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1、全全站站仪仪自自动动化化变变形形监监测测系系统统AutoAutoMoMoS S/Su/SubMbMo oS S林林 新新 烁烁深圳市博飞仪器深圳市博飞仪器有限公司有限公司2013.02013.05 5 深深圳圳- 1 -高等课堂目目 录录一、一、变变形形监测监测精度要求（地精度要求（地铁铁、大、大坝坝）二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析 三、自三、自动动化化变变形形监测监测系系统对统对全站全站仪仪的要求的要求 四、四、自自动动化化变变形形监测误监测误差差处处理技理技术术 五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统六、六、总结总结附附录录：SubMoS-地地铁
2、结铁结构构变变形自形自动动化化监测监测系系统统- 2 -高等课堂一、一、变变形形监测监测精度要求精度要求 地地铁铁隧道隧道围围岩收岩收敛敛控制控制标标准（参考准（参考值值）（1）洞室收）洞室收敛敛：30mm（2）拱）拱顶顶下沉下沉：20mm- 3 -高等课堂t一、地一、地铁结铁结构构变变形形监测监测精度要求精度要求 变变形形监测监测精度要求精度要求m 1 1 12 p 变变形允形允许值许值t 为为置信区置信区间间内允内允许误许误差与中差与中误误差之比差之比值值，t = 2p 为为概率概率值值，相，相对对位移一位移一般般可可取取 p = 0.995（1）洞室收）洞室收敛敛： = 30mm,1/
3、t= 1/20,m = 1.5mm（2）拱）拱顶顶下下沉沉： = 20mmm = 1.0mm- 4 -高等课堂一、一、变变形形监测监测精度要求精度要求 大大坝变坝变形形监测监测精度要求精度要求（1）混泥土）混泥土坝坝：1mm（2）土石）土石坝坝：35mm- 5 -高等课堂二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析1、极坐、极坐标测标测量原理量原理极坐极坐标测标测量示意量示意图图Ox S cos cos y S cos sinz S sin xyzPS- 6 -高等课堂二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析2、极坐、极坐标测标测量精度量精度计计算公式算公式 三三维
4、维坐坐标标分量精度分量精度计计算算2 m 2 m m2 22 y xz z my S y S S 点位精度点位精度计计算算 x 2 D D yz x D 2 2 mz m2 222220Sx22222mS m m S D mP - 7 -高等课堂二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析3、极坐、极坐标测标测量精度理量精度理论论估估计计 450mS 1mm 1ppmm m 0.5设设：0 10边边长长 S50m100m200mmx0.7mm0.8mm1.0mmmy0.7mm0.8mm1.0mmmz0.2mm0.3mm0.5mm点位精度1.0mm1.2mm1.5mm- 8 -高等课
5、堂二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析全站全站仪仪极坐极坐标测标测量精度量精度检测检测装装置置俯俯视视示示意意图图激光激光干涉干涉仪仪DiDi+1 i i全站全站仪仪4、自、自动动化全站化全站仪仪极坐极坐标实测标实测精度精度统统计计（自（自动动目目标标照准）照准） 室内室内30m双双频频激光干涉基激光干涉基线线比比测测示意示意图图导导轨轨小小车车 全站全站仪仪极坐极坐标测标测量量精度精度检测检测装装置立置立面面示意示意图图激光激光干涉干涉仪仪全站全站仪仪- 9 -高等课堂二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析4、自、自动动化全站化全站仪仪极坐极坐标实测标实
6、测精度精度统统计计（自（自动动目目标标照准）照准） 室内室内30m双双频频激光干涉基激光干涉基线线比比测测部分部分结结果果m P 0.15mmnTP序号激光mm全站仪m距离差mmENH20-20000.1522.711556.49465-0.232650.1021-21000.2823.688106.71125-0.232500.1522-22000.1124.663756.92780-0.23250-0.4423-23000.0425.640007.14440-0.232450.0624-24000.1426.616607.36105-0.232300.2425-25000.0827.592
7、607.57750-0.23220-0.2326-26000.0728.568907.79430-0.232150.0927-27000.0929.545208.01075-0.23210-0.0228-28000.190430.521508.22725-0.23200-0.08- 10 -高等课堂二、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析4、自、自动动化全站化全站仪仪极坐极坐标实测标实测精度精度统统计计（自（自动动目目标标照准）照准） 室外室外200m距离距离测测微平台比微平台比测测部分部分结结果果JZ1JZ0XY变形点GD4JZ3北主坝轴线坝肩轴线JZ2- 11 -高等课堂二
8、、全站二、全站仪仪极坐极坐标测标测量精度分析量精度分析4、自、自动动化全站化全站仪仪极坐极坐标实测标实测精度精度统统计计（自（自动动目目标标照准）照准） 室外室外200m距离距离测测微平台比微平台比测测部分部分结结果果在在X方向方向锯齿锯齿型型误误差差为为0.19mm在在Y方向方向锯齿锯齿型型误误差差为为0.16mm，转转化化 为为角度角度误误差差为为0.24。- 12 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求1、全站、全站仪仪的自的自动动化化 全站全站仪轴仪轴系系驱动驱动自自动动化化 全站全站仪仪目目标标照准自照准自动动化化 自自动动照准精度照准精度：1mm20
9、0m 自自动动照准距离照准距离：1000m 自自动动照准分辨能力：具照准分辨能力：具备备特特殊能力殊能力（就近照准法（就近照准法则则、小、小视场视场、主主 动动目目标标） 自自动动照准目照准目标类标类型：型：圆圆棱棱镜镜、360棱棱镜镜、反、反射片射片 全站全站仪仪目目标测标测量量过过程控制自程控制自动动化化 提供丰富的提供丰富的计计算机控制指算机控制指令令，便，便于于编编程开程开发发- 13 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求1、全站、全站仪仪的自的自动动化化型号NET05AXTS30测角精度0.50.5测距精 度棱镜0.8mm+1ppm0.6mm+1pp
10、m(精密模式) 1.0mm+1ppm（标准模式）反射片0.5mm+1ppm1.0mm+1ppm无棱镜1.0mm+1ppm2mm+2ppm轴系驱动马达驱动速度60/s180/s目标自动照准测程棱镜1000m1000m360棱镜600m800m精度棱镜1.0mm200m1.0mm200m反射片1.0mm50m- 14 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求1、全站、全站仪仪的自的自动动化化 多棱多棱镜镜目目标标自自动动化化识别识别技技术术一般的自一般的自动动照准全站照准全站仪仪（非就近照准法（非就近照准法则则）（视视场场内内有有2个个棱棱镜镜，不不能能正正常常测测量
11、）量）索佳自索佳自动动化全站化全站仪仪（就近照准法（就近照准法则则）（视视场场内内有有2个个棱棱镜镜，仍仍能能正正常常测测量）量）- 15 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求2、可以自、可以自动动化照准的合作目化照准的合作目标标 360棱棱镜镜 水平与垂直自水平与垂直自动动化照准精度匹配化照准精度匹配H=0H=30自动照准点随着棱随着棱镜镜的水平方向的水平方向转动转动，自，自动动照准点上下会有偏照准点上下会有偏差差（可达（可达2.5mm2.5mm）H=60- 16 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求在水平方向上有23mm的
12、变化棱棱镜镜水平方向水平方向转动转动，自，自动动照照准准点左点左右右会有会有误误差差2、可以自、可以自动动化照准的合作目化照准的合作目标标 360棱棱镜镜 水平与垂直自水平与垂直自动动化照准精度匹配化照准精度匹配自动照准点H=0H=H=- 17 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求H=0H=30H=60自自动动照准点照准点新型新型36360 0 棱棱镜镜，即使改即使改变变棱棱镜镜方向，自方向，自动动照照准准点也点也几几乎不偏移乎不偏移2、可以自、可以自动动化照准的合作目化照准的合作目标标 360棱棱镜镜 水平与垂直自水平与垂直自动动化照准精度匹配化照准精度匹配
13、- 18 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求2、可以自、可以自动动化照准的合作目化照准的合作目标标 360棱棱镜镜 水平与垂直自水平与垂直自动动化照准精度匹配化照准精度匹配-3-2-10123-60-45-30-1501530棱 镜 水 平 方 向 转 动 角 度 deg4560測定誤差mm水平上下距 離索佳索佳360棱棱镜镜徕徕卡卡360360棱棱镜镜-3-2-10123-60-45-30-150棱镜水平方向转动角度1530deg4560測定誤差mm水平上下距離- 19 -高等课堂三、自三、自动动化化监测监测系系统对统对全站全站仪仪要求要求索佳索佳3 3
14、6 6 0 0 棱棱镜镜-3-2-1012-60-45-30-1501530棱镜水平方向转动角度deg4560測定誤差mmT Tri rim mb bl le e 3 3 6 6 0 0 棱棱镜镜-3-2-1012-60-45-30-1501530棱镜水平方向转动角度deg4560測定誤差mm水平上下距離2、可以自、可以自动动化照准的合作目化照准的合作目标标 360棱棱镜镜 水平与垂直自水平与垂直自动动化照准精度匹配化照准精度匹配3水平上下距離3- 20 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术1、大气折射、大气折射对对全站全站仪测仪测量量结结果的影响果的影响 大气折射大
15、气折射对电对电磁波磁波测测距的影响距的影响 测测定大气温度、气定大气温度、气压压等，等，对测对测距距结结果果进进行修正行修正 利用数字气象利用数字气象设备设备，可以，可以实现实现大气参数采集的自大气参数采集的自动动化化 一般在一般在车车站附近站附近测测定气象参数，存在定气象参数，存在较较大的代表性大的代表性误误差差问题问题 大气折光大气折光对对垂直角垂直角测测量的影响量的影响 地球弯曲及大气折光地球弯曲及大气折光对对垂直垂直测测量的影响与气候、地理量的影响与气候、地理环环境等因素有关境等因素有关 无法直接利用有关无法直接利用有关设备设备直接直接测测定定 一般在已知高差、或一般在已知高差、或对对
16、向三角高程向三角高程观测观测求解球气差系数求解球气差系数 为为了了实现变实现变形点三形点三维监测维监测，必，必须须解决球气差的影响解决球气差的影响问题问题- 21 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术2、极坐、极坐标标三三维监测维监测多重差分改正原理多重差分改正原理 利用基准点信息求差分改正数利用基准点信息求差分改正数- 22 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术2、极坐、极坐标标三三维监测维监测多重差分改正原理多重差分改正原理 大气折射大气折射对测对测距影响的差分改正距影响的差分改正 全站全站仪仪在基准点在基准点设设站，站，对对另一基准点上
17、的棱另一基准点上的棱镜测镜测距，利用距，利用测测距距值值d 与基与基J准准值值d0 之之间间的的较较差，求定大气折射差，求定大气折射对测对测距影响的改正系数。距影响的改正系数。Jd d 0d JJJd 如果同如果同一一时时刻刻测测得某得某变变形形点点的斜距的斜距为为dP ，那么，那么经经气气象象差分改正后差分改正后的的真真 实实斜距斜距为为：d d d d PPP- 23 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术2、极坐、极坐标标三三维监测维监测多重差分改正原理多重差分改正原理 球气差球气差对对垂直角（三角高程）影响的差分改正垂直角（三角高程）影响的差分改正 全站全站仪仪
18、在基准点在基准点设设站，站，对对另一基准点上的棱另一基准点上的棱镜观测镜观测求得三角高求得三角高差差hJ，与，与 两基准点两基准点间间的已知高的已知高差差h0比比较较，求解球气差系数，求解球气差系数C。 如果同如果同一一时时刻刻测测得某得某变变形点形点的三角高的三角高程程，经经球气差球气差改正改正后的高差后的高差结结果果 为为：2d cos2 h hJc J0h P dP sin c dP cos ih a h22- 24 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术2、极坐、极坐标标三三维监测维监测多重差分改正原理多重差分改正原理 水平方位角的差分改正水平方位角的差分改正
19、全站全站仪仪水平度水平度盘盘零方向受零方向受仪仪器器稳稳定性、外界条件的定性、外界条件的变变化等因素的影响会化等因素的影响会 发发生生变变化，把基准点第一次化，把基准点第一次测测量的方位角作量的方位角作为为基准方位基准方位角角HZJ0，其它周，其它周 期期对对基准点基准点测测量的方位角量的方位角HZJ与基准方位角相比，有一差与基准方位角相比，有一差值值H H H0ZZ JZ J 如果同一如果同一时时刻刻观测观测其他其他变变形形点点，其准确的方位角，其准确的方位角值为值为：HZ P HZ P HZ- 25 -高等课堂2、极坐、极坐标标三三维监测维监测多重差分改正原理多重差分改正原理 监测监测点三
20、点三维维位移量位移量计计算算 经经上述多重差分改正后，消除大气等外部上述多重差分改正后，消除大气等外部环环境的境的综综合影响，求得准确的合影响，求得准确的 监测监测三三维维坐坐标标： 与第一周期的三与第一周期的三维维坐坐标标相相比比，计计算其他周期的三算其他周期的三维维位移量位移量X D cos H X0 Z h Z0 sin H Y0Y DPPZ PPPZ PPPX X X1 Z Z Z1YP YP YPPPP1PPP四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术- 26 -高等课堂3、不同基准距离差分改正、不同基准距离差分改正变变形点精度影响理形点精度影响理论论分析分析单单位位：mm
21、四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术基准点斜距(m)变形点斜距(m)1002003005001000200mX: 0.190.280.390.631.33mY: 0.190.280.390.631.33mZ: 0.110.280.531.325.02300mX: 0.180.260.350.561.15mY: 0.180.260.350.561.15mZ: 0.100.230.410.953.40500mX: 0.170.250.330.531.04mY: 0.170.250.330.531.04mZ: 0.100.210.340.682.171000mX: 0.170.240
22、.330.510.99mY: 0.170.240.330.510.99mZ: 0.100.200.300.541.36- 27 -高等课堂4、实际应实际应用案例差分改正效果用案例差分改正效果统计统计 某大某大坝变坝变形形监测监测点位分布点位分布图图XYS1S2S3S4S5S6S7监测站JZ1JZ2JZ3北主坝轴线坝肩轴线1020马道四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术- 28 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术4、实际应实际应用案例差分改正效果用案例差分改正效果统计统计 某大某大坝变坝变形形监测监测点差分改正效果点差分改正效果统统计计（1个个月月66
23、4个周期）个周期）变形点DXdYdZ最大值(mm)最大值(mm)最大值(mm)原始测量数差分改正数原始测量数差分改正数原始测量数差分改正数据据据据据据S11.700.686.16-1.68-1.48-1.57S25.811.537.28-1.36-1.871.37S38.551.857.69-2.28-3.05-2.52S4-2.200.807.18-1.62-1.81-2.11S54.57-1.768.17-1.59-2.04-1.92S68.07-2.099.19-1.85-3.08-2.72S711.792.4211.19-1.79-5.80-3.39- 29 -高等课堂4、实际应实际应
24、用案例差分改正效果用案例差分改正效果统计统计 某大某大坝变坝变形形监测监测点差分改正点差分改正实测实测精度精度统计统计 把其中把其中1个或个或2个基准点当作个基准点当作“变变形点形点”，其位移量即，其位移量即为误为误差影响量差影响量 显显而易而易见见，长边长边基准差分改正短基准差分改正短边变边变形点，有利于保形点，有利于保证监测证监测精度精度四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术基准点“变形点”mx (mm)my (mm)mz (mm)一周一月一周一月一周一月JZ2、JZ3JZ10.610.570.240.310.540.65JZ1、JZ3JZ2 0.50 0.58 0.43 0
25、.54 1.34 1.68JZ1、JZ2JZ30.690.780.360.450.870.98JZ3JZ1 0.69 0.69 0.26 0.35 0.56 0.66JZ2 0.51 0.69 0.46 0.69 1.15 1.39JZ2JZ10.560.530.240.300.570.69JZ30.490.700.240.340.790.90JZ1JZ2 0.87 0.86 0.84 0.83 2.15 2.63JZ3 1.03 1.03 0.54 0.64 1.34 1.57- 30 -高等课堂5、监测误监测误差差处处理技理技术术新突新突破破 自适自适应应方法方法 极坐极坐标测标测量原量原
26、理可知，要理可知，要获获得准确的得准确的测测量量结结果果，必必须须有效有效解决大气折射率解决大气折射率对测对测距的影响，以及球气差距的影响，以及球气差对对三角高程三角高程测测量的影响量的影响。 仪仪器在器在稳稳定基准点定基准点设设站站 多重差分技多重差分技术术 仪仪器在欠器在欠稳稳定的工作基点定的工作基点设设站站 自适自适应拟稳应拟稳技技术术无需无需观测观测大气气大气气象象参数参数，并，并顾顾及及球气球气差差对单对单向向三角三角高程高程观观测测的影的影响。响。四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术- 31 -高等课堂四、自四、自动动化化监测误监测误差差处处理技理技术术5、监测误监
27、测误差差处处理技理技术术新突新突破破 自适自适应应方法方法- 32 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 单单台站系台站系统统 大大坝监测坝监测- 33 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统X,Y,ZX,Y,ZX,Y,Z1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 单单台站系台站系统统 大大坝监测坝监测基准点基准点自然表面自然表面太阳能板太阳能板市市电电 (220v)全站全站仪监测仪监测站站AutoMoS 专业专业版版软软件件数据通数据通讯讯变变形点形点www.z-- 3
28、4 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 多台站系多台站系统统（分布式，大（分布式，大坝监坝监测测）www.z-- 35 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 多台站系多台站系统统（分布（分布式式-大大坝监坝监测测）供供电电与通与通信信系系统统公司公司局域网局域网水水电电大楼大楼远远程程监监控控计计算机算机功控功控计计算算机机(1)功控功控计计算算机机(2)视频视频监视监视器器功控功控计计算算机机(5)功控功控计计算算机机(4)
29、功控功控计计算算机机(3)监监控控中心中心服服务务器器自自动动全全站站仪仪观测观测站站(L1)自自动动全站全站仪仪 观测观测站站(L2)自自动动全全站站仪仪观测观测站站(L4)自自动动全全站站仪仪观测观测站站(L3)自自动动全站全站仪仪 观测观测站站(L5)变变形形监测监测棱棱镜镜变变形形监测监测棱棱镜镜变变形形监测监测棱棱镜镜变变形形监测监测棱棱镜镜变变形形监测监测棱棱镜镜为为手手机机短短信信报报警警装装置置- 36 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 地地铁监测铁监测系系统统- 37 -高等课堂五、全站五
30、、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 单单台站系台站系统统 地地铁监测铁监测- 38 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统1、自、自动动化化变变形形监测监测系系统统的的组组成成 多台站系多台站系统统 地地铁监测铁监测- 39 -高等课堂www.z-五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 为测为测站站设备设备（全站（全站仪仪）提供）提供稳稳定的架定的架设设条件条件仪仪器墩器墩 为测为测站站设备设备提供必要的防提供必要的防护护 测测站小屋站小屋 防盗窃防盗窃防
31、气候（雨、雪、防气候（雨、雪、风风、阳光）、阳光）防灰防灰尘尘- 40 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 测测站站仪仪器墩器墩双层混泥土 (或钢管)仪器墩，防土层移动、防温度影响如可能，锚到基岩或稳定土层注意与监测站房建筑结构的隔离强制对中装置外外环层环层缝缝隙中填入泡沫隙中填入泡沫 或沙子或沙子俯俯视图视图侧视图侧视图内芯内芯标标不不锈钢锈钢强强制制对对中中盘盘- 41 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 测测站小屋站小屋测站小屋的作用 保保护护全站全站仪仪 抵御外界抵御
32、外界环环境影响，有利于境影响，有利于提提高高监监测测精度精度设计建造小屋时需要考虑的因素 满满足足监测监测点位的通点位的通视视要求要求 开放式开放式还还是密是密闭闭式式 （测测量量视线视线是否要穿是否要穿过过玻玻璃）璃） 气候控制（空气候控制（空调调） 仪仪器墩的位置安排器墩的位置安排 考考虑虑座椅空座椅空间间 满满足穿越足穿越电缆电缆的需要，等等。的需要，等等。- 42 -高等课堂www.z-五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 测测站小屋国站小屋国内内版（防版（防护护功能，兼功能，兼顾顾旅游景点）旅游景点）- 43 -高等课堂五、全站五、全站
33、仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 测测站小屋国站小屋国内内版（防版（防护护功能，兼功能，兼顾顾旅游景点）旅游景点）- 44 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 测测站小屋国站小屋国际际版（防版（防护护功能，功能，讲讲究究实实用用）- 45 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统2、测测站站设备设备安装安装 测测站小屋国站小屋国际际版（防版（防护护功能，功能，讲讲究究实实用用）- 46 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统3、镜镜站站设备设备安
34、装安装 特特别别注意注意让让棱棱镜镜准确朝向准确朝向仪仪器器测测站站（特特别别是是当距离当距离超超过过500500米米时时） 如果有多个如果有多个测测站站观测观测同一棱同一棱镜镜，则则需需使使用用3 36 60 0棱棱镜镜 便宜的棱便宜的棱镜镜将会降低精度、将会降低精度、影影响响测测程程，并，并缩缩短使用短使用寿命寿命 棱棱镜镜的安的安装方装方法取决与法取决与基基础础性性质质( (岩石岩石、泥土、混泥土、混泥土泥土等等) )。 如果在降雪区域，需要注意如果在降雪区域，需要注意提提升棱升棱镜镜高度高度，避免被避免被后后雪掩雪掩 埋。埋。- 47 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形
35、监测监测系系统统3、镜镜站站设备设备安装安装 国内版（注重防国内版（注重防护护，比，比较较复复杂杂）- 48 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统3、镜镜站站设备设备安装安装 国国际际版（版（结结构构简单简单，讲讲究究实实用）用）- 49 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统4、地、地铁监测设备铁监测设备安装安装 监测监测站站- 50 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统4、地、地铁监测设备铁监测设备安装安装 目目标标棱棱镜镜- 51 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、
36、通信系、通信系统统 一般通一般通过过串口串口实现实现全站全站仪仪通信通信 最最简单简单的方法通的方法通过过RS232的的Y型型电缆进电缆进行行联联机通机通讯讯，但，但 通通讯讯距离有限（小于距离有限（小于30m）。）。 因此当因此当进进行行远远距离通距离通讯时讯时，需要采用以下之一的通，需要采用以下之一的通讯讯方方法：法：RS485 无无线电线电台台 移移动动无无线线网网络络（ LAN）- 52 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、通信系、通信系统统 有有线线方式方式 电缆电缆：RS232、RS485等等 光光缆缆：光端机：光端机设备设备接全站仪(含供电)AC
37、220V电源通讯电缆电电缆缆通通信信与与供供电电盒盒光光端机端机和和接接线线盒盒- 53 -高等课堂www.z-五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、通信系、通信系统统 有有线线方式方式- 54 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、通信系、通信系统统 无无线线方方式式 数数传电传电台台常用的常用的电电台台：Satel、Pacific Crest and Freewave 电电台台Satelline 2AS and 3AS 模模块块 典型通典型通讯讯距距离离: 典型通典型通讯讯波特波特率率:最大最大约约为为 1km9600 bps- 55
38、-高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、通信系、通信系统统 无无线线方方式式 数数传电传电台台- 56 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、通信系、通信系统统 无无线线方方式式 无无线线网网络络（GPRS） 通通过过RS232连连接接全站全站仪仪与与通通讯讯服服务务器器 通通过过通通讯讯服服务务器器进进入局域网入局域网或或因特网因特网 通通讯讯服服务务器有固定器有固定的的IP地址地址 计计算机建立一个虚算机建立一个虚拟拟的的 COM端口，以便端口，以便计计算机算机象象从从RS232中中读读 取数据一取数据一样样，从因特网中，从因特
39、网中读读取取数据数据W&T 58231 Com-Server Highspeed Compact- 57 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统5、通信系、通信系统统 无无线线方方式式 无无线线网网络络（GPRS）GSM/GPRS模式模式- 58 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 软软件主界面件主界面- 59 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 全站全站仪仪的的联联机控机控制制 设备设备初始化初始化- 60 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动
40、化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 监测监测点位的学点位的学习习功能功能- 61 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 自自动动化化监监测测 点点组组定定义义- 62 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 自自动动化化监监测测 点点组组定定义义- 63 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 自自动动化化监监测测 定定时时器器设设置置- 64 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系
41、系统统6、监测监测系系统软统软件件 自自动动化化监监测测 连连接点接点组组与定与定时时器器- 65 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 自自动动化化监监测测 无人无人值值守、自守、自动动运行运行 按事先定按事先定义义好的定好的定时时器和点器和点组组，自，自动动运行运行监测监测系系统统 实时显实时显示示监测监测点位的位移点位的位移过过程曲程曲线线- 66 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 报报表表输输出出 选择报选择报表表输输出内容出内容- 67 -高等课堂五、全站五、全站仪
42、仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 报报表表输输出出 报报表打印或另存文本文件表打印或另存文本文件- 68 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 变变形形监测监测分析与分析与预报预报 趋势趋势分析分析 多元多元线线性回性回归归分析分析 灰色系灰色系统统分析（分析（GM（1,1）模）模型）型） 时间时间序列分析（序列分析（ARMA模型）模型） 多种模型多种模型组组合分析（合分析（趋趋势势分分析析+时时序分析序分析、GM模模型型+时时序序分分析析 .）- 69 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形
43、形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 变变形形监测监测分析与分析与预报预报GM（1，1）模型）模型拟拟合得到的合得到的拟拟合与残差曲合与残差曲线线10.80.60.40.20-0.21-0.4611162126313641曲线为原始变形曲线，曲线为拟合曲线，为残差曲线。- 70 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统6、监测监测系系统软统软件件 变变形形监测监测分析与分析与预报预报 实测变实测变形量与形量与预报结预报结果果进进行比行比较较，考核，考核预报预报效果效果 从表中可以看出，从表中可以看出，组组合合趋势趋势+MA（4）模型）模型预报预报精度精度较较
44、高，高，预报预报效果最好效果最好周期模型46474849505152实际变形0.690.760.640.400.660.740.82GM（1，1）0.630.630.630.640.640.640.640.060.060.130.130.010.01-0.24-0.240.020.020.100.100.180.18AR（5）0.720.590.730.520.570.720.63-0.03-0.030.170.17-0.09-0.09-0.12-0.120.090.090.020.020.190.19组合趋势0.660.640.590.580.630.680.660.030.030.120.
45、120.050.05-0.18-0.180.030.030.060.060.160.16组组合合趋势趋势+ARMA0.550.640.720.490.630.680.660.140.140.120.12-0.08-0.08-0.09-0.090.030.030.060.060.160.16- 71 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统7、实际应实际应用案例精度用案例精度统计统计（1）某混泥土重力）某混泥土重力坝坝（西北地区）（西北地区） 坝顶总长坝顶总长：274m（主主坝长坝长144m），），最最大大坝坝高高：52m，库库容容：3355万万m3 平均平均监测监测点
46、点边长约边长约为为200m，监测监测精精度度统计统计：mx=0.61mm，my=0.24mm，mz=0.54mm- 72 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统7、实际应实际应用案例精度用案例精度统计统计（2）某混泥土面板堆石）某混泥土面板堆石坝坝（华东华东地区）地区） 坝顶长坝顶长：252m，最最大大坝坝高高：68m，库库容容：9.41亿亿m3 平均平均监测监测点点边长约边长约为为350，监监测测精度精度统统计计：mx=0.57mm，my=0.23mm，mz=1.01mm- 73 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统7、实际应实际应用
47、案例精度用案例精度统计统计（3）某混泥土面板堆石）某混泥土面板堆石坝坝（东东北地区）北地区） 主主坝坝顶长坝坝顶长：902m，最大，最大坝坝高：高：72m，库库容：容：41.8亿亿m3 平均平均监测监测点点边长约边长约为为600m，监测监测精精度度统计统计：mx=1.16mm，my=0.72mm，mz=1.54mm- 74 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统8、某大、某大坝坝全站全站仪监测仪监测系系统统方案改造方案改造（1）大）大坝坝基本情况基本情况 主主坝坝：混凝土面板堆石：混凝土面板堆石坝坝，坝坝顶顶长长902m，最，最大大坝坝高高72m，库库容容41.8亿
48、亿m3 副副坝坝：粘土粘土墙墙堆石堆石坝坝，坝顶坝顶长长度度332m，最最大大坝坝高高47.2m- 75 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统8、某大、某大坝坝全站全站仪监测仪监测系系统统方案改造方案改造（2）原）原监测监测方案方案 下游河下游河滩滩地区，布地区，布设设2台台自自动动 化全站化全站仪监测仪监测站站（L4、L6） 目目标为标为双双层单层单棱棱镜镜，前方交会，前方交会观测观测方法方法- 76 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统8、某大、某大坝坝全站全站仪监测仪监测系系统统方案改造方案改造（3）原）原监测监测方案主要方案主
49、要问题问题 许许多点不能完成自多点不能完成自动动化化测测量量 监测监测精度不能精度不能满满足要求足要求 全站全站仪仪与与计计算机之算机之间间的通信的通信系系统统不不稳稳定定 整个系整个系统统迟迟迟迟不不能投入能投入正常正常运运行行！- 77 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统8、某大、某大坝坝全站全站仪监测仪监测系系统统方案改造方案改造（4）主要改造内容之一）主要改造内容之一 在不增加在不增加监测监测站的条件下，把站的条件下，把 交会法交会法观观测测方方法法改改为为极极坐坐标标法法， 并并进进行合理的行合理的监测监测点点组组分配，分配， 尽可能尽可能缩缩短短测测
50、站与站与监测监测点之点之间间 的距离的距离- 78 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统8、某大、某大坝坝全站全站仪监测仪监测系系统统方案改造方案改造（4）主要改造内容之二）主要改造内容之二 要要求求水水库库管管理理部部门门，改改造造监监测测 站站的的密密封封方方法法，用用平平板板玻玻璃璃替替 换换有有机机玻玻璃璃，减减少少玻玻璃璃等等因因素素 的影响，确保的影响，确保监测监测精度。精度。- 79 -高等课堂五、全站五、全站仪仪自自动动化化变变形形监测监测系系统统8、某大、某大坝坝全站全站仪监测仪监测系系统统方案改造方案改造（4）主要改造内容之三）主要改造内容之三
51、 把原来的基于把原来的基于电话线调电话线调制解制解调调器的器的通通信系信系统统，改，改为为基基于于RS482的的电电 缆缆通信系通信系统统（最最终终使用使用光光缆缆通通信系信系统统），），提提高通信高通信系系统统的的稳稳定性定性。接全站仪(含供电)AC220V电源通讯电缆- 80 -高等课堂六、六、总结总结 全站全站仪仪自自动动化极坐化极坐标监测标监测系系统测统测量精度量精度1、在在200m左右的左右的监测监测范范围围内，内，比比较较容容易易实现亚实现亚毫毫米的米的三三维监维监测测精精度度2、在在400m左右的左右的监测监测范范围围内，内，通通过过合合理理配置差配置差分分改正改正与与系系统统运
52、运行行方方 案，三案，三维监测维监测精度可精度可达达12mm3、在在800m左右的左右的监测监测范范围围内，内，通通过过合合理理配置差配置差分分改正改正与与系系统统运运行行方方 案，三案，三维监测维监测精度可精度可达达23mm附：极坐附：极坐标测标测量精度理量精度理论论估估计计边长边长100m500m1000m点位精度点位精度1.15mm2.28mm3.97mm- 81 -高等课堂六、六、总结总结 全站全站仪仪自自动动化极坐化极坐标监测标监测系系统统主要特点主要特点（1）利用）利用严严密的多重密的多重实时实时差差分改分改正正原理原理，最大限最大限度度地消地消除除或减弱或减弱大大气等气等外界外界
53、 环环境境对测对测量精度的影响，并量精度的影响，并为为系系统统自自动动化化运运行行创创造造了了条件；条件；（2）无需外接数字气象等）无需外接数字气象等附附加加设设备备，简简化化了系了系统统组组成，成，降降低了系低了系统统成本成本，提，提 高了系高了系统统运行的可靠性；运行的可靠性；（3）在）在无人无人值值守守的情的情况下，况下，可可在全在全天天24小小时时内内周期性周期性自自动动启启动动系系统统进进行行监监测测，如遇特殊情况（如如遇特殊情况（如变变形量超形量超过过限差限差值值）可）可通通过过短信短信等等方式方式自自动报动报警；警；（4）监测监测点点变变形形过过程程趋势趋势实实时时多多态态图图解
54、解显显示，可示，可以以同同时时显显示用示用户户设设置断置断面上面上 的所有点的位移量；的所有点的位移量；（5）监测监测数据可按照用数据可按照用户户要要求自求自定定义义格格式式，进进行行报报表表输输出出；（6）可以自）可以自动动地地执执行用行用户户编编制的制的外外部程部程序序，具有，具有良良好的好的开开放性；放性；（7）计计算机遭遇突然断算机遭遇突然断电电等等故障故障，重新重新开开机后系机后系统统可自可自动动初始化初始化全全站站仪仪，按，按 照原来的各照原来的各项项参数参数设设置自置自动动开开始下始下一一周期周期的的测测量；量；（8）系）系统组统组成成简单简单，维护维护方方便，便，增增加加监监测
55、测点位比点位比较较方便方便（加加设设普普通通棱棱镜镜即即可）。可）。- 82 -高等课堂附附录录：地地铁结铁结构构变变形形监测专监测专用系用系统统SubMoS- 83 -高等课堂目目 录录一、市一、市场场机遇与需求机遇与需求二、国内最二、国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS三三、 SubMoS性性能能特特点点 四四、 SubMoS系系统统组组成成 五、五、总结总结- 84 -高等课堂1. 市市场场机遇与需求机遇与需求1.1 国地国地铁铁建建设设加速加速发发展引展引发发市市场场机遇机遇- 85 -高等课堂1. 市市场场机遇与需求机遇与需求1.2 既有地既有地铁铁安全运行保障需求安
56、全运行保障需求 地地铁铁周周边边基坑开挖基坑开挖房地房地产产开开发发、其他工程、其他工程项项目介目介绍绍- 86 -高等课堂1.2 既有地既有地铁铁安全运行保障需求安全运行保障需求 地地铁换铁换乘站新乘站新线线建建设对设对既有既有线线的影响的影响1. 市市场场机遇与需求机遇与需求- 87 -高等课堂2.1 历历史史经验经验的的积积累累 广州地广州地铁陈铁陈家祠家祠站站 2001，国内首次，国内首次应应用用2. 国内最国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS- 88 -高等课堂- 89 -2.1 历历史史经验经验的的积积累累 广州地广州地铁铁黄沙黄沙站站 2003，首，首创组创组网网
57、监测监测新模式新模式2. 国内最国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS- 89 -高等课堂2. 国内最国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS2.2 独独门绝门绝技技 专门为专门为地地铁变铁变形形监测监测而研而研发发 双双线线多多测测站站组组网网实时监测实时监测方方案案 国内首国内首创创SubMoS支持地支持地铁铁隧道隧道上上、下行、下行双双线线多多个个测测站的站的组组网网实时实时监监测测，即即 在狭在狭长长的地的地铁铁隧道中隧道中设设置多置多个个自自动动化化全站全站仪仪测测站，站，解解决隧决隧道道弯曲弯曲对对 视线视线通通视视的影响的影响，满满足足大区域大区域地地铁
58、铁隧隧道道结结构构变变形自形自动动化化监监测测的需的需求。求。STN1STN4JZ1JZ2JZ3JZ4JZ1JZ2JZ4JZ3上行上行线线下行下行线线STN2STN3- 90 -高等课堂2. 国内最国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS2.2 独独门绝门绝技技 专门为专门为地地铁变铁变形形监测监测而研而研发发 自适自适应应数据数据处处理技理技术术 国国际领际领先先多年前，辰多年前，辰维维科技在国内首次科技在国内首次 提出的提出的“多重差分多重差分”变变形形监测监测 技技术术，已被，已被业业界普遍界普遍认认可、广可、广 泛引用。辰泛引用。辰维维科技再次科技再次创创新，新， 在世界上
59、首次研在世界上首次研发发“自适自适应应” ” 监测监测技技术术，再次，再次实现实现新的突破。新的突破。 有了有了“自适自适应应”监测监测技技术术，有，有 效解决了全站效解决了全站仪仪在在非非稳稳定区定区设设 站站的的问题问题，使地，使地铁铁隧道隧道环环境下境下 多多测测站站组组网网监测监测成成为为可能。可能。- 91 -高等课堂2. 国内最国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS2.2 独独门绝门绝技技 专门为专门为地地铁变铁变形形监测监测而研而研发发 抗干抗干扰扰功能功能设设计计 智能可靠智能可靠为为了了实实现现24小小时时无无人人值值守守自自动动化化监监测测，必必须须有有效效解
60、解决决地地铁铁列列车车运运行行期期间间对对 SubMoS监监测测环环境境产产生生干干扰扰的的问问题题。列列车车通通过过变变形形监监测测区区域域时时，会会带带来来震震 动动、遮遮挡挡全全站站仪仪视视线线等等环环境境干干扰扰。SubMoS监监测测系系统统针针对对这这些些问问题题专专门门设设 置置了了智智能能化化功功能能模模块块，使使之之成成为为国国内内最最具具专专业业特特色色的的地地铁铁隧隧道道结结构构变变形形监监 测测行行业业解决方案。解决方案。- 92 -高等课堂2. 国内最国内最专业专业地地铁监测铁监测系系统统 SubMoS2.2 独独门绝门绝技技 专门为专门为地地铁变铁变形形监测监测而研而
61、研发发 成熟成熟稳稳定的全站定的全站仪仪控制技控制技术术 兼容世界主流兼容世界主流仪仪器器通通过过有有线线或无或无线线的方式，由的方式，由计计算机算机软软件件对对自自动动化全化全站站仪进仪进行行智能智能 化控制，并能化控制，并能满满足足长时间长时间无无人人值值守守、连续连续运运行不死行不死机机，对对系系统软统软 件的件的编编程程技技术术提出很高提出很高的要的要求求，确保确保系系统统软软件件长长期期运行运行的的稳稳定性定性、 可靠性。可靠性。 成熟成熟稳稳定的定的远远程程计计算机自算机自动动控控制制全站全站仪仪的的技技巧与巧与方方法法 监监控控计计算机因停算机因停电电等原因的等原因的“一一键键”
62、重重启启，监测监测系系统软统软件件自自 动动恢复运行。恢复运行。- 93 -高等课堂3. SubMoS性能特点性能特点3.2 无人无人值值守守24小小时连续时连续运行运行系系统统集集成成的的数数据据采采集集设设备备都都是是自自动动化化、智智能能化化的的电电子子产产品品，不不但但稳稳 定定可可靠靠，而而且且支支持持软软件件控控制制。因因此此整整个个系系统统在在计计算算机机专专业业监监测测软软件件 的的控控制制下下，按按事事先先设设定定好好的的定定时时器器，周周期期性性定定时时启启动动系系统统，实实现现全全 天候天候24小小时时无人无人职职守自守自动动化化采集采集数数据与据与处处理。理。- 94
63、-高等课堂3. SubMoS性能特点性能特点3.2 实时实时三三维维同步同步监测监测SubMoS系系统统可以可以实时实时同步同步获获取三取三维维坐坐标标，克服克服了了传统传统方方法法平面位平面位移与垂直位移分离移与垂直位移分离监测监测的不的不足足，确，确保保了点了点位位变变形分形分析析的的时时效效性。性。- 95 -高等课堂3. SubMoS性能特点性能特点3.3 可可显显示任一指定方向的位移信息示任一指定方向的位移信息在地在地铁铁隧道隧道变变形形监测监测中，人中，人们们总总是是关关心与心与隧隧道中心道中心 线线平行或垂直方向的平行或垂直方向的结结构构变变形形情况情况。但是但是地地铁铁隧道隧道
64、 中心中心线时线时常随常随线线路路转转弯而弯而变变化化，因，因此此在不在不同同的的监测监测 断面，断面，SubMoS允允许输许输入入隧道隧道线线路路转转弯弯信信息而息而输输出出 指定方向的位移指定方向的位移变变形量。形量。- 96 -高等课堂3. SubMoS性能特点性能特点3.4 手机短信手机短信实时报实时报警（可警（可选选）如果系如果系统统运行出运行出现现异常，或异常，或监监测测点点位位位移位移超超出出预预警警值值等，等，系系统统会会给给指指定的手机号定的手机号码发码发送送报报警信息警信息，以便以便系系统统管管理理人人员员及及时时响响应应与与处处理。理。- 97 -高等课堂4. SubMo
65、S系系统组统组成成系系统软统软件件SubMoS 自自动动化全站化全站仪仪 通信与供通信与供电电系系统统（可（可选选遥遥控控电电源源开开关）关） 各种目各种目标标棱棱镜镜- 98 -高等课堂5. 总总 结结SubMoS专门为专门为地地铁结铁结构构变变形形监测监测而开而开发发，用，用于于地地铁铁、隧道隧道结结构构变变形自形自动动化化监测监测，具，具备备独独特特优势优势。 历历史悠久：始于上世史悠久：始于上世纪纪90年代末年代末，与与世世界同界同步步发发展展 独独门绝门绝技：独技：独创创差分、自适差分、自适应应技技术术，监监测测技技术术国国际际领领先先 本地服本地服务务：世界：世界级级技技术术、国内、国内品品牌、牌、无无障障碍碍贴贴心心服服务务强强强强合作，合作，为为国内地国内地铁变铁变形形监监测测用用户户提提供供最最专业专业系系统统解解决决方方案案！- 99 -高等课堂谢谢 谢谢！- 100 -高等课堂郑郑州辰州辰维维科技股份有限公司科技股份有限公司- 101 -高等课堂
