滑坡监测解决专项方案.doc

北斗玉衡滑坡监测系统

北京北斗星通导航技术股份有限公司

目录
一．概述 3
二．监测原理 3
三．系统组成 3
四．软件、硬件设备 4
五．技术优势 13

一．概述
“地质灾害隐患点”多分布在野外、不发达农村，交通、通讯、电力支持都极为不以便地区，如何对地质灾害隐患点，特别是对危害极大如：山体滑坡、泥石流、地质断层等等地质危害地带进行长效监测，并可以及时地将这些灾害发生实时现况反映到应急中心，保护人民生命安全，减少人民群众财产损失，已成为地质监测人员和有关地质灾害应急管理部门当务之急。一种便宜、便捷、不受时间空间制约、可长期对地质灾害隐患点实行在线监测手段，是各地质灾害研究、应急管理部门最迫切需求。
北斗星通导航技术股份有限公司GNSS应用事业部致力于为客户提供稳定可靠、实时动态北斗卫星监测数据。通过互联网、北斗传播、无线通信技术等，实现全天候、自动化地表位移实时监控。为防止滑坡灾害提供第一时间数据分析资料。同步为提前判断滑坡发生做出精确预测提供可靠技术手段，以减少生命财产损失，发挥最大社会效益。
二．监测原理
滑坡发生分三个阶段：蠕动变形阶段、滑坡破坏阶段和渐趋稳定阶段。在蠕动变形阶段，斜坡内部某一某些因抗剪强度不大于剪切力而一方面变形，产生微小移动；变形进一步发展，直至坡面浮现断续拉张裂缝；随着拉张裂缝浮现，渗水作用加强，变形进一步发展，后缘拉张，裂缝加宽。逐渐发展到滑坡破坏阶段。基于此滑坡变化规律，通过北斗卫星高精度导航定位技术，实时监测滑坡体地表变形大小、速率，监控滑坡发展变化状况。实时掌握滑坡体位移变化信息。实现为防止滑坡灾害做好预测预报。
三．系统构成
基于北斗滑坡监测系统由如下某些构成：GNSS(Global Navigation Satellite System)数据采集系统、供电系统、数据传播系统、避雷系统、数据解决与监控中心等。同步可拓展兼容雨量计、土壤含税率计、深部测斜等各种传感器。
1.系统工作原理
GNSS接受机由太阳能或其她供电系统供电，实时采集、存储北斗卫星数据，通过无线或有线通信技术，将数据发送至数据解决中心。由数据中心数据解决软件做数据解算、分析，得出监测成果给顾客提供滑坡发展状况判断根据
系统构造示意图
四．软件、硬件设备
GNSS接受机
采用我公司自主验收采集、存储、控制发送一体式GNSS接受机，设备防水抗震耐高温，合用于野外恶劣环境下免维护长时间持续工作。支持高安全各种合同转换虚拟专用网络。针对网络流量控制顾客，产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线功能。同步也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接受数据等功能。详细性能指标如下：
1）产品特点：
Ø 支持北斗 B1/B2 + GPS L1/L2
Ø 毫米级载波相位观测值
Ø 内置16G存储器
Ø 支持FTP Server和FTP Push文献传播
Ø NTRIP 实时数据流传播
2）基本特性
Ø 基于NebulasTM多系统多频率高性能SoC芯片
Ø 支持单系统独立定位和多系统联合定位
Ø 支持先进多途径抑制技术
3）技术指标
性能指标：
通道
基于192通道Nebulas芯片
初次定位时间
冷启动：50s
信号
北斗 B1/B2
GPS L1/L2
差分数据
RTCM 3.0/2.0CMR
数据格式
NMEA-0183 UNICORE
单点定位
单频：1.5m
双频：1.0m
数据更新率
1Hz
观测精度
北斗
GPS
内置存储
16G
B1/L1 C/A 码
10cm
10cm
时间精度(RMS)
20ns
B1/L1 载波相位
0.5mm
0.5mm
速度精度(RMS)
0.03m/s
B2/L2P(Y) 码
10cm
10cm
控制界面
CDT、WEB
B2/L2 载波相位
1mm
1mm
网络合同
NTRIP、HTTP、FTP
物理特性：
Feature
Description
尺寸
180mm×130mm×80mm
工作温度
-40℃～+85℃
存储温度
-55℃～+95℃
湿度
95% 无凝露
电源输入：
Feature
Description
电压输入范畴 
8-32VDC
射频输入
Feature
Description
天线接口
TNC（F）,50 Ω
信号电平
-80 dBm ~ -105 dBm
LNA 供电
4.75~5.1V，0 - 100 mA
数据接口
Feature
Description
串口
3个RS-232串口
网口
1个RJ45接口
1PPS
1个
GNSS数据采集天线
外置式测量天线，产品接受卫星信号涵盖BDS B1/B2和GPS L1/L2

双系统四频外置测量天线示意图
1）产品特点：
Ø 天线某些采用多馈点设计方案，实现相位中心与几何中心重叠，将天线对测量误差影响减少到最小；
Ø 天线单元增益高，方向图波束宽，保证低仰角信号接受效果，在某些遮挡较严重场合仍能正常收星；
Ø 带有抗多径扼流板，有效减少多径对测量精度影响；
Ø 防水、防紫外线外罩，为天线能长期在野外工作提供保障。
2）技术参数
天线特性
频率范畴
BDS B1/B2
GPS L1/L2
阻　 抗
50欧姆
极化方式
右旋圆极化
天线轴比
≤3dB
水平面覆盖角度
360°
输出驻波
≤2.0
最高增益
5.5dBi
相位中心误差
±2mm
低噪声放大器指标
增益
40 ±2dB
噪声系数
≤2dB
输出驻波
≤2.0
带内平坦度
±1dB
工作电压
3～18VDC
工作电流
≤45mA
差分传播延迟
≤5ns
构造特性
天线尺寸
Φ190×67.4mm
接头形式
TNC阴头
工作环境
工作温度
-40℃～+85℃
存储温度
-55℃～+85℃
湿 度
95% 不冷凝

太阳能供电系统
太阳能供电系统采用光伏太阳能板+锂电池供电模式，锂电池组由锂电池通过串并联并加装有关保护和控制电路而成。该电池采用了品质优良电芯，科学内部构造设计、先进生产工艺，实现了电池长寿命、高比能量、小内阻、使用温度范畴宽、安全可靠等特性。电源系统技术参数如下：
项目
参数
电池组标称容量 Ah
50
电池组标称电压 V
25.9
过充保护电压 V
29.61-29.89
原则充电电流 A
5-8
过放保护电压 V
19.04-20.16
过流保护电流 A
10-20
最大持续放电电流 A
5
电池盒重量 Kg

充电器
太阳能充电
充电器重量 Kg

充电环境温度 ℃
0-45
应用环境温度 ℃
-5-60
储存温度 ℃
0-45

3.软件平台
专用GNSS数据解决软件包括一套监测预警管理软件和一套数据解决中心软件（内嵌高精度数据解决模块）。其中，高精度数据解决软件采用北京北斗星通公司开发北斗玉衡变形监测软件V1.0，该软件不但拥有自主知识产权，同步还获得双软认证证书及中华人民共和国软件著作权登记证书。
专用GNSS数据解决软件布置在监控中心。用于管理各监测区域内监测点，监视各监测点观测数据。重要功能涉及数据解算解决、监测数据管理查询、报表生成、二维三维图形显示、灾害预警及信息发布等。监测预警管理软件作为C/S架构客户端软件，可以依照需要布置在需要进行监控管理部门，实现远程管理。

软件著作权登记证书
软件测评报告

软件特点：

该专用软件除具备行业通用优势外，还具备如下特点：
智能采集：支持积极询问和积极上报，工作时间、数据上传时间可配备
灵活监测：满足实时与定期数据监测
远程控制：可远程产品维护，配备系统参数，进行系统升级
各种通信：可运用各种通信手段进行数据传播
数据分析：支持监测数据、报警数据、操作数据记录和分析
曲线生成：可自动生成历史数据曲线
报表输出：可依照顾客需要，自定义输出各类数据报表
优化管理：支持设备管理、报警管理、设备参数管理
权限管理：操作者级别不同，系统授予权限不同
自动报警：可依照预设警界值进行风险断别，并可实现预警信息自动播报
定制扩展：依照顾客需求，可接入雨量计、测深仪、倾斜计等各种主流传感器监测数据。
软件有关功能及界面如下：
顾客身份权限管理：涉及权限认证和顾客管理两个某些。顾客需要登录才可以使用该系统。已登录顾客可以添加、删除、编辑和设立其属性信息。

登录窗口

GNSS数据管理：针对实际监测地质灾害区域内监测点，持续、自动、实时地完毕监测点GNSS原始数据采集，完毕变形数据解算和分析，并建立其属性信息数据表，实当前视图中查询、编辑。其中，监测点管理涉及坐标管理、属性信息管理、监测设备信息等。

二维界面

三维界面

变形分析界面

监测点信息管理

信息查询：顾客可以在视图上通过点选相应灾害点或监测点进行信息查询。可以查看各类监测仪器实时和历史数据。基于GNSS导航系统解算变形成果记录。这样在中心机房就能全面系统地理解各个灾害点和监测点详细状况。
站点信息查询

站点状态监控界面
五．技术优势
1、 监测精度毫米级
当前国内自主北斗卫星已全面覆盖亚太地区，信号稳定，速度快、精度高。该监测系统GNSS接受机接受北斗卫星信号，采用高精度定位芯片和板卡。定位精度高，平面精度±3.0mm，高程精度±5.0mm；满足高精度监测规定。
2、 各种设备选取，设备性能优越
我公司自主研发全套系列GNSS接受机产品，涵盖从单频到双频，单系统到多系统。拥有可兼容北斗、GPS、GLONASS多套卫星定位系统GNSS接受机产品。且设备工艺精良，全铝合金外壳，防摔抗震，防水达到IPx 6级别，适合于野外恶劣条件下使用。且在各种滑坡监测项目中实际应用中经受过严苛考验。运营稳定可靠。深受顾客信赖。
3、 各种数据传播方式，
设备可采用各种数据传播方式。涉及GPRS、3G、网线、无线网桥、通信光纤、数传电台等。无论多么严酷现场通信条件，总有一款产品适合你！轻松达到顾客使用规定，系统架构组建更以便灵活。
4、 各种供电模式
可采用各种供电方式：市电、太阳能锂电池、太阳能铅酸蓄电池等各种方案可选。满足7*24小时设备工作，全年不间断实时自动化监测。采用太阳能供电时，在严酷条件下，满足10天以上持续阴雨天正常工作。
5、 扩展性强、兼容各种传感器
监测预警系统预留各种传感器接口。可兼容雨量计、土壤含水率计、测斜仪等各种传感器。达到一套系统，各种监测手段目。
6、 系统功能完善、预警信息发送方式灵活多样
采用和谐软件界面设计，简朴易操作，且可依照顾客需求，定制专门预警信息发送方式，涉及电脑提示框、手机短信，手机客户端、声光报警，高音喇叭等。满足不同客户，不同管理层级不同需求。且可预设管理权限层级，以不同方式向不同管理权限人员发送不同预警信息。做到有放矢，目的明确，管理责任清晰。
7、 无人值守，自动化监测
设备实现完全自动化监测，无需值守，全程免维护。设备安装于高强度不锈钢设备箱内，防水防盗。