【SJ-WY1】GNSS 位移监测站是基于导航卫星系统(GNSS)技术,对地表、建筑物、边坡、桥梁等目标的微小位移进行实时、自动化监测的设备系统,是地质灾害预警、工程结构安全监测的核心装备之一。
一、核心原理:卫星定位与差分技术实现毫米级监测
GNSS位移监测站基于导航卫星系统(GNSS),通过接收北斗、GPS、GLONASS等多系统卫星信号,结合差分定位技术实现高精度三维位移监测。
多星座信号接收:设备内置多模多频接收机,可同时捕获多个卫星系统的信号,确保在复杂环境(如山区、城市峡谷)下仍能稳定获取定位数据。
差分定位处理:采用实时动态差分(RTK)或精密单点定位(PPP)技术,通过基准站提供的校正数据修正监测点原始观测值,消除卫星钟差、电离层延迟等误差,实现毫米级坐标解算。
三维位移计算:连续采集监测点空间坐标,经数据处理单元分析坐标变化量,生成水平与垂直方向的位移参数,最小监测精度可达毫米级。
数据输出与预警:将处理后的位移数据、变化速率等信息通过4G/NB-IoT/电台等通信模块传输至终端平台,当监测值超过预设阈值时触发预警机制。
二、系统组成
1. 硬件部分
GNSS 接收机:核心硬件,负责接收卫星信号并进行初步的信号处理,支持多系统兼容(如北斗三号 + GPS)是现代接收机的主流特征,能提升信号接收的稳定性和精度。
GNSS 天线:分为扼流圈天线、微带天线等类型,需具备抗多路径干扰、高增益的特点,确保稳定接收卫星信号,通常安装在待测目标的最高点或核心位置。
数据传输模块:包括 4G/5G、LoRa、北斗短报文等通信模块,负责将接收机采集的原始数据实时传输至后台服务器,偏远地区可通过北斗短报文实现无网络环境下的数据传输。
供电系统:采用太阳能电池板 + 蓄电池的组合,或市电供电,保障监测站在野外恶劣环境下的持续运行,部分设备还具备低功耗模式,进一步提升续航能力。
支架与防护装置:包括安装支架、防雷器、防水箱等,支架用于固定天线和接收机,防雷器可避免雷击损坏设备,防水箱则保护电子元件免受野外风雨侵蚀。
2. 软件部分
数据处理软件:对接收的原始卫星数据进行解算,计算出监测点的三维坐标、位移量、位移速率等参数,支持实时解算和后处理解算两种模式。
监测预警平台:基于 Web 或移动端的可视化平台,可实时展示监测点的位移数据、变化曲线、历史趋势,当位移量超过预设阈值时,通过短信、APP 推送、声光报警等方式发出预警信息。
数据存储与管理系统:负责存储监测数据和设备状态信息,支持数据的查询、导出、备份,便于后续的数据分析和事故追溯。
三、应用场景
1. 地质灾害防治:用于滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降等地质灾害的监测,通过捕捉山体、地面的微小位移,提前发出灾害预警,如山区滑坡体监测、城市地面沉降监测。
2. 工程建设监测:适用于桥梁、隧道、高铁轨道、大型建筑的变形监测,例如桥梁的挠度监测、隧道的收敛监测、高铁路基的沉降监测,保障工程施工和运营安全。
3. 矿山与水利监测:矿山开采过程中的边坡位移监测、尾矿库坝体变形监测;水库大坝、堤防的沉降和水平位移监测,防止坝体溃决等事故发生。
4. 地震监测:部分 GNSS 位移监测站还可用于地壳形变监测,为地震预报研究提供基础数据。
四、使用注意事项
1. 站点选址:监测站应布设在视野开阔、无遮挡的位置,避免高楼、树木、山体等遮挡卫星信号;基准站需选择地质稳定、不易受外界干扰的区域,确保坐标基准的稳定性。
2. 抗干扰处理:针对多路径效应(信号经建筑物、地面反射后被天线接收),可采用扼流圈天线或选择合适的安装位置,同时避免在大面积水面、金属反射物附近布设监测站。
3. 设备维护:定期检查天线、接收机、供电系统的工作状态,清理天线表面的灰尘和杂物,及时更换老化的蓄电池,确保设备正常运行。
4. 数据校准:定期利用全站仪等传统测量设备对 GNSS 监测数据进行校准,消除系统误差,提升监测结果的可靠性。