[实用新型]高精度远程变形监测与预警系统

说明书

一、技术领域

本实用新型提供了一种对滑坡体、大桥、大坝等建筑物和变形体的变形程度进行全天候、全自动化、远程实时监测和预警的方案，该方案使用S3C2440硬件平台和嵌入式Linux操作系统、采用GPS定位、采用GPRS无线网络数据通讯和光纤通讯两种通讯方式、系统连续测量消除误差、可切换单/双频算法的软硬件设计。其专有特性在于它是一个监测被监测体表面位移并自动预警的整体解决方案。系统自动采集数据，自动记录，自动计算，并在超出预定阀值后自动预警，发出预警信息。

二、背景技术

目前国内绝大部分对大坝和桥梁等变形体的变形监测都是采用传统非数字化设备(如经纬仪，全站仪)进行周期性重复测量，一般要求专人专职，需要较多的人力资源，数据处理难度大，同样也有监测不及时的问题，尤其在强烈需要进行变形监测的大风大雨气象条件下无法开展工作，存在严重的监测放空期。

国内外有许多以GPS技术为主的变形监测监控系统项目，以GPS技术为主的变形监测监控系统在国内也已经开始应用，但目前都处于实验与应用的边缘阶段，主要原因是其实时性不强，单位造价高，需投入大量人力去安装设备，部署之后的技术维护难度高。此外这些项目均存在着不能全天候实时监测、监测手段无法野外连续工作、无法自动计算、监测结果的分析需要专家参与的不足，尤其不能及时提供预警信息等最需要解决的问题。

三、发明内容

1.要解决的技术问题：

为了解决现有的变形监测监控系统对滑坡体、大桥、大坝等变形体的外部变形参量不能进行全天候实时监测，监测手段无法现场连续工作，监测结果的分析需要专家参与、无法自动计算，尤其不能及时提供预警信息等最需要解决的问题。本实用新型提供一种无需专家参与，只需简单部署就能实现的可用于现场长期监测的高精度、全天候、全自动、实时性强的监测方法。

2.技术方案：

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型主要由监测终端(数据采集前端)、数据中心和监控中心三部分构成。

本实用新型通过两个及以上的使用基于ARM 9处理器的监测终端设备对被测形变体或形变区域内某一点或几点的变形量进行采集并发送到计算机数据中心，由数据中心对数据进行处理并实现对该被监控区域的监测与预警。监测终端设备箱内电路板包括空间最上层的电源板、最下层的控制板、嵌入在控制板上的S3C2440核心板及集成了单频/双频测地型GPS接收机的转接板，通过控制板上的手动拨码开关实现不同精度的单频/双频工作模式切换，通过控制板上的GPRS模块及天线接入GPRS无线网络或通过光纤接口与数据中心进行通讯。

监测终端是本实用新型的核心设备，监测终端采用GPS天线接收GPS卫星信号进行自身定位。GPS天线将GPS信号传送给GPS模块，GPS模块解码GPS信号并形成GPS观测值(GPS Obs)，通过GPRS网络或光纤网络将GPS观测值自动传输到数据中心。数据中心自动记录接收到的GPS观测数据(GPSObs)，并将计算结果与预先设置好的预警阀值比较，如果超出了预警阀值，则自动触发预警设备，按预定程序向指定人员发出相应的预警信息。监控中心通过访问数据中心，可随时查看监控数据和报警日志，实现远程监测和预警。

一个监测项目可监测方圆六公里以内的一片区域，只设置一个监测终端设备置于稳定区域，作为GPS定位计算中的基准点，称作基准站或稳定点；一个或多个监测终端设备分布于被监控区域，在实际监测中被称为移动站或监测点，通过监测移动站(监测点)所在地点表面的相对位移，实现对该被监控区域的监测与预警。移动站和基准站的数据流程和计算过程有所不同，单频和双频算法处理数据的方法不同，计算精度不同。

一个监测项目可以采用单频监测模式或双频监测模式，这需要将监测终端设备内的手动拨码开关置向相应置位。在单频监测模式下，数据中心在获得GPS观测值(GPS Obs)后，会自动将从移动站(监测点)获得的GPS观测值与从基准站(稳定点)获得的GPS观测值比对，如果两者记录时间一致，则自动开始计算；如果两者记录时间不一致，则分别将两组数据缓存在各自的缓冲区中，直到找到同一时刻的观测值后立刻自动计算，然后将计算结果在数据中心显示或者传送至监控中心进行显示。

单频基准站和单频移动站收集本站点GPS观测值(GPS Obs)的流程完全一样，区别在于将本站点GPS观测值(GPS Obs)发送到数据中心时，由数据中心区分单频移动站观测值与单频基准站观测值，然后将单频移动站观测值与单频基准站观测值进行差分计算。