隔河岩大坝外部变形GPS自动化监测系统概况.docVIP

隔河岩大坝外部变形 GPS 自动化监测系统概况 贡建兵 (湖北清江水电开发有限责任公司库坝中心 ,湖北 长阳 443503) 摘 要 关键词 简要介绍隔河岩大坝外部变形 GPS 安全监测系统的结构 、性能 、精度以及开发软件等情况 。 隔河岩大坝 GPS 系统 软件开发 点 ,每个监测点与正 、倒锤线紧密相连 ,并均有水准高 程联测标志 。监测点都建造了强制对中和安全保护装 置 ,无需人工值守 。 2 . 2 GPS 数据传输部分 基准点采集 GPS 数据 , 采用网点和 ARLAN630 - 2400 无线登录设备 。坝上 5 台接收机用智能多串口 卡和光隔离器进行数据的采集和传输 ,并通过光纤传 输至控制中心 。数据传输系统的总体结构见图 2 。 1 前言 隔河岩水利枢纽工程规模大 、地质条件复杂 ,枢纽 安全监测的测点与测站多 ,仪器设备类型多 ,监测项目 齐全 。对于大范围的安全监测靠人工采集处理数据 , 周期长 ,同步性差 ,尤其在汛期 、地震等紧急情况下 ,不 能及时连续完成数据采集 ,难以适时监控和评估工程 的安全状况 ,安全监测的资料整理分析和信息的反馈 都存在严重的滞后 。 随着计算机和通讯技术的发展 ,实现安全监测自 动化已成为现代大坝安全管理的发展方向 。由于 GPS (全球定位系统定位技术) 具有速度快 、精度高 、全天 候 、费用省 、自动化程度高等优点 ,清江隔河岩大坝在 国内首次建起了外观变形 GPS 自动化监测系统 ,对坝 面上的各监测点进行连续同步的三维变形监测 ,实现 了从数据采集 、传输 、分析 、显示 、存储 、报警全过程自 动化 。 图 1 GPS 接收机布置 2 系统组成 本系统综合有线 、无线 、光纤通信的数据传输网 络 ,构成全天候 、亚毫米级精度 、三维实时 、全自动 、常 年观测的大坝外观变形 GPS 安全监测系统 。系统主 要由数据采集 、数据传输及数据处理 、分析 、管理三大 部分组成 。 2 . 1 GPS 数据采集部分 数据采集由 7 台 Ashtech Z - 12 双频 GPS 接收机 完成 ,其中 2 台安置在基准点上 ,5 台安置在大坝外观 变形监测点上 ( 如图 1) 。2 个基准点分别位于大坝下 游两岸基岩上 ,与隔河岩坝区水平位移监测网联网 ,通 过每年 1～2 次定期联测 ,分析基准点的稳定性 。2 个 基准点也定期与武汉 、北京 、上海 GPS 跟踪站联测 ,加 强稳定性监测 。 图 2 数据传输系统结构 2 . 3 数据处理和分析部分 这部分是整个 GPS 自动化监测系统的核心 ,由总 控 、数据处理 、数据分析 、数据管理 4 个模块组成 。 (1) 总控模块担负整个系统的控制任务 ,包括接收 机状态监控 ,把采集的数据传给处理模块 ,再将处理后 的数据送给分析和管理模块 。流程框图如图 3 。 (2) 数据处理模块担负着整个系统的数据格式转 换 、数据自动清理 、基线向量解算 、网平差计算 、坐标转 为 64MB 、硬盘为 4 G ,32 位的 HP 工作站上运行 。工作 站的操作系统为 HP- UNIX ,其版本 10 . 20 。由于本软件 着重于数据处理 ,同时考虑到系统的稳定性 ,数据处理 软件采用 FORTRAN 语言编写 。 3 . 2 系统监控软件 ( GPSMS) 本系统的监控任务完全由总控计算机完成 。总控 是整个系统中各模块的数据交换中心 ,也是系统的主 要用户接口 。 总控的首要任务是从服务器中取得各 GPS 接收 机 (基准点 、监测点) 的面板信息并在 PC 机上显示 ,同 时发送用户为更改接收机参数 (例如采样间隔 、截止高 度角 、时段长度等) 而发布的命令 ; 其次是从服务器中 取得各接收机的观测数据并发送给数据处理模块进行 数据处理 ,同时从该处取得计算结果 ;再次是从数据分 析模块中取结果 ,并将观测数据 、数据处理结果 、数据 分析结果装入数据库 ,供数据库管理模块使用 。 3 . 3 形变分析软件 (DASGMED) 形变分析软件部分模块在 PC 机上运行 , 部分模 块在工作站上运行 , PC 机上采用 Windows95 环境下的 通用软件开发平台 ———Microsoft 公司的 Visual C + +5 . 0 ; 工作站采用 UNIX 系统环境下的标准 C 语言和 FOR2 TRAN 语言 ,其中位移过程线的实时自动显示用 C 语 言来实现 ,坐标转换用 FORTRAN 语言来实现 。 本软件能够根据总控设定的时间间隔 ,自动从数 据库中提取对应时段变形分析所需的信息 。变形分析 结果以表文件和图形方式输出 ,坐标转换结果自动入 库永久保存