【SJ-WY1】GNSS 位移監測站是基于導航衛星系統(GNSS)技術,對地表、建筑物、邊坡、橋梁等目標的微小位移進行實時、自動化監測的設備系統,是地質災害預警、工程結構安全監測的核心裝備之一。
一、核心原理:衛星定位與差分技術實現毫米級監測
GNSS位移監測站基于導航衛星系統(GNSS),通過接收北斗、GPS、GLONASS等多系統衛星信號,結合差分定位技術實現高精度三維位移監測。
多星座信號接收:設備內置多模多頻接收機,可同時捕獲多個衛星系統的信號,確保在復雜環境(如山區、城市峽谷)下仍能穩定獲取定位數據。
差分定位處理:采用實時動態差分(RTK)或精密單點定位(PPP)技術,通過基準站提供的校正數據修正監測點原始觀測值,消除衛星鐘差、電離層延遲等誤差,實現毫米級坐標解算。
三維位移計算:連續采集監測點空間坐標,經數據處理單元分析坐標變化量,生成水平與垂直方向的位移參數,最小監測精度可達毫米級。
數據輸出與預警:將處理后的位移數據、變化速率等信息通過4G/NB-IoT/電臺等通信模塊傳輸至終端平臺,當監測值超過預設閾值時觸發預警機制。
二、系統組成
1. 硬件部分
GNSS 接收機:核心硬件,負責接收衛星信號并進行初步的信號處理,支持多系統兼容(如北斗三號 + GPS)是現代接收機的主流特征,能提升信號接收的穩定性和精度。
GNSS 天線:分為扼流圈天線、微帶天線等類型,需具備抗多路徑干擾、高增益的特點,確保穩定接收衛星信號,通常安裝在待測目標的最高點或核心位置。
數據傳輸模塊:包括 4G/5G、LoRa、北斗短報文等通信模塊,負責將接收機采集的原始數據實時傳輸至后臺服務器,偏遠地區可通過北斗短報文實現無網絡環境下的數據傳輸。
供電系統:采用太陽能電池板 + 蓄電池的組合,或市電供電,保障監測站在野外惡劣環境下的持續運行,部分設備還具備低功耗模式,進一步提升續航能力。
支架與防護裝置:包括安裝支架、防雷器、防水箱等,支架用于固定天線和接收機,防雷器可避免雷擊損壞設備,防水箱則保護電子元件免受野外風雨侵蝕。
2. 軟件部分
數據處理軟件:對接收的原始衛星數據進行解算,計算出監測點的三維坐標、位移量、位移速率等參數,支持實時解算和后處理解算兩種模式。
監測預警平臺:基于 Web 或移動端的可視化平臺,可實時展示監測點的位移數據、變化曲線、歷史趨勢,當位移量超過預設閾值時,通過短信、APP 推送、聲光報警等方式發出預警信息。
數據存儲與管理系統:負責存儲監測數據和設備狀態信息,支持數據的查詢、導出、備份,便于后續的數據分析和事故追溯。
三、應用場景
1. 地質災害防治:用于滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等地質災害的監測,通過捕捉山體、地面的微小位移,提前發出災害預警,如山區滑坡體監測、城市地面沉降監測。
2. 工程建設監測:適用于橋梁、隧道、高鐵軌道、大型建筑的變形監測,例如橋梁的撓度監測、隧道的收斂監測、高鐵路基的沉降監測,保障工程施工和運營安全。
3. 礦山與水利監測:礦山開采過程中的邊坡位移監測、尾礦庫壩體變形監測;水庫大壩、堤防的沉降和水平位移監測,防止壩體潰決等事故發生。
4. 地震監測:部分 GNSS 位移監測站還可用于地殼形變監測,為地震預報研究提供基礎數據。
四、使用注意事項
1. 站點選址:監測站應布設在視野開闊、無遮擋的位置,避免高樓、樹木、山體等遮擋衛星信號;基準站需選擇地質穩定、不易受外界干擾的區域,確保坐標基準的穩定性。
2. 抗干擾處理:針對多路徑效應(信號經建筑物、地面反射后被天線接收),可采用扼流圈天線或選擇合適的安裝位置,同時避免在大面積水面、金屬反射物附近布設監測站。
3. 設備維護:定期檢查天線、接收機、供電系統的工作狀態,清理天線表面的灰塵和雜物,及時更換老化的蓄電池,確保設備正常運行。
4. 數據校準:定期利用全站儀等傳統測量設備對 GNSS 監測數據進行校準,消除系統誤差,提升監測結果的可靠性。