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第3卷第3集 V01．3．No．3 21100年10月 ’2000新技术在工程建设中的应用研讨交流会论文集 Oct．2000 迎接变形监测机器人时代的到来 张学庄 中南大学，长沙市左家垅，410083 摘要介绍SMI)AMS亚毫米级精度变形监测机器人系统在大坝、桥梁、边坡、滑坡、高层建筑群的 变形监测，短临地震预报研究，水库、江河、海洋水位动态监测与预报等方面的应用前景．展示了不 少很有价值的研究应用领域。 关t词亚毫米级精守变形监拶机器人系统大坝水位 0前言 1998年1月10日，一项名为‘SMDAMS亚毫米级精度变形自动监测系统在五强溪电站大 坝应用实验’的科技成果在长沙市通过湖南省科委主持的技术鉴定，成果被确认为国际领先水 平。这是我们20多年来在高精度光电测距、测距仪检测、大气折射研究、多种高精度仪器研制 等多项研究成果与国外必威体育精装版测量机器人产品相结合的产物。 SMDAMS系统的研制和在五强溪电站大坝实验成功标志着使用新型测量机器人系统的时 代的到来，它的应用前景十分广阔。 1 GEOROB07卜—·测地机器人的发展 20多年前德国HANNOVER大学的教授发明了可以自动照准目标，自动进行测角、测距的 测地机器人，并在露天矿的边坡监测中试用。它的出现，一下子拓宽了人们的眼界，原来测量 工作者大量的瞄准、测角测距、读数、记录等重复劳动可以由一台仪器取代。它的间世，开辟了 测量机器人用于变形监测的新纪元，令众多的研究者和仪器生产厂家倾情投入。 今天，国外不少著名仪器厂生产了GEOROBOT产品，仪器的性能有了极大的提高。典型 的产品称为自动跟踪电子全站仪。其最高标称测距精度为±(1mm+lppm)，测角和自动照准的 精度为±o．5秒!这些产品已经用在地下铁道、隧道、厂房等小范围的变形监测以及西方某些 山体滑坡、桥梁、大坝等的监测中。 2大坝变形监测对精度有严格的要求 该类仪器已经于2年前引进我国，为什么还没有大规模应用呢?其原因在于作变形监测 时的精度不满足我国现行规程要求。 如我国大坝外观变形监测要求的精度为hrtn，可最高精度的测量机器人只有在∞米左右 的范围内，才可能使监测点的三维坐标精度达到±lmm。当仪器处于移动区外，(例如离监测 点1千米远时)由于自动照准、大气折光、大气代表性误差等对测角和测距的影响，用极坐标法 测得监测点点位误差将为4-10mm左右。 由此可见，除自动跟踪电子全站仪本身精度外，还必须解决大气影响和其他影响监测精度 ‘110‘ 1 2000新技术在工程建设中的应用研讨交流会论文集 第3卷 的各种问题，真正达到监测所必须的高精度，机器人才能为用户所接受。 3 sMDAMS的成功之处是同时全面满足了变形监测的多项要求 大坝变形监测是变形监测最重要的应用之一。文献[1】对大坝变形监测系统提出了几个主 要的要求。 S_JlI)AMS系统是一种由计算机控制的多种高精度仪器(包括自动跟踪电子全站仪)构成的 监测机器人系统。从文献L2J可见，SMDAMS系统能够同时满足各种要求，如： 1)对各监测点进行全自动(定时或连续)长期监测，无论酷暑严冬。刮风下雨，白天黑夜从 不问断，不丢失信息：尤其是在监测点行将崩塌，人不可到达时，监测仍继续，便于取得崩塌期 间最宝贵的数据； 2)系统能够以目前大地测量方法所能够达到的最高精度——亚毫米级精度测定监测点的 位移。如此高的精度对于尽早发现异常，分析变形规律，将灾害消灭在萌芽状态以及确切进行 预警和报警都是必要的。精度是变形监测系统的核心指标； 3)系统经tl-舅c机采集的数据是实时处理与可视化显示的——测边和监测点三维坐标测量 的结果是实时处理和达到亚毫米级精度的，而不是多少个小时的数据处理结果。这保证真实 再现现场情况，便于洞察变化趋势，尤其在抗洪等紧急关头，能够给领导决策提供科学依据； 4)监测系统可靠性高——除反射棱镜外，整个系统的仪器是置于观测站室内环境下工作。 仪器虽然设计成无人值守长期连续工作型，但是控制软件还可以按半自动、人工操作方式运 行。仪器可自动处理停电后续测、数据永久存储、