自動化監(jiān)測系統(tǒng)及變形測量資料的整理課件

上次課主要內(nèi)容概述周期性重復(fù)觀測固定式連續(xù)觀測GPS一機(jī)多天線監(jiān)測技術(shù)多傳感器組合變形測量系統(tǒng)上次課主要內(nèi)容概述第6、7章

自動化監(jiān)測技術(shù)與

監(jiān)測資料的整編測量工程與裝備系第6、7章

自動化監(jiān)測技術(shù)與

監(jiān)測資料的整編測量工程與裝備本次課主要內(nèi)容自動化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)測自動化系統(tǒng)設(shè)計示例監(jiān)測資料的整編監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理本次課主要內(nèi)容自動化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計概述：自動化監(jiān)測技術(shù)是從20世紀(jì)60年代起，隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。自動化監(jiān)測的三種形式：第一種是數(shù)據(jù)處理自動化，俗稱“后自動化”；第二種是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化，俗稱“前自動化”；第三種是實(shí)現(xiàn)在線自動采集數(shù)據(jù)，離線資料分析，俗稱“全自動化”。自動化監(jiān)測主要包括數(shù)據(jù)采集的自動化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣踊?、?shù)據(jù)管理的自動化和數(shù)據(jù)分析的自動化等內(nèi)容。1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計概述：自動化監(jiān)測技術(shù)是從20世紀(jì)60自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能：（1）數(shù)據(jù)采集功能。1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計能自動采集各類傳感器的輸出信號，并把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；數(shù)據(jù)采集能適應(yīng)應(yīng)答式和自報式兩種方式，能按設(shè)計的方式自動進(jìn)行定時測量，能接收命令進(jìn)行選點(diǎn)、巡回檢測和定時檢測。現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)有儲存器和掉電保護(hù)模塊，能暫存已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)，并在掉電情況下不丟失數(shù)據(jù)。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有備用電源，在斷電情況下，系統(tǒng)應(yīng)能自動切換，并繼續(xù)工作一段時間，具體持續(xù)工作時間應(yīng)根據(jù)工程的具體要求確定，一般應(yīng)在3天以上。（2）掉電保護(hù)功能。自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能：（1）數(shù)據(jù)采集功能。1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計即對儀器自身的工作性態(tài)進(jìn)行檢查，對發(fā)生故障的儀器應(yīng)自動報警。現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊一般采用電纜、光纖和無線傳輸?shù)刃问?，對于遠(yuǎn)程通訊一般采用因特網(wǎng)和微波方式。（3）自檢、自診斷功能。（4）現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊和遠(yuǎn)程通訊功能。（5）防雷和抗干擾功能。為保證系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)行，防止遭受雷擊和外界因素的干擾，系統(tǒng)應(yīng)具備本功能。系統(tǒng)的防雷一般應(yīng)進(jìn)行專門的設(shè)計。自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計即對儀器自身的（6）數(shù)據(jù)管理功能。自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計對監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行有效的管理，并編制相應(yīng)的管理系統(tǒng)軟件，對監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)行查詢、修改、統(tǒng)計等操作，對數(shù)據(jù)異常及故障能進(jìn)行顯示和報警。另外，為保證數(shù)據(jù)的安全，系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份功能。（7）數(shù)據(jù)分析功能。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行及時的分析處理是自動化監(jiān)測的一個重要特征，是及時發(fā)現(xiàn)工程隱患的重要手段。一般的數(shù)據(jù)分析主要是判斷數(shù)據(jù)的正?；虍惓Ｌ卣鳎⒏鶕?jù)其異常特性作進(jìn)一步的分析。（6）數(shù)據(jù)管理功能。自動化監(jiān)測系統(tǒng)的功能：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則：（1）適應(yīng)性

1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)建筑物所處的環(huán)境條件、建筑結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況的不同，在設(shè)計監(jiān)測自動化系統(tǒng)時應(yīng)有較強(qiáng)的針對性。對于重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目和重要測點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先納入自動化監(jiān)測系統(tǒng)中，技術(shù)成熟的項(xiàng)目優(yōu)先實(shí)現(xiàn)自動化。（2）經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)建設(shè)的造價應(yīng)經(jīng)濟(jì)、合理，采用性價比高的儀器設(shè)備；同時，應(yīng)盡可能考慮整套系統(tǒng)采用同一廠家的產(chǎn)品，以提高系統(tǒng)的兼容性、完整性，便于管理、維護(hù)和節(jié)約經(jīng)費(fèi)。設(shè)計原則：（1）適應(yīng)性1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)建筑物所處設(shè)計原則：（3）準(zhǔn)確性1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確，精度滿足相關(guān)規(guī)范的要求，在更換零部件時不影響數(shù)據(jù)的連續(xù)性。（4）可靠性監(jiān)測設(shè)備選型應(yīng)優(yōu)先考慮選用技術(shù)先進(jìn)、成熟、通過多個現(xiàn)場環(huán)境長期考核、質(zhì)量合格的產(chǎn)品，設(shè)備的故障率低，具有在雷電、高溫、高濕等惡劣環(huán)境下正常工作的長期可靠性，有良好的防雷、防濕、耐高溫等抗干擾能力。發(fā)生故障時能及時判斷、報警，并迅速排除。為保證數(shù)據(jù)的連續(xù)可靠，系統(tǒng)應(yīng)具有備用的人工觀測手段。設(shè)計原則：（3）準(zhǔn)確性1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)（5）開放性和通用性設(shè)計原則：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)具有良好的開放性和兼容性。開放性是針對用戶開放系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集單元的程控命令和數(shù)據(jù)格式，以及接入的任何種類標(biāo)準(zhǔn)信號傳感器。系統(tǒng)應(yīng)易于操作，人機(jī)界面友好。（6）統(tǒng)一性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)應(yīng)相互兼容，即使采用不同的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，也應(yīng)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信息的統(tǒng)一管理。（5）開放性和通用性設(shè)計原則：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的布置形式：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計集中式監(jiān)測系統(tǒng)分布式監(jiān)測系統(tǒng)混合式監(jiān)測系統(tǒng)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的布置形式：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計集中式監(jiān)測集中式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計集中式系統(tǒng)是將傳感器通過集線箱或直接連接到采集器的一端進(jìn)行集中觀測。采集器集中式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計集中式系統(tǒng)是將傳感器集中式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計不同類型的傳感器要用不同的采集器控制測量，由一條總線連接，形成一個獨(dú)立的子系統(tǒng)。系統(tǒng)中有幾種傳感器，就有幾個子系統(tǒng)和幾條總線。采集器集中式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計不同類型的傳感器要用集中式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計采集器集中式監(jiān)測系統(tǒng)的高技術(shù)部件均集中在機(jī)房，工作環(huán)境好，便于管理，系統(tǒng)重復(fù)部件少，相對投資也較少，但系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M量，易受外界干擾，系統(tǒng)風(fēng)險集中，可靠性不高，技術(shù)復(fù)雜，電纜用量大，維護(hù)不便。集中式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計采集器集中式監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)不同監(jiān)測任務(wù)需要而埋設(shè)的各類傳感器通過一定的通信介質(zhì)（一般為屏蔽電纜）接入布置其附近的測控單元；由測控單元按照采集程序的控制將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、存儲并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)方的監(jiān)測計算機(jī)做深入分析和處理。分布式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常由監(jiān)測計算機(jī)、測控單元和傳感器組成根據(jù)不同監(jiān)測任務(wù)需要而埋設(shè)的各類傳感器通過一定的通信介質(zhì)（一分布式系統(tǒng)是把數(shù)據(jù)采集工作分散到靠近較多傳感器的采集站(測控單元)來完成，然后將所測數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)。這種系統(tǒng)要求每個觀測現(xiàn)場的測控單元應(yīng)是多功能智能型儀器，能對各種類型的傳感器進(jìn)行控制測量。分布式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計分布式監(jiān)測系統(tǒng)傳輸?shù)氖菙?shù)字量，傳輸距離長，精度高，風(fēng)險分散，可靠性高，技術(shù)簡單，電纜用量小，布置靈活，觀測速度快，但系統(tǒng)重復(fù)部件多，投資相對較大。分布式系統(tǒng)是把數(shù)據(jù)采集工作分散到靠近較多傳感器的采集站(測控網(wǎng)絡(luò)集成式結(jié)構(gòu)是對分布式結(jié)構(gòu)在開放性和標(biāo)準(zhǔn)化的方向上做出本質(zhì)改變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，突破了分布式結(jié)構(gòu)中因?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)的封閉造成的缺陷，改變了分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中模擬、數(shù)字信號混合分布式監(jiān)測系統(tǒng)：1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計網(wǎng)絡(luò)集成式結(jié)構(gòu)是對分布式結(jié)構(gòu)在開放性和標(biāo)準(zhǔn)化的方向上做出本質(zhì)雅安滑坡監(jiān)測示范工程2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例第一古滑體第二古滑體GPS點(diǎn)蠕變體雅安峽口滑坡位于四川雅安北隴西鄉(xiāng)境內(nèi)，隴西河中游峽谷東岸?；w物質(zhì)為古崩塌堆積物。該地區(qū)是古滑坡區(qū)，復(fù)活體長500m，寬300m，呈東西方向，偏南約25.5°。雅安滑坡監(jiān)測示范工程2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例第一古滑體第二古滑雅安滑坡監(jiān)測示范工程2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例滑坡體監(jiān)測包括整體變形監(jiān)測、內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、外部環(huán)境監(jiān)測如降雨量、地下水位監(jiān)測等。整體變形采用GPS定期復(fù)測的方式進(jìn)行?；鶞?zhǔn)點(diǎn)2個，位于滑坡體東、北兩側(cè)的基巖上?；麦w上供布設(shè)了監(jiān)測點(diǎn)15個，均采用強(qiáng)制對中裝置。沿滑坡剖面布設(shè)測斜儀、裂縫計5組，雨量計、地下水位計3組。雅安滑坡監(jiān)測示范工程2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例滑坡體監(jiān)測包括整體2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例滑坡遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)分為“野外信息采集及發(fā)送系統(tǒng)”，“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)”和“地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測管理中心”三大組成部分。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

監(jiān)測中心

北斗通信系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)”在監(jiān)測系統(tǒng)中承擔(dān)傳輸數(shù)據(jù)的任務(wù)滑坡遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程是，由野外信息采集系統(tǒng)采集特征地質(zhì)數(shù)據(jù)，由發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送至北斗衛(wèi)星，應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的通信功能將數(shù)據(jù)發(fā)送至地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測管理中心，由監(jiān)測中心的監(jiān)測系統(tǒng)控制軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步形式處理并存入數(shù)據(jù)庫，并通過北斗系統(tǒng)向野外系統(tǒng)發(fā)送反饋信息及控制指令。2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例滑坡遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)分為“野外信息采集及發(fā)電池組電池組UPS采集儀電源傳感器數(shù)字采集儀工控機(jī)電源衛(wèi)星通訊機(jī)顯示器雨量計數(shù)字采集儀位移傳感器水位、水溫傳感器雨量計衛(wèi)星天線AC：220V電源2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例監(jiān)控站設(shè)備清單：（1）、“北斗一號”衛(wèi)星通訊機(jī)（2）、工控機(jī)（3）、UPS（4）、數(shù)字采集儀（5）、傳感器供電電源（6）、設(shè)備機(jī)箱架（7）、雨量計數(shù)字采集箱（8）、傳感器品種：雨量計、水位、水溫計、位移計（9）、天線支架（10）、避雷裝置電池組電池組U采集儀電源傳感器數(shù)字采集儀工控機(jī)電源衛(wèi)星通訊機(jī)2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例直流電源衛(wèi)通接收機(jī)微機(jī)顯示器鍵盤AC220V電源接線板鼠標(biāo)接收機(jī)天線數(shù)據(jù)線接COM12.自動化監(jiān)測系統(tǒng)示例直流電源衛(wèi)通接收機(jī)微機(jī)顯示器鍵盤AC概述欲使變形觀測起到監(jiān)視建筑物安全運(yùn)營和充分發(fā)揮工程效益的作用，除了進(jìn)行現(xiàn)場觀測取得第一手資料外，還必須對監(jiān)測資料進(jìn)行整理分析，包括：資料整編和資料分析。3.監(jiān)測資料的整編對觀測資料進(jìn)行匯集、審核、整理、編排，使之集中、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，并刊印成冊稱為觀測資料的整編。其目的是便于應(yīng)用分析，向需用單位提供資料和歸檔保存。概述欲使變形觀測起到監(jiān)視建筑物安全運(yùn)營和充分發(fā)揮工程效益的作一般規(guī)定（《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)范》）監(jiān)測資料整編包括平時資料整理與定期資料編印。3.監(jiān)測資料的整編平時資料整理工作的主要內(nèi)容：（1）適時檢查各觀測項(xiàng)目原始觀測數(shù)據(jù)和巡視檢查記錄的正確性、準(zhǔn)確性和完整性。如有漏測、誤讀(記)或異常，應(yīng)及時補(bǔ)(復(fù))測、確認(rèn)或更正。（2）及時進(jìn)行各觀測物理量的計(換)算，填寫數(shù)據(jù)記錄表格。一般規(guī)定（《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)范》）監(jiān)測資料整編包括平一般規(guī)定（《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)范》）監(jiān)測資料整編包括平時資料整理與定期資料編印。3.監(jiān)測資料的整編平時資料整理工作的主要內(nèi)容：（3）隨時點(diǎn)繪觀測物理量過程線圖，考察和判斷測值的變化趨勢。如有異常，應(yīng)及時分析原因，并備忘文字說明。原因不詳或影響工程安全時，應(yīng)及時上報主管部門。（4）隨時整理巡視檢查記錄(含攝像資料)，補(bǔ)充或修正有關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)及觀測設(shè)施的變動或檢驗(yàn)、校(引)測情況，以及各種考證圖、表等，確保資料的銜接與連續(xù)性。一般規(guī)定（《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)范》）監(jiān)測資料整編包括平定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（1）匯集工程的基本概況、監(jiān)測系統(tǒng)布置和各項(xiàng)考證資料，以及各次巡檢資料和有關(guān)報告、文件等。3.監(jiān)測資料的整編水平位移觀測工作基點(diǎn)考證表編號型式規(guī)格埋設(shè)日期埋設(shè)位置基礎(chǔ)情況測定日期高程（m）備注年月日X(m)Y(m)年月日定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（1）匯集工程的基本概況、監(jiān)測系定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（2）在平時資料整理基礎(chǔ)上，對整編時段內(nèi)的各項(xiàng)觀測物理量按時序進(jìn)行列表統(tǒng)計和校對。此時如發(fā)現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)，一般不宜刪改，應(yīng)加注說明，提醒讀者注意。3.監(jiān)測資料的整編

水平位移量統(tǒng)計表觀測日期歷時測點(diǎn)編號及其累積水平位移量月日天P1P2…Pn…本年總量本年內(nèi)特征值統(tǒng)計最大值測點(diǎn)號日期最小值測點(diǎn)號日期水平位移量較差備注水平位移正負(fù)號規(guī)定：向下游、向左岸為正；反之為負(fù)。本年總量為代數(shù)和。定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（2）在平時資料整理基礎(chǔ)上，對整定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（3）繪制能表示各觀測物理量在時間和空間上的分布特征圖，以及有關(guān)因素的相關(guān)關(guān)系圖。3.監(jiān)測資料的整編水平位移測值過程線定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（3）繪制能表示各觀測物理量在時定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（4）分析各觀測物理量的變化規(guī)律及其對工程安全的影響，并對影響工程安全的問題提出運(yùn)行和處理意見。（5）對上述資料進(jìn)行全面復(fù)核、匯編，并附以整編說明后，刊印成冊，建檔保存。3.監(jiān)測資料的整編定期資料編印工作的主要內(nèi)容：（4）分析各觀測物理量的變化規(guī)律主要工作監(jiān)測物理量的轉(zhuǎn)換監(jiān)測數(shù)據(jù)的粗差檢驗(yàn)系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn)4.監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理監(jiān)測資料分析工作必須以準(zhǔn)確可靠的