隔河岩大坝GPS自动化监测系统

变形监测探讨摘要：人类社会的进步，国民经济的发展，加快了工程建设的进程，并且对现代工程建筑物的规模、造型、难度提出了更高的要求。

与此同时，变形监测工作的意义更加重要。

众所周知，工程建筑物在施工和运营期间，由于受多种主客观因素的影响，会产生变形，变形如果超出了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全，给人民生命财产带来巨大损失。

尽管工程建筑物在设计时采用了一定的安全系数，使其能安全承受所考虑的多种外荷载影响，但是由于设计中不可能对工程的工作条件及承载能力做出完全准确的估计，施工质量也不可能完美无缺，工程在运行过程中还可能发生某些不利的变化因素，因此，国内外仍有一些工程出现事故。

根据变形体的研究范围，可以将变形监测研究队形分为三类：第一类：全球变形研究，如监测全球板块运动、地极移动、地球自转速率的变化、地潮等；第二类：区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降等；第三类：工程和局部形变研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡提的滑动、地下开采使引动的地表和下沉等。

变形是自然界的普遍现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时空域中的变化。

变形体的变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾害。

自然界的变形危害现象时刻都在我们周边发生着，如地震、滑坡、岩崩、地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。

所谓变形监测，就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。

其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。

变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。

变形监测的相关事例1984年长江三峡地区发生了一次大滑坡，由于该地区进行了广泛的变形测量，对可能发生的滑坡做了正确的预报，使滑坡体上1100多位居民在滑坡滑动前一种进行搬离，避免了一场灾难的发生。

利用地球物理大地测量反演理论，于1993年准确预测了1996年发生的丽江大地震；1985年6月12日长江三峡新滩滑坡的成功预报，使得灾害损失减少到最低程度，被誉为我国滑坡预报研究史上罕见的奇迹；隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统在1998年长江流域抗洪错峰中所发挥的巨大作用，确保了安全渡汛，避免了荆江大堤灾难性的分洪。

收稿日期：2020－08－06作者简介：朱相鹏（1983—），男，河南方城人，工程师，从事水利水电工程施工管理工作E-mail ：53611402@qq．com【工程建设管理】土石坝填筑碾压质量GPS 自动监控系统运用技术朱相鹏，张胜强（中国安能集团第一工程局有限公司，广西南宁530028）摘要：苗尾水电站大坝为砾质土心墙土石坝，大坝坝料碾压质量是大坝施工控制的关键点，施工中采用可视化GPS 监控系统实时监控填筑坝料碾压参数，有效地控制了大坝填筑碾压过程施工参数，有效减少了人为因素对施工质量的影响，在施工过程中对系统出现的故障、误报、误差等情况持续跟踪、现场对照、总结分析、纠偏完善，苗尾水电站建设的全过程使用表明，该技术具有可靠性、实用性和可推广性。

关键词：GPS ；自动监控；土石坝中图分类号：TV523文献标志码：Bdoi ：10．3969/j．issn．1000－1379．2020．S2．0761工程概况苗尾水电站大坝坝顶高程为1414．80m ，坝顶轴线长576．68m ，坝高131．30m ，坝顶宽12m ，大坝上、下游坝坡坡比均为1ʒ2．0。

心墙砾石土料为天然含砾黏土料，填筑总量约为151万m 3；大坝堆石料主要为溢洪道开挖石料，填筑总量共约900万m 3，大坝坝料填筑碾压施工过程全部采用GPS 自动监控技术，实现了施工质量过程控制由粗放式向精细化转变。

土石坝填筑施工过程GPS 自动监控系统由天津大学研究开发，在苗尾大坝填筑施工中运用，具有可视化、实时性、连续性、自动化、高精度等特点，该技术对坝料填筑施工过程进行实时监控，并建立反馈及预警机制，确保大坝施工过程始终处于受控状态。

1．1GPS 自动监控系统工作原理填筑碾压质量过程控制GPS 自动监控系统包括碾压轨迹、铺层厚度、碾压遍数监测单元和碾压振动设备激振力监测单元，监测单元通过前期固定安装在碾压设备上的GPS 信号接收、发送机按一定的时间间隔（1s ）接收、发送信息。

大坝变形自动化监测系统的应用测试赵新华;陈莲芳;查益华;何宇;周烨炜;高申;丁诗宇【摘要】从多年大坝监测的历史经验看,坝体监测是一项长期的监测任务,在爆发特大洪灾、地震等突发事件时需要及时掌握坝体在平面位移和沉降几何变形量的变化情况,为上层决策提供重要的参考依据.为了保障大坝安全、稳定、长期运行,建立了一套自动化监测系统.但大坝附近环境较为复杂,往往存在较大的多路径效应,影响自动化监测系统的监测精度和结果.为了验证该系统在大坝环境下对大坝变形监测的有效性,在新安江水电站进行了多路径效应的环境应用测试.测试结果表明,本系统可以在大坝环境中有效应用,但受多路经效应影响较大,为进一步提高监测精度还需要增加抑径装置抑制多路经效应.【期刊名称】《现代测绘》【年(卷),期】2018(041)005【总页数】4页(P44-47)【关键词】大坝监测;自动化监测系统;多路径效应【作者】赵新华;陈莲芳;查益华;何宇;周烨炜;高申;丁诗宇【作者单位】国网新源水电有限公司新安江水力发电厂,浙江杭州311600;国网新源水电有限公司新安江水力发电厂,浙江杭州311600;国网新源水电有限公司新安江水力发电厂,浙江杭州311600;国网新源水电有限公司新安江水力发电厂,浙江杭州311600;国网新源水电有限公司新安江水力发电厂,浙江杭州311600;南京科博空间信息科技有限公司,江苏南京211500;南京科博空间信息科技有限公司,江苏南京211500【正文语种】中文【中图分类】TB220 引言本文根据《国家“十二五”科学和技术发展规划》强调的“加强公共安全科技发展，提高公共安全和防灾减灾能力：重点开发溃坝、决堤险情等重大灾害监测预警技术，建立重大灾害风险管理技术平台”，提出基于CORS(Continuously Operating Reference System)深度融合北斗卫星导航定位技术、无线网络、传感器、计算机等先进技术，实现对大坝坝体外观变形的智能实时监测以及快速预警。

变形监测的几种方法及其特点【摘要】随着变形监测技术的发展和监测水平的日益提高，监测方法也变得多种多样，对自动化程度、测量精度、测量仪器和测量方法等方面的要求也越来越高。

文章介绍了多种变形监测的方法，并简要评述了各种方法的优缺点。

【关键词】变形监测;GPS;多天线阵列1 绪论变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。

其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。

在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。

变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。

对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。

为了了解建筑物(如大坝)内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。

2 传统的变形监测方法传统的变形监测技术有大地测量方法(边角交会、水准测量等)、陆地摄影测量法、埋设仪器法(多点位移计、倾角计、钻孔倾斜仪、伸缩仪等)。

这些都主要依靠正倒垂线、弦矢导线、全站仪边角网和精密水准等常规方法，不仅观测周期长，而且精度受人为因素影响较大，在连续性、实时性和自动化程度等方面已越来越难以满足大型水工建筑物的动态监测要求。

另外，传统的变形监测方法往往需要建立高精度的监测网，受地形条件的影响较大，监测网的网形一般比较差，从而使监测点点位精度受到较大影响。

而且，传统方法通常观测时间长，劳动强度大，难以实现自动化监测。

3 用GPS进行变形监测用GPS静态测量进行变形监测的方法就是找到一定数量的控制点（至少2个），建立固定的监测台对坝体的多个监测点进行坐标监测，通过后处理软件或者链接电脑实时显示出坝体位移沉降情况。

毕业设计（论文）题目:青田万基﹒欧郡庄园挡土墙变形监测与分析英文题: Deformation monitoring and analysis for the manor retaining wall of QingTian WanJi﹒OuJun学生姓名：专业：学号：指导老师:二〇一二年六月摘要变形监测是多种测量技术的综合,是监测评估建筑物安全的重要手段之一。

根据市政工程施工变形监测的特点，通过对五期同精度青田万基欧郡庄园挡土墙水平位移及沉降实测数据成果分析，本设计书主要是通过对青田万基·欧郡庄园挡土墙需要在施工阶段对其墙面(坡面)的变形进行观测。

在变形分析过程中，选用了水准监测数据及水平位移数据进行分析试验。

首先对数据进行奇异值检验，其次为了从不等周期的变形数据中获得等周期的数据，对原有数据进行多种插值方法的比较，最后用多项式回归分析和灰色系统分析两种方法对数据进行拟合及预测。

在精度评定通过的情况下，对下一期的变形量进行了预测，达到了较高的精度，说明了方法是正确可靠的。

对挡土墙工程的整体位移及稳定性进行初步分析，为进一步完善设计理论和施工技术提供资料。

关键词：挡土墙；变形监测；稳定性分析ABSTRACTDeformation monitoring is a variety of measurement technology integrated, monitoring and evaluation is an important measure of the safety of the building. According to the municipal engineering construction the characteristics of deformation monitoring, through five period with precision WanJi·OuJun of qingtian county retaining wall's estate horizontal displacement and subsidence data results, the design is mainly through the field, the county to WanJi manor retaining wall in the construction stage to wall (slope) of deformation observation. In the deformation analysis process, choose the level of horizontal displacement monitoring data and the analysis of the data test. First data are singular value inspection, next to the deformation data periodic never get periodic data for the original data of the comparison of the interpolation method, and finally with the polynomial regression and grey system analysis of two methods of data fitting and predictions. In precision evaluation through the situation, for the next issue of deformation forecast and achieve high precision, that the method is correct and reliable. For the whole of the retaining engineering displacement and stability for preliminary analysis, to further perfect design theory and construction technology to provide information.Key words:Retaining wall; Deformation monitoring；Stability analysis目录绪论 (1)1 概述 (2)1.1 变形监测的内容、目的和意义 (2)1.2 变形监测技术和发展趋势 (3)2. 青田万基·欧郡庄园挡土墙变形监测技术设计书......................... - 5 -2.1 任务来源................................................... - 5 -2.2 监测目的................................................... - 5 -2.3 监测区概况................................................. - 5 -2.4 作业技术依据............................................... - 6 -2.5 监测点的观测方法和周期..................................... - 6 -2.6 监测控制网的建立........................................... - 7 -2.6.1 平面监测网的布设 ..................................... - 7 -2.6.2 平面监测网的施测 ..................................... - 7 -2.6.3 四等、一级GPS控制测量主要技术指标 .................. - 8 -2.6.4 青田县万基欧郡庄园变形监测四等GPS网控制点成果 ....... - 8 -2.6.5 变形监测四等GPS网控制点平差及精度分析 ............... - 8 -3. 变形监测的实施 (12)3.1 监测点沉降监测 (12)3.1.1 水准观测技术要求 (12)3.1.2 作业过程 (14)3.1.3 数据处理及精度鉴定 (14)3.1.4 沉降量汇总表和沉降曲线 (15)3.2 水平位移监测 (18)3.2.1 观测仪器 (18)3.2.2 全站仪直接坐标法监测的误差分析 (19)3.2.3 注意事项 (19)3.2.4 数据处理及精度评定 (19)3.2.5 监测点位移变化速度曲线图 (21)4. 探讨变形监测在挡土墙监测中的问题 (23)4.1 确定挡土墙观测精度的合理性 (23)4.2 保证水平位移检测质量 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)绪论变形是自然界普遍存在的现象，各种负载作用于变形体，使其形状、大小及位置在时间域或空间域发生变化均为变形。

大坝安全监测自动化解决方案目录第一部分大坝安全监测系统 (1)一. 系统概述 (1)二. 系统组成 (1)三. 系统设计 (1)四. 组网方式及数据流程 (5)五. 大坝安全监控系统功能 (5)5.1用户管理 (5)5.2系统配置管理 (6)5.3运行管理 (6)5.4系统状态管理 (6)5.5数据管理 (6)5.6报表生成 (6)5.8曲线绘制功能 (6)六. 主要设备技术指标 (7)6.1渗压计 (7)6.2量水堰计 (7)6.3库水位计 (7)6.4雨量计 (7)6.5分布式网络测量单元 (8)第二部分GPS坝体变形监测系统 (10)一．系统概述 (10)二．系统结构 (10)三．基准站 (11)四．监测站 (12)五．数据处理中心 (12)二十三.第三章软件系统功能 (12)第一部分大坝安全监测系统一. 系统概述整套系统采用分层分布的优化设计方法，硬件及软件系统均采用模块化、开放式结构设计，以方便系统升级以及与其它系统的连接。

关键部件选国外原装产品，配以国内的成熟技术与产品，系统设计力求较高的稳定性、可靠性、灵活性、可操作性和可扩展性，以利主坝后期子坝和副坝自动化安全监测的扩展设计安装，系统内部的通讯完全采用数字信号的传输。

二. 系统组成测量系统由计算机、安全监测系统软件、测量单元、传感器等组成，可完成各类工程安全监测仪器的自动测量、数据处理、图表制作、异常测值报警等工作。

系统软件基于WINDOWS工作平台，集用户管理、测量管理、数据管理、通讯管理于一身，为工程安全的自动化测量及数据处理提供了极大的方便和有力的支持。

软件界面友好，操作简单，使用人员在短时间内即可迅速掌握并使用该软件；三. 系统设计依据坝体现在状况，分别进行坝体渗流监测、水位监测、降雨量监测，具体配置如下：1.2.1坝体渗流监测（1）坝体浸润线监测一般监测断面不少于3个，监测断面位置一般选择在最具有代表性的、能控制主要渗流情况和估计可能出现异常渗流情况的横断面上，如最大坝高断面、原河床断面、合龙坝段、坝体结构有变化的断面和地质情况复杂的断面等，断面间距一般为100~200m。

大坝安全监测自动化技术规范条文说明目次范围总则大坝安全监测自动化系统设计一般规定设计内容监测系统设计大坝安全监测自动化系统设备系统环境要求系统功能要求系统性能要求监测仪器采集计算机系统运行维护范围本标准关于大坝的定义中坝肩和近坝岸电站厂总则为了统一工程安全监测自动化的技术要本标准均加以规凡经均纳入本标准的使做到技术先进安全适用大坝安全监测自动化系统设计一般规定本标准本着经济可靠的基在进行安逐工程安全监测有别于工程中的特定对象监测它必须考虑对工程进行全面的安全监测无论是针对面上或是点上的监测布置即其监测成果能为评估工程结构物的本标准没有采用少而精这样缺乏实际指导作用且容易引用于工程安全监测的仪器电容振弦式等传感器本标准在仪器设备选用原则设计内容自动化监测系统本标准针对自动化监测系统的特点这些规定包括自动化实施自动化监测的项目和仪数据采集系统的设置监测以及自动化系统运行方为自动化监测系统建立一个良好的监测系统设计分布式是我国大坝安全监测自动化发展历程中出现的三种基本数据现代科技的发展使分布式采分布式采集方式已基本上取代了集中式和混合式采集方式因此本标准有广泛适用性的数据采集并冠以智能型开放型但作为行则不宜取用含有个性色彩的词汇而应采用能充分表达鉴于应用于大坝安全监测的监测仪器大多为非标准输出的仪器设备通信自动化系统可以根据现场实际现场网络可以采用国内自动化监测系统目前大多都采用它仅是串而不涉及接插系统厂家需在此基础上建立自己的高层通信协鉴于自动化采集系统产品现场网络构建的差异性本标准未光纤和无本标准中的无线是泛指采用无线介质进行通信的方式它可以是专用无线电台也可以是或采通风设计上以确保采集设备监测管理站是基本采集系统的终端节监测管监测数据采集装置进行数监测管理站与监测管理中心站可以是局域网络通信此时监测管理站是局域网络中的一个远程节点监测管理站应配备有计算净化电源和防雷设备等一套基本网络通信软件和监测管理中心站负责整个工程监因此监测管理根据工程规模和用工作站净化电源和防离线分对于为了确保监测数据的安全还应考虑网当采用线当对现场通信要求很高或现场电磁干扰严重影响通信质量时可采用光纤通信方式当现场通信的线路很长时监测管理站可采用局域网或当距离较远应用实践表明电源供应对大坝监故本标准专列一条大坝监测自动化系统不同于一般工业测控的系统因此系应大坝安全监测自动化系统设备系统环境要求大坝安全监测自动化系统对电源要求统一管理但对于线路很长的工程通当自动化系统设备与大负荷设备不间断电源当交流电源掉电出于经济的考虑的蓄电池容量系统功能要求在自动化监测系统中工程安全监测管理软件是一个重监测管理软件的构成各本标准只规定了基本的功能要求有条件和有更多需求经过努力可以达到的还应可接受人也可以是其他形式的数据系统性能要求本标准对自动化监测系统的各项采集性能指标作了一般由于采集系统是针对适用于静态量测的大坝监测仪器研这些性能指标规定但对于具有动态变化特征的某些监测对抽水蓄能电站上库水位由于有些自动化测量设备中有测量控制部件在进行测量时需耗费较长时间因此系统采样本标准的采样时间不包含采样前的准备工作时间监测仪器大坝安全监测所采用的仪有些自动化测量装置甚至是专大坝安全监测自动化采集设备因此在编制本标准时不可避并对自动化系统中使用的监测仪器作出采集计算机采集计算机是监测管理站的主要设备由于监测管理站通常设置在现场且肩负随时监测数据采集装监测管理可考虑以监测管理中心站的工不得采用数据库服务器兼系统运行维护对自各工程可根据实际需要对安全监测的但不得低于本标准必须对系统进行经特别是应仔细检查线体运行可应根据设备的使用年限。

水库大坝监测预警系统
水库大坝，作为水利建设中的核心枢纽，扮演着重要的”角色“”，对水利系统的发展具有关键作用，它还是维护地区生态环境平衡的重要保障，尤其是在汛期，它的稳固性还关乎着无数人的生命财产安全，一旦发生风险事故，后果将会不堪设想，所以建设水库大坝监测预警系统做好安全监督是十分重要的。

水库大坝监测预警系统是一个集成了多种传感器、数据采集、传输和处理技术等技术手段的综合系统，该系统通过在水库大坝的关键位置来放置传感器，能够实现水库大坝的实时监测，及时的发现所潜在的隐患和异常情况，以便于大坝管理人员能够作出科学判断，保障大坝的安全稳定运行。

系统功能
报警功能:水库大坝监测预警系统监测数据时，当大坝位移超过设定的阈值，系统会自动触发报警，通过多种途径通知管理人员。

监测功能:水库大坝安全监测可以监测的水平位移、垂直位移，实时监控大坝的运行情况。

存储功能:水库大坝监测预警系统可上传数据至环境监控云平台，云平台可以长期存储数据，数据能够以表格方式下载、导出。

定位功能:水库大坝监测预警系统采用PPK载波相位事后差分定位技术，结合了GNSS环境监控云平台，拥有毫米级定位精度。

水库大坝监测预警系统通过多种技术手段来避免或者减轻事故的发生造成的损失和人员伤亡，为水利建设和生态平衡的安全稳定发展贡献了一份力量。

所以，通过使用这个系统，我们可以更好地保护水库大坝的安全性和稳定性，确保了水库大坝的顺利进行，提高了水资源的可持续利用，促进人与自然和谐发展。