基于GNSS与加速度计融合的地涵变形监测系统设计与应用

为克服传统的变形监测手段与使用单一卫星定位技术在监测精度方向的不足,融合GNSS与加速计变形监测技术,设计出具备高精度、智能化的地涵变形监测系统;通过克服GNSS与加速度计空间基准的统一以及GNSS与加速度计时间同步问题,提出多星座融合的GNSS模糊度解算处理算法、面向GNSS与加速度计融合的数据解算算法,提高了地涵变形监测的精准度。灌河地涵变形监测实际应用表明:该地涵变形监测系统在授时稳定性、时间同步性、定位精度等均满足设计要求,能够准确监测地涵的变形信息,具有应用潜力。

北斗卫星导航系统桥梁变形监测的影响因素分析

基于北斗卫星导航系统的桥梁变形监测,以天津市永和大桥为例,分析星历、解算时间、测站距离、多路径效应等对变形监测效果的影响。结果表明:星历采用多卫星解算时,变形监测精度更高;解算时间越长,变形监测越高;测站距离对变形监测的精度影响较小;多路径效应对变形监测的精度有一定影响,建议通过优化算法来弱化多路径效应。

基于三维激光扫描系统的芒硝矿采空区边坡变形监测单点误差模型建立及精度分析

该文主要探究三维激光扫描系统在某采空区边坡变形监测中的应用,并对边坡模型的点位精度进行计算和分析。使用Maptek I-Site三维激光扫描仪完成边坡点云数据的采集,并使用配套的Maptek I-Site Studio软件对点云数据进行拼接、滤波、精简等一系列处理,使用精简后的点云数据构建边坡曲面模型。以全站仪获取的标靶坐标数据为标准值,以三维激光扫描仪获取的标靶坐标数据为测量值,求出两者之间的真误差,进而求出观测值的点位中误差。结果表明,三维激光扫描系统测量的点位精度为IV级,仅能满足土质边坡对于水平位移监测的精度要求。

GNSS自动化变形监测系统设计研究

通过对水库大坝传统人工监测的弊端进行分析研究,本文以GNSS技术为基础,构建了时效性较强、数据精度较高的水库大坝全天候自动化变形监测系统,并成功应用到某水库大坝监测项目中。通过对系统总体架构和主要功能模块进行详细阐述,从监测数据的重复精度和绝对精度两个方面验证系统监测成果的准确性,并对系统投入运行至今的健康状况进行分析讨论,验证了本文设计开发的GNSS自动化变形监测系统在水库大坝监测中具有较高的适用性,能够在一定程度上替代传统人工监测,在暴雨、台风等恶劣天气条件下仍旧能够输出准确可靠的监测数据,为水库大坝及周边居民的安全提供可靠保障。

铜锣径水库主坝GNSS表面变形监测系统设计与应用

土石坝的填筑材料具有离散性、非刚性等特点,使得坝体变形有非一致性。库水位的频繁波动使得掌握水库大坝变形性态更加重要。建立使用GNSS表面监测系统进行坝体表面变形监测能够弥补依赖全站仪、水准仪等传统监测手段效率低、恶劣天气无监测数据的缺点。介绍了铜锣径水库GNSS表面变形监测系统设计方案,验证了GNSS监测系统的精度,表明GNSS监测系统精度能够满足规范要求,可以实现抽蓄电站大坝全天时、全天候、高精度监测要求,对于实现水库大坝安全监测信息化具有重要意义。

基于人工与自动化监测技术融合的隧道施工期变形监测与预警系统研究

隧道施工期的变形监测与预警对于确保隧道施工的安全与顺利进行具有重要意义。本文以拱北隧道为例,探讨了基于人工与自动化监测技术融合的隧道施工期变形监测与预警系统的设计与研究。首先对隧道施工期变形监测技术进行了综述,其次介绍了拱北隧道工程的概况并对施工期变形情况进行分析,阐述了监测需求,最后设计了基于人工与自动化监测技术融合的隧道施工期变形监测系统。

IBIS-S遥测系统在桥梁变形监测中的应用研究

GBSAR(Ground Based SAR)技术可实现静态动态结合的高精度高分辨率的形变监测。介绍了GBSAR技术的工作原理,并分析了该技术的精度影响因素。利用该技术对天津新海河大桥进行静态加载试验,结果表明GBSAR技术可测定桥梁的高精度挠度变化且可进行频谱分析。

地基雷达系统IBIS-L在大坝变形监测中的应用

大型水利工程的变形监测问题一直是变形观测中的热点问题,从地基合成孔径雷达测量原理以及IBIS系统特点出发,对比传统监测方法说明GBInSAR(Ground-Based Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术在大坝变形监测中的优势,分析了大气扰动效应在观测中所造成的影响,结合实验数据提出地基InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)去除大气误差的技术方法。通过实例说明变形监测系统IBIS-L在大坝变形监测中具有广泛的应用前景。

北斗系统桥梁变形监测和预警研究

大型桥梁变形监测对评价其安全状况有着重要的作用。文章对北斗卫星系统的组成进行了介绍,应用LAMBDA算法分析了北斗卫星系统的模糊度,基于北斗高精度自动化桥梁变形监测系统,对其预警进行了设计:预警系统分为黄色、橙色和红色三级预警;预警指标包括主梁挠度、水平变形、桥塔变形、固有振动频率和缆索变形等;预警流程采用综合指标预警策略,以期为桥梁的安全运营提供参考。

基于GINav的GNSS RTK/INS组合桥梁变形监测软件设计与实现

大型桥梁监测中,受桥梁吊索、桥塔、围栏遮挡,以及过往车辆反射等环境因素的影响,GNSS定位精度和可靠性严重受限。惯性导航系统(INS)技术在初始对准后完全处于自主状态,可消除外界环境的影响。通过组合GNSS和INS技术,可有效提高GNSS的抗干扰能力和定位精度。为此,本文面向桥梁变形监测要求和应用特点,基于组合导航开源软件GINav,设计并实现了具有监测站点可视化、原始数据自动匹配、IMU降采样、GNSS RTK/INS组合解算、结果分析与评估等功能的GNSS RTK/INS的桥梁变形监测软件。振动台模拟桥梁振动试验结果表明,与GNSS RTK技术相比,GNSS RTK/INS组合精度有明显提升,中误差可达到变形监测允许变形值的1/20,可满足桥梁变形监测的精度要求。

立井井壁变形光纤光栅远程实时监测预警系统

针对高寒矿区表土层冻融作用和含水层水压力引起的井壁变形问题,基于光纤光栅传感原理,沿井壁环向和竖向安装了10层光纤光栅应变和温度传感器,提出了井壁结构损伤识别方法,确定了混凝土结构变形破坏阈值,建立了立井井壁变形远程实时监测系统。经1年的高寒矿区灵东煤矿副井井壁监测结果表明:井壁变形光纤光栅监测系统能够实时监测预警、高寒地区长期稳定性好,井壁最大环向应变和轴向应变均低于混凝土屈服强度阈值,说明井壁目前处于稳定阶段。

基于MEMS惯性传感器变形监测系统研究

针对水库大坝野外无人值守环境中的低成本表面变形监测场景,该文基于微机电系统(MEMS)惯性传感器建立了从传感到云端的监测系统,面向应用场景中的实际需求,基于星形自组网网络拓扑设计了高可靠冗余通信链路。针对长时无人值守的表面变形监测需求,从传感、供能和通信等方面进行了工程设计。面向应用场景中的恶劣环境(如雨、雪、暴晒、高温、高寒等),设计了防水等级达IP68的外壳防护结构。环境试验和现场测试表明,该文设计的基于MEMS惯性传感器的变形监测系统具有稳定、精确的表面变形监测指标,以及可靠、高频的数据通信能力。

利用北斗网络RTK变形监测的关键技术研究

北斗导航系统是中国自主研发建设的卫星导航系统,是中国国家重点发展的战略性基础设施。自2000年启动建设以来,北斗系统已经取得了巨大成就。由于其具有连续监测、监测点间无需通视、不受恶劣天气影响等优势,能够高精度地实时监测变形体或者地面的几何变形量,可以对短时间内超过阈值的监测点及时报警,对长时间的监测点进行变形速率分析,已在滑坡灾害监测中进行了广泛应用。但是也存在着诸如设备成本高昂,观测数据质量要求高,滑坡体上选点选址困难等诸多限制因素。以湖北省北斗基准站网及其网络RTK定位服务为核心,在开展并完成典型区域的监测基准框架建立、虚拟参考站(VRS)监测模式精度验证和VRS虚拟观测值完好性监测,以及基于监测,基准框架的时间序列分析等工作的基础上,探讨了基于北斗的网络实时动态差分(RTK)变形监测的关键技术以及应用前景,实验结果显示实测数据和VRS虚拟观测值的基线解算结果残差时间序列在均值附近平稳波动,同时测试的2个系统GPS+BDS观测值均可以实现观测时段的95%以上的覆盖率,VRS虚拟观测值解算出的流动站坐标较为稳定,为推动湖北省连续运行卫星定位服务系统(HBCORS)在滑坡监测领域的应用提供关键技术支撑。

一种真空激光准直监测系统精度校核装置的设计及应用

为保证大坝安全监测数据的有效性,提高大坝安全监测水平,保障水电站安全运行,本文设计并研制了一种真空激光准直监测系统的精度校核装置,可通过控制器从测点箱外部控制测点箱内的波带片进行直线移动,从而检验系统的测量精度。文中详细介绍了精度校核装置的测量原理、电机选型及结构组成,并将其应用于某水利枢纽大坝工程上进行了现场测试,其测试结果表明该方法可方便可靠的进行真空激光准直系统测量精度的检验,为确保系统测量数据的准确可靠提供了强有力的检验技术支撑。

基于GNSS的边坡自动化监测系统应用研究

高速公路高边坡普遍具有较高的安全隐患,一旦发生失稳则会影响高速公路的安全运营。本文通过将北斗卫星导航定位、云解算、可视化等新型技术方法进行充分融合,构建基于GNSS的高边坡自动化监测系统,对某山区高速公路边坡位移变形进行实时动态监测,同时利用伺服全站仪对GNSS自动化监测成果进行检校,对比发现高边坡GNSS自动化监测系统在平面位移监测方面精度较高,垂直方向监测精度略低,但仍旧能满足边坡工程长期监测需求。相较于人工监测,高边坡GNSS自动化监测系统能够全天候实时动态获取边坡位移变形信息,利用高频次监测数据直观地展示边坡位移变形特征,同时可对边坡变形趋势进行预测,为边坡稳定性分析提供准确可靠的数据支撑。

基于GPS技术的自动变形监测系统设计

由于传统变形监测系统的数据处理精度具有一定波动性,导致自动变形监测质量不高,故本文研究了基于GPS技术的自动变形监测系统设计。在硬件设计上,设计了系统的结构框架,选择无线传输模块,实现用户共享信道,设计GPS天线阵列接收机,保证信号获取与长距离传输。在软件设计上,基于GPS构建变形量获取模型,得到GPS载波相位双差观测值,建立自动变形数据库,设计主要表结构,处理基准网监测数据。经实验论证分析,GPS信号质量良好,对变形量数据影响较小。经传统系统与本文系统对比,本文系统变形量的分析监测方法更具准确性,说明本文方法具有有效性。

基于现场智慧监测的深基坑工程变形预测研究

为解决深基坑工程施工监测的自动化和智能化问题,以合肥市华人健康总部及医药产业基地项目基坑工程为研究对象,搭建了深基坑工程现场智慧监测系统,并基于智慧监测系统中的数据分析与处理模块,对深基坑工程开挖过程中的数据进行数据预处理、数据学习、模型回归和变形预测,并将变形预测值与实测值进行对比。研究结果表明,搭建的智慧监测系统由传感器系统、数据传输系统、主控系统、数据分析与处理系统、预警系统和自动化控制系统组成,并在数据传输系统中采用4G/5G的网络传透模式,实数据的高效、稳定传输;基坑围护桩水平位移随着基坑开挖深度的增加而增加;预测桩基水平位移与实测水平位移相近,误差小于5%,表明基于基于智慧监测系统中的基坑变形分析与预测具有可靠性。

基于三维激光扫描的水库大坝变形监测系统

当前我国水库大坝很难在水库开闸泄洪时记录监测数据,尤其是在水库大坝变形的情况下,安全会受到影响。因此,为了解大坝工作安全的稳定性,提出了基于三维激光扫描的水库大坝变形监测系统,介绍了水库大坝变形监测系统工作原理和设备功能。运用点到面变形量对比分析模式监测大坝变形量,并进行源程序开发,实现一体化监测点云数据的加工、对比分析及建模处理。将智能机系统应用到大坝变形实际监测中,结果表明:该系统在稳定性、可靠性、实时性和准确性等方面都满足设计要求,数据完整率更高。

石膏矿塌陷区自动化监测系统的建立

随着矿产资源的开采,塌陷区问题也日益严重。为了更好地了解塌陷区地表位移、沉降和水位的变化规律,更加科学、精确地对塌陷区进行变形监测,本文采用以全球导航卫星系统(GNSS)接收机和水位监测仪为核心的自动化监测系统作为实例,结合邳州市某石膏矿的实际情况,通过分析监测点的Δx方向位移(滑坡方向)、Δy方向位移、垂直沉降Δh变化及水位变化,具体分析了该地区的沉降情况,实现了石膏矿地面塌陷的自动化监测。

沅水流域水电站外部变形监测自动化方案探讨

沅水流域水电站工程安全监测工作存在监测项目多样、测点数量多且分布离散等特点,大多仍采取人工监测为主的方式,不仅效率低、劳动强度大且难以满足数据可靠性的要求。文章针对沅水干流6座采取人工测量方式的水电站,选取三板溪水电站和挂治水电站提出两种典型外部变形监测自动化方案,旨在为安全监测自动化系统在水利水电和其他行业工程的应用提供参考。