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文檔簡(jiǎn)介
1、不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途南方測(cè)繪變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(SMOS)解決方案一、引言Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse變形監(jiān)測(cè)是為了監(jiān)視變形體點(diǎn)位移動(dòng)狀況而進(jìn)行的長(zhǎng)期、重復(fù)的測(cè)量工作,其關(guān)鍵在于提取變形敏感部位和各觀測(cè)周期的變形點(diǎn)的形變信息,并對(duì)提取的變形信息進(jìn)行分析、解釋,按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)及預(yù)警。GPS測(cè)量技術(shù)用于生產(chǎn)作業(yè),其作業(yè)模式從靜態(tài)測(cè)量,快速靜態(tài)測(cè)量,后處理高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量,發(fā)展到動(dòng)態(tài)初始化(OTF)厘米級(jí)實(shí)時(shí)RTK測(cè)量作業(yè)。目前厘米級(jí)實(shí)時(shí)RTK技術(shù)以其高效、可靠和適用性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)已被用戶所接受
2、,并廣泛應(yīng)用于各種測(cè)繪生產(chǎn)作業(yè)中。RTK技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):野外可實(shí)時(shí)獲得最終坐標(biāo),野外質(zhì)量控制,室內(nèi)工作量少,野外生產(chǎn)效率高,精度(l-2cm),用途廣,如:放樣,公路施工,機(jī)械引導(dǎo)等等。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,GPS衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,在空間定位技術(shù)方面引起了革命性的變化,大大拓寬了它的應(yīng)用范圍。而在變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,在過(guò)去很長(zhǎng)的一段時(shí)間里使用常規(guī)光學(xué)和電子測(cè)量?jī)x器進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法占據(jù)著主導(dǎo)地位。由與GPS測(cè)量具有高精度的三維定位能力,與傳統(tǒng)方法相比較,應(yīng)用GPS不僅具有精度高、速度快、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),而且利用GPS衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算
3、機(jī)技術(shù)及數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)進(jìn)行集成,可實(shí)現(xiàn)對(duì)變形體進(jìn)行全自動(dòng)化、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse南方測(cè)繪多年以來(lái)致力于GPS技術(shù)的研發(fā)及GPS接收機(jī)的生產(chǎn),已發(fā)展為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。在系統(tǒng)集成方面也是碩果累累,宜昌NRS系統(tǒng)的成功應(yīng)用打響了CORS系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的第一槍,而后南方NRS系統(tǒng)以其穩(wěn)定的性能、高性價(jià)比為不同精度要求的用戶提供了便利的定位和導(dǎo)航服務(wù)。如今南方測(cè)繪已經(jīng)在全國(guó)范圍內(nèi)建了超過(guò)500個(gè)CORS基站,NRS技術(shù)也已經(jīng)被批準(zhǔn)列入國(guó)家“863計(jì)劃”作為CORS系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用的熱點(diǎn),南方測(cè)繪研發(fā)出了GP
4、S變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)SMOS(SOUTHMonitorSystem)。解決方案先從硬件結(jié)構(gòu)上介紹南方變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng),然后詳細(xì)介紹南方最新變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件SMOS,最后就我們以往實(shí)施的項(xiàng)目中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)給出一些建議和展望。二、南方測(cè)繪變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(SMOS)結(jié)構(gòu)1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體介紹南方變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由四個(gè)子系統(tǒng)組成:前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)(數(shù)據(jù)通訊)、數(shù)據(jù)處理分析及管理子系統(tǒng)(控制中心),輔助支持子系統(tǒng)。四個(gè)子系統(tǒng)形成一個(gè)有機(jī)的整體,前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)跟蹤GPS衛(wèi)星并實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心,控制中心軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理并分析,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變形體的位移情況。系統(tǒng)整體拓?fù)淙缦拢簣D1監(jiān)測(cè)
5、系統(tǒng)整體拓?fù)鋱D2、各子系統(tǒng)介紹(1)前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由GPS接收機(jī)及天線、饋線、電源等組成。GPS接收機(jī)采用高精度進(jìn)口主板,同時(shí)采用大地形扼流圈天線,其能夠有效抑制多路徑效應(yīng)的影響,結(jié)合不妥協(xié)的穩(wěn)定的相位中心(小于0.8MM)且可以抑制射頻干擾使系統(tǒng)更可靠。(2)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng):數(shù)據(jù)傳輸是整個(gè)系統(tǒng)的大動(dòng)脈,只有數(shù)據(jù)暢通穩(wěn)定的傳輸才能夠保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行,保證數(shù)據(jù)解算的精度。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞娇梢苑譃閮深?lèi):(1)有線通訊有線通訊目前有多種接入技術(shù)。從數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、成本、維護(hù)等角度考慮,使用光纜作為媒介無(wú)疑是最理想的。使用光纖作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì),既能有效保證
6、數(shù)據(jù)采集端與控制中心數(shù)據(jù)通信的帶寬和質(zhì)量,又能為系統(tǒng)拓展提供充足的帶寬儲(chǔ)備,還能方便監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)。帶寬寬,傳輸距離較遠(yuǎn),傳輸速度不受距離的限制,傳輸介質(zhì)物理性能穩(wěn)定,不受電磁干擾,因此光纜在監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。無(wú)線通訊無(wú)線通訊我們最常用的有無(wú)線微波通訊技術(shù),GPRS/CDMA,ZigBee等。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)到控制中心的距離及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)線傳輸方式。一般的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布范圍從幾百米到幾公里遠(yuǎn),微波通訊技術(shù)從性能、帶寬、傳輸距離是比較適用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的。而GPRS/CDMA和現(xiàn)在發(fā)展得如火如荼的3G通信技術(shù),由于其傳輸不受視距及距離因素影響而倍受親睞。但其依賴于信號(hào)基站,因此在偏僻山
7、區(qū)并不適用。接收機(jī)提供了RS232、TCP/IP多種協(xié)議數(shù)據(jù)接,方便選擇不同的通訊設(shè)備??梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定最佳的通訊方式。數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng):由監(jiān)控中心的服務(wù)器系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)軟件、SQLSever2005等組成。變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整個(gè)體系是以數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)為中心節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)絡(luò)。各監(jiān)測(cè)站作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點(diǎn)。應(yīng)該說(shuō)控制中心是整個(gè)系統(tǒng)的心臟,它的結(jié)構(gòu)與性能也會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與可靠性。輔助支持系統(tǒng):包括外場(chǎng)機(jī)柜、外場(chǎng)機(jī)箱、配電箱及UPS、防雷和遠(yuǎn)程電源監(jiān)控、報(bào)警裝置等組成。輔助支持子系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分,外場(chǎng)機(jī)柜、儀器保護(hù)箱等對(duì)安裝在野外的設(shè)備起到防水、防塵、防盜等作用
8、。UPS保證了系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性,穩(wěn)定性。防雷設(shè)備也起到至關(guān)重要的作用,一般的設(shè)備安裝在野外,雷擊對(duì)電源電路,GPS接收機(jī)內(nèi)部電路,通訊電路等破壞比較嚴(yán)重,雷雨過(guò)后需要更換大量的電源板,通訊模塊等,因此防雷設(shè)備是非常重要的。三、南方變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件SMOSSMOS軟件是南方測(cè)繪在VisualC+環(huán)境下編寫(xiě)的高精度變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件,軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、地圖表現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、圖形管理和成果輸出功能。軟件系統(tǒng)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)架圖如下:用戶合法?用戶合法?變形分析-1數(shù)據(jù)庫(kù)管理圖形表現(xiàn)圖、監(jiān)測(cè)成果表、過(guò)程線、報(bào)表等106/02201018:14:34遠(yuǎn)程主機(jī)QP-19206/02201018:14:34遠(yuǎn)
9、程主機(jī)(IP19206/0220101814:37遠(yuǎn)程主機(jī)CEP19206/0220101814:40遠(yuǎn)程主機(jī)aF192系歩信耳X測(cè)站信息/168.1168.1168.1168.1168.1133:3001)連接上測(cè)站監(jiān)測(cè)點(diǎn)03端口3001,關(guān)閉SOCKET:896137:7008)連接上測(cè)站監(jiān)測(cè)點(diǎn)07編口:7008,關(guān)閉SOCKET:1072139:9001)連接上測(cè)站監(jiān)測(cè)點(diǎn)09端口9001,關(guān)閉SOCKET:1084134:4001)連接上測(cè)站監(jiān)測(cè)點(diǎn)04端口:4001,關(guān)閉SOCKET:864132:2001)連接上測(cè)站監(jiān)測(cè)點(diǎn)02喘口2001,關(guān)閉SOCKET:1152168.1.120:
10、4866)連接上測(cè)站基站01端口:6888,關(guān)閉SOCKET844168.1.90:2289)連接上測(cè)站基站02端口:2201,關(guān)閉SOCKET:824圖4SMOS主界面H|測(cè)站詳情二衛(wèi)星視圖、信噪比視圖、衛(wèi)星信息列表、位移AS移星視圖/W(V)i(A)工具CD耕助”冋ig|4&益叵 HYPERLINK :6088/ :6088/窈A紆(Q百度E令36陛全汎覽器百科+ffShouYunMineMonitor.田!4XShouYunMineMonitorGPSObservationStationStationNameSerialiPortStatusReceiveCountGPSStatusSa
11、t.GPSTimeOnlineTime60016001NROV060036003NROV060046004NROV060056005NROV060066006NROV060076007NROV060086008NROV060096009NROV060116011NBASE060126012NBASE0Total:10圖5WEB數(shù)據(jù)發(fā)布方便用戶查詢數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫(kù)采用安全可靠的MSSQL2005,實(shí)時(shí)保存解算成果,方便用戶查詢數(shù)據(jù),并具有用戶權(quán)限管理。只有最高權(quán)限用戶方可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)編輯及修改。/陽(yáng)S)100%回完畢SMOS可以查看各個(gè)天線實(shí)時(shí)的衛(wèi)星情況,信噪比示意圖等。圖7衛(wèi)星分布圖圖8信噪比強(qiáng)度圖四
12、、結(jié)論和建議實(shí)際工程中為保證GPS測(cè)量的正常進(jìn)行和定位精度,一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位選擇自由度較低,從我們實(shí)施過(guò)的項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn),某些關(guān)鍵部位的監(jiān)測(cè)點(diǎn)衛(wèi)星遮擋情況比較嚴(yán)重,導(dǎo)致鎖定衛(wèi)星數(shù)目不足或者數(shù)據(jù)受到干擾等不良影響,而這些點(diǎn)又在關(guān)鍵部位是不得不進(jìn)行監(jiān)測(cè)的。鑒于以上情況,我們可以選擇雙星系統(tǒng)(GPS+GLONASS)的接收機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè),它有效解決了GPS在遮擋情況比較嚴(yán)重的情況下觀測(cè)衛(wèi)星較少,每顆衛(wèi)星連續(xù)的時(shí)間短,導(dǎo)致經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)整周模糊度無(wú)法固定的情況。加入GLONASS衛(wèi)星數(shù)據(jù)后,衛(wèi)星數(shù)增加,幾何圖形改善,因而定位精度也有所提高。同時(shí)為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,建議建立兩個(gè)參考站。南方變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件SMOS
13、支持多個(gè)參考站,進(jìn)行雙重檢核。如果其中一個(gè)參考站出現(xiàn)通訊故障,另外一個(gè)參考站可作為備份對(duì)任何基線組合進(jìn)行處理。在中心服務(wù)器上安裝NRS系列軟件,在服務(wù)器可以接入互聯(lián)網(wǎng)的條件下,基站可以為移動(dòng)終端提供差分服務(wù)。南方測(cè)繪變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于大橋、水庫(kù)大壩、高層建筑物、崩塌滑坡等需要進(jìn)行建構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及可能造成重大損失和人員傷亡的形變體。由于其全天候工作、自動(dòng)化觀測(cè),數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理(包括分析、管理)無(wú)需人為干預(yù)、成果精度可靠、超限自動(dòng)報(bào)警,因此具有傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為相關(guān)管理部門(mén)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的一個(gè)分支,其監(jiān)測(cè)成果為領(lǐng)導(dǎo)人做出正確決策提供有力依據(jù),同時(shí)提高管理部門(mén)處理突發(fā)事件的能力,為減輕災(zāi)害對(duì)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全造成的重大損失有著重要的意義。僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究;不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.NurfurdenpersnlichenfurStudien,Forschung,zuko
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