或单频主机+大地测量型天线的模式。系统供电可灵活根据实际情况选择市电+UPS供电系统、太阳能（风能）供电系统或其他 稳定供电方式。数据传输方式则可根据需要和实际条件灵活采用GPRS无线传输、电台无线传输、无
7、线局 域网络传输、有线传输等多种方式。考虑系统长期运行及系统安全的需要，系统中还需设置接收机保护装置和防雷电设施。4、监测系统组成本监测系统主要由综合管理系统、数据采集系统、数据通讯系统、数据处理系统和监测预 警系统（后处理系统）等五大系统组成。综合管理系统是整个系统的灵魂，也是整个系统运行的控制中心，它包括系统管理、用户 管理、数据管理及系统安全管理等功能。数据采集系统包括基准站、监测站、野外供电系统、防雷系统等，要求设备能够进行自检， 能进行复电后自动启动、数据采集与储存等功能。数据通讯系统能自动进行通讯链路检查并进行运行状态监控与基本处置，既能进行实时数 据传输，也能进行野外就地拖拽式下
8、载、蓝牙方式下载或远程下载。数据处理系统能进行基线解算、已知点符合归算、坐标计算、精度估算等，这是GPS系统 数据的基本处理部分，其解算精度直接影响到监测成果的可靠性与稳定性，是数据处理的重要 环节。监测预警系统是整个系统是核心和终极目标，需要计算各点的三维位移分量及各向变形速 率，能自动生成历时曲线，能根据实地地形数据生成三维仿真图形，能根据变形监测数据生成 实体变形场等高图，并能生成变形场任意剖面图，能根据预设警界值进行自动断别，也能根据定的数据模型进行趋势分析并适时多渠道多形式预警信息或状态信息发布，能自动生成包含 基本数据信息和相关图表及趋势分析成果的综合报表。系统的整体结构与运行流程
9、示意图如下所示：GPS滑坡监测系统结构及流程图每个基准站或监测站由测墩、GPS天线、天线连接线、GPS接收机、供电系统及防雷设施组成，其典型结构与组成示意图如下所示：预放电式避雷针观 测 墩滲连接线主要硬件设备组成及其连接示意图5、主要设备选型及其技术参数（1）、天线：采用型号为AT-1200型的专业大地测量型GPS单频天线，能有效降低多路径信号的影响、精确跟踪目前所有的 GPS 卫星发射的信号。专业大地测量型 GPS 天线（2）、接收机：选用中海达VNet3专业GPS接收机，其面板和背板如下图所示:VNet3专业GNSS接收机面板指示灯功能按键幵餐按镇蓝牙电台串口苗）SD卡及GSM卡 调试串
10、口 （F） 辅助电源1联合描糟辅助电源2串口 1(M)串口 2(M)气象仪器/外设西備出/事件输入串口 3(F)主电源2VNet3专业GPS接收机技术参数： 精度：实时DGPS定位精度：0.5m；实时动态定位精度：水平10mm+1.0ppm、垂直20mm+1.0ppm； 快速静态定位精度：水平5mm+1.0ppm、垂直10mm+1.0ppm；静态定位精度：平面2.5mm+1ppm, 垂直 5.0mm+1ppm。 系统：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，支持10个用户 同时登录,支持卫星连续跟踪的同时进行卫星数据记录和计算、数据下载、数据传输(支持同 时运行的
11、10个TCP/IP数据流)、RTK或RTD数据播发等多任务同时作业，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)、发热量少，适合长期无人值守连续工作。 DAPT-RTK初始化可靠性一般大于99.9%； RTK初始化时间：典型15秒。 通道：独立12并行通道，可有效跟踪和观测所有可见GPS卫星信号(包括GPS卫星系统L1C/A 码、 L2C 码、 L1/L2/L5)。 数据更新：支持数据更新率高达20Hz,同时可保持最佳观测质量和观测值的独立性。 数据传输：支持 UHF 无线电台、 数据专线 Modem、 宽带接口、 Fax Modem、 TCP/IP、 内 置GSM/C
12、DMA/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进行数 据传输和差分广播。 数据存储内置1GB高性能存储器并支持4GB大容量工业级SD数据存储卡，仅1GB内存即可保存 5秒采样率下9个月的双频GPS数据，如果加上4GB的SD卡则可存储约3年的双频GNSS数 据。数据卡可循环存储。数据支持本地复制下载和远程网页下载。 数据格式原始数据文件采用 ZHD、RINEX、BINEX 等国内外通用格式，可与其他系统无缝兼容； 差分电文采用 CMR、CMR+、RTCM2.3、RTCM3.0、RTCM3.1 等格式；定位数据及状态信息 文件采用NMEA-0183V2.3格式。 数据
13、接口配备 1 个以太网接口、5 个 RS232 数据端口，可同时连接两套数据通讯设备进行 RTK 或 RTD数据广播，可外接气象仪、原子钟、渗压计、倾斜仪等多种辅助设备，外接设备的相关数 据可同时保存与传输。 远程访问权限内用户可以在任何地方通过普通网页浏览器登录到VNet,可以下载数据、查看运行状 态、修改系统设置，还可进行系统升级、内存格式化、重启动等操作，完全实现远程控制。网 页设有多级权限控制，可以确保接收机安全。其工作界面如下所示：额定功率：4.6W。工作电源：内置4个独立电源端口，宽工作电压工作模式，电压范围736V,支持中海达 不间断电源系统，也支持交流电、蓄电池、太阳能及风能供
14、电模式，任何环境都能保证连续不 间断运行。接收机不论任何原因掉电后能自动复位，能把接收机复原到最后工作状态继续工作。工作温度：-4065 C、存贮温度：-4080C。其他：工业级坚固铝合金外壳，全密封防水防尘达IP67；抗2米自由跌落；重量500g；外 形尺寸 22.5x13.8x7cm。（3）、系统软件：选用“中海达ZNetCaster网络数据服务器软件”。“中海达ZNetCaster网络数据服务器软件”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， 支持参考站标准格式（RTCM V2.x、CMR、CMR+）及
15、最新RTCM V3.0格式的改正数据、支持 单向和双向通信、支持多个CPU、支持网络RTK （NTRIP）技术，具有很强的普适性。本软件 支持NTRIP、TCP/IP及协配串口，可采用电台、GSM/CDMA/TDMA、ISDN和Modem等通讯 手段。它采用模块化设计，具有参考站（监测站）参数设置、运行状态监控、数据分发、实时 参数播发、用户管理、收费管理、数据管理、数据回放、数据解算、坐标计算、坐标平差、精 度分析、事件报警、报表打印等功能模块，可以进行参考站控制、数据管理、遥控各台站设备 的运行与设置，可以进行数据下载、文件检查、文件编制并可发送到不同 FTP 服务器；同时可 以根据数据质量和运行工况进行判断并发送报警信息，确保系统连续可靠运行。本软件系统因 有多种数据通讯手段从而具有高度的灵活性，因有自检与自动重启功能从而具有高度的可靠性， 因有遥控功能从而中海达技术人员可以通过互联网对系统进行检查维护使系统维护简单便利。中海达 ZNetCaster 网络数据服务器软件的界面及功能结构如下图。软件界面图2册xfli可ntifltJTq冊1用LI MUZ31315102K&C?.lfia41JjTJt4i.UUJ1.XI
