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边坡在线健康监测解决方案监测背景：长期以来，我国路基边坡的安全监测技术一直是公路修筑中的一个薄弱环节，进由于缺乏对安全监测技术的系统研究，没有成熟的经验供设计部门应用，因此只能用低等级公路的防护技术或借鉴其他部门的经验来实施局部防护，缺乏综合考虑，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响，有的甚至中断交通。
国家及地方对边坡的健康监测做了具体的规范，如《露天煤矿边坡管理暂行规定》第三条第一、二款规定：边坡管理工作纳入安全监察的议事工程，并负有业务保安责任。
根据年度计划与设计以及边坡稳定的决定与措施，在安全检查工作中，做出安排，进行监督检查。
系统概述：飞尚科技作为中国结构安全监测领导者，率先将结构健康监测与物联网结构体系、云计算、局域网/通讯网等多网无缝连接等技术结合，建立一套智能边坡健康监测系统，为边坡日常养护、管理和突发事件应急处置发挥重大作用。
基于云计算服务中心的监测系统可容纳上万个桥梁、隧道、边坡等结构物的监测数据，形成区域性结构健康监测平台，实现区域内的所有结构统一监控管理。
主要监测内容：（1）环境监测，主要为温湿度和雨量的监测；（2）边坡的变形观测，包括边坡关键点的沉降、不均匀沉降，土体深部变形等；（3）挡土墙受力监测，包括挡土墙的应变、挡土墙锚杆的受力等；（4）挡土墙的变形，主要为挡土墙的倾斜监测；（5）土压力和孔隙水压力监测；（6）水位监测。
监测示意图：监测项目一览表：（施工期监测）（运营期监测）实现功能：（1）24小时实时监测：对边坡变形受力、坡体倾斜下滑、环境等全自动化在线监测，实时掌握边坡整体施工/运行的安全状态。
（2）多重分级预警：数据异常时，系统会触发相应三级报警机制，第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户。
（3）应急预案处理：从专家库直接提取相应处理办法，及时采取人员介入、封锁道路等办法，将安全隐患消除在萌芽状态。
（4）结构损伤机理研究：对结构损伤机理的宏观分析、结构变形及破坏趋势研究、归纳演绎。
基于视觉监控的运营边坡自动化监测技术应用研究摘要：针对广东省营运高速公路边坡具有分布范围广、边坡规模小和雨季滑塌频发等特点，提出将视觉监控技术用于公路边坡变形与滑塌监测，结合实际工程案例探讨了监测设备平台搭建、现场设施安全防护与自动监测数据处理与分析，并与人工变形监测、基于北斗和GPS的位移监测方法进行技术经济对比。
分析结果表明，采用位移视觉监控方法与表面位移人工测量位移结果具有良好的一致性，与其他边坡自动监测技术相比，该技术使用成本较低，量测精度更加理想，可满足高效化、低成本和高覆盖范围的营运公路边坡自动化监测要求，在营运高速公路边坡变形自动化监测领域具有广阔的市场应用前景。
关键词：公路边坡；变形；视觉监控；自动化监测；技术经济对比一引言改革开放以来，我国公路建设得到了快速发展。
但由于我国近70%的地区为山区，公路的建设与运营极易受到多种边坡地质灾害（如滑坡、崩塌、泥石流等）的侵袭[1]。
随着高速公路通车里程的增长，以及通车年限的延长，边坡滑坡问题已成为需要重点关注的一个重大交通安全问题。
目前，边坡监测绝大部分采用人工监测方式，存在工作强度大、问题反馈不及时和测量误差大等不足之处。
视觉监控是一种基于计算机视觉原理、数字图像处理和数值计算的、非接触、非干涉、全场变形光学测量方法。
本文提出将视觉监控技术应用于公路边坡变形监测，通过合理搭建监测设备平台，严格实施安全防护措施，对量测数据进行数字图像相关处理及分析，以实现滑塌边坡变形实时自动化监测与加固区域稳定性评价的目的。
二边坡变形监测技术原理边坡变形一般监控临空向的水平位移和沿着垂直方向的竖直沉降，是在边坡垂直剖面内的二维平面上的矢量位移，如图1所示。
当沿着边坡垂直剖面一定角度拍摄图片时，可以获取一张相对于位移平面倾斜的图形（投影面），采用数字图像校正技术，将图像进行正向校正，可以得到正投影等效图片（聚焦面）。
结合特有多点校准功能，能够准确获取每个像素点对应的实际坐标信息。
简析 GNSS 实时自动化及微震监测系统在边坡监测中的应用摘要：GNSS实时自动化及微震监测系统应用于边坡中，实现对边坡进行全局化、自动化、实时化、全天候的监测，并有效的对边坡监测数据进行实时分析及反馈。
便于对边坡安全的统一管理、实时监测、全局把控，防患于未然，为人员及财产安全转移提供有效的保障。
关键词：GNSS；自动化；实时化；微震；边坡监测一、工程概况：301厂3号制曲生产房后方大二公路边坡位于二合镇301厂外，3号制曲车间西北侧，大二公路边上。
边坡长约180m，高约为67m的岩土混合边坡。
场地内地层呈单斜构造，地层倾向与地形坡向近乎一致，为顺向坡；由于边坡较高，离旁侧建筑物很近，边坡的稳定性对周边环境影响较大，边坡稳定性必然对临近的构筑物及建筑物安全造成直接的影响。
为了保障边坡及周边建、构筑物、人员的安全,及时有效地掌握边坡的变化情况，为厂区的安全作好保障，同时也为边坡治理设计及施工提供指导依据,要求对边坡及周边建筑进行变形监测。
二、作业依据1、《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》GB/T28588-20122、《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-20063、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-20094、《建筑变形测量规范》JGJ8-20075、《工程测量规范》GB50026-20076、《全球定位系统测量规范》GB/T18314-2001三、目的、用途选择3.1基于GNSS实时自动化及微震监测系统监测原理GNSS一般指全球导航卫星系统。
全球导航卫星系统定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，同时还必须知道用户钟差。
全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。
2020年6月我国最后一颗北斗卫星发射完成，我国的北斗全球导航卫星系统正式全面完善并服务。
GNSS实时自动化及微震监测系统应用RTK（Real - time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，高精度GNSS处理算法等方法，GNSS可以达到毫米级的地表位移监测精度。
司南GNSS系列产品简易操作手册上海司南卫星导航技术有限公司中国上海目录免责声明 (2)前言 (3)1 M300接收机做RTK基准站 (4)1.1 M300面板说明 (4)1.2 接收机接线操作 (5)1.3 获取基站坐标 (6)1.4 设置差分数据输出 (7)2 M300接收机做RTK移动站 (8)2.1电台模式RTK的配置命令 (8)2.2网络模式RTK的配置命令 (8)3 M300做监测的具体设置 (9)4 M600接收机的使用方法 (9)4.1接收机面板介绍 (10)4.2接收机接线操作 (10)4.3接收机设置操作 (11)5 使用注意事项 (15)6 常见问题分析 (16)7 其它常用命令 (17)8 固件升级 (20)8.1内置接收电台固件升级说明 (20)8.2 GNSS固件升级说明 (22)9 接收机接口（RS232）定义 (24)10 报文解析 (25)11 售后服务 (34)免责声明本文档提供有上海司南卫星导航技术有限公司产品的信息。
本文档并未以暗示、禁止反言或其他形式转让本公司或任何第三方的专利、商标、版权或所有权或其下的任何权利或许可。
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前言本手册为您提供有关司南公司接收机产品的具体应用操作说明。
司南北斗/GNSS高精度接收机，分为M300和M600系列，其中：1）司南M300 系列GNSS接收机采用司南导航自主知识产权北斗/GNSS高精度多模多频板卡，根据不同的需求配置不同的北斗/GNSS板卡，数据通信方式采用无线电或网络方式，可以作为基准站或移动站使用，用于各种CORS系统、各种形变监测系统、驾考驾培、机械控制、精细农业、高精度测绘、高精度调度监控、航空航天、勘探、海洋、港口、气象、国防、科研、大专院校等行业的高精度RTK定位等。
上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案随着城市建设的不断发展，高速公路、铁路、隧道等工程的建设也越来越多。
而边坡是这些工程中常见的一种形式，其稳定性对于交通安全和城市发展至关重要。
为了及时发现并解决边坡稳定性问题，上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案应运而生。
上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案基于GNSS技术，结合现代信息技术和云计算技术，实现边坡的实时、连续、全面监测。
该方案的主要原理是通过在边坡上设置GNSS测量点，即测站，实时监测边坡的位移变化。
测站采集到的数据通过无线传输到数据中心，并进行实时处理和分析，生成监测报告和预警信息。
1.高精度测量：采用高精度GNSS测量仪器和技术，可以实现毫米级的位移测量，并能准确反映边坡的变形情况。
2.实时监测：测站采集的数据通过无线传输到数据中心，可以实时查看和分析边坡的位移变化，并进行预警。
3.连续性监测：测站24小时不间断地工作，可以对边坡的位移进行全天候监测，及时发现问题。
4.全面性监测：通过在边坡不同位置设置测站，可以实现对整个边坡的位移变化进行全面监测，帮助工程师全面了解边坡的稳定性。
5.高效的数据处理：数据中心采用云计算技术，可以快速处理大量的数据，并生成监测报告和预警信息。
6. 用户友好性：监测报告和预警信息可以通过Web界面呈现，工程师可以通过浏览器随时随地访问，方便快捷。
在使用上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案进行边坡监测时，需要以下步骤：1.建立测站：根据边坡的具体情况，在边坡上设置GNSS测站。
2.数据采集：测站采集边坡的位移数据，并通过无线传输到数据中心。
3.数据处理：数据中心对采集到的数据进行实时处理和分析，生成监测报告和预警信息。
4. 结果展示：监测报告和预警信息通过Web界面呈现，工程师可以随时随地访问。
5.预警处理：当监测系统检测到边坡位移超过安全范围时，会发出预警信息。
工程师根据预警信息采取相应的措施，确保边坡的稳定性。
某大桥安全监测巡检管理系统之GNSS变形监测子系统上海司南导航技术有限公司2013年6月1目录1.GNSS工作原理和应用概况 (3)1.1GNSS工作原理 (3)1.2GNSS应用概况 (4)1.3GNSS实时变形监测系统的优点 (4)1.4实施GNSS监测的必要性 (7)1.5GNSS在国内外已建成桥梁健康监测系统中的应用 (7)1.6总结 (9)2.某大桥项目概况 (10)3.某大桥GNSS实时监测的目标 (10)4.某大桥GNSS变形监测系统总体设计 (10)4.1系统设计依据 (10)4.2系统设计原则 (11)4.3监测方法 (11)4.4系统工作的原理 (12)5.某大桥系统监测设计 (12)5.1系统设计与功能介绍 (15)5.1.1GNSS参考点及监测点布设 (15)5.1.2主要产品选择依据 (23)5.1.3辅助支持系统 (25)5.2主要设备选型 (28)5.2.1司南GNSS接收机 (28)5.2.2GNSS天线 (30)5.2.3GNSS天线罩 (32)5.2.4串口服务器 (33)5.2.5光电转换器 (36)5.2.6避雷设备 (37)5.3CDM ONITOR监测软件介绍 (40)5.3.1CDMonitor的系统结构 (41)5.3.2基本功能和指标 (43)5.3.3CDMonitor算法特点（与RTK比较） (47)6.设备清单 (51)231. GNSS 工作原理和应用概况1.1 G NSS 工作原理GNSS 即全球卫星导航定位系统（Global Navigation Satellite System ），目前GNSS 泛指美国的GPS 、俄罗斯的GLONASS 、欧盟的GALILEO 以及中国的COMPASS （北斗），目前使用范围较多的是美国的GPS 系统。
GPS 系统是美国国防部研制组建的新一代的军民两用的卫星导航定位系统。
该系统从本世纪七十年代初开始研制，美国政府于1995年4月宣布该系统已组建完毕并投入运行。
某滑坡GNSS自动化监测技术方案上海司南卫星导航技术有限公司2013年3月目录1 前言 (3)2 某滑坡概况 (3)3 某滑坡GNSS监测的总体设计 (3)3.1 系统设计依据 (3)3.2 系统硬件总体设计 (4)4 某滑坡GNSS自动化监测预警系统概况 (4)4.1 GNSS自动化监测形变监测中的应用 (4)4.2 GNSS自动化监测系统发展 (5)4.3 自动化监测的优点 (6)4.4司南变形监测应用实例 (6)4.5 某滑坡GNSS自动化监测预警系统的介绍 (14)4.6某滑坡GNSS自动化监测预警系统原理和方法 (14)4.7某滑坡GNSS自动化监测预警系统组成 (15)4.8 某滑坡GNSS自动化监测预警系统技术的先进性 (15)5 某滑坡GNSS自动化监测预警系统方案实施 (17)5.1 本监测系统设计依据 (17)5.2 某滑坡GNSS监测点的布置 (18)5.2.1 GNSS参考站 (18)5.2.2 GNSS监测站 (23)5.3 供电系统系统 (25)5.4 数据通讯单元 (27)5.4.1 无线网桥通讯方式 (27)5.4.3 本系统相关通讯方式的布设 (28)5.5 雷电防护 (28)5.5.1 雷电的危害性 (28)5.5.2 直接雷防护 (29)5.5.3感应雷保护 (30)5.6 控制中心机房建设 (31)5.7 外场机柜 (33)5.8 存储及处理系统 (33)5.9 监测设备防盗措施 (34)6 软件系统 (36)6.1 应用背景 (36)6.2 CDMonitor数据处理软件 (39)6.2.1 CDMonitor功能简介: (39)6.2.1.1 CDMonitor的功能模块 (39)6.2.1.2 CDMonitor的基本功能 (39)6.2.1.3 数据记录 (41)6.2.2 CDMonitor算法的特点（与RTK和传统静态模式比较） (42)6.2.3 CDMonitor的软件界面介绍 (44)6.2.3.1 数据监控窗口 (45)6.2.3.2 接收机监控窗口 (45)6.2.3.3 监测站变形曲线窗口 (45)6.2.3.4 基线窗口 (45)6.2.3.5 日志 (46)6.2.4 CDMonitor的系统结构 (47)6.2.4.1 系统结构 (47)6.2.4.2 CDMonitor支持的GNSS接收机 (47)6.2.5 服务器和操作系统 (48)6.2.6 系统通讯网络 (49)6.3基于B/S与C/S架构数据分析软件 (50)6.3.1 C/S架构数据分析软件 (50)6.3.2 基于WEB发布系统的B/S架构的客户端软件 (59)7 产品选型 (63)7.1 司南GNSS接收机 (63)7.2 GNSS天线 (65)7.3 GNSS天线罩 (66)7.4通讯设备 (67)7.4.1串口服务器 (67)7.4.2 高频无线传输终端Nanostation2 (69)7.5避雷设备 (72)7.5.1电源防雷设备 (72)7.5.2 避雷针 (72)7.6 服务器设备 (73)7.7 配电设备 (75)7.7.1 太阳能供电 (75)7.7.2 UPS供电 (77)7.8 其他设备 (79)7.9与其他厂家技术参数对比 (80)8技术支持与售后服务保证 (83)8.1 系统的安装、调试与培训 (83)8.2 免费保修承诺 (83)8.3 专业软件免费升级承诺 (83)8.4 技术培训承诺 (83)8.5 技术服务承诺 (84)8.6 维修服务承诺 (84)8.7 超过保修期的维修承诺 (85)8.8 配合使用者进行二次功能性开发提供一切必要技术支持的承诺 (85)8.9 定期向供产品升级和更新信息承诺 (85)1 前言2 某滑坡概况3 某滑坡GNSS监测的总体设计3.1 系统设计依据司南GNSS变形监测系统是一个集结构分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合系统工程。
本监测系统的作用是成为一个功能强大并能真正长期用于结构损伤和状态评估，满足固体建筑物管理和运营的需要，同时又具经济效益的结构健康安全监控系统，遵循如下设计原则：1)遵循简洁、实用、性能可靠、经济合理的指导思想；2)系统设置立足实用性原则第一，兼顾考虑科学试验和设计验证等方面因素；3)各传感器的布置、安装要合理，力求用最少的传感器和最小的数据量完成工作；4)系统应具有可扩展性。
GNSS 监测系统的技术设计及工程建造依据相关的国家标准和相关行业标准进行，本设计书中所引用的部分技术规范参见表1。
表13.2 系统硬件总体设计系统硬件由四大部分组成：1)传感器子系统：由布置监测点上的各类GNSS组成，主要传感器采用后安装方式；2)数据传输子系统：GNSS天线到GNSS主机由同轴电缆通讯；GNSS主机及其它传感器与控制中心通讯采用有线或无线的通讯方式；3)数据处理与控制子系统：由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统、数据实时自动处理与Web发布；4)辅助支持系统：包括外场机柜、外场机箱、配电及UPS、防雷和远程电源监控等。
4 某滑坡GNSS自动化监测预警系统概况4.1 GNSS自动化监测形变监测中的应用GNSS用于边坡监测时，往往是对一定范围内具有代表性的区域建立变形观测点，在远方距离监测点合适的位置（如稳固的基岩上）建立基准点。
在基准点架设GNSS接收机，根据其高精度的已知的三维坐标，经过定期连续观测从而得到变形点坐标（或者基线）的变化量。
根据观测点的形变量，建立安全监测模型，从而分析边坡的变形规律并实现及时的反馈。
事实上，为了建立一个更接近实际情况的安全监测模型，合理的密集分布监测点是需要的。
通过观测整体的微小变形量，构造统计分析模型，预测变形体长期的变化趋势，为以后的分析决策提供依据。
为了进行形变分析，需要获得监测点高精度位置坐标数据，通常要求监测点的观测数据达到毫米级的精度，这也是GNSS定位技术能否应用于变形观测的一个关键性问题。
滑坡GNSS监测点及设备与普通的工程测量不同，边坡监测需要实时传送数据，并不断更新，达到监控的目的。
普通的全站仪或其它监测手段不仅需要更多的人力完成观测操作，而且由于其内部的电器、光学特性使得它不能工作在雨雪天气，夜里也无法完成测量作业，GNSS技术由于其全天候作业的特点不但可以取代传统的测量作业方式，而且可以将GNSS信号传输到控制中心，实现数据自动化传输、管理和分析处理。
GNSS用于变形监测虽具有突出的优点，所以GNSS技术在安全监测方面一定会有广阔的应用前景。
4.2 GNSS自动化监测系统发展GNSS（全球卫星定位系统）自八十年代中期投入民用后，已广泛地在导航、定位等各领域应用，尤其在测量界的控制测量中起了划时代的作用。
正因为是它在相对定位中的高精度、高效益、全天候、不需通视等优点，使人们普遍采用其来代替常规的三角、三边、边角等方法，并在理论、实践中取得了可喜的成果。
在精密工程变形监测中也逐步得到广泛的应用。
随着社会经济和科学技术的快速发展，为了更有效保障国家财产及人生安全，利用传统的变形监测手段越来越不能满足变形监测要求，这就迫切需要性能更可靠的设备来监测大桥的形变。
目前，随着GNSS技术的不断成熟，GNSS自动化监测系统已经在桥梁、滑坡、建筑、地震、大坝等行业中应用并取得很好的效益。
GNSS自动化监测系统仪器以其卓越的性能受到专家的好评。
从国内外的有关研究和应用可以看出GNSS是一个非常有效的GNSS监测技术，GNSS与其它传感器结合用于滑坡监测已形成了趋势。
目前GNSS在滑坡中的最高精度在毫米级。
而司南GNSS监测系统已经做到数据自动传输、自动解算处理、准实时测量结果和测量结果图形演示，自动预警报警。
4.3 自动化监测的优点自动化监测系统允许以任意间隔采样-----典型间隔可以是按秒、分钟、小时或者按天。
测试精度得以提高，数据可以远程处理，从而向项目组提供有用信息。
当然，还有其它益处包括：1)避免人工读数和记录引起的人为误差。
2)可以实现远程以及恶劣天气条件下采集数据。
3)每天可进行7*24小时连续监测。
4)连续监测能快速检测到临界变化，能在事态恶化之前采取处理措施。
5)自动化监测系统可以按程序步骤监测限定阀值、变化速率，从而能在超出预定极限值时自动报警。
很多工程师认为自动化监测是“黑箱”，可见的查验以及宝贵的经验都被冷冰冰的电路板和继电器将所存在的问题通过警报而取代了。
事实上，自动化连续监测所获得的数据能向工程师提供被监测结构很多肉眼不易察觉的新的特征信息。
它们拓展了工程师的视野，对结构响应有深入的理解。
不仅如此，应用自动化监测系统，结合先进分析工具，工程师能享受到这些廉价的新技术优势，而不用牺牲滑坡区的安全。
4.4司南变形监测应用实例4.4.1露天矿边坡---华能伊敏河露天矿边坡自动化监测华能伊敏露天煤矿为五大露天矿之一，位于内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗境内，为华能集团全资拥有企业，隶属华能呼伦贝尔能源开发有限公司。
露天矿东端帮建设GNSS(GPS+BDS)监测系统，在地表以及边坡安装位移监测点9台。
系统采用太阳能供电，利用无线通讯方式将数据实时传送回监测办公室。
监测人员利用实时数据来分析边坡稳定性以及应对措施，以便为安全生产提供保障。
4.4.2、水电站高边坡---长河坝泄洪洞边坡监测系统长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，工程区地处大渡河上游金汤河口以下约4km～7km河段上，坝址上距丹巴县城82km ，下距沪定县城49km。
长河坝水电站为大渡河梯级开发的骨干电站，由大唐国际发电股份有限公司投资开发的一等大(1)型水电工程，长河坝水电站枢纽建筑物主要由砾石土心墙坝、泄洪系统、引水发电系统组成,电站装机容量2600MW，近期多年平均发电量约108.0亿KW.h，枯水期平均出力约376MW，远景可达110.4亿KW.h和638MW。
电站水库正常蓄水位1690m，正常蓄水位下库容为10.4亿立方米，其中死库容为6.2亿立方米，为季调节水库。
项目总投资2320948万元。
安全监测系统布设在长河坝水电站的泄洪、放空洞进口，共38个监测点，采用GPS+北斗的监测方式，实时监测边坡稳定性情况。
利用风光互补的方式进行供电，通过无线网络实时传送到监测办公室服务器，通过解算软件以及分析软件，监测人员可实时了解分析边坡的稳定性，以便做出对应方案。
为水电站安全生产保驾护航。
4.4.3、高速公路边坡—宁武高速（政和段）边坡自动化监测系统宁武高速公路，全称宁德至武夷山高速公路，起于沈海线福宁高速公路湾坞枢纽互通，经福安、周宁、政和、建阳、武夷山，终于江西上饶，全长301.39公里，采用80公里/小时高速公路标准建设；宁武高速公路是规划的国家高速公路“二纵”沈阳至海口线的第四条联络线，起于福建宁德市，终于江西上饶。
