1、 卡拉大坝两岸边坡滑坡体GNSS自动化监测技术方案上海华测导航技术有限公司2009年9月目录第一部分GNSS自动化监测系统概述 51.GNSS自动化监测系统概述61.1.GNSS自动化监测系统工作原理61.2.传统监测手段与GNSS自动化监测系统优势71.2.1.传统监测手段71.2.2.GNSS自动化监测系统的优缺点71.2.3.结论91.3.华测GNSS自动化监测系统应用实例91.3.1.东海大桥监测系统91.3.2.瓮福磷矿尾矿库监测系统101.3.3.黑岱沟露天煤矿边坡监测系统111.3.4.华测历史监测项目12第二部分卡拉滑坡体GNSS自动化监测系统概况及设计原则 142.监测区域概2、况152.1.工程概况152.2.工程地形、地质条件162.3.边坡等级划分173.监测目的和任务184.监测设计的原则和依据194.1.监测设计原则194.2.监测技术依据205.监测内容和技术要求215.1.监测范围215.2.监测具体内容215.3.监测技术要求215.4.监测系统的技术指标225.5.监测坐标系统22第三部分 卡拉滑坡体GNSS自动化监测系统整体设计236.硬件系统246.1.GNSS接收机部分256.1.1.GNSS参考站256.1.2.GNSS监测站316.2.数据传输子系统376.3.辅助支持系统396.3.1.供电396.3.2.防雷系统416.3.3.外场机柜3、446.3.4.机房建设456.3.5.存储及处理系统477.软件系统497.1.数据处理507.1.1.数据处理模块的选择507.1.2.GPSensor标准特性507.1.3.GPSensor基线处理过程517.1.4.GNSS实时独立环网平差557.1.5.质量检验567.1.6.辅助监测数据处理577.2.数据传输587.2.1.软件数据接口587.2.2.数据存储587.2.3.数据坐标转换597.3.基于B/S与C/S架构数据分析软件607.3.1.C/S架构数据分析软件608.关键技术788.1.专业的监测数据解算软件788.1.1.GPSensor算法798.1.2.基本功能和4、指标808.1.3.GPSensor的特点（与RTK比较和传统静态监测比较）828.2.专业的监测数据分析软件848.3.双频GNSS技术848.4.无线传输技术858.5.太阳能供电技术858.6.工控式报警专用机859.产品选型859.1.GNSS设备859.1.1.GNSS接收机859.1.2.GNSS天线889.1.3.GNSS天线罩899.2.通讯设备919.2.1.串口服务器919.2.2.高频无线传输终端Nanostation2939.3.防雷设备969.3.1.天线防雷设备969.3.2.电源防雷设备969.3.3.避雷针979.4.服务器设备989.4.1.IBM x36505、M2服务器989.4.2.磁盘阵列柜999.5.配电设备999.5.1.太阳能供电999.5.2.UPS供电1029.6.其他设备1049.6.1.外场机柜104第四部分 技术支持与服务保证 10510.技术支持与服务保证10610.1.系统的安装、调试与培训10610.2.免费保修承诺10610.3.专业软件免费升级承诺10610.4.技术培训承诺10610.5.技术服务承诺10710.6.维修服务承诺10710.7.超过保修期的维修承诺10810.8.配合使用者进行二次功能性开发提供一切必要技术支持的承诺10810.9.定期向供产品升级和更新信息承诺108第一部分 GNSS自动化监测系统概6、述1. GNSS自动化监测系统概述1.1. GNSS自动化监测系统工作原理全球定位系统(global positioning system，缩写为GNSS，是美国国防部于1973年11月授权开始研制的海陆空三军共用的新一代卫星导航系统。GNSS由空间部分、地面监控部分和用户接收机3部分组成。经过20多年的研究和试验，整个系统于1994年完全投入使用。在地球上任何位置、任何时刻GNSS可为各类用户连续地提供动态的三维位置、三维速度和时间信息，实现全球、全天候的连续实时导航、定位和授时。目前、GNSS已在大地测量、精密工程测量、地壳形变监测、石油勘探等领域得到广泛应用。具体定位原理如下图：GNSS7、差分示意图通过近十多年的实践证明，利用GNSS定位技术进行精密工程测量和大地测量，平差后控制点的平面位置精度为1mm2mm，高程精度为2mm3mm。应该说：利用GNSS定位技术进行变形监测，是一种先进的高科技监测手段，而用GNSS监测滑坡是GNSS技术变形监测的一种典型应用，通常有两种方案：用几台GNSS接收机，由人工定期到监测点上观测，对数据实施处理后进行变形分析与预报；在监测点上建立无人值守的GNSS观测系统，通过软件控制，实现实时监测解算和变形分析、预报。1.2. 传统监测手段与GNSS自动化监测系统优势1.2.1. 传统监测手段常规变形监测技术包括采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常8、规测量仪器测定点的变形值，其优点是：（1）能够提供变形体整体的变形状态；（2）适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境；（3）可以提供绝对变形信息。但外业工作量大，布点受地形条件影响，不易实现自动化监测。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量，它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点，但通常只能提供局部和相对的变形信息。摄影测量技术包括地面摄影测量技术和航空摄影测量技术。近10余年来，近景摄影测量在隧道、桥梁、大坝、滑坡、结构工程及高层建筑变形监测等方面得到了应用，其监测精度可达mm级。与其他变形监测技术相比较，近景摄影测量的优点是：（1）可9、在瞬间精确记录下被摄物体的信息及点位信息；（2）可用于规则、不规则或不可接触物体的变形监测；（3）相片上的信息丰富、客观又可长久保存，有利于进行变形的对比分析；（4）监测工作简便、快速、安全。但摄影距离不能过远，且大多数的测量部门不具备摄影测量所需的仪器设备，摄影测量技术在变形监测中应用尚不普及。1.2.2. GNSS自动化监测系统的优缺点（1） 优点利用GNSS定位技术进行滑坡等地质灾害监测时具有下列优点：1) 测站间无需保持通视：由于GNSS定位时测站间不需要保持通视，因而可使变形监测网的布设更为自由、方便。可省略许多中间过渡点（采用常规大地测量方法进行变形监测时，为传递坐标经常要设立许多10、中间过渡点），且不必建标，从而可节省大量的人力物力。2) 可同时测定点的三维位移：采用传统的大地测量方法进行变形监测时，平面位移通常是用方向交汇，距离交汇，全站仪极坐标法等手段来测定；而垂直位移一般采用精密水准测量的方法来测定。水平位移和垂直位移的分别测定增加了工作量。且在山区等地进行崩滑地质灾害监测时，由于地势陡峻，进行精密水准测量也极为困难。改用三角高程测量来测定垂直位移时，精度不够理想。而利用GNSS定位技术来进行变形时则可同时测定点的三维位移。由于我们关心的只是点位的变化，故垂直位移的监测完全可以在大地高系统中进行。这样就可以避免将大地高转换为正常高时由于高程异常的误差而造成的精度损失11、。虽然采用GNSS定位技术来进行变形监测时，垂直位移的精度一般不如水平位移的精度好，但采取适当措施后仍可满足要求。3) 全天候观测：GNSS测量不受气候条件的限制，在风雪雨雾中仍能进行观测。这一点对于汛期的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害监测是非常有利的。4) 易于实现全系统的自动化：由于GNSS接收机的数据采集工作是自动进行的，而且接收机又为用户预备了必要的入口，故用户可以较为方便地把GNSS变形监测系统建成无人值守的全自动化的监测系统。这种系统不但可保证长期连续运行，而且可大幅度降低变形监测成本，提高监测资料的可靠性。5) 可以获得mm级精度：mm级的精度已可满足一般崩滑体变形监测的精度要求。12、需要更高的监测精度时应增加观测时间和时段数正因为GNSS定位技术具有上述优点，因而在滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的监测中得到了广泛的应用，成为一种新的有效的监测手段。（2） 缺点利用GNSS定位技术进行地质灾害监测时也存在一些不足之处，主要表现在点位选择的自由度较低：为保证GNSS测量的正常进行和定位精度，在GNSS测量规范中对测站周围的环境作出了一系列的规定。如测站周围高度角15以上不允许存在成片的障碍物；测站离高压线、变压器、无线电台、电视台、微波中继站等信号干扰物和强信号源有一定的距离（例如200400m）；测站周围也不允许有房屋、围墙、广告牌、山坡、大面积水域等信号反射物，以避免多路径13、误差。但在崩滑体的变形监测中上述要求往往难以满足，因为监测点的位置通常是由地质人员根据滑坡、断层的地质构造和受力情况而定，有时又要考虑利用老的观测墩和控制点。测量人员的选择余地不大，从而使不少变形监测点的观测条件欠佳。1.2.3. 结论从上面分析可得，利用GNSS进行变形监测的优点要远远大于缺点的制约，所以说：GNSS技术的应用给测量技术带来了一场深刻的革命。据资料介绍，国外从20世界80年代开始用GNSS进行变形监测。从90年代以来，世界上许多国家纷纷布设地壳运动GNSS监测网，为地球动力学和地震与火山喷发预报服务。例如，日本国土地理院从1993年开始了GNSS连续观测网的筹建工作，到19914、4年日本列岛已建立由210个GNSS连续观测站组成的连续监测系统（COSMOS），目前的观测站总数以发展到1000多个。该系统与1994年10月1日正式使用，10月4日就检测到北海道东部近海8.4级大地震，并清晰地记录了地震前后的地壳形变。此后，又成功的捕捉到三陆远海地震及兵库县南部地震的地壳形变。1995年1月17日，在日本阪神7.2级大地震后，该系统在进行快速、准确、精细地监测与分析地壳运动方面起到了很大作用。1.3. 华测GNSS自动化监测系统应用实例1.3.1. 东海大桥监测系统东海大桥起始于上海南汇区芦潮港，北连沪芦高速公路，南跨杭州湾北部海域，直达浙江嵊泗县小洋山岛，全长32.5公15、里。本GNSS自动化监测系统于2006年建成投入使用，系统分别由1个参考站和8个监测站组成。参考站设在附近颗珠山基岩上；主航道斜拉桥设3个监测站，梁桥塔顶各设1个，跨中桥面各设1个；颗珠山斜拉桥设5个监测站，4个塔顶各设一个，跨中桥面设1个。数据传输采用先进的光纤数据传输方式，与GNSS系统常用的数传电台通讯方式比较，一方面提高了系统的通讯可靠性，另一方面提高了数据传输速度。控制中心配备两台服务器，一台用于设备控制，另一个台用于数据分析和图形处理，以及终端服务。结合专业的数据处理软件，实时对数据进行分析和图形处理。经过近三年的连续运行，东海大桥实时GNSS形变监测系统运行可靠，稳定。期间分别多16、次进行对比测试，实测监测数据与其它传感器监测结果进行比较互差都在1cm以内；在此期间也分析了荷载试验对桥梁结构的影响、分析了台风影响下的形变情况、桥中跨24小时受温度影响的情况、地震前后的桥梁的变化情况等。比较的结果表明，GNSS数据处理软件的精度达到了毫米级的精度，大桥的形变情况符合事实。东海大桥监测系统1.3.2. 瓮福磷矿尾矿库监测系统贵州省福泉市拥有丰富的矿产资源，工业发展迅猛。瓮福（集团）有限责任公司是集磷矿采选、磷复肥、磷煤化工、氟碘化工生产、科研、贸易为一体的国有大型磷化工企业，年产磷矿石450万吨、磷酸90万吨、硫酸200万吨、磷复肥250万吨。瓮福磷矿尾矿库的安全稳定在矿山的17、安全生产和环境保护中具有十分重要的意义。本监测系统分别包括翁福磷矿尾矿库及渣场的堆积坝和边坡的位移监测，共设计了2个参考站1由于本系统所监测的两个区域比较远，所以参考站是相对独立的和20个监测点，同时采用华测X60M GNSS监测专用接收机及一机多天线技术，另外、由于供电来源于几个不同的自然村，存在随时断电的可能，所以系统在实施时增加了加电自动开始数据的采集、发送、解算等功能。本GNSS自动化监测系统采用准实时自动解算的功能，系统24小时不间断准实时解算出各监测点三维坐标2由于业主要求，本系统解算每个监测点的周期为2分钟，所以在一定程度上影响监测结果的精度，解算精度平面为5mm高程为8mm。同18、时系统自动分析出坝体及边坡的变化规律，从而做到了及时预警，消除事故隐患，为尾矿库管理者提供了决策依据，确保了尾矿库的安全运行。瓮福磷矿尾矿库监测系统1.3.3. 黑岱沟露天煤矿边坡监测系统露天煤矿在生产过程中，随着煤层的不断被开采挖掘，矿坑会不断的加深加陡，边坡会越来越突出。露天煤矿边坡变形及滑坡对安全生产的影响是造成局部或全矿停产、人员伤亡、设备毁坏和地面建筑破坏等。黑岱沟露天煤矿监测系统采用华测双频X60M监测专用接收机，通过高频无线传输终端的方式实时传输GNSS原始数据到控制中心，控制中心准实时（解算周期为3小时一次）解算出各监测点三维坐标，解算精度为平面优于3mm，高程优于5mm，数据19、分析软件实时分析各监测点变化规律，同时本系统增加了内部位移监测手段，数据分析软件结合GNSS监测数据对不同深度内部位移的监测结果也进行实时分析，并有效、及时做到报警，从而对边坡的稳定性作出分析，对于传统的监测手段节省了大量的人力、财力和物力，也实现了自动化监测目的。软件系统具有可扩展性，为升级留有很大空间，兼容其他系统检测数据。黑岱沟露天煤矿边坡监测系统1.3.4. 华测历史监测项目项目名称地点日期润扬大桥健康监测系统江苏镇江2006年1月东海大桥健康监测系统上海市2006年3月阳逻江大桥健康监测系统湖北省武汉市2007年5月贵州瓮福尾矿库坝体及边坡监测系统贵州省贵阳市2008年8月云浮硫矿尾20、矿库坝体及边坡监测系统广东省云浮市2009年4月河北金川矿业采空区地表沉降监测系统河北省邯郸市2009年6月上海长江大桥健康监测系统上海市2009年6月宁波五路四桥健康监测系统浙江省宁波市2009年7月黑岱沟露天煤矿边坡监测系统内蒙古准格尔2009年9月拉西瓦果卜滑坡监测青海贵德2010年3月苗家坝库区滑坡体监测甘肃陇南正在实施华测历史监测项目列表注：除上述已建设完成的大型监测项目外、还包括已完成和在建中的许多小型监测项目。第二部分 卡拉滑坡体GNSS自动化监测系统概况及设计原则2. 监测区域概况2.1. 工程概况卡拉水电站工程区位于凉山州木里县雅砻江中游河段内，为雅砻江干流两河口至江口段梯级21、开发11级中的第6级，坝址位于木里县卡拉乡境内，受自然条件限制，目前对外交通不便，距西昌市约406km。电站初选水库正常蓄水位1987.00m，坝顶高程约1992.00m，最大坝高约128m，初选总装机容量约1000MW，回水至杨房沟水电站，水库长约34km。总库容约2.56亿m3，调节库容约0.381亿m3。卡拉水电站工程区为高山峡谷地区，岸坡陡峭，卡拉水电站工程区滑坡体一期安全监测工程主要监测库区内的周家、八通、上田镇、下田镇、田三、下马鸡店、草坪七个滑坡体。滑坡体平均坡度为30度左右，高差在700m900m之间，植被较少，多为灌木。滑坡体规模巨大，崩坡积层较厚，断层、节理发育，局部倾倒变22、形迹象明显，工程地质条件十分复杂。周家滑坡体地处雅砻江右岸，距坝址约10.7012.50km。周家滑坡体总体呈不规则的“m”形展布，上游侧的“n”形比下游侧高，上游侧以山脊为界，下游侧以一冲沟为界，后缘至陡缓交界处，前缘直抵雅砻江，中部分布一条较大冲沟。滑坡体地形前陡后缓，在2200m高程以上坡度约2035，以下总体坡度约3542。上下游长度约1880m，前后缘长约6801200m，分布面积152.5104m2，平均厚度47.86m，其中最大垂直揭露厚度70.10m，总方量约7299104m3。八通滑坡体位于雅砻江右岸，距坝址约6.407.7km。坡向沿NEE向展布，整体形状呈上小下大的啦叭型23、展布。上下游均以冲沟为界，前缘高程约1925m，后缘高程2650m，前后缘高差约720m，上下游长度约1150m。滑坡体总体地形前陡后缓，高程2200m以下较陡，边坡坡度3550，公路以下边坡陡立，高程2200m以上较缓，边坡坡度2030。滑坡体分布面积112.5104m2，平均厚度108.52m，其中最大垂直揭露厚度202.9m，总方量为12208104m3。上田镇滑坡体位于坝址上游右岸，距上坝址约370910m，总体积约624104m3，滑坡体前陡后缓，滑坡体边坡坡度3040，滑坡体从江边到滑坡体后缘平面距离约660m，沿江边长485m。其中蓄水位以下方量约113.1万m3，蓄水位以上方量24、约510.9万m3，属大型滑坡体。下田镇滑坡体地处坝址下游2.33.4km，位于雅砻江右岸。滑坡体地形前陡后缓，在2300m高程以上坡度约2030，以下总体坡度约30，在高程1990m以下临江岸坡较陡，为5055。上下游长度约1230m，前后缘长约1500m，分布面积170.6104m2，平均厚度71m，总方量为12200104m3，属巨型滑坡。田三滑坡体位于雅砻江右岸，在下田镇村下游约1000m，处于坝址下游，距离约4.24.9km。滑坡体近东西向展布，西侧以基岩山坡为界，东侧基本以冲沟为界，长约640m。前缘高程约1900m，直抵雅砻江；后缘高程2650m，为坡度陡缓交替处，前后缘高差约725、50m，南北长约1600m。在2260m高程以上坡度约2025，以下总体坡度约3035。滑坡体西侧发育有一深切冲沟，长约900m，沟宽约20100m，前缘最大下切深度约80m，向坡内延伸长。滑坡体分布面积93.2104m2，平均厚度40m，其中最大垂直揭露厚度78.4m，总方量为3662104m3。下马鸡店滑坡体位于坝址下游，距离坝址11.713.2km。中前部整体呈缓坡状，坡度约30，局部较陡，约45，后部较陡，整体坡度约50。上下游长度约1570m，前后缘长约1380m，分布面积238.0104m2，平均厚度42.8m，其中最大垂直揭露厚度128.84m，总方量为10176.1104m3。26、草坪滑坡体位于坝址下游15.2-16.7km，体积约13171.0104m3，为级下游河道边坡，滑坡体呈漏斗型，滑坡体上下游长度约1900m，一般厚度约100m，体积约13171104m3。滑坡体前部坡度约50；中部较平缓，坡度约25；后部较陡，坡度约40。2.2. 工程地形、地质条件滑坡体分布河段长约30km左右，河谷为典型的“V”型高山峡谷地貌，谷底狭窄，两岸山脊高程均在3000.00m以上。沿江两岸岸坡多为陡壁和陡坡，直通江边，坡度一般4060；各滑坡体所处河段坡度相对较缓，一般为2035。河水面高程约1880.001933.00m，河道较狭窄，河面一般宽度50100m，水流湍急。两岸冲27、沟较发育，区内沟谷大多垂直雅砻江。岸坡为基岩出露与第四系覆盖交互分布，植被不发育，在高程2800.00m以下树木一般较少，以杂草、灌林为主。该区出露的地层主要有三叠系上统杂谷脑组(T3z)的砂质板岩、变质砂岩、含炭质板岩、大理岩，和二叠系上统冈达概组(P2g)灰绿色、深灰色变基性火山岩、泥砂质岩及泥、砂岩，元古界下村岩群(Pt1-2XC)云母片岩、钠长石英岩夹绿泥片岩、变粒岩及大理岩，以及上覆第四系松散堆积层。工程区范围内地质构造较发育，前波断层从工程区内通过，东部外围分布羊奶向斜，西部外围分布催保向斜及藏翁断层，南部有长枪穹窿倾伏端出露。区内的节理发育，主要发育N17W SW31、N58E 28、NW84、N50W NE70、N53E SE70、N87E SE77的五组剪节理，其中产状N17W SW31的一组剪节理最为发育，节理间距较为规则，平均间距约2.5m。据野外地质调查及钻孔揭示，滑坡区地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水，地下水埋深较大，水位埋深一般4060m。坡体地下水排泄路径通畅，地表排水条件较好。地下水主要接受大气降雨补给，在深切冲沟发育处受冲沟水渗入补给。2.3. 边坡等级划分预可阶段参照水电水利工程边坡设计规范(DL/T5353-2006)规定，结合卡拉枢纽特征及滑坡体可能失稳模式及危害，将滑坡体分为枢纽工程区边坡、水库边坡及下游河道边坡等三类，其中库内滑坡体距坝址229、km以内的初步拟定为A类级枢纽工程区边坡、距坝址2km5km的为B类级水库边坡、距坝址5km以外的为B类级水库边坡；坝下滑坡体距坝址2km以内的为级下游河道边坡、距坝址2km15km为级下游河道边坡、距坝址15km之外的为级以下下游河道边坡。水电水利规划设计总院会同四川省发展和改革委对卡拉水电站预可报告审查意见同意上述对滑坡体类别和安全级别划分，上坝址滑坡体类别和级别划分见下表1-3-1。相对于上坝址边坡类别和级别划分表滑坡体名称体积(万m3)规模与坝址的关系边坡类别、级别边坡类别级别周家滑坡体7299.0特大型上游10.7012.50kmB类水库边坡级八通滑坡体12208.0巨型上游6.4030、7.70kmB类水库边坡级上田镇滑坡体624.0大型上游0.370.91kmA类枢纽工程区边坡级下田镇滑坡体12200.0巨型下游2.303.40km下游河道边坡级田三滑坡体3662.0特大型下游4.204.80km下游河道边坡级下马鸡店滑坡体10761.1巨型下游11.6013.10km下游河道边坡级草坪滑坡体13171.0巨型下游15.2016.70km下游河道边坡级以下3. 监测目的和任务随着大坝施工建设的进行，水库滑坡及其影响区的稳定状态具备不确定性因素。为及时掌握滑坡堆积区、新建筑物及加固围堰等的变形规律，预测边坡及滑坡可能变化的范围及其变化趋势，并能够及时采取相应的处理措施，确保卡31、拉滑坡体的建设及长期安全，建立长期监测系统显得十分必要和意义重大。监测的主要任务是：（1） 针对滑坡体及影响区的具体特征、影响因素，建立较完整的监测剖面和监测网，使之成为系统化、立体化的变形监测系统；（2） 及时快速的对滑坡区及影响区位移量做出评价，并进行预测预报，将可能发生的地质灾害危害降到最低限度；（3） 建立长期监测系统，对场地滑坡体的变形进行分析研究，为同类工程积累经验，丰富理论。监测应达到以下目的：（1） 形成立体监测网；（2） 监测边坡及滑坡的变形动态，对其发展趋势做出预测预报；（3） 对比评价不同条件下及不同监测手段的监测数据，进一步预测边坡及滑坡变形的趋势，指导场地规划建设。432、. 监测设计的原则和依据华测GNSS变形监测系统是一个集结构分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合系统工程。本监测系统的作用是成为一个功能强大并能真正长期用于结构损伤和状态评估，满足位移监测的需要，同时又具经济效益的结构健康安全监控系统，遵循以下设计原则和依据。4.1. 监测设计原则（1） 在充分利用现有资料和现有资源的基础上，建立高精度的的GNSS控制网，以高精度GNSS控制网作为基准，在整个萝卜岗存在不稳定的区域建设GNSS监测观测点，而且GNSS观测点的位置选择要与其它监测手段相结合的原则，而且专业监测与群众监测相结合的系统化、立体化监测系统。及时测定33、和预报边坡及滑坡的位移等变化情况，并为长期稳定性预测研究提供资料。（2） GNSS自动化监测系统应具备完全自动化、数据采集稳定可靠，所有系统综合分析评价科学快捷，所得到的监测数据及结果应能够为场地规划建设及地质灾害预测预报提供依据。（3） 高精度GNSS控制网要定时和国际IGS网联测3具体联测要求请参考GNSS 测量规范，然后通过GAMIT或Bernese软件解算，采用同济大学或者武汉大学专用平差软件进行平差，前三次联测周期至少保证半年一次，如果控制网比较稳定，联测周期可以适当放宽到一年一次。（4） 科学合理性原则n 监控对象的选取有科学和法律依据，尤其符合相关安全规程和规定，是必要的；n 监34、控手段的选取有高科技含量，是先进的；n 监控效果准确有效。（5） 经济实用性原则n 凡是需要较大投入的监控项目都是需要经常使用的；n 凡是原系统已具备的功能或结构装置，只要准确有效，都采用系统整合的方法加以利用，相互配合；n 所有涉及的技术手段，在保证长期可靠有效的前提下，采用最经济的方案；n 所有的操作功能都采用最简洁的使用方法、做到直观方便、性能稳定以及维护简单。（6） 系统可扩展性原则n 在监控方案要求改变时，本次投入的软硬件设备能够继续使用，最大限度减少重复投入；n 系统接口开放性：系统输出的数据信息采用国际或国内通用的标准格式，便于系统功能扩充和监测成果的开发利用；n 系统软件系统支35、持其它监测设备数据分析、支持人工巡检记录等。4.2. 监测技术依据本系统建设方案设计严格遵循以下相关规范：名称编号批准单位年份崩塌、滑坡、泥石流监测规范DZ/T0221-2006国土资源部全球定位系统测量规范CH2001国家测绘局全球定位系统城市测量技术规程CJJ 73-97中国建设部1997精密工程测量规范GB/T 15314-94国家技术监督局1994-12-22建筑变形测量规程JGJ/T8-97国家一、二等水准测量规范GBl2897-91国家三、四等水准测量规范GB12898-91工程测量规范GB50026-93UNAVCO 基准站建立规范国际UNAVCO组织IGS基准站建立规范国际IG36、S委员会混凝土结构设计规范GBJ 1089建设部建筑物防雷设计规范GB5005794监测执行规范5. 监测内容和技术要求5.1. 监测范围根据监测设计原则，卡拉滑坡体安全监测分期实施，一期安全监测范围包括以下滑坡体：（1） 周家滑坡体安全监测（2） 八通滑坡体安全监测（3） 上田镇滑坡体安全监测（4） 下田镇滑坡体安全监测（5） 田三滑坡体安全监测（6） 下马鸡店滑坡体安全监测（7） 草坪滑坡体安全监测（8） 监测控制网5.2. 监测具体内容本监测系统监测的主要内容是通过在卡拉滑坡体表面不同位置布置一些GNSS观测点，在各观测点上安置GNSS天线，各接收机观测的数据通过无线的方式实时传输到控制37、中心，控制中心软件准实时解算出各监测点的三维坐标并保存到数据库，最终通过数据分析软件自动分析各监测点的变化量、变化趋势，并结合其它监测设备对各个滑坡体整体的稳定性进行分析。5.3. 监测技术要求本GNSS自动化监测系统的具体技术要求为：（1） 各参考站的位置选择要遵守GNSS参考站网技术规范，同时也要考虑服务的对象；（2） 各监测点的选择也必须遵守GNSS测量的要求，同时也要考虑监测的任务、周围现有资源情况以及交通等情况；（3） 数据通讯和供电系统要尽量利用卡拉滑坡体现有资源；（4） 数据处理中心最好设立在专门的机房里，同时要具备面向公网的固定IP地址，从而便于系统的远程管理与维护。5.4. 38、监测系统的技术指标（1） 各监测点的响应时间为12小时一次，但是系统支持实时、1小时、3小时、6小时等不同时间长度原始数据解算；（2） 各监测点的精度平面中误差小于3mm、高程中误差小于5mm；（3） 系统完全是自动运行，如数据自动传输、数据自动处理及自动网平差、数据自动分析、自动报警及自动生成报表等；（4） 数据分析软件应为基于WEBGIS平台的可视化系统，预防滑坡灾害管理与防灾决策，建立滑坡监测信息发布网站，同时该系统软件支持其它监测手段数据输入并能自动分析等功能，如全站仪、岩土设备等。5.5. 监测坐标系统平面坐标系统采用：（1） 1984年世界大地坐标系（WGS-84）（2） 独立坐标39、系：WGS-84椭球高斯投影坐标系（中央子午线10121，Y加常数20000m）高程系统采用：（1） GNSS大地高系统第三部分 卡拉滑坡体GNSS自动化监测系统整体设计卡拉GNSS自动化监测系统包括硬件系统和软件系统两大部分，如下图所示：卡拉GNSS自动监测系统拓扑图6. 硬件系统卡拉GNSS自动化监测系统硬件部分总体可分为：GNSS接收机部分、数据通讯部分及其它辅助部分，如下图为此部分组成结构图。卡拉GNSS自动监测系统硬件部分组成结构图（1） GNSS接收机部分：即各GNSS参考站、监测站接收机，负责卡拉变形监测原始数据的采集；（2） 数据传输子系统：负责传感器系统所采集数据实时的传输到40、控制中心，根据系统的特点，本系统采用无线高频的方式进行数据传输；（3） 辅助支持系统：由监测现场及监控中心，其辅助整个卡拉GNSS自动化监测系统正常运行的设备组成，包括供电、避雷、综合布线及外场机柜等子系统组成。6.1. GNSS接收机部分6.1.1. GNSS参考站卡拉滑坡体GNSS参考站是整个卡拉滑坡体表面位移监测的基准框架。它长期连续跟踪观测卫星信号，通过数据通讯网络实时传输GNSS原始观测数据到控制中心，几个参考站联合组网，并实时为各监测站提供高精度的载波相位差分数据及起算坐标。对于本GNSS自动化监测系统我们共设立4个参考站，参考站的具体布置参照下图，GNSS参考站的布置图本系统参考41、站需定时和国际IGS网进行联测（本参考站网统一采用国际地球参考框架（如ITRF97）为基准进行解算，解算软件采用Gamit或Bernese，网平差软件采用武大或者同济大学的专用网平差软件）。在监测初期，联测周期至少保证6个月一次，如果参考站网络比较稳定，联测周期可以适当放宽到1年一次。（1） GNSS参考站选址GNSS参考站选址要求应满足以下要求：n 覆盖并均匀分布整个监测区域，并兼顾参考点距离监测点最近的原则；n 场地稳固，年平均下沉和位移小于2mm；n 视野开阔，视场内障碍物的高度不宜超过15；n 远离大功率无线电发射源（如电视台，电台，微波站等），其距离不小于200m，远离高压输电线和微42、波无线电传送通道，其距离不得小于50m；n 尽量靠近数据传输网络；n 天线蹲的高度不低于2米；n 观测标志应远离震动源。（2） 参考站基建参考站观测墩示意图1） 观测墩的建设要求在满足以上要求的前提下，分别在周家滑坡体对岸下游附近、八通滑坡体对岸、田山滑坡体对岸及下马鸡滑坡体与草坪滑坡体之间分别建设一个GNSS参考站，其GNSS参考站观测墩的建设应满足以下要求：n 观测墩应浇注安装强制对中标志，并严格整平，墩外壁或内部应加装（或预埋）适合线缆进出硬制管道（钢制或塑料），起保护线路作用；n GNSS观测墩采用钢筋混凝土现场浇铸的方法施工。混凝土浇铸过程中的水泥、沙子、石子及其他添加剂的用量以及混43、凝土施工的要求均按照表一的要求执行；n GNSS观测墩中的钢筋骨架采用直径10mm的螺纹钢筋，使用时须在距两端10cm处，分别向内弯成形弯（足筋下端30cm处向外弯成形弯）用料。裹筋采用直径6mm的普通钢筋；n 基座建造时浇灌混凝土至基座深度的一半，充分捣固后放入捆扎好的基座钢筋骨架，在基座中心垂直安置捆扎好的柱石钢筋骨架，将柱石钢筋骨架底部与基座钢筋骨架捆扎一起，浇灌混凝土至基座顶面，充分捣固并使混凝土顶面处于水平状态；n 混凝土浇灌至地面下0.2米时，在观测墩外壁应预埋适合线缆进出的直径不小于25mm的硬质管道（钢制或塑料），供安装电缆保护线路用；n 双频天线的保护罩要采用全封闭式（如下图44、2），以起到防水、防风等效果，同时天线罩的衰竭率不大于1%；n 可利用观测墩基坑，加筑用于存放太阳能蓄电池的水泥槽。观测墩设计图强制对中标志2） 灌制混凝土标石所用材料应符合下列要求n 采用的水泥标号应不低于425。制作不受冻融影响的混凝土标石，应优先采用矿渣和火山灰质水泥，不得使用粉煤灰水泥。制作受冻融影响的混凝土标石，宜使用普通硅酸盐水泥。在制作受盐碱、海水或工业污水侵蚀地区的标石时，须使用抗硫酸盐水泥。在沙漠、戈壁等干燥环境中的标石，不得使用火山灰质水泥；n 石子采用级配合格的540mm的天然卵石或坚硬碎石，不宜采用同一尺寸的石子；n 沙子采用0.153mm粒径的中砂，含泥量不得超过3%45、；n 水须采用清洁的淡水，硫酸盐含量不得超过1%；n 外加剂可根据施工环境选用，如早强剂、减水剂、引气剂等，其质量应符合相应规定，不得使用含氯盐的外加剂。材料种类配粒直径（mm）水水泥砂石配合比例重量，kg重量，kg重量，kg重量，kg（体积，m3）（体积，m3）（体积，m3）（体积，m3）碎石54018030060012260.6：1：2.2：4.09（0.18）（0.30）（0.44）（0.82）0.6：1：1.47：2.73卵石54017028567212480.6：1：2.36：4.38（0.17）（0.28）（0.45）（0.83）0.6：1：1.61：2.96每立方米混凝土制作材料46、用量表注：n 表中配合比适用中砂，当采用细砂或粗砂时，水和水泥用量相应增加或减少17kg和10 kg；n 当采用540 mm粒径的碎石或卵石，应将水和水泥用量各增加10%，砂、石用量不变；n 调制混凝土，须先将砂、石洗净。浇灌标石时，须逐层充分捣固；n 气温在0以下时，必须加入防冻剂，拆模时间不得少于24h，否则不准施工；n 拆模时间可根据气温和外加剂性能决定，一般条件下，平均气温在0以上时，拆模时间不得少于12h。（3） 仪器设备的选择根据本项目的实际情况并参照全球定位导航系统连续运行参考站网建设规范，本GNSS自动化监测系统选用华测X60M双频监测专用接收机和A600扼流圈天线，它是分体式47、设计，具体技术参数请参考“设备选型”。（4） 设备安装参考站设备安装图6.1.2. GNSS监测站卡拉滑坡体GNSS监测站是实时掌握卡拉各滑坡体表面变化的依据，其分别在周家、八通、田山、下马鸡及草坪滑坡体共设计54个永久监测站，具体布置请看下图：周家滑坡体八通滑坡体田山滑坡体下马鸡滑坡体草坪滑坡体卡拉滑坡体GNSS监测站和参考站一样，也包括监测站选址、监测站基建、仪器设备的选择及设备安装四个部分：（1） 监测站站址选择根据各滑坡体监测区域的实际情况，如地质条件等及参照GNSS测量规范，具体布置如上图。（2） 监测站观测墩基建根据卡拉滑坡体监测区域的实际情况及监测点所监测的内容，本GNSS自动化48、监测系统监测站多为普通土层观测墩或者基岩观测墩，为了安全期间，各观测墩建设为2.5米以上为宜。1) 基岩观测墩对于基岩观测墩，在基岩坚固结构的基础上打入钢筋支架浇筑混凝土。基岩观测墩2) 土层观测墩对于土层观测墩，埋入地表深度不小于1m，采用基座和立柱的钢筋混凝土结构。土层观测墩注：所有监测站的水泥观测墩的建设标准按照参考基站的建设要求。（1） 仪器设备的选择根据本项目的实际情况及所要达到的技术指标，并参照全球定位导航系统测量规范，本GNSS自动化监测系统选用华测X60M双频双星GNSS监测专用接收机和A500双频双星大地测量型天线，具体技术参数请参考“设备选型”。（2） 设备安装监测站安装示49、意图6.2. 数据传输子系统由于本系统各监测区域比较分散、地形复杂及距离控制中心比较远等因素，综合考虑人力、物力、投入费用及日后维护等原因，本系统推荐采用5.8G高频微波的传输方式。（1） 无线传输网络布置方式本系统各监测区域由北向南线状分布，各GNSS参考站选址又均匀分布与本监测区域，根据事先选点，两两之间能够相互通视，这样在各个参考站旁边各架设一个无线基站，既能够覆盖整个监测区域。对于每个监测站处只要配置了高频无线传输终端设备，均可以接入到网络中，构成一个局域网，从而实现控制中心与各接收机双向通讯，同时也十分便于维护和管理。下图为某城市的无线覆盖示意图：无线传输网络示意图为了防止干扰，可以50、选择5.8g频段的无线设备。工业级的无线传输设备性能稳定，不受非视距的影响，完全可以满足监测的需要。高频无线传输终端设备（2） 高频无线网络的特点本通讯方法与有线网络相比，无线局域网具有以下优点： 1) 安装便捷一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点AP(Access Point)设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。 2) 使用灵活在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦无线局域网建成后，在无线网的信号51、覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。3) 经济节约由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造，而无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。4) 易于扩展 无线局域网有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，无线局域网就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络无法提供的特性。由于无线局域网具有多方面的优点，所以发展十分迅速。在最近几年里，无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广52、泛应用。6.3. 辅助支持系统6.3.1. 供电根据本项目的实际情况，本系统推荐采用太阳能供电或者风光互补的方式。（1） 太阳能组成太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。输出的电压为12V，直接供给设备使用，各部分的作用为： n 太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本，额定的输出电压为17.4V。本系统采用单晶硅太阳能电池板。n 太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并53、对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。 本系统采用规格为12V/10A的控制器。n 蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。本系统采用的为铅酸电池，设计容量为500Ah，可以满足阴雨天15天工作时间。 太阳能供电设备（2） 太阳能供电系统的安装放置太阳能电池板，倾斜角度在30-45度之间，面对方向为正南方偏西15度左右，通过制作三角形的支架固定在水泥板上。太阳能电池板固定示54、意图蓄电池可埋设在观测墩的附近，埋入地下，避免日晒雨淋、被盗贼偷盗，和外力冲击。蓄电池安装6.3.2. 防雷系统（1） 雷电危害雷电危害分为直击雷和感应雷。直击雷是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。感应雷是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的，或是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。所以监测系统中各监测站及通讯系统由于雷击危害潜在因素，都要考虑防雷措施。雷电所产生的高电压电磁脉冲对没有相应保护措施的电缆（如：同轴电缆，天线55、，数据通讯电缆，电源电缆等）产生强烈的毁坏作用，最终导致损坏所连接的电子设备。（2） 雷电防范措施主要设备GNSS接收机是有2000V的光电隔离效果，外壳是工程塑料，在设计上已经起到了一定避雷效果，在此基础上辅助其他专业的防雷设备。1) 直击雷防护GNSS天线和接收机附近必须安装避雷针，避雷针与天线横向距离不小于3m，避雷针高度按照“滚球法”确定，粗略计算即可。直击雷预防示意图在距观测墩33.5米处安装避雷针，选用16不锈钢制作支撑杆由两节组成、分别由2寸、1.2寸各三米热镀锌管制作。地网的建设选用4根50505mm热镀锌角钢为垂直地极L=2.5米，以404mm热镀锌扁钢互连，地极埋地深度0.56、7米。避雷针基座为50050060mm钢筋混凝土，由地网引两根404mm热镀锌扁钢与基座连接（连接处必须为焊接）。接地电阻小于参照GB 7450。 华测某项目避雷针现场示意图接地电阻要求小于10欧姆，如果当地的土壤电阻率较高，降低防直击雷接地装置接地电阻宜采用下列方法：n 采用多支线外引接地装置,外引长度不应大于有效长度；n 接地体埋于较深的低电阻率土壤中；n 采用降阻剂；n 换土。2) 感应雷防护电涌是微秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电的破坏。随着半导体器件的集成化程度的提高，元件间距的减小，半导体厚度的变薄，电子设备受到瞬态过电破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态57、过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。 n 在电源进入GNSS之前安装电源单项避雷器；n GNSS天线进入主机前，加装电涌防护设备； 电力线电涌防护设备 射频线避雷装置注：不论是电源避雷还是馈线避雷，避雷器必须接地良好，接地电阻不得大于4欧姆，但是二者可以是同一个地。6.3.3. 外场机柜室外设备必须统一放在机柜中，主要设备有GNSS接收机、串口服务器等装置，机柜防水密封，具有一定的防盗性。机柜设计采用50cm50cm20cm的不锈钢机箱装置，加防盗锁，可挂靠在观测墩上。布设原则：n 按数据传输路径，分别安装天线转换器、GNSS接收机、串口服务器等。n58、 供电电源一并引入机柜，并且强电弱电隔离布线，整洁美观，便于维护。n 机柜下端预留通线孔，供电源数据线的接入。n 机柜距离地面宜30cm。n 固定螺钉应拧紧，不得产生松动现象。n 外加防护警告装置，避免非工作人员破坏。 机柜内部布置参考图6.3.4. 机房建设（1） 机房布置及装修的原则n 各类设备需要一定的安装空间、使用空间、维修空间。各类设备又有各工艺环境要求，如温度、湿度、通风、洁净度，各种供电和照明要求等。n 给工作人员创造健康卫生的工作环境。机房应为工作人员创造一个有利于健康、卫生的工作环境。工作人员需要昼夜在机房内工作，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、59、温度、采光、空间、色彩等环境。n 有利于提高工作效率。机房内设备的布置应有利于操作、管理，有利于各子系统间的技术联接，有利于统一管理和维护。n 符合安全要求。机房的布置和装修应符合防火、安全警卫、应急状态工作等要求。（2） 机房装修的一般规定计算机房的室内装修工程施工验收主要包括吊顶、隔断墙、门、窗、墙壁装修、地面、活动地板的施工验收及其他室内作业。 室内装修作业应符合装饰工程施工及验收规范、地面及楼面工程施工及验收规范、木结构工程施工及验收规范及钢结构工程施工及验收规范的有关规定。 在施工时应保证现场、材料和设备的清洁。隐蔽工程（如地板下、吊顶上、假墙、夹层内）在封口前必须先除尘、清洁处理，60、暗处表层应能保持长期不起尘、不起皮和不龟裂。 机房所有管线穿墙处的裁口必须做防尘处理，然后对缝隙必须用密封材料填堵。在裱糊、粘接贴面及进行其他涂复施工时，其环境条件应符合材料说明书的规定。 装修材料应尽量选择无毒、无刺激性的材料，尽量选择难燃、阻燃材料，否则应尽可能涂防火涂料。（3） 监控中心监控中心可配备2-3块显示屏，显示监视区域的实时变化情况，并配备声光报警设备，可设24小时有人值班，监控中心整洁明亮，具有一定的美观要求。监控中心示意图服务器机房6.3.5. 存储及处理系统服务器拓扑图（1） 介绍根据用户的需求，以及我们公司以往系统集成方面的经验，本方案拟推荐使用IBM x3650M2服61、务器和IBM DS3400磁盘阵列柜来组成数据系统平台。具体地，如上拓扑结构图所示：由两台IBM x3650M2服务器组成双机系统，互为备份。支持Active-Standby和Active-Active两种方式的热备。数据存储于IBM DS3400磁盘阵列柜上，供数据库同步共享。（2） 特点本方案使用IBM x3650M2服务器和DS3400磁盘阵列柜，极大地保证了整个系统的高性能。同时，本方案也为将来的升级扩容预留了空间。只需添加部分设备即可增加系统的数据存储量，系统的可用性极高，极大地保护用户的投资。（3） 处理系统服务器上应集成数据采集、传输、解算、分析，客户端等软件，满足整个监控系统的62、需要。这部分在第七部分软件中有详细的介绍。7. 软件系统软件系统总体可以分为3个部分：即数据处理模块、数据传输与储存模块、数据分析模块。此三个部分是整个GNSS自动化监测系统的核心组成部分，它们之间相互独立又紧密关联与配合，而且所有操作完全是人工提前设定后由软件自动完成。如下图所示：这三个模块具体配合流程为固定布置的传感器将监测数据调制成可传输的信号，根据传输的远近、所处的位置选择无线或有线的通讯方式，在数据采集工作站完成数据的自检和本地存储。并通过控制信号对参数配置和采样控制完成操作。软件系统构架图在数据进入处理服务器后，数据处理（GPSensor）软件完成自动解算、平差等工作，数据分析和显63、示功能实现监测变形统计，并对数据进行评估和预警。数据处理完成的同时将原始数据和解算结果存储到数据库，数据分析得到的预警信息、以及时间信息、健康状态等存储到数据库，数据库也为分析模块提供历史监测数据等信息供调用。7.1. 数据处理“数据处理”是卡拉滑坡体GNSS自动化监测系统的核心组成部分，“数据处理”结果精度的高低关系到我们对滑坡体稳定性的判断、分析以及影响管理人员的决策。对于本监测系统“数据处理”主要指监测区域内各GNSS原始数据的采集控制，以实现数据处理的同时对数据采样间隔，各GNSS原始数据的输入与处理、原始数据的检验、设备故障诊断，其它监测手段监测数据的输入与处理等。7.1.1. 数据64、处理模块的选择针对本项目的实际情况以及业主的具体要求，我们推荐选用专业GNSS监测软件GPSensor进行系统控制与数据处理。本软件在系统控制方面支持Trimble、Leica、Topocon、Huace等众多品牌的接收机；在进行GNSS数据处理方面采用了先进的非线性Kalman滤波双差解、三差解算法，同时增加了先进的电离层改正模型、支持多参考站解算及实时独立基线网平差等功能，具体精度为平面小于3mm，高程5mm。并且实现双基站或多基站处理功能。7.1.2. GPSensor标准特性n Windows95/NT 32bit 结构；n 多线程，多任务设计；n 先进的GNSS数据算法：具有OTF解65、算、卡尔曼滤波、三差解算等，同时支持实时、后处理解算；n 图形用户界面，实时显示基准站、监测站的工作状态；n 具有防死机功能，一旦某个监测站出现死机现象，软件马上会通过数据信号触发的方式实现接收机自动重启；n 支持远程控制功能，软件可自动向GNSS接收机发送用户更改参数的命令（如采样间隔、高度截止角等）；n 兼容多个品牌的接收机，如Trimble、Leica、Topocon、Magellan等，同时也支持“一机多天线”技术；n 软件自动保存解算数据到数据库，同时自动保存GNSS原始数据到本地磁盘；n 支持有线、无线多种通讯方式等功能；n 提供接口源代码，支持用户二次开发。GPSensor 软件66、界面图7.1.3. GPSensor基线处理过程（1） 参数设置GNSS基线由两台接收机的同步观测数据形成。GPSensor软件集实时动态处理、准动态处理算法等以及不同的滤波、不同的电离层改正模型等，所以需要根据监测项目的实际需要设置具体数据处理方式、改正模型等，甚至包括卫星高度角、PDOP值的限值。基线处理设置（2） 多基站功能基准站在整个系统中提供基准坐标和用于相对定位解算的载波相位观测值等信息。通过将基准站数据同各个监测站数据的差分处理，解算出各监测点的精确三维坐标。一般情况下实时处理一个基准站就可以得出监测站精确点位，但为了提高监测系统解算精度、保证系统的稳定性，我们习惯采用双基站或多67、基站的方案。实验证明在精度上有显著的提高，具体原因是多基站形成了更多的多余观测，不同基线对同一个点的解算结果相互检核，采用最小二乘法进行加权平均，同时进行实时独立基线网平差。另外、多个基准站可覆盖整个监测区域，计算出更符合本监测区的电离层改正模型。多参考站解算网图（3） 系统采用单频/双频/多频混合解算方式在GNSS定位中，经常采用调制在L1、L2上的一种或多种信号计算待定点之间的基线向量，确定待定点点位坐标。系统采用单频L1或单频/双频/多频混合解算方式。系统除了使用上面的观测值进行数据处理以外，还使用由上面的观测值通过某些组合而形成的一些特殊观测值，如宽巷观测值（Wide-Lane）、窄巷68、观测值（Narrow-Lane）、消除电离层延迟的观测值（Ion-Free）来进行数据处理。（4） 基线处理步骤1）基线解算参数控制通过控制参数的设定可以实现基线的优化处理。控制参数主要包括数据采样间隔、截止角、参考卫星及其电离层和解算模型的设置等。2）基线解算自检软件在基线解算之前，先对基线解算控制参数的设置、观测数据及星历文件、起算坐标等等。3）读入星历数据提取原始数据的星历数据部分，也可以从相关网站下载精密星历，提高解算精度。4）读入观测数据读取原始数据的观测值数据，包括起始站和终点站的观测数据、单点定位坐标、观测时刻、C/A码伪距、P码伪距、载波相位。5）三差解算将双差观测值在历元间进69、行相减，组合成三差观测值，建立观测方程，进行解算，得到三差解，但对于短边，三差解的精度往往不高 ，通常三差解的目的在于得到比较近似的基线边，便于进行周跳修复。6）周跳修复基线解算的关键在于找到正确的整周模糊度，能够求解整周模糊度的前提是接收机对载波相位的连续跟踪，但是接收机不可能总是连续跟踪载波相位，遮挡、干扰等都会造成对载波相位的跟踪中断，从而使历元之间的载波相位观测值出现所谓的周跳，如何探测并修复周跳，往往是基线处理软件需要解决的主要问题。7）进行双差浮点解算若共观测到N颗卫星的信号，则双差观测方程组将比三差观测方程组增加N-1个未知数，双差解得到更进一步的未知点坐标和以浮点数表示的整周模70、糊度。理论上，整周模糊度应为整数，但由于其在解算时吸收了观测噪声以及其它未模型化的误差，因此通常只能得到一个浮点数。该浮点数往往与实际的整数有一定的偏差，有时偏差甚至达到几周。8）整周模糊度分解 一般说来，在足够长的同步观测时间和得到足够多的观测数据的情况下，仅靠取整也可以得到正确的整周模糊度，但采用快速求解整周模糊度（FARA， Fast Ambiguity Resolution Approach）方法和LAMBDA 方法，可以大大地缩短观测时间，提高工作效率。 9）进行双差固定解算 在整周模糊度得到正确的固定后，进行双差固定解算，双差固定解的精度最高。但若整周模糊度不正确，双差固定解的精度71、当然也不正确。10）卡尔曼滤波并输出解算结果单基线解算的主要步骤7.1.4. GNSS实时独立环网平差对于本监测系统网平差的方法是独立基线网平差（如下图），即对同一个监测点进行平差时仅采用和参考站有关的基线，这样设计的好处是不会把其它监测点的移动平差到另外的监测上。独立基线网平差示意图注：上图三角图表为参考站，其它为监测站，监测站粉色圈为误差椭圆，代表解算结果误差的大小。7.1.5. 质量检验质量检验是数据处理最后一个环节，也是非常重要的一个环境，它的具体功能是通过数理统计的一些方法判断解算结果的精度及是否有粗差，如果有系统则会自动剔除，具体检验方法为检验和检验。（1） 检验检验就是对整个网的72、单位权方差进行检验，即判断平差后单位权方差的估值是否与平差前先验的单位权方差一致。若：则认为两者是一致的。 软件检验网平差是否通过了检验。若网平差不能通过检验，则对基线进行重新处理，或者剔除较差的观测值等方法使之通过检验。 （2） 检验根据基线向量改正数的大小，可以判断出基线向量中是否含有粗差。具体判断依据是：若：其中：为第i个观测值的残差；为单位权方差；我为第i个观测值的协因素；为在显著性水平下的分布的区间。则认为第i个观测值中不含有粗差；反之，则含有粗差。而软件实际提供的值为检验值与 值的比值，如果该值小于1.0，则说明该观测值不应排除，如它大于1.0则意味着应排除。如下图所示：背景曲线为73、理论上的值分布曲线，蓝色直方图为实际曲线。由下图可以看出，在网平差中，有个别检验值超过了范围。检验直方图7.1.6. 辅助监测数据处理（1） 数据导入根据监测手段和方式不同，用户可以通过系统的接口程序实现系统和观测电子手簿直接相连，自动导入或手工导入，比如内部位移监测结果输入等。（2） 粗差检验依据相关规范规程应用相应检验粗差的方法对其进行检验，若有粗差则给出提示警告和可能原因，以便查找原因返工重测，若没有粗差则提示检验通过，可进行下一步数据保存。7.2. 数据传输数据传输部分主要包括原始监测数据与处理模块的数据接口、原始数据和解算数据存储到数据库以及数据处理与数据分析之间的数据接口。为了直观74、表达监测区域的变化趋势及变化规律，在数据分析时需要对GNSS处理结果坐标进行转换，所以在数据保存在数据库前需要对监测结果进行坐标转换。7.2.1. 软件数据接口对于GNSS监测手段的原始数据、解算结果本软件通过TCP/IP协议或者COM方式进行数据传输，但是对于其它监测手段的数据输入时通过固定文件格式导入或者手工输入的方式。注：人工记录数据，在软件里设置人工输入接口，并对数据采集时间、天气情况、温度、观测员等做详细分类，以保证数据接入的完整。7.2.2. 数据存储包括对原始数据与解算结果的保存，对数据库相关数据进行查询、添加录入、修改和删除。（1） 数据存储采用自动化或手动录入添加的方式进行存75、储。根据实际需要对测点属性数据和监测单位所提供的直接成果数据进行录入添加。（2） 数据查询根据不同监测项目特点，采用不同的查询方式对测点的属性信息和监测成果进行条件查询和遍历查询，并可根据需要将查询结果以不同的方式输出。（3） 数据修改考虑到操作的规范性，系统只允许对监测点属性进行修改。通过查询所要修改的监测点，对其属性信息进行修改，同时可以动态显示数据库中的监测点属性信息，方便用户及时看到修改结果。（4） 数据删除与数据修改功能相似，通过对数据信息查询后再进行删除，删除前须经确认，然后才能操作，确保准确无误。注：数据修改和数据删除只有管理员权限的人员才可以操作。7.2.3. 数据坐标转换原始76、数据处理模块的结果在传入数据库模块前，需要进行坐标转换，GNSS采集的数据是WGS84经纬度坐标，经过投影转换后也只能是以真北为北方向的平面坐标，但是我们对监测点的布设是划分几个断面的，具体的监测结果需要以断面的走向为北方向的坐标，所以需要通过坐标轴的旋转才能符合要求，如下图：坐标转换设置7.3. 基于B/S与C/S架构数据分析软件B/S架构的基于网页的WEB发布系统，一种是基于C/S架构的本地用户平台发布系统。本两套软件都能实现对监测数据的分析，最终实现监测解算数据以图形化的方式显示，具体流程时数据传输部分在存储数据到数据库的同时，也将解算结果传输给数据分析部分，以实现实时分析。也可以调用数77、据库的历史数据实现历史统计分析。分析的主要方式是将监测数据在点面的各方向以时间为横轴生成曲线。对各监测方向设置预警限值，当监测数据达到限值时便启动报警功能，并且根据不同条件设置不同的报警级别。为了提供给上级专家和领导直观的分析结果，将监测数据生成日常报表。报表可设置周期一天、一周或一月。7.3.1. C/S架构数据分析软件 软件主要内容包括：客户显示测区信息、数据详表、变化趋势分析、速度过程线、加速度过程线、断面分析模块等。软件功能图（1） 测区信息显示 显示测区现场的图片等信息。下面是某工程的地形图，图上显示各监测测点位置信息。 点位位置分布图（2） 数据详表以表格的形式显示侧区的详细数值。78、 数据详表注:此功能可根据需要任意导出所需要的监测数据。（3） 监测点变化过程线数据分析最要是通过GNSS监测值的表面位移分析，以及辅助监测手段的深度位移分析。数据分析可以分为实时分析和历史分析，单点分析和面状分析。表面位移分析可以分为X、Y、Z三个方向，随着时间的延续，各个方向向量值可以生成与时间相关的线性函数。如下图：纵轴表示监测值，横轴表示时间，可以给监测值设置预警限值，并且按照报警级别可以设置不同的限值。实时表形曲线为了得到变形在历史某段时间的变形趋势，还可以通过调用数据库的历史存储数据，生成变形曲线。历史变形曲线通过对比两段时间的变形特征，还可以统计出两段时间的变形速率，并进行比较，79、分析变形情况。（4） 断面变形分析对于一个横向的监测点变形统计，可以形成一条断面线，将其生成与时间相关的图形可以看出整个断面随时间的波动情况，并监测出变形最大的部位。表面位移线状分析（5） 速度过程线分析以曲线的形式显示选中的点的变化速度曲线，分X，Y，H方向分别表示。软件从数据库中读取速度数据，以曲线的方法显示。如下图：（6） 加速度过程线分析以曲线的形式显示选中点的加速度变化曲线，分X，Y，H方向分别表示。软件从数据库中读取加速度数据，以曲线的方法显示。如图：（7） 各点矢量变化位移矢量过程线（8） 预警预报根据稳定性分析以及前n期的监测成果模拟监测点的变形曲线，并结合相关资料预报今后的变80、化趋势。由于影响变形体的因素错综复杂，考虑到系统的通用性，系统提供了回归分析、灰色系统、kalman滤波等传统的模型供选择。根据系统给出的限值进行预警，提供相关工程图纸及地质、水文气象资料，便于变形情况的进一步分析。1) 报警级别报警按问题严重情况可以分3各级别：n 一级报警设备故障或是偶然变形峰值出现，可以上报给值班人员或一般主管。方便工作人员及时查明原因。n 二级报警变形趋势明显，超过了设定限值，这时报警给安全管理部门领导，以及时作出项目分析和安排。n 三级报警当严重变形超限，长时间变形峰值出现，这时说明问题很严重，得迅速上报给县级领导和相关专家，及时做出反映，保障人民群众的生命和财产安全81、。2) 报警内容报警内容以一定的格式，简洁明了的说明事发状况。例如：某监测点的报警格式设置为：某时间，某监测点，几级报警，X/Y/H变形值。某监测区域报警格式为：某时间，某区域，几级报警，表面位移及深度位移情况。3) 报警设置n 报警级别可以默认设置为3各级别，当相关领导专家对报表分析数据作出认为判断认为应该提升或降低报警级别，也可以认为修改。n 报警人员当相关安全责任人及领导有变的情况下，报警接收人员可以通过系统管理员登录后对其进行添加或删除。n 报警方式监控现场可以装备警报器，当达到报警级别后启用警报器作出响应。远程通讯报警，可采用短信息、电话方式或email报警。（9） 日常报表日常报表82、可以根据各种分析结果，归纳出变化速率，最大变形值，最小变形值，各监测点的稳定性，整体变形趋势都信息。根据需要提供日报、周报或月报等多种报表形式。相关专家和领导通过报表分析可以对被监测体及时作出诊断，并反馈意见。报表的内容报表提供精简报表和详细报表两种方式。1) 精简报表包括n 项目信息：含项目名称、监测单位等；n 输出时间：报表统计的开始到结束的时间；n 各监测点变化曲线：X,Y,H三个方向的变化曲线；n 各监测点数据统计；n 变化峰值时间：变化比较大的数据单独列出，红色显示。2) 详细报表可以在精简报表的基础上添加：n 参数信息：采样间隔、解算方法、测站数目、IP、端口等n 传感器状态信息：83、卫星数目、信噪比等图 81报表样图报表的设置n 报表周期设置：报表可以设置一天、一周或一月等任意时间；n 报表项目设置：可以设置选项添加/删除报表内容，点位变化曲线（X、Y、H）、星空图、信噪比等；n 输出格式设置：设置输出文件格式为PDF、word、htm等；n 发送方式设置：设置E-mail或其他发送方式。（10） 根据需要可增加的功能针对不同行业有不同的客户需求，我方的客户端已涵盖：桥梁客户端、滑坡客户端、坝体位移客户端、采空区沉降客户端等，有些模块化的功能会结合客户的实际需求，作为选配模块配置给客户。1) 对比分析模块对比分析主要是同一监测点不同时刻的对比分析，不同监测点同一时刻的对比84、分析， 对比分析图2) 数理统计分析数理统计分析是指经过一段时间监测后，通过此分析可分析出超过某个限差的概率，从而分析整个监测区域的稳定情况。数理统计分析3) 可后期支持添加其他传感器模块结合接入测斜仪等监测深度位移的传感器。可以在不同深度的点位上测出位移量，在纵向连成一条断面线后，将其生成与时间相关的图形可以看出深度变形的特征。并结合表面位移判断整个滑坡体的变形趋势。测点示意图基于WEB发布系统的B/S架构滑坡客户端软件系统采用B/S模式，通过Web服务器将监测信息发布到网上。通过网上Web浏览器可以查询各监测点测值、监测基本情况、统计分析情况和报表预警信息。（1） 登录权限为了提高系统的安85、全性，把用户分为两种类型：一般用户和管理员用户。对一般用户的管理权限作一定的限制，而管理员用户可以进行任何操作。图 82登陆权限设置（2） 监测信息查询系统将各监测点的测值信息发布到网上，通过用户访问可以查看监测点点位测值坐标、实时卫星信息（卫星分布及信噪比等）。（3） 安全分析查询系统将监测点变形趋势统计为可视化的滤波曲线，用户可以直观查看监测变化，包括单点变形分析、断面变形分析和三维变形分析。1）位移实时监测功能优势特点：n 实时显示最新一周的实时的位移偏移量和位移原数据。偏移坐标单位为mm,符合实际监测情况。数据显示准确、清晰；n 坐标轴添加了辅助平行线，便于看清数据，时间的范围：位移变86、化过程线n 在每幅图的数据下方都有显示监测点位分布图n 数据变化曲线中存在感应，鼠标放在上面可以显示时间和偏移数据。警戒线也设置了感应，鼠标放在警戒线的一端，就可以显示此警戒线的数值；n 通过下拉菜单，能看到速度和加速度的实时数据，速度和加速度每天产生一个数据，清晰的显示在图表中，在图表的右侧显示最新的十组速度和加速度数据。速度变化曲线2) 位移监测历史数据功能n 可以方便的利用左侧菜单和时间选择器来查询查询任意监测点的任何时间段的偏移变化表。右侧显示全部的坐标数据；位移监测点三的H位移的历史数据n 速度和加速度在历史数据中也可以任意方便的查询，并显示数值在右侧；n 断面分析功能：通过选择监测87、点、时间段，可方便的进行断面分析功能。通过查看各个监测点变化曲线在X/Y/H三个方向上的趋势离散度和判断此断面的位移和内部相对位移。并有总偏移量图，更好的分析各个点的偏移以及断面的偏移量某断面的断面分析图（4） 报表下载添加下载链接，用户可以下载报表文件。（5） 软件数据接口我方可根据用户的实际需求，添加相应功能，如测斜仪等设备。8. 关键技术8.1. 专业的监测数据解算软件GPSensor是由上海华测导航技术有限公司研发的基于网络利用全球卫星定位系统（GNSS）进行的实时三维变形测量分析系统软件。GPSensor能同时对安放在目标设施或自然物体上的十几个GNSS进行实时三维位置解算，并达到毫88、米级精度。软件采用C/S架构，同时实现监控站的实时差分定位，并具有图形显示、接收机设置、监控站参数设置、观测数据记录、报警等功能。由GPSensor为核心构成的变形监测网络中的每个GNSS接收机只需要输出GNSS的原始数据和星历，数据通过广域网、局域网络、串口、无线设备等传到控制中心，控制中心的GPSensor软件根据每台GNSS接收机对应的IP地址和端口号，获得每个监测点的原始实时数据，从而对这些原始数据进行实时差分解算，得到各个监测站的坐标，并存入数据库或发送给客户端。8.1.1. GPSensor算法要用滤波方法消除GNSS动态定位数据中的随机误差，人们首先想到应用最优估计的方法（即Ka89、lman滤波器），将真实的状态（定位结果）从各种随机干扰中实时最优地估计出来。但应用Kalman滤波器进行最优估计（滤波），需建立较准确的系统模型和观测模型，因而，不仅要对运动载体建立准确合理的动态模型，而且要对各种随机误差准确建模。GNSS动态定位的离散状态空间模型如下：式中为维状态向量，为关于状态的维非线性函数，为维输出量，为维系统转移矩阵。，分别为，维随机向量序列，并满足如下统计特性：为维半正定对称阵，为维正定对称阵。进一步设初始状态为满足如下统计特性的随机向量：当非线性系统在其标称轨线上进行泰勒展开，近似取其线性部分，并用通常的Kalman滤波器进行状态估计时，便得到著名的扩展Kalm90、an滤波器如下：8.1.2. 基本功能和指标1) 可对GNSS原始数据进行实时差分处理，数据更新率可达1Hz、5Hz、10Hz、20Hz；2) 可根据系统参数设置，对不同的监测站的实时差分结果进行Kalman滤波，达到不同的动态要求和精度要求；3) 最多可同时处理多个基站和32个监测站的数据；4) 输入接口协议：RS232、CAN、TCP/IP；5) 输出接口协议：TCP/IP；6) 实时显示基线的变化情况，点位的移动情况等，软件包括如下视图：实时数据视图、实时网图、趋势图、卫星视图、三维视图、数据管理。7) 原始数据、解算结果的自动保存功能，可根据用户需求进行设置；8) 对监测站、基站接收机91、的远程设置功能，软件上有各个GNSS接收机的独立监控模块，可以向GNSS接收机发送用户更改参数的命令（如采样间隔、高度截止角等）；9) 系统完备性监测功能，可对整个系统的健康状况进行监测，包括软件和硬件，比如，一旦某个监测站出现死机现象，软件马上会通过数据信号触发的方式实现接收机自动重启；10) 每个监控站的监控范围可根据用户设置，相应的精度可从2毫米到1厘米(具体精度还与所使用的GNSS接收机及其天线有关)。11) 回放功能。回放功能分为两个层次：原始数据层，软件记录原始数据后，可以任意截取其中部分数据，并根据原始数据重新解算并回放的功能；历史状态层，即根据所选择的时段，对系统的实际工作状态92、进行回放。12) 实时的数据采集的延迟不大于1秒。13) 可以调整各个监测站的位置更新率；14) 连接数据库，记录用户需要保留的各项信息；记录的内容如下：GNSS定位数据坐标；精度（水平和垂直）；PDOP值；使用卫星颗数；解类型。卫星数据卫星颗数；每颗卫星的坐标；每颗卫星的信噪比；每颗卫星的仰角；基线解信息基线向量；基线误差（中误差和相对误差）；比率值；协方差阵。系统状态数据软件本身的工作状态；各个机站的工作状态是否正常；网络连接状态。GNSS数据记录内容15) 第三方软件接口，用COM组件的方式实现，可实现远程查询、管理、报警； 16) 报警功能，报警项可根据用户要求设定，可通过短信、电子邮93、件等方式进行报警。17) 权限管理：一般用户只能浏览数据，系统管理员才可能对一些参数进行设置。18) 数据分析功能：根据用户要求，对监控点进行频域和时域分析。19) 可靠性：724小时持续可靠工作。8.1.3. GPSensor的特点（与RTK比较和传统静态监测比较）集成了RTK功能的GPSensor软件，除了也能采用RTK方法之外，采用其自身与RTK和传统静态不同的算法后，还具有如下一些特点。1) 算法相比RTK及传统静态方法而言，GPSensor的算法具有如下特点：u GPSensor采用采用同时刻（在1微秒之内）的GNSS原始观测值进行差分解算；而RTK方法不需要差分改正数和流动站的观测94、数据保持同步，一般的参考站接收机差分改正数广播更新率为1Hz，因此，一般情况下差分改正数会延迟0.5秒到2秒不等，在特别情况下，流动站能允许1分钟之前的差分改正数参与解算； u GPSensor可以采用扩展的动态非线性Kalman滤波算法进行差分解算。u GPSensor的算法对系统的硬件要求较高，通常在高性能计算机，而RTK的算法总是有GNSS接收机生产厂商提供，固化在GNSS接收机内部；静态解算需人工干预，一般采用双差固定解得方式。2) 精度GPSensor直接应用GNSS接收机的原始数据，参考站和流动站的观测数据保持严格的同步，所以，大气层延迟造成的公共误差被最大程度地抵消，GPSens95、or还采用滤波方法消除GNSS动态定位数据中的各种随机误差，是输出的定位结果更符合真实的情况，所以GPSensor根据采用的GNSS接收机和GNSS天线的不同，可以保证毫米级的定位精度，而通常的RTK接收机动态定位精度为厘米级。3) 通讯因为GPSensor仅要求收到GNSS接收机的原始观测数据，所以，原则上，应要求软件（服务器）与GNSS接收机之间仅要求实现单向通讯。而通常的RTK方法，要求参考站和流动站之间进行通讯，又要求流动站和数据中心之间进行通讯。下图是在采用串行端口GNSS接收机进行网络监控的情况下，GPSensor和RTK方式需要建立的数据通讯链路示意图：RTK方式下的数据通讯图由96、图可见，RTK方式下，差分改正数和定位结果需要进行多次传输，上图中，一个监测点的差分数据发送到数据中心，需要进行3次串口数据传输，两次网络数据传输。 GPSensor方式下的数据传输图由图可见，在GPSensor方式下，流动站的原始数据仅需要一次串口数据通讯和一次网络数据通讯，就可以到达数据中心，参考站可以直接与数据中心服务器相连。4) 系统可靠性RTK通常应用于测量、高精度导航等，对于RTK接收机而言，如GNSS信号发生失锁那么接收机需要重新初始化，求解整周模糊度，从而造成短时间隔内不能正常输出厘米级定位解。传统的静态数据处理需要人工干预解算、网平差，同时需要在每一个点上分时段长时间观测，如97、果监测点是处于移动状态则不能解算出有效的结果。而GPSensor专为变形监测而设计，适用于桥梁、大坝、矿区、滑坡等的变形监测，软件能长时间持续可靠工作，诸如RTK经常需要重新初始化、静态解算需要人工干预不能监测运动物体、时效性差等缺点在GPSensor里并不存在。GPSensor软件运行在数据中心的计算机上，整个计算功能可以设计成冗余模式，增加系统的可靠性，而RTK方法不能实现类似的功能。通过上面的介绍，我们可以对GPSensor软件的各项性能和特点有了一个粗略的了解，其中，特别是GPSensor对数据通讯的要求较低；同样的数据，GPSensor可以获得更高的精度；GPSensor可以实现比R98、TK方法和传统静态方式更高的可靠性。软件将原来在接收机内进行解算的工作移植到性能更高、速度更快、更稳定的计算机上来进行。系统中所有的GNSS原始数据都通过网络（有线/无线）传回到控制中心的计算机上，软件对所有数据进行同步的、实时的解算。同时，所有的GNSS接收机设置也都通过控制中心的计算机来执行，完全实现无人值守及远程控制。GPSensor 系统为科学家，工程师，灾害监测人员提供实时的、极有价值的人工建筑或自然灾害预警信息。这套系统不用操作人员费时进行数据后处理、分析结果等工作，实时显示变形量，大大延长了预警时间减少自然灾害对生命、财产的损失。而应用GPSensor系统，可以采用无人值守的方法99、远程管理几十个监测点。通过设定的临界值，管理者可以通过图形显示得到实时的告警，为决策者提供及时准确的灾害预警信息，避免重大生命、财产损失。5) 结论通过上面的介绍，我们可以对GPSensor软件的各项性能和特点有了一个粗略的了解，其中，特别是GPSensor对数据通讯的要求较低；同样的数据，GPSensor可以获得更高的精度；GPSensor可以实现比RTK方法更高的可靠性。8.2. 专业的监测数据分析软件本系统在数据分析方面结合变形监测的特点，对单个测点、某一个断面以及整体三维变形特征都作了详细分析。基于高斯投影下的当地平面坐标系，在单个监测点的x、y、h三个方向实现了实时统计分析和历史统计100、分析，并结合表面和深度断面以及整体三维特征，分析变形趋势。及时作出预警预报和安全稳定性。8.3. 双频GNSS技术本系统所有表面位移监测都采用双频GNSS，应用双频GNSS接收机不仅精度高、可靠性好、抗恶劣环境，而且应用双频GNSS监测时效性好，最短反应时间可以为2分钟，这样对坝体的位移不仅可以趋势分析，而且还可以预警。8.4. 无线传输技术本系统所有通讯方式都是采用高频无线传输终端通讯方式，本通讯方式的特点是不需要依靠其它运营商、而且频率是国家合法的频率范围（2.4G或5.8G）。这样做的好处不仅给业主节省了光纤铺设的费用，同时也大大降低了施工难度，也便于维护。8.5. 太阳能供电技术本系统101、所有设备的供电方式都采用太阳能供电，这样做的目的是即节省了拉线供电的麻烦，也使本系统的安全度更高（因为太阳能是直流12伏供电，不会产生其它负面影响，同时还容易避雷，如果采用220伏交流供电有可能使现场施工人员触电）。8.6. 工控式报警专用机本系统控制中心报警机器采用工控机，不仅接口多还可以采用多种方式报警，同时在恶劣环境下可以连续长时间工作。9. 产品选型按照系统整体结构，将系统所需产品分为GNSS设备、通讯设备、电源设备、服务器、防雷设备等其他设备。9.1. GNSS设备9.1.1. GNSS接收机GNSS接收机采用华测X60M GNSS接收机。华测X60M GNSS接收机（1） 产品介绍102、华测X60M GNSS 接收机采用世界最先进的GNSS主板，浓缩国内外GNSS行业的先进技术。是国产GNSS的领跑着。华测X60M GNSS接收机采用模块化设计，GNSS接收机和无线电、电源系统内置为一体，接收机和天线分离，具有作业距离远。抗干扰能力强、定位速度快、精度高的特点，是国产双频GNSS测量系统的典范。主机功耗小于2.5W，由于功耗低产生热量小，解决了密封性与散热的矛盾，降低了接收机的损耗，保证接收机工作的稳定性，延长了接收机使用寿命。华测X60M 接收机设有5个LED指示灯监控整个作业过程，详细显示卫星、数据记录、电源、无线电的工作状态。双电源设计，电池单独供电，自动切换；有效地保103、证在断电情况下接收机工作地连续性。X60M接收机体积小、重量轻，所有接口采用Lemo头连接，保证了数据通讯的稳定性以及设备接驳的严密性。华测X60M双频GNSS接收机性能指标。（2） 标准特性n 坚固轻便的高性能塑材封装；n RTCM V2.x V3.0 ,输入、输出；n RTCA输入、输出；n CMRII、CMR+ 输入、输出；n 最高20Hz数据采样；n 20HZ NMEA-0183 输出；n 内置64MB存储器；n RTK/OTF（on the fly）；（3） 先进特性n 先进的Maxwell 4定制测量型GNSS芯片；n 72通道GPS与GLONASS，高精度的多重相关L1/L2伪距104、测量；n 无滤波、无平滑的伪距测量数据用于低噪音、低多路径；n 低时间相关和高动态相应；n 甚低噪音的多频载波观测值在1HZ带宽内优于1mm的精度；n 信噪比按照dB-Hz方式报告；n 经得起考验的 低仰角信号跟踪技术；。n 支持GSM、CDPD和GPRS调制方式用于eRTK和VRS；（4） 技术指标物理指标尺寸20cm13cm5cm重量0.8kg 接收机（含内置电台）电气指标接收机电源10.5 28V 直流，带压电保护功能功耗2W 静态电池12小时， (两块内置电池)环境工作温度-30 +70存储温度-40 +80湿度100全密封，防冷凝，可漂浮防水IPX7级标准撞击和振动抗2m下落（5） 105、性能指标静态（GPSensor后处理）水平精度2.5mm1ppm 垂直精度5mm1ppm 快速静态基线（后处理）水平精度5mm0.5ppm垂直精度10mm1ppm动态定位（RTK）水平精度10mm1ppm垂直精度20mm1ppm（6） 通信和数据存储通道并行24通道（Total Station）跟踪信号72通道GPS与GLONASS端口1个USB端口、1个外置电源端口、2个内置电池端口、1个串口接收机内存64MB（可扩展）通讯功能支持TCP/IP协议数据输入、输出RTCM SC104 2.20NMEA0183 2.201PPS输出 14个NMEA输出支持BINEX和载波平滑显示、按键5个LED106、指示灯，2个功能按键9.1.2. GNSS天线华测A500GNSS扼流圈天线1）产品介绍华测A500扼流圈天线是一款具有极低相位中心误差的GNSS双频双星测量天线，主要用于一些对测量精度有极高要求的场合，如GNSS地面基准站、地震预测等。该天线采用多馈点微带天线技术，保证天线相位中心与几何中心的重合。内置采用前置滤波技术的低噪声放大器，提高系统抗干扰能力，内置防雷保护电路可长期在户外安装使用。天线外罩采用玻璃钢材料，耐用性能好。2）主要特点315V工作电压低噪声系数，小于2.0dB低噪放增益为392dB电流一般小于60mA3）电气性能频率范围：157510MHz/122710MHz极化方式：右107、旋圆极化RHCP输入阻抗：50Ohm驻波比：2.0天线轴比：3dB水平覆盖范围：360垂直覆盖范围：90相位中心误差：0.5mm（3）天线单元增益：5.5dBi低噪放增益：392dB低噪放噪声系数：2.0dB工作电压：315VDC工作电流：60mA4）机械性能射频接头：TNC阴头尺寸：379322mm重量：3.5kg外罩颜色：白色工作温度：-40+85抗风：50-100mph防雷级别：2KV，1.2/50S冲击电压，仪器内阻为2欧姆9.1.3. GNSS天线罩GNSS天线罩针对GNSS工作频段（157525MHz）建议采用华测定制产品。华测GNSS天线罩（1） 产品特性n 防酸、防盐雾、防紫外108、线、耐冲击。n 防腐,抗老化性能佳,寿命长。n 电绝缘性佳,透波性强。n 在高温,低寒等恶劣环境中使用性能更加突出。n 外型美观、高档。n 大大提高了天线的优良物理特性。（2） 技术参数天线罩在全方位的相位误差为1透波率见下图：GNSS天线罩透波率9.2. 通讯设备9.2.1. 串口服务器NPort 5100串口设备联网服务器是专为串口设备立即联网而设计的。NPort 5100串口设备联网服务器结构紧凑，是连接RS-232/422/485设备到以太网的理想选择。兼容Microsoft和Linux的操作系统。（1） 产品优势n 体积小巧n 支持Windows/Linux COM串口驱动程序模式n109、 标准TCP/IP接口和多种操作模式n 易于使用、可用于批量安装的Windows工具n 所有串口内置15 KV ESD保护n 支持网络管理协议SNMP MIB-IIn 可通过网络Web/Telnet/控制器端口进行配置n RS-485口终端电阻可调（2） 规格以太网口数量1速率10/100M接头8-pin RJ45电磁隔离保护内建1.5KV串口数量1串口标准RS-232端口类型DB9针式串行通讯参数串口线性保护15 KV ESD数据位5，6，7，8停止位1，1.5，2校验位None,Even,Odd,Space,Mark流控RTS/CTS,DTR/DSR(仅RS-232),XON/XOFF（3110、） 物理特性材料铝质（1mm）尺寸无挂耳528022mm环境参数工作温度标准型号0-55宽温型号-40-75工作湿度5-95%RH存储温度-20-85电源要求电源输入12-48 VDC电源线保护4 KV EFT保护，EN61000-4-4,2KV电涌保护，EN61000-4-5.最具性价比的串口联网解决方案。终端电阻和Pull High/Low电阻可调，在一些特殊环境中，串口信号的反射及干扰较大，经常会影响到通讯效果，这时我们需要使用终端电阻可阻止串口信号的反射。同时信号损耗及匹配是另一个难题，正确的设置pull high/low电阻可以有效防止这些问题的产生。但在这些不同的环境中，电阻的阻值111、没有一个固定的值，而NPort标准TCP/IP接口和多样的操作模式为现有的软件提供COM/TTY实端驱动。9.2.2. 高频无线传输终端Nanostation2 Nanostation2高频无线传输终端NanoStation2 是美国UbiquitiTM Networks公司推出的ISM（2.4GHz）频段无线产品。是目前国内体积最小、重量最轻、功能实用、性能稳定、最具性价比竞争力的室外型高频无线传输终端。NS2采用一体化外壳设计，通过网线PoE方式供电，中文操作系统，极大地简化了设备安装和使用。由于采用专利天线技术，NS2依靠内部天线（设备有外接天线端口），就能达到15公里通信距离。（1） 112、产品优势n 高性价比：优异的性能设计与表现使其在高频无线传输终端常用范围内凸显优势，不愧为行业首选；n 组网灵活：NS2支持点对点、点对多点、无线中继、Wi-Fi接入站等模式，而且还有网桥、路由器双重功能；n 高速、远程、稳定：AAP天线技术和增强的无线协议，使无线链路更稳定、通信效率更高；n 多重安全措施：无线信道宽度可调，支持WEP、WPA、WPA2加密，MAC地址过滤，终端二层隔离等功能；n 安装调试方便、环境适应性强、操作简单易用。室外高频无线传输终端构架图（2） 技术特点n 兼容标准802.11b/g协议的无线终端；n 支持WDS（无线分布式系统）模式，多个无线AP之间可以通过无线直113、接连接，并不影响其无线AP覆盖功能；n 内置专利AAP技术的自适应双极化天线，支持更远距离的无线稳定传输；n 改进的802.11无线CSMA/CA通信协议，使点对多点传输效率更高；n 多重安全措施：支持64/128bit WEP加密、WPA、WPA2、MAC地址过滤、支持二层隔离等多种安全方式；信道宽度可调，无线通信更加隐蔽安全；n 支持QoS服务，提供语音、视频等应用服务质量保证；n 全中文操作界面，背板內嵌无线信号指示灯，直接WEB方式在线软件升级。（3） 技术参数1）无线接入特性工作频段：2.412GHz2.472GHz (IEEE802.11b/g)；信道宽带：20Mhz,10Mhz,114、5Mhz （软件可调）；天线特性：10dBi双极化内置天线；外接天线；天线波束：60（方位角）；30（俯仰角）；发射功率：1026dBm（可调）；接收灵敏度：-97 dBm；数据速率：1,2,5.5,11,6,9,12,18,24,36,48,54Mbp；覆盖距离：内置天线15公里（外接天线50公里）；网络接口：以太网10/100BASE-TX；POE供电；最高带宽：25Mbps（TCP/IP Throughput）；支持协议：IPv4、UDP、TCP、ICMP、Telnet、WEP/WPA、WDS、STP、RSTP、Multicast；QoS功能：802.11e / WMM支持无线多媒体功能115、；网管功能：支持标准SNMP协议；设备尺寸：26.4cm8cm3cm；设备重量：0.4千克；供电：12V1A 以太网供电（4&5 +, 7&8 -）；电源功耗：最大5瓦；工作温度：-20+70；工作湿度：5%95（非凝结）；外壳结构：防腐、防雨、防晒；外壳强度： ETSI300-019-1.4；可选附件：浪涌抑制器、外接天线等；FCC认证：工信部无线电管理局入网核准证；9.3. 防雷设备9.3.1. 天线防雷设备天线防雷设备选用四川中光天馈浪涌保护器ZGWT20N-10型号。天馈浪涌保护器技术参数接口：N（K/J）特性抗阻：50频率范围MHz：15002000适用功率W：60驻波系数：1.2插116、入损耗dB：0.2标称放电电流8/20skA：5最大放电电流8/20skA：10限值电压10/700skA：40外形尺寸LBHmm：22739.3.2. 电源防雷设备电源防雷设备选用四川中光单项电源避雷器ZGG40-385型号。单项电源避雷器技术参数最大持续运行电压UCV：385标称放电电流In8/20skA：20最大放电电流Imax8/20skA：40限值电压8/20s3kAkV：1保护模式：可组成各种保护模式外形尺寸mm：901862安装尺寸mm：35mm导轨安装9.3.3. 避雷针避雷针选用四川中光ZGZ-200-2.1型号避雷针。避雷针技术参数雷电通流容量kA：200电阻：1高度m：2117、.1质量kg：4.8最大抗风强度m/s：40安装尺寸mm：700.269.4. 服务器设备9.4.1. IBM x3650M2服务器服务器选用IBM x3650M2。IBM x3650M2服务器推荐理由n 支持EM64T技术；n Chipkill内存技术基本上跨单独的内存芯片分发检错码覆盖的信息，因此如果任何芯片出现故障，数据仍旧可以从剩余的芯片重建，系统可以继续运行；n 所有主要子系统中的光通路诊断、IBM预测故障分析 IBM ActivePCI-X以及完全热插拔冗余等高级特性；n 最多达2个CPU；n 最高达64GB的内存；9.4.2. 磁盘阵列柜磁盘阵列选用IBM DS3400IBM D118、S3400磁盘阵列推荐理由n 完全支持Ultra 320规格；n 高达12个SATA或SAS 磁盘；n 最高达12TB的容量；n 支持RAID 0、1、10、5；9.5. 配电设备9.5.1. 太阳能供电（1） 太阳能电池板选用宁波华升HS-80M-36型号。太阳能电池板技术参数n 电池片类型：单晶n 最大功率(Pm)：80Wn 功率公差：5% n 最大工作电压(Vpm)：16.8Vn 最大工作电流(Ipm)：4.76An 开路电压(Voc)：21.5Vn 短路电流(Isc)：3.72An 电池片数量：36pcsn 组件尺寸：1175X527X35mmn 最大系统电压：1000Vn 电池片品牌119、：Gintech ,Suntech, CSI,QCELLn 测试标准：AM1.5, 25C ,1000W/m2n 接线盒类型：TUV n 电线长度：900mmn 组件边框：铝合金边框n 质保：3 年产品质量保证,10年90%功率 ,25年80%功率n 包装：纸箱加托盘, 480片/40HG（2） 太阳能蓄电池选用松下铅酸蓄电池。太阳能蓄电池（3） 产品特性n 安全性能好：正常使用下无电解液漏出，无电池膨胀及破裂。n 放电性能好：放电电压平稳，放电平台平缓。n 耐震动性好：完全充电状态的电池完全固定，以4mm的振幅，16.7HZ的频率震动1小时，无漏液，无电池膨胀及破裂，开路电压正常。n 耐冲击120、性好：完全充电状态的电池从20CM高处自然落至1CM厚的硬木板上3次无漏液，无电池膨胀及破裂，开路电压正常。n 耐过放电性好：25摄氏度,完全充电状态的电池进行定电阻放电3星期（电阻只相当于该电池1CA放电要求的电阻），恢复容量在75%以上n 耐充电性好：25摄氏度，完全充电状态的电池0.1CA充电48小时，无漏液，无电池膨胀及破裂，开路电压正常，容量维持率在95%以上。n 耐大电流性好：完全充电状态的电池2CA放电5分钟或10CA放电5秒钟。无导电部分熔断，无外观变形。（4） 技术参数额定电压( V )额定容量( AH )外形尺寸(mm)参考重量 ( kg )端子形式长宽高总高1220052121、3240219245/22361.6F17/F249.5.2. UPS供电UPS设备选用山特城堡系列C6K(S)3C20KS。山特城堡系列UPS电源（5） 产品介绍城堡系列C6K(S)3C20KS采用双转换纯在线式架构，是最能有效解决所有电源问题的架构设计，对电网出现：断电、市电电压过高或过低、电压瞬间跌落或是减幅震荡、高压脉冲、电压波动、浪涌电压、谐波失真、杂波干扰、频率波动等状况都可以提供良好的解决方案，为用户负载提供安全可靠的电源保障。 城堡系列C6K(S)3C20KS是一款具有强大适应性、配置灵活的产品。采用先进的DSP数字控制技术，有效提升了产品性能和系统可靠性，并实现更高功率密度的122、集成和小型化。同时为了全方位满足用户的个性化需求，城堡系列C6K(S)3C20KS提供了非常丰富的可扩展功能，用户可以根据需要灵活配置。 技术参数：1）应用环境： 办公室|机房|工业环境 2）3b.输入输出： 单进单出|三进单出 3）功率： 6KVA-20KVA （6） 产品优势1）适应中国电网环境输出功因0.8适合负载的发展趋势，实现更强的带载能力。整机效率高达90，降低UPS的电力损耗，节约用户的使用成本。采用有源功率因数校正技术（PFC），输入功因接近1，大幅减少了对市电电网的污染。应对中国电网要求设计，提供宽广的输入电压范围，能适应恶劣的电网化境。优异的输入频率范围使UPS能够适应发电123、机等不同供电设备。2）灵活配置，因需而变丰富的扩展功能，全方位满足客户需求。 在线维修功能：可以在负载持续供电情况下安全进行在线维修。远程停电功能（EPO）：当紧急事故发生时，可以快速关断UPS. 并机组件：实现并联扩容和并联冗余功能，为用户提供电源规划的弹性和更安全的保障。防尘组件：提升产品在工业环境下的防尘等级。隔离变压器：为用户提供隔离保护。3）小型化，低噪音采用先进的控制技术和制造工艺，大大提升产品的功率密度，减小产品占地面积，在今日寸土寸金的办公空间里，为您节省宝贵空间。同时机器运行时噪音低，维护您安静的工作环境。4）智能管理智能电池管理：采用先进的智能化充电控制方式，根据电池类型和124、电池的使用状态来选择最优的充电方式，使电池的使用寿命得以延长，并定期自动对电池做充放电管理。并且可以根据需要自由选择电池电压（192V或是240V）。用户可根据需要查询和设定相应的UPS控制参数，实现UPS的智能管理。 自动识别并适应50/60Hz电源系统，满足不同电源系统的要求。完善的故障保护和告警功能：提供输入、输出过压或欠压，电池过充或低压，过载，短路等完备的故障保护和明晰的报警、故障警示功能。5）高可靠性采用先进的DSP数字化控制技术，产品性能更优异、品质更稳定可靠.。带载和过载能力强，负载兼容性好，可以适用各种不同类型的负载。强大的抗干扰能力，符合IEC61000-4对于抗电磁干扰的125、严格要求，给您的设备提供干净的电力环境。6）丰富的通讯和监控提供RS232通讯接口和通讯线，可用于本地或远程电源管理。 提供智能插槽(Intelligent Slot)，用户可根据需要加载山特公司的WebPower卡（SNMP卡）、CMC卡、AS400卡（干接点卡）来实现远程管理和监控功能。 9.6. 其他设备9.6.1. 外场机柜外场机柜图防护等级：IP56(按GB42081993)材料：304不锈钢表面处理：拉丝箱体：1.5mm箱门：2.0mm安装板：2.5mm安装板：镀锌第四部分 技术支持与服务保证10. 技术支持与服务保证以下是我们公司对采用本系统的客户的承诺的技术服务和系统维护内容，126、仅供参考，具体的细节可根据客户的需要进行协商。甲方为客户，乙方为华测导航技术公司。10.1. 系统的安装、调试与培训本系统核心软件必须在约定时间内开发完成，软件开发完成后乙方派技术人员到现场安装及调试，并进行与本系统有关的必要的技术培训；本系统成功安装后，乙方为甲方指定的最终客户使用人员提供培训。培训的内容包括本项目中软件及硬件的所有功能，采用专人讲解、实际操作和现场进行问题解答的指导方式。10.2. 免费保修承诺所有产品保修期为一年。保修期内，非因用户人为原因造成的产品故障，公司均有义务免费维修，并在维修期间向用户免费提供备用产品，以确保不延误用户生产和科研。如在保修期内，产品多次发生故障，127、合计维修时间（不包括在途时间）超过30天，公司将为用户更换同型号产品。保修期自公司开具发票之日起计算，保修期满，用户仍享受免费维修服务，如需更换元器件，用户需支付元器件成本费。10.3. 专业软件免费升级承诺用户享有终生免费软件升级权利，软件升级指厂方为改进和完善产品的系统和操作而进行的版本升级。 10.4. 技术培训承诺设备安装所在地为用户方人员提供技术培训，培训人员的人数和培训时间用户方确定。培训计划应包括以下内容：1）设备的工作原理和技术性能。2）设备安装、测试。3）设备维护、操作等。乙方培训效果及提供以下必要的培训资料、文件和设施：1）乙方负责对用户进行全面的技术培训，使用户达到能独立128、进行管理、维护和故障处理等工作，以便用户所使用的硬件、软件产品能够正常、安全地运行。如果甲方在短时间内不能完全接受系统所有内容，乙方有义务多次讲解；2）乙方的培训对象为系统使用的系统管理员、系统操作员，乙方需提供培训教材。3）技术培训内容及时间安排：乙方负责派出具有工程师以上职称并具有教学经验的教员，在用户方指定地点、时间提供免费（讲义、资料）培训服务。10.5. 技术服务承诺乙方提供一年的免费现场技术支持。乙方为甲方提供每周天，每天24小时电话服务和EMAIL咨询服务；对于系统产生的任何问题，我公司承诺响应时间为4小时，24小时内解答客户疑问（电话或现场指导）。本系统运行三个月后，公司将于双129、方均感方便之时到用户单位回访，与用户探讨深层次技术问题，征求用户对本系统和服务的意见，从而使本系统得到改进与完善。10.6. 维修服务承诺对于所投标的产品，提供终身维修服务，保修期内的维修（如果非人为的因素）提供免费维修。如保修期内设备出现故障，乙方将在4小时内通过电话、传真进行技术维修支持，如无法排除，乙方在24小时内将派遣工程师赴现场，进行故障排除，如无法现场修复，乙方在一周内提供备件等方式并由合格技术人员排除故障。10.7. 超过保修期的维修承诺对超过保修期的设备,厂家提供维修或提供响应的维修备件,收费仅限于基本材料费及相应杂费。10.8. 配合使用者进行二次功能性开发提供一切必要技术支持的承诺对于用户要进行二次功能开发，我们公司提供全面的技术支持，可以提供二次开发部分源代码。10.9. 定期向供产品升级和更新信息承诺所投标产品如果厂家有升级和更新的信息，上海华测公司承诺在第一时间通知用户，并每隔一个月主动和用户进行电话交流。