華測(cè)采空區(qū)地表沉降gps位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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1、采空區(qū)地表沉降GPS位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司系統(tǒng)集成部2008年4月16目錄第一章項(xiàng)目背景31.1采空區(qū)地表沉降監(jiān)測(cè)的意義31.2人工監(jiān)測(cè)方法局限性分析31.3GPS位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析3第二章系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)42.1系統(tǒng)的建設(shè)原則42.2系統(tǒng)建設(shè)的基本要求42.3系統(tǒng)建成后應(yīng)具備的功能4第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)73.1設(shè)計(jì)依據(jù)73.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)83.3GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)布置93.3.1基準(zhǔn)站布置93.3.2監(jiān)測(cè)站布置103.4監(jiān)控中心113.4.1監(jiān)控中心布置113.4.2GPSensor變形監(jiān)測(cè)軟件113.5通信方式133.6系統(tǒng)防護(hù)設(shè)計(jì)14第四章設(shè)備預(yù)算154

2、.1基準(zhǔn)站預(yù)算154.2監(jiān)測(cè)站預(yù)算164.3數(shù)據(jù)處理中心設(shè)備預(yù)算1616第一章項(xiàng)目背景1.1采空區(qū)地表沉降監(jiān)測(cè)的意義采煤引起的覆巖破壞和地表沉陷對(duì)煤礦生產(chǎn)安全和環(huán)境破壞的威脅是非常嚴(yán)重和無(wú)法回避的問(wèn)題。開(kāi)采沉陷和“三下”采煤引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害使得礦區(qū)建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)田受損，生態(tài)環(huán)境惡化，威脅居民財(cái)產(chǎn)和生命安全，激化工農(nóng)矛盾，是影響礦區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定的重要因素和關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)對(duì)沉降區(qū)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解和掌握采空區(qū)區(qū)域的地表沉降演化過(guò)程，捕捉該區(qū)域塌陷的特征信息，為地表沉降的正確分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)及治理提供可靠數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。1.2人工監(jiān)測(cè)方法局限性分析由人工定期用傳統(tǒng)儀

3、器到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，安全監(jiān)測(cè)工作量大，受天氣、人工、現(xiàn)場(chǎng)條件等許多因素的影響，存在一定的系統(tǒng)誤差和人工誤差。同時(shí)，人工監(jiān)測(cè)還存在不能及時(shí)監(jiān)測(cè)礦區(qū)地表沉降的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，難以及時(shí)掌握礦區(qū)沉降安全技術(shù)指標(biāo)等缺點(diǎn)，這些都將影響礦山的安全生產(chǎn)和安全管理水平。1.3GPS位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析與觀(guān)測(cè)邊角相對(duì)幾何關(guān)系的傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，GPS監(jiān)測(cè)具有很大的優(yōu)點(diǎn)。它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，大大減輕外業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)又能夠迅速得到高效可靠的三維點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，還有其它優(yōu)點(diǎn)：1)避免人工讀數(shù)和記錄引起的人為誤差。2)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程以及惡劣天氣條件下采集數(shù)據(jù)。3)每天可進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。4)可以準(zhǔn)確

4、記錄失事事件時(shí)間，使之與外部因素相關(guān)聯(lián)，比如降雨、地震、人工建造活動(dòng)。5)連續(xù)監(jiān)測(cè)能快速檢測(cè)到臨界變化，能在事態(tài)惡化之前采取處理措施。6)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以按程序步驟監(jiān)測(cè)限定閥值、變化速率，從而能在超出預(yù)定極限值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。16第二章系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)2.1系統(tǒng)的建設(shè)原則GPS位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)堅(jiān)持“技術(shù)先進(jìn)、高效可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用”的原則，系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)保證建成后系統(tǒng)的可擴(kuò)展性（隨著地下采空區(qū)的擴(kuò)大，地表沉降范圍的擴(kuò)大，可以增加新的監(jiān)測(cè)點(diǎn)），能為今后系統(tǒng)升級(jí)改造后使用，且關(guān)鍵技術(shù)均應(yīng)能得到驗(yàn)證。2.2系統(tǒng)建設(shè)的基本要求1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)人值守，有人照看、自動(dòng)運(yùn)行，年運(yùn)行可靠率99%以上；

5、2）系統(tǒng)可滿(mǎn)足7×24小時(shí)長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行；3）斷電情況下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備可依靠備用電源連續(xù)工作24小時(shí)以上；4）GPS硬件具有良好的物理性能和工作性能，適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作；5）本系統(tǒng)可采用GPRS通訊，數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行膶?shí)時(shí)處理；6）準(zhǔn)實(shí)時(shí)顯示和分析形變量，可間斷性評(píng)估沉降區(qū)的健康狀況；7）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出給分析軟件；2.3系統(tǒng)建成后應(yīng)具備的功能u對(duì)GPS原始數(shù)據(jù)進(jìn)行7×24小時(shí)實(shí)時(shí)差分處理，進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，永不間斷；u可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，對(duì)不同的監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)差分結(jié)果進(jìn)行Kalman濾波，達(dá)到不同的動(dòng)態(tài)要求和精度要求；u可同時(shí)處理多達(dá)多個(gè)基站和32個(gè)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)；u根據(jù)多天運(yùn)行的結(jié)果，

6、建立近期的大氣延遲（對(duì)流層、電離層）模型，提高定位精度和可靠性；u多基站支持，多基站不但提高了系統(tǒng)的可靠性，而且，根據(jù)多基站的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以建立電離層模型，提高長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)的精度；根據(jù)多基站的處理結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)平差功能，提高點(diǎn)位精度和可靠性；u原始數(shù)據(jù)后處理功能；16u輸入接口協(xié)議：RS232、CAN、TCP/IP；u輸出接口（遠(yuǎn)程服務(wù)）協(xié)議：TCP/IP；u實(shí)時(shí)顯示接收機(jī)的信號(hào)跟蹤狀況，如星空?qǐng)D、信噪比、鐘差等；u實(shí)時(shí)顯示基線(xiàn)的變化情況，點(diǎn)位的移動(dòng)情況等；u原始數(shù)據(jù)、解算結(jié)果的自動(dòng)保存功能，可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行設(shè)置；u對(duì)監(jiān)測(cè)站、基站接收機(jī)的遠(yuǎn)程設(shè)置功能，軟件上有各個(gè)GPS接

7、收機(jī)的獨(dú)立監(jiān)控模塊，可以向GPS接收機(jī)發(fā)送用戶(hù)更改參數(shù)的命令（如采樣間隔、高度截止角等）；u系統(tǒng)完備性監(jiān)測(cè)功能，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；u每個(gè)監(jiān)控站的監(jiān)控范圍可根據(jù)用戶(hù)設(shè)置，可從5厘米到5米，相對(duì)的，精度可從2mm到1cm（平面），高程3mm到2cm。u環(huán)境參數(shù)輸入功能。比如，輸入監(jiān)測(cè)站周?chē)系K物的分布情況，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，能剔除常規(guī)方法不能自動(dòng)剔出的壞數(shù)據(jù)，提高定位精度。u具有防死機(jī)功能，一旦某個(gè)監(jiān)測(cè)站出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，軟件馬上會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)觸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)接收機(jī)自動(dòng)重啟；u可以調(diào)整各個(gè)監(jiān)