华测风塔GPS自动化监测方案设计书

1风塔沉降GPS监测的总体设计

1.1系统设计依据

华测GPS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。

GPS& GPSe nsor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参见表1。

表1

名称

编号

批准单位

年份

全球定位系统测量规

CH2001

国家测绘局

精密工程测量规

GB/T

15314-94

国家技术监督局

1994-12-22

全球疋位系统城市测量技术规程

CJJ 73-97

中国建设部

1997

UNAVC(基准站建立规

国际UNAVC组织

IGS基准站建立规

国际IGS委员会

混凝土结构设计规GBJ 10- 89 建设部

1.2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GPSfi成，主要传感器采用后安装方 式；

2)数据传输子系统：GPS天线到GPSt机由同轴电缆通讯；GPS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、配电及 UPS防雷和远程电源监控。

2风塔沉降GPS自动化监测预警系统概况

GPS自动化监测在风塔沉降形变监测中的应用

GPS用于形变监测，监测的区域一般不是很大，但变形监测点布设比较密集。当GPS 用于风塔沉降监测时，往往是对一定围具有代表性的区域建立变形观测点，在远离监测 点合适的位置(如稳固的基岩上)建立基准点。在基准点架设GPS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，从而分析风塔沉降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。

与普通的工程测量不同，风塔沉降及形变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， GPS 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GPS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。

GPS用于变形监测虽具有突出的优点，所以 GPS技术在安全监测方面一定会有广阔 的应用前景。

GPS自动化监测系统发展

GPS(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 GPS技术的不断成熟，GPS自动化监测系统已经在桥梁、

风塔沉降、建筑、地震、等行业中应用并取得很好的效益。GPS自动化监测系统仪器以

其卓越的性能受到专家的好评。

从国外的有关研究和应用可以看出 GPS是一个非常有效的GPS监测技术，GPS与其 它传感器结合用于风塔沉降监测已形成了趋势。目前GPS在风塔沉降中的最高精度在毫

米级。而华测GPS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。

2.3 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：

避免人工读数和记录引起的人为误差。

可以实现远程以及恶劣天气条件下采集数据。

每天可进行 24 小时连续监测。

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。

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