基于北斗系统的都柳江温寨杭电枢纽工程进场路边坡自动化安全实时在线监测方案设计
湖南联智监测科技有限公司
2017年5月
目录
1.引言 (1)
1.1远程在线监测的目的、意义及必要性 (1)
1.2传统监测与在线监测 (2)
1.3北斗在线监测系统整体框架 (4)
1.4北斗在线监测系统特点 (5)
2.项目概述及系统设计依据和原则 (7)
2.1项目概述 (7)
2.2设计依据 (7)
2.3在线监测系统设计原则 (8)
2.4在线监测系统设计总体思路 (9)
2.5本边坡在线监测系统框架 (9)
3.本边坡在线监测系统设计 (9)
3.1本边坡在线监测的监测参数 (10)
3.2各监测项传感器选型与布点 (10)
3.2.1 边坡位移变形监测 (11)
3.2.1.1 测点布设 (11)
3.2.1.2 采集制度 (11)
3.2.1.3设备选型 (11)
3.2.2 环境参数监测 (14)
3.2.2.1 测点布设 (14)
3.2.2.2 采集制度 (14)
3.2.2.3传感器选型 (14)
4.数据采集传输和处理优化 (17)
4.1数据采集的一般结构 (17)
4.2数据的传输方式 (17)
4.3数据处理与控制系统 (18)
4.3.1 数据处理 (18)
4.3.2 数据优化控制 (18)
5. 软件系统 (19)
5.1北斗智能变形监测云平台 (19)
5.2系统功能 (20)
5.3 软件系统演示 (21)
5.3.1 人性化主页 (21)
5.3.2 监测分析 (21)
5.3.3 数据导出 (22)
5.3.4 预警设置 (22)
6. 结构评估系统 (22)
6.1 趋势分析 (23)
6.2 阀值法 (23)
6.3 原始指纹法 (23)
6.4 可靠性评估 (24)
7.系统供电 (24)
8.系统防雷 (27)
9.施工方案 (32)
9.1 线缆敷设、接续、测试 (32)
9.2 GNSS接收机安装 (33)
9.3 雨量计安装方法 (34)
9.4 系统维护 (35)
10.设备检定 (36)
11.安全文明施工 (36)
12.业绩展示 (40)
12.1湖南省益马高速浮邱山边坡北斗监测 (40)
12.2湖南省龙永高速夯力湖II桥左边坡北斗监测 (41)
12.3湖南省龙永高速红岩溪特大桥6号墩边坡北斗监测 (42)
基于北斗系统的都柳江温寨杭电枢纽工程进场路边坡
自动化安全实时在线监测方案设计
1.引言
1.1远程在线监测的目的、意义及必要性
边坡作为交通基础设施建设和营运过程中的重要安全影响因素，数量众多，尤其是多山地区，公路边坡呈现连片、复杂的趋势。然而，许多重要的边坡都没有建立预测其安全性的监测系统，不能及时发现这些重要边坡的一些异常状况，以做出相应的防患措施。一些区域发生的边坡滑坡事故，已造成巨大的经济损失和不良的社会影响。分析产生这些事故的原因均较为复杂，如边坡受自然力（地震、暴雨等）和人类工程活动的影响导致土体受影响，最终导致失稳。或者已有支护结构（支护结构等）老化至不能抵御失稳土体的冲击从而导致灾害发生。如果能对边坡以及支护结构的状态进行监测，从而对边坡以及支护结构的健康状况给出评估，在灾害来临之前发出预警，将会大大降低灾害发生的概率。
迄今为止，国内外已对滑坡理论进行了较深的研究，但由于滑坡发生的地质条件复杂、作用因素众多，同时又是一个动态的过程，要弄清其发展规律，是非常困难的。因此，查明边坡的稳定性、实现安全经济的交通运营，建立边坡安全监测系统是非常必要的。
边坡安全监测系统是边坡安全掌握及其支护结构维护决策系统的支撑条件之一。建立结构健康监测系统的目的在于确定边坡结构的安全性，监测支护结构的承载能力、运营状态和耐久性能等，以满足安全运营的要求。主要目的为以下几个方面：
对边坡稳定性进行有效监控，修正在施工过程中各种影响支护结构的参数误差对支护结构的影响，确保支护结构运营期间满足安全要求。
通过实时的结构参数监控，对于边坡本体以及其支护结构的重要参数的长期变化可以有较为详细地掌握，从而及时有效地反馈边坡以及其支护结构的安全状况。其意义主要有：
（1）及时把握边坡的安全状态，评定边坡的稳定性，以及通过支护结构的运营阶段的工作状态，识别支护结构的损伤程度评定支护结构的安全、可靠性与耐
久性；
（2）为运营、维护、管理提供决策依据，可以使得既有边坡支护工程的技术改造决策更加科学、改造技术方案的设计更加合理、经济；
（3）为滑坡研究中的未知问题的研究提供了新的契机，由边坡活动状态及其环境所得的信息不仅是滑坡理论研究和试验室调查的补充，而且可以提供有关滑坡行为与环境规律的最真实的信息。边坡健康监测不只是传统的边坡检测和安全评估新技术的应用，而且被赋予了监控与评估、验证和研究发展三方面的意义。
1.2传统监测与在线监测
传统监测的主要技术参数均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大，受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人为误差。同时，人工监测还存在不能及时监测各项技术参数，难以及时掌握工程的各项安全技术指标等缺点，这些都影响工程的安全生产和管理水平。
（1）传统监测面临的困扰
高风险：监测所处环境复杂险恶，人身安全难以得到保障；
高成本：长期监测等于长期投入，成本较高，难以维系；
低效率：人工监测频率受限，受干扰因素多；
服务差：测试数据难以评估结构健康状况；在特殊情况如极端天气条件下，难以获取有效数据。
（2）在线监测的优点
在线监测技术的发展很好的解决了目前传统人工检测中的不足；
零风险：通过传感设备智能化的感知结构物信息，无需人员在场；
低成本：一次投入，长期监测；
高效率：能够全天候24 小时实时监测、当结构物出现异常时，系统能够第一时间将预警信息以短信的方式通知相关管理人员；
服务优：可测得连续海量数据，监测结构物长期性能发展，提供任意时段报告，在特殊情况如极端天气条件下，可稳定获取有效的数据。
传统监测与在线监测的对比见表1.1。
表1.1 传统监测与在线监测对比
项目传统人工监测在线安全监测
时效性很难保证数据稳定，尤其在恶劣
天气下
不受天气影响实时监测，在恶劣环境
下仍保证数据稳定
连续性进行定期（比如一年或两年一
次）的检验
进行长期不间断的24小时在线测试，
能够反应细微的变化趋势
准确性系统误差和随机误差比较大基本上客服了人的主观造成的误差
可量化以观察为主，数据量化困难以科学的数据来监测，以量化为基础，提供海量的数据
便捷性非常繁琐，人工记录再输入电脑随时查看，后台操作，实现自动化、远程化、可回查、可复制性强
安全性需要人工监测，恶劣环境下对于
人的安全很难保证
安全稳定、主观误差小
针对传统人工监测中的问题，在线监测技术的发展很好的解决目前人工监测中的不足，特别对边坡的安全状态，在线监测技术能够很好的弥补人工监测的不足。
我公司北斗变形监测系统通过系统性的构建传感器神经网，综合性的分析边坡安全状态，并对超过安全状态的部位进行预警。通过合理整合硬件，将最可靠地传感器安装在最适合的部位，且通过由自身公司软件团队定制的监测系统可达到以下效果：
（1）、能够实现远程自动化监测，无需人员进行监控，采集方式可以定制触发采集、定时间采集、特殊事件采集和实时采集等。远程自动化采集可以实现远程采集监测，无需人员多次进入现场观察，减少人员高空作业次数。
（2）、系统传输方式灵活高效，在500m 范围可以实行有线近距离传输。对于超长范围可以使用在线采集传输。在一些电磁环境复杂的地方甚至可以使用光纤传输，以确保数据的真实可靠性。
（3）、实现测试数据信息化管理，相关人员可以通过不同权限登入以太网或者利用手机取得现场结构安全数据及安全评估信息。
（4）、通过实施监测得到丰富的数据样本，通过系统的自动分析功能，结合环境因素（温湿度、雨量等因素）的影响，综合得出边坡的实际变化发展趋势，全面了解边坡结构的安全状况。
（5）、当结构出现异常信息时，系统自动进行预报警，并通过声光报警、短信方式将信息及时转达给相关管理人员。
（6）、对各个监测项设定警戒值，及时对存在隐患部位进行预警，准确的反映所存在问题的部位。以及通过问题，合理的调试修理所存在的问题。
（7）、每月提供翔实数据报告给管理者，并对结构当前状态进行全面评估。
1.3北斗在线监测系统整体框架
北斗在线监测系统，是卫星定位技术、精密传感测量技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结合的产物。系统具有数据储存，数据分析，安全跟踪，实时响应，实时报警等强大功能。北斗在线监测系统，系统由监测子系统、基准站子系统、数据中心子系统、客户端子系统组成，具备信息共享，具有各项监测参数的分析、预警功能。系统软件操作人性化、智能化程度高、实时性强、工作效率高，可以根据用户实际需求进行深度定制，非常适合各类在线监测。
北斗变形监测系统示意图
北斗变形监测系统框架结构图
1.4北斗在线监测系统特点
（1）自主研发的定位算法，高精度的解算软件（毫米级精度）
自主研发的DreamNET解算软件，兼容GPS/GLONASS/北斗三系统联合数据处
理，自主高精度定位算法、实时毫米级定位。
（2）自动化程度高、可实现连续实时观测
采用卫星定位技术进行监测，不受气候条件限制、无需通视、时间分辨率高、
自动化程度高。可利用现有光纤网络、移动通讯网络、无线速传电台在偏远地区
实现数据采集、传输实现24小时连续的实时观测。
（3）监测成本低，可以大范围普及应用
高精度的卫星定位数据自动采集、分析、处理和发布，无需人工操作节约大量人力物力，长期监测大幅降低了监测成本，可大范围普及应用。
（4）可视卫星数较多，数据真实性可靠。
全面兼容三大卫星导航定位系统（北斗/GPS/ GLONASS），在峡谷、山谷等视野遮挡特殊环境下，可视卫星数较多，可用性及可靠性高，且支持单北斗提供服务，数据安全可靠。
（5）国家政策大力支持推广
?中共中央办公厅、国务院办公厅发布《国家信息化发展战略纲要》，
提出统筹北斗卫星导航系统建设和应用。
?国务院印发《“十三五”国家信息化规划》，提出北斗系统建设应
用等优先行动
?交通运输部发布《关于在行业推广应用北斗卫星导航系统的指导意
见》
?国家发展改革委、交通运输部、住房城乡建设部、国土资源部联合
下发《关于加强干线公路与城市道路有效衔接的指导意见》，指出研发利用北斗技术，实现无障碍通行支付。
国务院发布《中国交通运输发展》白皮书，指出在交通行业，北斗导航等信息化、智能化技术广泛应用。
2.项目概述及系统设计依据和原则
2.1项目概述
2.2设计依据
本边坡的在线监测系统设计主要依据如下：
1、《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T 0218-2006）；
2、《滑坡防治工程设计不施工技术规范》（DZ0240-2004）；
3、《崩塌·滑坡·泥石流监测规范》（DZ-T0221-2006847）；
4、《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）；
5、《地质灾害危险性评估规程》（DB50/139-2003）；
6、《土壤环境监测技术规范》（HJ-T-166-2004）；
7、《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）；
8、《混凝土结构设计规范》（GB50010）；
9、《水利水电工程地质勘查规范》（GB 50287—1999）；
10、《铁路工程地质泥石流勘测规则》（GBJ 27—1991）；
11、《降水量观测规范》（SL21-2006）；
12、《公路工程技术标准》（JTG-B01-2014）；
13、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）；
14、《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）；
15、《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）；
16、《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）；
17、《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）；
18、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
19、《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）；
20、《国家三、四等水准测量规范》（GBl2898-91）；
21、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314—2009）；
22、《电子计算机机房设计规范》（GB50174—93）；
23、《计算机场地通用规范》（GB/T2887-2011）；
24、《建筑物防雷设计规范》 (GB-50057-94)；
25、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB-50343-2004)；
26、《视频安防监控系统工程设计规范》(GB-50395-2007)；
27、《光缆线路自劢监测系统工程设计规范》(YD5066-2005)；
28、《信息技术设备用不间断电源通用技术条件》（GB/T14715-93）
29、《综合布线系统工程验收规范》（GB 50312-2007）
30、《电子设备雷击保护导则》（GB/T7450-1987）
31、《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394－2008）。
2.3在线监测系统设计原则
监测系统是提供获取边坡结构信息的工具，使决策者可以针对特定目标做出正确的决策，其设计原则如下：
（1）保证系统的可靠性：由于边坡结构安全监测系统是长期野外实时运行，保证系统的可靠性，否则先进的仪器，在系统损坏的前提下也发挥不出应有的作用及效果。
（2）保证系统的先进性：设备的选择、监测系统功能与现在技术成熟监测及测试技术发展水平、结构安全监测的相关理论发展相适应，具有先进和超前预警性。
（3）可操作和易于维护性：系统正常运行后应易于管理、易于操作，对操作维护人员的技术水平及能力不应要求过高，方便更新换代。
（4）系统具有远程固件升级功能：根据系统自检及系统需求可通过远程固件进行完善，且系统具备各种类型的通讯协议和接口，可为后期设备升级服务。
（5）以最优成本控制：本方案的一个原则就是利用最优布控方式做到既节省项目成本、后期维护投入的人力及物力，又能最大限度发挥出实际监测的效果。
2.4在线监测系统设计总体思路
边坡在线安全监控系统工程要紧密结合边坡实际情况，结合相关技术的发展。注重实用性、可靠性、先进性、可操作性、易维护性、完整性和可扩容性等几个原则。边坡安全综合管理系统除了对安全监测建设中涉及的参数进行综合管理外，还应综合考虑环境参数对边坡稳定性的影响。
总之，本系统坚持贯彻“技术可行、实施可能、经济合理”的基本原则，使得边坡安全监测系统做到可用、实用、好用的程度，充分发挥作用，为边坡的养护管理以及安全运营提供技术上的支持。
2.5本边坡在线监测系统框架
按照监测对象及监测内容，本方案将边坡在线监测系统划分为二个子系统：边坡本体稳定监测子系统和环境监测子系统。
（1）、边坡本体稳定监测子系统
边坡所处地质情况较为复杂，加上可能出现的恶劣气候环境，如暴雨、雨雪等情况，这些对边坡的表面位移、内部位移会造成不同程度的影响，由于现场开挖边坡范围内未见地下水，亦无地下水露头，勘探深度范围内也未遇稳定的地下含水岩组，进行监测，仅需对边坡的表面位移、内部位移进行监测。
（2）、环境监控子系统
边坡所处的气候环境对边坡稳定性有着较大影响，应加强对环境的监控，本方案主要对降雨量进行监测。
3.本边坡在线监测系统设计
本边坡在线监测系统采用总体设计，分项实施的架构模式。其中所有子系统的数据采集终端可整体集中到一个集成工作站点，用于在线实时采集各监测站点的数据信息。监测系统各分项采集设备可采用RS485 集线形式传输至集成工作站点，主通讯设备的各接口连接各监测分系统总线。测区分系统承担不同的监测功能，每个分系统下面集联各测点设备（采集仪或传感器），该模式可适用于目前所有类型边坡及自然山体等结构的监控。通讯主站可设计成分别支持在线、光纤、以太网（TCP/IP 协议）等数据传输形式。
3.1本边坡在线监测的监测参数
边坡的失稳，一般总是有相当长的变形发展期，并不是突然发生的。通过边坡的位移变形（表面位移、内部位移、裂缝）、支护结构变形、环境监测，不但可以预测其失稳滑动，根据边坡的动态变化规律还可以及早采取处治加固措施。因此，根据边坡实际情况，主要选取的监测项包括：表面位移监测和环境监测。边坡具体监测项目及作用如下。
表3.1 监测项目及作用
序号量测主要项目主要作用
监测支护前后边坡位移变化情况，评价支护效果，判断边
1 坡体表面位移
坡稳定性
2 降雨量监测坡体雨量，评估降雨对边坡稳定性的影响
对该边坡进行在线监测系统设计的过程中，考虑边坡的环境、等级及实际危险截面等，再进行健康监测设计。监测系统设计需要结合工程实际情况，根据监测参数类型，完成以下工作：
传感器选型与布点，现场总线布设，采集设备组网等。
3.2各监测项传感器选型与布点
在传感器选择时，首先要考虑传感器的长期稳定性，然后考虑传感器的性能指标与性价比，另外还需重点考虑提供传感器设备厂家的后续服务等问题。
表3.2 监测项传感器汇总表
监测项传感器测点布设
表面位移GPS+BD接收机边坡危险点位
降雨量雨量计边坡本体上
边坡监测系统中，传感器的选择原则为：
1) 稳定性：长期监测用传感器必须具备长期稳定性，应保证在使用期限内传感器的量程、精度、线性度等指标不发生变化。避免由于传感器的变化带来安全评估的错误信息。
2)适用性：传感器的选择应选取合适的量程、精度等指标，不能比结构测试的要求低，也不必强求高精度，应根据实际情况选择合理的指标，以保证最优的性价比。
3) 耐久性：由于传感器在边坡的工作环境较为复杂，在此环境下，选择的传感器应该具有防雷、防尘、防潮等功能。
4) 先进性：由于边坡健康监测是长期的工作，选择的监测设备也应该具有一定的先进性，以保证设备能在长时间内属于较为先进的测试手段，在测试技术上也应保持一定的先进性。
5) 可更换性：作为电子产品，测试传感器以及采集设备的寿命肯定难以与长期存在的边坡平齐，既然设备存在坏的可能性，那么在选择设备，以及进行设备安装时应该考虑可更换性。
监测点的布置原则是：边坡在充分考虑边坡地质条件和边坡潜在破坏模式的情况下，应以施工安全监测和长期监测为主，突出重点，兼顾全局。
3.2.1 边坡位移变形监测
边坡的失稳，一般总是有相当长的变形发展期，并不是突然发生的。通过对边坡的位移变形进行监测，不但可以预测其失稳滑动，根据边坡的动态变化规律还可以为边坡支护施工提供指导性建议。
3.2.1.1 测点布设
表面位移变形
边坡表面位移监测常用的传统方法之一是建立高精度的大地测量控制网。这种大地测量方法工作量大，作业时间长，观测精度受人工、气候等因素影响较大，在连续性、实时性和自动化程度等方面己越来越难以满足大规模实时监测的要求。本方案采用北斗监测系统对边坡表面位移进行实时监测。有以下优点：
◆ 观测不受气候等外界条件的影响，可常年、全天候观测；
◆ 监测工作可无人值守，极大地提高生产效率。
◆ GNSS设备可对已产生较大滑坡变形的危险点位进行实时监测。
本边坡表面位移监测点选取关键断面，布设2条断面，布置6个测点，监测点布设在高程283.20m渐变宽度马道以上的马道上，具体布设位置详见---监测点平面位置示意图，且在边坡周围地基稳定处设置一个基点。
3.2.1.2 采集制度
可进行实时监测，也可根据需求设置指定时间段进行采集。
3.2.1.3设备选型
表面位移监测
本项目选用GNSS接收机 VNet8 ，VNet8三系统八频接收机是一款支持北斗、GPS和GLONASS的全系统监测专用接收机，是基于我司VNet系列产品衍生的一款产品，基于192通道Nebulas芯片，支持北斗B1/B2/B3+GPS L1/L2+GLONASS L1/L2,是目前市场真正支持高精度北斗的全系统监测专用接收机。
支持输出频率20Hz.适合在恶劣环境下对桥梁、高层建筑物、混凝土坝等进行高精度监测。
跟踪通道
◎192 通道
◎北斗 B1 +B2 +B3
◎GPS L1 C/A 码, L2C, L1/L2/L5
◎GLONASS L1/L2
定位精度
◎静态、单历元解算精度：
◎平面：±(2.5mm+1x10-6D)，
◎高程：±(5.0mm+1x10-6D)
◎单历元解算初始化时间：
◎小于10分钟
◎动态解算精度
◎平面：±(8mm+1x10-6D)，
◎高程：±(15mm+1x10-6D)
◎初始化可靠性：一般大于99.9%
◎支持长基线解算
输入/输出格式
◎差分电文：sCMRx,CMR, CMR+, RTCM 2.x, RTCM 3.0/3.1/3.2
◎观测值数据：ZHD, RINEX, BINEX,RANGEA
◎定位数据/状态信息：NMEA-0183 V2.0/2.3
数据资料记录
◎内置储存容量：1GB
◎配置 SD 卡容量：4 GB
◎储存格式：ZHD.RINEX,BINEX
◎命名选择的文件：多样化
◎存入数据检索和调动：网络下载
◎数据管理：支持循环存储
接口
◎1个RS232端口，支持气象仪，倾斜仪，传感器
◎1个以太网端口
◎1个外部时钟接口，支持外部高精度原子钟接入
◎4个电源输入口，相互独立
◎1个GSM天线接口
◎以太网：RJ45连接器，支持HTTP、NTRIP，支持10个同时存在的TCP/IP 数据流
◎无线网：支持GPRS或CDMA接入，WIFI接入
◎蓝牙：支持2.4GHz连接
安全
◎可选择的HTTP登录上网, 实时认证, SSL认证
◎用户分级访问权限、每次支持 10 个用户同时登陆
用户界面
◎ 5个LED指示，2个按钮键盘，Web 用户界面
电源
◎ 7 ~ 36 V 的直流电输入
◎ 120Ah的蓄电池可以工作 250 个小时以上。
◎功率 4W
环境
◎工作温度：-40℃ ~65℃
◎存贮温度：-40 ℃~80 ℃
◎防水防尘：IP67
◎重量：1kg
◎大小：22.5x13.8x7cm
VNet8接收机及天线
3.2.2 环境参数监测
环境参数包括环境温度、湿度、降雨量，其中降雨量对边坡稳定性影响尤为严重，因此本方案对降雨量进行重点监测。
3.2.2.1 测点布设
降雨量监测点布置在边坡的无遮挡处，本方案将降雨量测点布置在一级平台上，共布置一个雨量计。
3.2.2.2 采集制度
可进行实时监测，也可根据需求设置指定时间段进行采集。
3.2.2.3传感器选型
（1）降雨量监测选用智能雨量站监测装置，智能雨量站监测常用仪器设备有虹吸式雨量计、称重式雨量计、翻斗式雨量计、容栅式雨量计等。
常用设备优劣势对比如下：
1）翻斗式遥测雨量计结构简单、维护方便、可靠性较高、经济实惠，并且早已广泛应用于水文测报系统中。其工作原理是：当雨水通过漏斗进入机械稳态组件构成的翻斗内，达到一定的量时，引起翻斗翻转并产生一个脉冲信号从而触发计数器。
2）容栅式雨量计采用数字化电路设计，计量精度高、兼容性好、操作方便、可靠性好等优点，但维护难度大、用电要求高、使用成本高等缺点。
3）虹吸式雨量计计量精度低、可靠性低等缺点，其工作原理是：雨水流入筒内，浮子随之上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬，在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部
时，虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。虹吸一次，雨量为10毫米。
由上分析本边坡在线监测系统中降雨量监测选择智能雨量站监测装置翻斗式雨量计。
（2）设备技术参数
选用翻斗式雨量计，翻斗式雨量计主要技术参数如下：
降雨量监测---雨量计设备主要技术参数
雨量计雨量计分辨率0.1/0.2/0.5/1mm可选
可支持水位计
浮子/压力/超声波/脉冲雷达/气泡式水位计（RS485接
口）
遥测终端
机
CPU 32位
主频32.768KHz~32MHz
通讯速率9600bit/s
供电方式
雨量站
5W/8V太阳能电池板
16Ah/3.7V内置锂电池
雨量水位站20W/16V太阳能电池板雨量站平均耗电全速：< 100mA，节电：< 10mA，掉电：< 100μA 雨量水位站平均耗电全速：≤ 50 mA，节电：≤7mA，掉电：≤1mA 固态存储容量8M bytes
时钟精度小于5秒/天（系统可自动校时）
分辨率
温度≤±1℃
电压≤± 0.2V
工作环境
温度：-20~+60℃；
湿度：0～95％，无凝露
通信方式GPRS（或CDMA）/SMS/USB，北斗卫星通讯
平均无故障时间（MTBF）≥25000h
PVC立柱长1米
（3）精度指标
现选用设备测量精度≤0.1mm/min，满足国家规范0.2mm/min的监测精度要求。
（4）系统工作原理
雨量/雨量水位监测站用于野外环境的降雨、水位自动监测，具有雨量（水位）数据智能采集，长期固态存储和远距离传输功能。监测数据可通过GPRS、CDMA、北斗卫星通信方式传输到监测与预警云服务平台。
监测站由太阳能电池板、遥测终端机、雨量计（水位计）等组成，提供多种
电源管理模式，可实现低功耗工作模式下的双向通信；利用法拉第原理设计的一体化结构具有出色的防雷特性。是一款非常适合野外恶劣环境，具有高性价比的雨量自动监测系统终端产品。其主要功能和特点如下：
◆一体化结构，体积小、无需集成，安装简便，成本低廉
◆雨量计分辨率任意可选，采用增量控制、定时控制两种数据发送触发机制
◆采用多种供电方式，极低功耗控制。
◆支持GPRS/CDMA/北斗卫星等通讯方式。支持多中心工作模式，遥测站可向多达4个中心站发送数据，每个中心可拥有两种通信信道且互为备份
◆支持远程唤醒，响应中心命令。在监测站休眠状态下，中心可以随时唤醒监测站进行数据采集、读取任意时段自记数据或修改监测站配置信息等工作雨量计工作示意图如下所示：
降雨量监测系统工作示意图
野外监测点实际效果图
4.数据采集传输和处理优化
4.1数据采集的一般结构
数据采集系统的设备主要包括：各类监测传感器、数据采集设备以及通信、数据分析软件等，其采集结构示意图如下所示：
图4-1 数据采集、信号结构示意图
一般根据边坡的现场环境，在边坡的相应地方设置监测点，然后将传感器安装在监测点上面，将现场所有安装的传感器连接到外场监测站，在外场监测站安装一个采集仪防护箱，所有的传感器连接电缆全部引进采集仪防护箱连接采集仪，系统由远程控制，通过采集仪采集传感器数据后，将数据通过在线数据传输的方式将传感器数据直接传输到控制中心，保证了数据的可靠性，并可以实时对采集点进行认证、连接、管理和控制。
边坡监测系统中的数据采集系统主要包括传感器网络、数据采集设备、在线数据传输模块、数据分析等组成。数据采集设备主要是根据不同的传感器选择不同的采集仪，采集仪一般是由信号调理电路、A/D 采样、数据存储、通信等模块组成。采集设备首先将传感器数据采集，信号经过电缆传输，经过信号调理部分，进入A/D 转换器，将模拟信号变为数字信号，再经过数据处理，将数据存储或是通过在线数据传输将数据传送到控制中心，由上位机软件进行数据分析。根据边坡监测的范围，可以选择安装多个监测点，这样有利于减少传感器布线，安装简便快速。
4.2数据的传输方式
数据的传输则可利用成熟的GPRS/GSM 网络，通过灵活地控制设备的采集制度，进行远程控制。
北斗卫星定位系统工作原理 北斗卫星定位系统是全球卫星定位系统的一种，他工作的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当北斗卫星行为系统的卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。北斗卫星定位系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于30 0m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0. 1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，
其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。可见北斗卫星定位系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。 工作原理1 北斗卫星定位系统接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及北斗卫星定位系统信息，如卫星状况等。 北斗卫星定位系统接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精
北斗卫星导航系统 （一）概述 北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。 随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。 （二）发展历程 20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供
服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。 （三）发展目标 建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。 （四）建设原则 中国坚持“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设和发展北斗系统。 ——自主。坚持自主建设、发展和运行北斗系统，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力。 ——开放。免费提供公开的卫星导航服务，鼓励开展全方位、多层次、高水平的国际合作与交流。 ——兼容。提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，鼓励国际合作与交流，致力于为用户提供更好的服务。 ——渐进。分步骤推进北斗系统建设发展，持续提升北斗系统服务性能，不断推动卫星导航产业全面、协调和可持续发展。 （五）发展计划 目前，我国正在实施北斗三号系统建设。根据系统建设总体规划，2018年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提
北斗高精度 大型仓储物流中心车辆监控与调度管理系统 联系人:____________ 联系电话: ___________ 上海联适导航技术有限公司 中国上海
目录 1．行业背景 (2) 2．智能交通国内外的发展背景及意义 (3) 2.1国外的发展现状 (3) 2.1国内研究现状 (4) 3．北斗卫星定位技术的发展 (5) 3.1 北斗卫星导航系统 (6) 3.1.1概述 (6) 3.1.2发展历程 (6) 3.1.3建设原则 (6) 3.1.4发展计划 (7) 3.1.5服务 (7) 3.2北斗卫星导航系统的应用 (8) 3.3北斗卫星导航产业的发展 (8) 1.3.1 北斗二代导航产业链启动，2020年市场规模将超4000亿元 (8) 1.3.2 北斗产业空间巨大，北斗产业规模广阔的增长空间 (9) 4．北斗高精度大型仓储物流车辆监控与调度管理系统 (10) 4.1车载终端设计 (11) 4.1.1 GPRS/3G通讯模块 (12) 4.1.2 北斗高精度RTK设备 (13) 4.2监控调度管理中心设计 (13) 4.2.1 服务端中间件 (14) 4.2.2 客户端监控调度系统 (14) 4.3系统管理的效果 (15) 5．产品清单 (16)
1．行业背景 随着信息技术的发展，大型物流行业正面临着激烈的市场竞争和严峻的挑战。在这种情况下，依托现有的资源优势，运用通信技术和信息技术，积极培育和发展业务，在信息领域挖掘新的利润增长点，必将成为物流实施可持续发展战略的重要手段之一。 仓储物流公司拥有遍布全国的网点资源和人力资源优势，凭借公司的实物流、信息流、资金流合一的优势，业务范围已经深入到社会生产生活的各个领域和层面，有着众多企业无法比拟的资源优势。通过推进具有行业特色的业务，将能够开创基于现有业务的新型服务模式，为企业创造新的利润增长点；通过提供丰富的服务内容，满足广大消费者的新需求，进一步提高消费者满意度，增强物流业务的竞争力；完善企业内部生产作业流程，降低运营成本，提高工作效率，增强物流仓储公司的市场竞争力。 从二十世纪九十年代开始，各种汽车在数量上持续的保持增长状态，交通紧张的状况随着社会经济的快速发展、城市道路建设的加快不断加剧，每一个国家都存在着不同程度的交通拥挤以及交通堵塞的状况，交通事故的数量不断增多，车辆呈分散状态，对管理造成困难，车辆的失窃等一些问题对人民群众的日常生活以及社会的正常发展造成了的严重影响圆。如何对车辆进行科学规范的管理成为一个急需要被解决的重大课题。 在研究这一问题的过程中，智能交通系统(ITS，Intelligent Transportation System)应运而生，它的思想是从系统的观点出发，把车辆和道路综合起来考虑，并将先进的信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、导航定位技术、图像分析技术以及计算机网络和处理技术等有效的综合应用于整个交通管理体系，建立起一种在大范围内，全方位发挥作用的、实时准确高效的运输管理系统。 车辆监控与调度管理系统是智能交通系统(ITS)的一个重要组成部分，而几乎所有的车辆监控系统都在很大程度上都要依赖于全球定位系统、地理信息系统(GIS)以及通信技术、全球定位系统的定位技术使车辆监控中的实时跟踪功能成为可能；地理信息系统(GIS)条件下的电子地图数据库为车辆监控功能提供了存
基于北斗的车辆监控调度系统 解决方案 北京国翼恒达导航科技有限公司
目录 1系统概述 (1) 2系统建设目标 (1) 3系统总体设计 (2) 3.1 系统总体结构 (2) 3.2 系统组成 (3) 4车辆监控管理平台分系统设计 (3) 4.1 车辆实时监控管理软件 (3) 4.1.1 地图服务 (3) 4.1.2 车辆位置监控 (4) 4.1.3 车辆轨迹回放 (4) 4.1.4 车辆状态监控 (5) 4.1.5 车辆报警管理 (5) 4.1.6 车辆指挥调度 (6) 4.1.7 车辆统计分析 (6) 4.1.8 系统管理 (7) 4.2 北斗指挥机 (7) 5智能车载终端分系统设计 (7) 5.1 北斗RDSS车载终端 (8) 5.1.1 产品功能 (8) 5.1.2 产品技术指标 (8) 5.1.3 产品结构特征 (10) 5.2 导航仪 (11) 5.2.1 产品性能指标 (11) 5.2.2 产品结构特征 (12) 5.3 嵌入式软件 (13) 6 系统预算 (14)
1系统概述 在不同行业领域的应用中，车辆不再简单充当运输载体，车辆管理部门往往把车辆作为一个信息点对其进行数据采集跟踪指挥布控。在现阶段，车辆监控普遍采用GPS（全球定位系统）与其他通信系统相结合的方式，实现对车辆监控的要求。但是采用这种车辆监控方式也存在着诸多的弊端，如在移动基站信号覆盖弱的地方，通信成功率低、车队之间无法远距离通信、上级管理部门无法指挥调度等问题，都将影响监控系统的稳定可靠性。北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的全球卫星定位与通信系统，随着我北斗二代系统投入使用，北斗系统运用于各特种车辆及重点车辆监控，是必然的发展趋势。 基于北斗的车辆监控调度系统将北斗卫星导航定位技术、GIS地理信息系统技术、互联网技术有机结合，针对不同类型车辆如危化品运输车、客运车、政府部门车辆及各种特种车辆如警用车、运钞车、消防车，救护车、邮政车、工程抢险车等，可提供系统监控中心的整体解决方案。监控中心通过北斗卫星网络，能够实现全天候网络无缝覆盖获取车辆的地理位置、运行方向、运行速度及各种状态信息，对车辆进行实时监控、调度、发布服务信息、受理各种类型的报警信息等。本系统扩展性强，配置灵活方便，规模可大可小，监控中心可适应小到几辆车，大到数万辆车的监控和管理。 2系统建设目标 基于北斗的车辆监控调度系统以北斗卫星导航系统作为车辆定位和监控调度及监控中心与车辆间通信的支持平台。本系统能够在广阔疆域全天候、无缝隙、
xxxx导航系统定位原理及其应用 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括： 定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。 其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标
中国北斗卫星导航系统 （2016年6月） 中华人民共和国 国务院新闻办公室 目录 前言 一、发展目标与原则 二、持续建设和发展北斗系统 三、提供可靠安全的卫星导航服务 四、推动北斗系统应用与产业化发展 五、积极促进国际合作与交流 结束语
前言 北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。 20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；计划在2020年前后，建成北斗全球系统，向全球提供服务。 随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。 一、发展目标与原则 中国高度重视北斗系统建设，将北斗系统列为国家科技重大专项，支撑国家创新发展战略。 （一）发展目标 建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。 （二）发展原则 中国坚持“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设和发展北斗系统。 ——自主。坚持自主建设、发展和运行北斗系统，具备向全球用户独立提供卫星导航服务的能力。 ——开放。免费提供公开的卫星导航服务，鼓励开展全方位、多层次、高水平的国际合作与交流。 ——兼容。提倡与其他卫星导航系统开展兼容与互操作，鼓励国际合作与交流，致力于为用户提供更好的服务。
北斗卫星导航系统测量型终端通用规范（预） 2014.08.14 1 范围 本标准规定了北斗卫星导航系统测量型终端（以下简称北斗测量型终端）的技术要求、检验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存等。 本标准适用于利用载波相位观测值进行静态测量、后处理动态测量、RTK测量的北斗测量型终端的研制、生产和使用。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ?GB/T 191 包装储运图标志 ?GB/T 2828.1—2003 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 ?GB 4208—2008 外壳防护等级（IP代码） ?GB/T 4857.5 包装运输包装件跌落试验方法 ?GB/T 5080.1—1986 设备可靠性试验总要求 ?GB/T 5080.7—1986 设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案 ?GB/T 5296.1—1997 消费品使用说明总则 ?GB/T 6388 运输包装收发货标志 ?GB 9254—2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法 ?GB/T 9969—2008 工业产品使用说明书总则 ?GB/T 12267-1990 船用导航设备通用要求和试验方法 ?GB/T 12858-1991 地面无线电导航设备环境要求和试验方法 ?GB/T 13384—2008 机电产品包装通用技术条件 ?GB/T 15868—1995 全球海上遇险与安全系统（GMDSS）船用无线电设备和海上导航设备通用要求、测试方法和要求的测试结果 ?GB/T 16611—1996 数传电台通用规范 ?GB/T 17626.3—2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 ?GB/T 19391—2003 全球卫星定位系统（GPS）术语及定义 ?GB/T 20512 GPS接收机导航定位数据输出格式
车辆G P S/北斗定位监控方案 河北任安电子科技有限公司 2014年7月20日 目录
一、概述 北斗系统是自行研制的全球与（BDS），是继美（GPS）和俄之后第三个成熟的。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度高，授时精度高。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统和、格洛纳斯系统及欧盟一起，是卫星导航委员会已认定的供应商。 采用BD2B1/GPS/北斗L1双模模块，实现北斗/GPS/北斗双模卫星定位监控，结合汽车行驶记录?仪，信息显示屏，TF卡存储，打印机，驾驶员IC卡身份识别，语音通话，多媒体监控存储，多种数据接口。汽车标准安装嵌入式结构设计，一体化结构。完全符合国标GB-T19056-2012/?部标JT/T794-2011标准和交通部《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端技术规范》的要求。适合于交通部推广客车、货车和危险品车北斗应用的要求。
1.1系统设计目标及原则 1.1.1系统设计目标 通过对GPS/北斗应用需求的认真分析与仔细研究，确定以下设计目标： 车辆监控平台与TMS之间无缝对接，能够实现车辆状态实时查询，提升客户满意度。系统设计为各类车辆分别提供各种专有报表，系统统采用分组管理，不同类型的车辆归入不同分组，便于管理。保证系统安全的前提下采用国际通用的系统规范、传输协议和子系统接口，能比较容易的实现与其他系统的网络连接和数据共享以及系统扩容。 1.1.2系统设计原则 系统设计必须遵循以下原则： 1)经济高效性。技术方案设计充分考虑市场经济原则，既有利于车辆的安全方便管 理，又有利于降低系统投资成本，特别是运营成本，能够充分考虑主控中心的市场化经营模式。 2)系统的开放性。系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络系统，并 支持二次开发。 3)系统的继承性。最大限度利用原有部分设备，充分利用已有硬件设备和网络资源。 4)系统的可扩展性。对系统终期容量及网络发展设想进行方案设计，实现平滑扩容。 对于不同的通信平台，只需要在主控中心分别设置一台前置设备进行数据交换即可实现连接。降低系统维护升级的复杂程度，提高系统更新、维护、升级的效率。 5)系统安全性。在互联网络中，防止非法用户享受服务，防止计算机病毒的入侵，总 体方案中提出了对车辆智能调度系统的闭环检测及网管方案。实现对整个网络的实时监控。软件设计及数据调度中采用纠错冗余技术，保证系统安全及准确性。
The Application of Compass in the Intelligent Transportation System Zhigang Xu Police Maritime Academy, Ningbo, China Xzg6708@https://www.doczj.com/doc/725762382.html, Abstract: According to the current development problems of developed urban transportation and Intelligent Transportation System (ITS), and the characteristics of Compass application in the ITS, the all aspects of applications of Compass in the ITS are analyzed in this paper, and then some problems about these applications and their suggestions are also proposed. Keywords: Compass; Intelligent Transportation System (ITS); Location Based Service (LBS) 北斗卫星导航系统在智能交通系统中的应用 徐志刚 公安海警学院，宁波，中国，315801 Xzg6708@https://www.doczj.com/doc/725762382.html, 【摘要】根据当前发达城市交通以及我国在智能交通系统发展中存在的问题，结合北斗卫星导航系统在智能交通系统中应用的特点，分析了北斗卫星导航系统在智能交通系统各方面的应用，并针对这些应用提出了可能存在的问题及建议。 【关键词】北斗卫星导航系统；智能交通系统；基于位置服务 1 引言 我国是一个经济持续发展的发展中国家，改革开放以来，城市化与汽车化发展十分迅猛。改革开放前，城市化水平不足19%，据今年公布的人口普查结果，我国的城镇人口接近6.66亿人，城镇化率达到 49.68 %；相应的车辆增长也非常快速，截至2011年6月底，全国机动车总量达2.17亿辆，其中私家车达7206万辆，并且私家车拥有率呈不断增长的趋势。反观中国城市道路建设情况，改革开放以来，中国道路交通设施及管理设施虽然有较大改观，但远远跟不上机动车增长速度，而且总体水平与发达国家有较大差距，特别是大多数城市路网结构不合理，道路功能不完善，道路系统不健全。造成城市交通拥塞严重，交通效率大大下降。另外，交通拥堵、车速下降以及车况差、车辆技术性能低等，致使汽车尾气对城市的空气污染剧增。同时，车辆状况差也直接影响到城市交通，并已成为制约我国城市交通的重要因素。以车况较好的北京市为例，平均日故障次数达500次以上，给城市交通带来巨大压力。另外一个问题，就是我国大多城市交通管理设施缺乏，管理水平不高。即使各地都建立了交通控制中心，大多只是实现了监视功能，而远没有发挥控制功能。 正是由于的车辆、道路和管理发展不均衡所带来的问题，迫切需要发展智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）来缓解上述问题。智能交通系统是以信息、通信、控制和计算机技术将人、车、路三者紧密协调、和谐统一，而建立起的大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输管理系统。ITS将有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率、促进社会经济发展、提高人民生活质量，并以推动社会信息化及形成新产业受到各国的重视，目前已成为世界21世纪交通系统的发展方向。我国在上世纪90年代末期就确立智能交通系统的研究和发展战略，并已经在北京、上海、广州等一些发达城市实施了ITS的“关键技术开发和示范工程”。经过十多来年的发展，我国ITS 发展总体形势良好，但在管理面层主要存在问题如下：体制分散，统一协调不够；引进太多，消化创新不够；政府主导，民间参与不够。从技术的战略面层来看，我国几乎所有的ITS都是建立在美国的全球定位系统（GPS）的基础上的，这是个基础性战略性的缺陷。现在我国的北斗卫星导航系统（下述简称“北斗系统”）发展快速，完全可以取代GPS在ITS的地位，北斗系统将在我国的ITS中具有更加重要和更广泛的应用。。 2 北斗卫星导航系统在智能交通系统中应用的特点 北斗卫星导航系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。空间星座部分由 5 颗对地球静止轨道（GEO）卫星和30 颗对地球非静止轨道 （Non-GEO）卫星组成。北斗卫星导航系统建成后将
北斗GPS卫星导航系统 建 设 方 案 贵州迪辰安信科技发展有限公司 二〇一三年五月
目录 目录 (2) 第一章建设背景 (4) 第二章北斗GPS卫星导航系统简介 (7) 2.1、什么北斗卫星导航系统 (7) 2.2、北斗卫星定位原理 (8) 2.3、北斗卫星工作原理图 (8) 2.3、北斗GPS卫星导航技术指标 (9) 第二章系统设计原则 (10) 第三章系统总体设计 (11) 3.1系统架构 (11) 3.2 技术架构 (12) 3.3 平台运行环境配置 (13) 3.4 服务端程序平台 (13) 3.5 GPS数据接入公安内网 (14) 3.6 北斗GPS监控客户端功能设计 (14) 3.7系统安全 (19) 第四章项目实施 (21) 4.1实施进度 (21) 4.2实施和验收方法 (21) 4.2.1项目的实施 (21) 4.2.2项目的验收 (21) 4.3项目管理及质量控制 (22) 4.3.1项目责任制 (22) 4.3.2项目质量控制 (22) 第五章运行维护体系 (23) 5.1系统的维护 (23) 第六章经费预算 (24) 6.1 硬件配置及费用预算 (24)
6.2 软件系统费用预算 (24)
第一章建设背景 1. 概述 随着我市城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。北斗GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。目前，用于公安、交通系统的主要是车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统。 2. 车辆GPS定位管理系统 车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位，结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。已经研制成功的如车辆全球定位报警系统，警用GPS 指挥系统等。分别用于城市公共汽车调度管理，风景旅游区车船报警与调度，海关、公安、海防等部门对车船的调度与监控。监控中心部分的主要功能有：?数据跟踪功能。将移动车辆的实时位置以贞列表的方式显示出来。如车号、经度、速度、航向、时间、日期等
北斗卫星导航系统 ——世界第三套全球卫星导航系统 工程总投资：100亿元 工程期限：1994年——2020年 北京时间2007年2月3日凌晨零时28分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。 北斗卫星导航定位系统是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），
是继美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）定位系统之后世界第三个成熟的卫星导航系统。 该系统分为“北斗一代”和“北斗二代”，分别由4颗（两颗工作卫星、两颗备用卫星）和35颗北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，其精度与GPS相当。中国在2000年至2007年先后发射了四颗“北斗一号”卫星，这种区域性(中国境内)的卫星导航定位系统，正在为中国陆地交通、航海、森林防火等领域提供着良好服务。 北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造,四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 日期火箭卫星轨道 2000年10月31日长征三号甲北斗-1A 地球静止轨道140°E 2000年12月21日长征三号甲北斗-1B GEO 80°E 2003年05月25日长征三号甲北斗-1C GEO 110.5°E 第三颗是备用卫星 2007年02月03日长征三号甲北斗-1D GEO 86°E 第四颗是备用卫星 2007年04月14日长征三号甲北斗-2A 中地球轨道(21500KM) 北斗二代首颗卫星
军用新型北斗卫星导航手持机 北斗卫星导航系统的历史 我国早在60年代末就开展了卫星导航系统的研制工作，但由于多种原因而夭折。在自行研制“子午仪”定位设备方面起步较晚，以致后来使用的大量设备中，基本上依赖进口。70年代后期以来，国内开展了探讨适合国情的卫星导航定位系统的体制研究。先后提出过单星、双星、三星和3-5星的区域性系统方案，以及多星的全球系统的设想，并考虑到导航定位与通信等综合运用问题，但是由于种种原因，这些方案和设想都没能够得到实现。 1983年，“两弹一星”功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好，这一系统被称为“双星定位系统”。双星定位导航系统为我国“九五”列项，其工程代号取名为“北斗一号”。 双星定位导航系统是一种全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统，可实现快速导航定位、双向简短报文通信和定时授时3大功能，其中后两项功能是全球定位系统(GPS)所不能提供的，且其定位精度在我国地区与GPS定位精度相当。整个系统由两颗地球同步卫星(分别定点于东经80度和东经140度36000公里赤道上空)、中心控制系统、标校系统和用户机4大部分组成，各部分间由出站链路(即地面中心至卫星至用户链路)和入站链路(即用户机至卫星
北斗卫星导航系统主要应用领域 1、交通运输重点运输监控管理、公路基础设施、港口高精度实时定位调度监控； 2、海洋渔业船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理； 3、水文监测多山地域水文测报信息的实时传输； 4、气象监测气象测报型北斗终端设备，大气监测预警系统应用解决方案； 5、森林防火定位、短报文通信； 6、通信时统开展北斗双向授时，研制出一体化卫星授时系统； 7、电力调度基于北斗的电力时间同步； 8、救灾减灾提供实时救灾指挥调度、应急通信、信息快速上报、共享； 9、军工领域定位导航；发射位置的快速定位；搜救、排雷定位等。 国家积极推动北斗民用化进程，一系列的鼓励政策，为北斗的应用发展提供了广阔的空间。北斗卫星导航系统解决了精准定位的问题，靠一个北斗终端就能走遍大江南北。北斗系统的定位服务将在未来智慧生活中发挥巨大作用。 如今的北斗卫星导航系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，北斗卫星导航系统在使用中产生显着的经济效益和社会效益。 在气象行业，北斗卫星导航系统广泛应用于气象观测、灾害监测和气象信息的收集与发布，包括大气风向风速、水汽含量、海风海浪、雷电观测和预警等，极大提升气象观测、预报和灾害预警发布水平，增强气象领域防灾减灾能力。 中国海洋渔业水域面积300多万平方公里，现有渔船100多万艘、渔业人口2000多万，海洋渔业涉及渔民生命安全、国家海洋经济安全、海洋资源保护和海上主权维护，现已成为北斗民用规模最大的行业。北斗卫星海洋渔业安全生产信息服务系统的应用极大地保障了渔船的出海安全，巩固和发展了渔业生产，推动了“平安渔业”建设。以赴南沙生产作业的渔船为例。农业部南海区渔政局建立了“南沙渔船船位监控指挥管理系统”，系统建成后，监控中心能随时获知渔船方位，大大方便了相关职能部门对渔业生产的管理，实现看得见的管理调度。当渔民在海上遇险时，可以通过渔船上的卫星导航通信系统向监控中心发送遇险报告，监控中心收到报告时就可以根据卫星定位确定距离遇险渔船最近的船只，
北斗卫星定位车载终端技术方案 三、技术原理 北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统为用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性。北斗卫星定位车载终端采用了多模块化、组合式优化设计，内置高性能芯片，各模块之间的接口采用标准接口，充分利用系统平台、移动通讯网络、因特网络，将汽车行驶记录仪、卫星定位、卫星导航、油耗检测功能集于一体，通过无线数据通讯接口（GSM、GPRS、CDMA）和GPS接口，能与监控中心系统进行数据通信和移动位置的定位，能够满足用户的多种需求。 除具有传统行驶记录仪的功能外增加了定位导航、监控跟踪、数据实时传送、油耗检测等功能，并且能够实现对车辆实时监管、调度，遇险报警远程网络监控，彻底改变了现有汽车行驶记录仪只能实地监管、事后监督的弊端；GPS/北斗2双模卫星定位模块，可以灵活配置信号处理通道工作于单GPS模式，或单北斗2模式，或GPS/北斗2混合模式；兼容目前现有的GPS单模定位，且能实现双模捕获、双模跟踪更加智能化、集成化。因此，基于以上原理设计的卫星车载终端监控系统，大大超出了传统行驶记录仪的功能，具有极为光明的发展前景。 四、设计方案 （一）设计原则 1、先进性和适用性相结合 系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，保证系统具有深厚的发展潜力，在相当长的时间内具有领先水平。 2、通用性和安全性相结合 在系统设计过程中，均留有相应的通信接口，系统的各个模块构成一个有机的整体。系统数据库中的各种数据在交换和共享的过程中，充分考虑到了系统的安全性。对每一个用户的权限有严格的认证（司机卡身份识别）体制，对每一个用户的权限进行分级控制和限定。
基于北斗的公安勤务车辆管理系统 一，系统组成 基于北斗的公安勤务定位监控系统由指挥控制中心、北斗用户终端、通信网络传输平台、系统软件、GIS地理信息系统软件等部分组成。 北斗用户终端中的北斗（北斗/GPS兼容）接收机接收到卫星发送的定位信号处理后获得车辆、人员的位置、速度、运动方向及时间等各种数据信息及紧急事件告警信息，通过微处理器数据打包，由通信模块发送，经无线移动通信网络（或再经过INTERNET网）上传到指挥控制终端；在与GPS系统信息进行数据处理后存储，并送到大屏幕同电子地图叠加标定显示，上述信息也可在车载北斗应用终端的显示屏上显示。指挥控制终端发布的信息和调度指令，下传到有关的车载终端并加以显示。 1，基于北斗的车辆诊断与定位终端 车载北斗用户终端为公安勤务各类车辆实时提供高精度、高可靠的北斗卫星导航定位信息（位置、速度、方向和时间）、CAN总线的数据采集与诊断以及与指挥中心的通信，实现其快速准确的状态上报和执行调动任务；部分重要车辆上的用户终端具有北斗短报文通信能力。满足特殊环境或重要事件发生时，与其他具有短报文通信能力的车辆或指挥中心应急通信的需求。 2，通信网络 通过GSM/GPRS网络为公安勤务北斗定位监控系统搭建无线数据传输平台，实现车辆实际位置、速度、运行方向等信息上报指挥中心，并传输指挥中心对车辆进行监控、管理和调度指令。
二，基于北斗/GPS的公安勤务车在北斗中的功能实现如下： 1，智能预案管理，实时警力目标的实时定位监控，指挥部门可实时掌握警力部署情况，根据事发地点就近调动部署警力，实现快速反映、精确指导、精确打击，实现勤务 工作时间上的“零缝隙”和指挥调度空间上的“零距离”，大大提高警务工作效率。 2，实现特殊环境下的警用目标定位跟踪，利用北斗导航系统提供的短报文通信功能，可以将定位目标卫星信息通过卫星通路实时回传指挥中心，解决特殊环境下位置信 息回传没有通信链路的问题，保障指挥控制中心对定位目标的掌控。 3，结合警用地理信息系统，指挥控制中心根据警力目标位置，迅速掌握事发地周边的人、地、物、事、组织情况，同时调动周边视频监控资源，使指挥人员及时掌控事 发地周边整体态势，为警务指挥决策提供科学依据。 4，警用车辆巡逻及出警管理；偏离线路报警、偏离区域报警、一个班次巡逻次数的监控、巡逻时间的监控、岗位考勤监督管理；利用北斗/GPS定位系统将车辆实施定 位数据及执法终端定位数据回传到指挥中心并作数据存储，保证指挥控制中心可动 态掌控警力在岗实际情况，改变以往由各单位上报警力部署，而指挥部门无法实施 有效监督的现状，利用高新技术手段实现了“机器管人，机器帮人” 5，实现重大自然灾害时的应急通信保障，由于目前警用指挥调度系统大部分基于地面通信网进行建设，当发生重大自然灾害地面通信网受损时，可以利用北斗短报文功 能，第一时间进行警情警令的上传下达，为极端恶劣条件下的应急指挥通信提供安 全可靠的手段。 6，里程及油耗统计；统计单位时间内的里程，同时根据里程算出油耗，防止偷油及公车私用。 7，警用车辆身份认证，确认驾驶人身份信息及驾驶权限。 中国航天科工信息技术研究院 2014.5.24
市场新引擎——北斗高精度行业应用 在大多数人的印象中，卫星定位主要在车载平台、智能手机中应用得较为广泛，从而给人们造成一种认识上的假象：北斗卫星导航系统能够应用的领域主要就是低精度导航定位。而实际上，北斗卫星导航系统已经在高精度导航定位方面得到大量的推广和示范应用，形成了很多值得推广的行业应用案例，成为北斗导航定位市场新引擎。 北斗卫星导航系统提供正式服务以来，一改我国卫星导航定位领域长期依赖美国GPS的格局，解决了“有没有”的问题。而随着北斗产业化的发展，随之要解决的是“好不好”的问题。“好不好”，我们考量标准主要是高精度和高动态。高精度指定位精度高，定位精度为亚米级，厘米级甚至毫米级；高动态指能够实时地更新位置信息频率，从1HZ到20HZ，甚至更高频率的更新率，是高动态应用（如桥梁监测要求的20HZ，驾考驾培10HZ）需求的关键指标。近年，全国范围北斗地基增强系统的建设，就是要解决“好不好“重要基础设施，对北斗高精度的普及应用具有重要意义。 当前，我国高精度卫星导航定位仅在测绘地理信息行业得到普及和应用，其它行业应用正处于初期。目前，在城市管网建设及安全管理、驾考驾培、精准农业、公交优先等行业都得到了良好的应用，技术成熟并具有很强的推广普及性。国内高精度市场无论从GNSS市场占比还是行业应用结构，处在发展期，未来国内高精度市场将必然高速增长，行业应用也会出现爆发。 南方测绘一直致力于高精度卫星导航定位的普及推广，将北斗高精度产品及服务带到各行各业中。如燃气行业，已将北斗高精度位置服务应用于城镇燃气建设、运营、应急、服务等业务中；驾考驾培，通过北斗高精度和高动态定位，有
北斗车辆监控系统方案 天宇通信 北斗车辆监控管理方案 20XX年6月 建设背景 随着消防救援任务的日趋繁重，消防救援工作的重要地位日益突出。为进一步提高消防部队的快速反应能力，对消防救援车辆的动态监管、动态调度、动态指挥已成为消防指挥系统信息化建设的首要任务，更是消防兵力合理部署、分派，形成综合态势，辅助指挥策略的重要保证，同时为保障消防人员生命安全起到重要作用。建设内容 近年来，北斗卫星导航系统的全面建设应用与国家信息安全建设，北斗卫星导航技术在消防通信指挥系统的建设中得到普遍重视和发展。消防车辆动态监控管理系统是利用北斗卫星导航技术，通过北斗卫星通讯链路，将消防救援任务途中的消防车辆的行驶路线、车辆位置信息、人员位置信息实时传送到指挥调度中心，在指挥中心的电子地图上显示出车辆、人员的路线轨迹、实时位置以及状态信息。 指挥中心的调度指挥人员根据情况，通过北斗监控指挥设备，及时对任务车辆进行调度指挥和行车路线矫正，为实
现消防救援车辆安全监控与调度指挥，提高以消防兵力投送、保障态势感知为核心的车辆监控保障能力，为顺利、及时、高效的完成消防任务提供了有力的基础保证。系统结构 北斗车辆监控管理系统主要北斗指挥平台部分、北斗车载部分和北斗手持终端三部分组成。 北斗指挥平台部分主要北斗指挥型用户机、显示控制计算机等组成，主要完成对北斗车载终端、北斗手持终端定位信息的接收、处理、和在控制界面实时显示。以及与各下属监控管理车辆的短报文通信，与北斗手持终端的短报文通信等功能。 北斗车载部分主要北斗车载终端和配备的加固平板电脑组成。安装在消防车辆顶部的北斗车载终端，通过与驾驶室的加固平板电脑相连，实现对车辆远程监控和管理。加固平板电脑可完成对各类北斗通信导航数据的查询以及设置、接收和处理指挥型用户机的指挥信息、接收和处理北斗手持终端的北斗短报文信息等功能。 北斗手持终端，主要用于救援小分队，可实时将自身位置回传至指挥中心，又可直接通过北斗短报文与指挥中心进行通信，也可通过短报文向各任务车辆进行北斗通信以实现消防车辆对救援小分队的战术支持。 图1系统网络结构图 主要功能 定位跟踪：包括移动、紧急求援功能；
北斗卫星导航系统位置报告/短报文型终端通用规 范（预） 2014.08.14 1 范围 本通用规范规定了北斗卫星导航系统位置报告/短报文型终端（简称为北斗通信终端）的技术要求（包括一般要求、功能要求、性能要求、环境适应性要求）、试验方法、检验规则、以及包装、运输和储存等要求。 本标准适用于北斗通信终端的研制、生产和使用，也是制定北斗通信终端产品标准、检验产品质量和产品应用选型的依据。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ?GB/T 191 包装储运图示标志 ?GB 2312—1980 信息交换用汉字编码字符集基本集 ?GB/T 2828.1—2003 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 ?GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码) ?GB/T 4857.5 包装运输包装件跌落试验方法 ?GB/T 5080.1—1986 设备可靠性试验总要求 ?GB/T 5080.7—1986 设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案 ?GB/T 5296.1—1997 消费品使用说明总则 ?GB/T 12267—1990 船用导航设备通用要求和试验方法 ?GB/T 12858—1991 地面无线电导航设备环境要求和试验方法 ?GB/T 13384—2008 机电产品包装通用技术条件 ?GB 15702—1995 电子海图技术规范
?GB 15842—1995 移动通信设备安全要求和试验方法 ?GB/T 17626.3—2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1.1 北斗卫星导航系统 BeiDou navigation satellite system 中国的全球卫星导航系统，简称北斗系统（BeiDou）。具有卫星无线电测定（RDSS）和卫星无线电导航（RNSS）两种业务，可以提供导航、定位、授时、位置报告和短报文服务。 3.1.2 北斗终端 BeiDou terminal 北斗系统各种用户应用终端的总称。北斗终端按照应用北斗卫星业务的不同服务模式，分为北斗RDSS终端和北斗RNSS终端两种类型；按其用途主要分为导航型终端、测量型终端、定时型终端和位置报告/短报文型终端。 3.1.3 北斗RDSS终端 BeiDou RDSS terminal 利用北斗RDSS业务，可以提供定位、导航、定时、位置报告和短报文通信全部或部分功能的终端。 3.1.4 指挥管理型终端 command and management terminal 利用北斗RDSS业务兼收下属用户的定位和通讯信息的多用户地址码，一般具有用户信息管理、通播、组播、单播、查询、调阅、指挥调度和管理功能的北斗通信终端。