一、方案背景

我国已拥有水库大坝9.8万余座，其中95%以上为土石坝，95%以上是上个世纪80年代以前建设的老坝。虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，出险的几率非常高。大坝作为一种大型水工建筑物，其投资和建成后产生的效果都是巨大的，同时由于其结构、运行环境等因素的复杂性，加上设计、施工、运维的不确定性，如果发生意外变形，失事后造成的灾难也是极其严重的。因此对水利水电大坝运行状态进行持续的实时监测，是十分有必要的，不仅可以为大坝提供安全评估，保证大坝的安全运行，对水库大坝安全自动化监测预警意义重大。

二、技术原理

GNSS定位的过程，受到电离层延迟、对流层延迟、多径效应、卫星星历误差、卫星时钟误差、相对论效应、接收机时钟误差、(接收机天线相位中心相对于测站标识中心的)位置误差和天线相位中心 位置的偏差等等，定位误差常常高达10-30米。

 

减少甚至消除上文所提到的误差是提高定位精度的措施之一，而差分GNSS可有效利用已知位置的基准站将公共误差估算出来，通过相关的补偿算法削弱或消除部分误差， 从而提高定位精度。

差分GNSS的基本原理主要是在一定地域范围内设置一台或多台接收机，将一台已知精密坐标的接收机作为差分基准站，基准站连续接收 GNSS信号，与基准站已知的位置和距离数据进行比较，从而计算出差分校正量。然后，基准站就会将此差分校正量发送到其范围内的流动站进行数据修正，从而减少甚至消除卫星时钟、卫星星历、电离层延迟与对流层延迟所引起的误差，提高定位精度。

流动站与差分基准站的距离直接影响差分 GNSS的效果，流动站与差分基准站的距离越近，两站点之间测量误差的相关性就越强，差分 GNSS系统性能就越好。

三、系统构成

数据采集子系统：由GNSS接收机及天线组成，可以有效提供监测精度及可靠性;

数据传输通讯子系统：根据现场情况，可以选择LoRa、4G及北斗短报文等通讯方式进行数据传输;

数据处理、分析子系统：采用专用CDM解算软件进行自动化数据处理、分析;

辅助支持子系统：系统具备完善的防雷系统(包括电力线路防雷和直接雷防护)和稳定的供电系统(太阳能供电和市电配合使用)。

 

四、系统特点

◆ 专用的GNSS解算CDM软件内置卡尔曼滤波等算法，可以有效提供监测精度;

◆ GNSS监测系统在各种气候条件下均可正常运行，提供可靠的监测数据;

◆ 四星全频段GNSS接收机，基准站精度高达8mm±1pm ；

◆ 可选扼流圈天线，抗多路径误差，信号更稳定；

◆实时监测：7*24小时无人值守在线实时监测。

◆超限预警：当监测数据超出设定的阈值时，可通过抓拍、平台软件、短信通知等方式进行预警。

◆现场视频确认：必要时，可通过4G/5G无线网络远程查看现场的实时监控画面。

◆联动控制：全方位一站式服务。具有从感知、采集、平台、用户管理等全流程的研发能力，具有多年完整的项目集成经验。

五、系统价值
 

水库大坝GNSS位移自动监测系统的应用解决了很多问题，尤其是面对局部坍塌、沉降、隆起活动；地下、地面变形动态来袭而总成的人员伤亡以及财产损失，通过系统对监测数据和历史数据的进行分析比对，得出预警信息，为相关部门提供决策依据，保障民众生命财产安全。