主頁（http://m.by236.com）：基于北斗衛(wèi)星的公路邊坡實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

隨著我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，公路基礎(chǔ)設(shè)施的綜合防護(hù)需求日益突出。我國山地丘陵眾多，地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，有效的邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)，是保障公路暢通、及時(shí)應(yīng)對災(zāi)害的最有效途徑之一。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的民用化進(jìn)程，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)用于公路邊坡、橋梁變形監(jiān)測，不受通視條件的限制、選點(diǎn)靈活、實(shí)時(shí)監(jiān)測、高自動化，可以根據(jù)監(jiān)測需要，將監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在對變形較敏感的特征點(diǎn)上。相對于傳統(tǒng)人工定期檢測，具有更高的定位精度、更快的應(yīng)急反應(yīng)速度、更強(qiáng)的自動化程度、實(shí)時(shí)的觀測能力。

圖片來源北京華星北斗智控公司

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)滿足:

(1) 邊坡靜態(tài)位移測量精度達(dá)到毫米級，以滿足中、長期監(jiān)測需要。

(2) 監(jiān)測系統(tǒng)處于野外無人值守，具有 7 × 24h連續(xù)工作能力。

(3) 監(jiān)測系統(tǒng)所在地一般不具備通訊條件，需采用無線傳輸方式與上一級監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。

(4) 對邊坡滑坡具報(bào)警能力，并對邊坡的位移、變形發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。

(5) 管養(yǎng)部門可對各測點(diǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)查看、分析。

華星智控北斗監(jiān)測技術(shù)原理圖

系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

北斗接收機(jī)選擇及實(shí)施方式由于被監(jiān)測位置變化比較緩慢，在局部時(shí)間區(qū)間內(nèi)可以用線性變化模型替代; 而邊坡位移測量精度要求較高，目前靜態(tài)差分測量技術(shù)已經(jīng)較為成熟，為系統(tǒng)的位移監(jiān)測提供了理論基礎(chǔ)。因此，基于靜態(tài)差分技術(shù)，通過 1 ～2h 的連續(xù)觀測，以犧牲時(shí)間分辨率的方法來提高測量精度，是合理且能夠滿足系統(tǒng)需求的。

在設(shè)備的選擇時(shí)，根據(jù)靜態(tài)測量試驗(yàn)，在定位精度上，BD/GPS 雙系統(tǒng)優(yōu)于單系統(tǒng) BD 或 GPS，BD/GPS 雙系統(tǒng)在水平及垂直方向精度均有較明顯提高，靜態(tài)定位精度可達(dá)到毫米級。考慮邊坡長期觀測精度要求，系統(tǒng)采用 BD/GPS 雙系統(tǒng)。

華星智控北斗公路邊坡監(jiān)測系統(tǒng)組成

在邊坡的 關(guān)鍵點(diǎn)安裝 BD/GPS 接收機(jī)，監(jiān)測網(wǎng)選用 1 基準(zhǔn)站 +n個(gè) 測點(diǎn)監(jiān)測網(wǎng)。監(jiān)測點(diǎn)位于被監(jiān)測的邊坡體上，分別布設(shè)在該邊坡變形敏感的部位; 基準(zhǔn)站位于邊坡下方，在可能發(fā)生滑坡的影響區(qū)域以外。

同時(shí)，系統(tǒng)對邊坡進(jìn)行了綜合監(jiān)測: 在該邊坡變形敏感的部位安裝多組測斜儀系統(tǒng)，用來監(jiān)測深部變形; 在邊坡下方安裝氣象站，用來采集邊坡雨量、溫度、濕度等環(huán)境信息，以便對邊坡狀態(tài)進(jìn)行綜合分析、預(yù)測及預(yù)警。

通信方式及系統(tǒng)架構(gòu)

該邊坡監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和分析監(jiān)測軟件系統(tǒng)組成。通信系統(tǒng)主要由邊坡區(qū)域范圍內(nèi)的通信、邊坡與監(jiān)控用戶間的通信兩部分構(gòu)成。邊坡區(qū)域范圍內(nèi)主要為傳感器系統(tǒng)與信息采集系統(tǒng)間的通信，為保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸、實(shí)時(shí)存儲，采用光纖通信方式。由于該邊坡距離最近的通信設(shè)施達(dá)數(shù)公里，不具備架設(shè)有線通信線路的條件，因此邊坡與監(jiān)控用戶間需采用無線通信方案。

目前廣泛應(yīng)用的無線通訊技術(shù)主要有 GPRS/CD-MA、數(shù)傳電臺、衛(wèi)星通信、無線網(wǎng)橋。數(shù)傳電臺用于點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)的工作環(huán)境，傳輸速率在 1200－19. 2Kbps，傳輸距離可達(dá) 20 － 50km，具有抗干擾能力強(qiáng)、接收靈敏度高等特點(diǎn)。隨著 GPRS/CDMA 技術(shù)的日漸成熟，設(shè)備價(jià)格的降低，在很多應(yīng)用場合中數(shù)傳電臺被 GPRS/CDMA 所取代，由于 GPRS/CDMA應(yīng)該用廣泛、基站覆蓋面廣，因此較少受到傳輸距離限制，加之 CDMA 技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前的實(shí)際傳輸速率可達(dá) 1Mbps 以上。無線網(wǎng)橋是近幾年興起的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是無線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它通過在鏈路層實(shí)現(xiàn) LAN 互聯(lián)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離、高速無線組網(wǎng)，傳輸速率可達(dá)百M(fèi)bps，傳輸距離可達(dá) 50km。

綜合價(jià)格、安裝維護(hù)、傳輸距離、傳輸速率因素，系統(tǒng)選用 GPRS/CDMA 通信方式，完成邊坡與監(jiān)控用戶間通信。

監(jiān)測軟件設(shè)計(jì)

邊坡監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要完成由硬件設(shè)備采集的對邊坡形態(tài)及工作環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換、存儲，以及數(shù)據(jù)的分析、處理和評估功能。該邊坡的監(jiān)測參數(shù)包括: 傾斜數(shù)據(jù)、BD/GPS 數(shù)據(jù)、氣象站數(shù)據(jù) (包含雨量、溫度、濕度等)。

軟件具體完成以下功能:

(1) 完成邊坡基本信息及傳感器信息的配置與管理。

(2) 完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示、查詢、發(fā)布。

(3) 完成歷史數(shù)據(jù)的特征統(tǒng)計(jì)、趨勢分析。

(4) 完成邊坡狀態(tài)評估、安全預(yù)警。

(5) 完成數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換、存儲。

(6) 完成文件和報(bào)表管理。

(7) 完成系統(tǒng)配置和用戶權(quán)限管理。

系統(tǒng)包括的功能模塊: 邊坡基本信息管理子系統(tǒng)、監(jiān)測子系統(tǒng)、報(bào)表子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、評估分析子系統(tǒng)、系統(tǒng)配置與用戶管理子系統(tǒng)。邊坡基本信息管理子系統(tǒng)主要完成邊坡基本信息描述、傳感器布置信息管理等功能; 監(jiān)測子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測的參數(shù)進(jìn)行分類，包含北斗監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、氣象監(jiān)測，分別完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示、查詢、發(fā)布，同時(shí)也能顯示不同地理位置上所有的測點(diǎn); 評估分析子系統(tǒng)完成邊坡的狀態(tài)評估、趨勢分析、預(yù)警發(fā)布等功能; 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)完成測斜儀、BD/GPS、氣象站原始監(jiān)測數(shù)據(jù)到軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換功能。

軟件系統(tǒng)采用的技術(shù)及特點(diǎn):

(1) 系統(tǒng)基于 B/S 結(jié)構(gòu)，應(yīng)用 web 技術(shù)，利用B/S 模式提供基于 IE 和 web service 的應(yīng)用，使得用戶在局域網(wǎng)或 Internet 環(huán)境下可以隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)查詢邊坡狀況。

(2) 可伸縮的多層結(jié)構(gòu)，通過中間層設(shè)計(jì)使得各種不同的應(yīng)用形式間具有高度的一致性，避免底層

硬件變化和數(shù)據(jù)處理方法變換對用戶產(chǎn)生的影響。