一种土石坝GPS三维变形预警系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种土石坝GPS三维变形预警系统，包括GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块；所述的GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块依次相连；系统以一段时间内的GPS三维变形监测数据为基础，进行计算分析，对土石坝三维变形进行监测和预警，提高了土石坝安全监测工作的可靠性和效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大坝变形监控领域，特别是土石坝三维变形监测预警系统。
技术介绍
我国水资源储量丰富，但地域分配不均。为了解决对水资源的需求，近年来，国内建设的大型土石坝工程越来越多。这些工程大多位于山区，地质条件复杂、施工工艺繁冗，同时又受到岩土力学理论、数值模拟及勘测技术的限制，土石坝工程安全状况成为各级水行政主管部门关注的关键问题。土石坝的变形最能反映土石坝的运行性态，变形量的大小对工程安全监控具有重要意义。利用GPS对土石坝进行三维变形的全方位监测，并进行监控预警，形成一套自动化程度高、性能强的土石坝GPS三维变形预警系统，提高土石坝工程的安全管理水平，保障国家供水安全。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种土石坝GPS三维变形预警系统，实现土石坝工程的自动化三维监控和预警。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种土石坝GPS三维变形预警系统，包括GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块；所述的GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块依次相连；所述的GPS测点实时采集土石坝表面不同高程位置三维空间X、Y、Z三个方向上的变形；所述的无线传输模块将采集时间、采集得到的三个方向上的变形增量数据传输给变形量计算模块；所述的变形量计算模块根据GPS测点空间位置和变形增量数据计算不同时刻GPS测点部位变形量累计变化值和变化速率；所述的变形趋势预测模块根据变形量累计变化值和变化速率预测下一时刻变形量值；所述的变形异常预警模块对实测变形量值和预测得到的变形量值进行对比和预警。其中，GPS测点采用GNSS技术，为高精度全自动三维实时监测。无线传输模块通过GPRS移动通讯网络进行数据传输。变形趋势预测模块采用RBF神经网络进行预测计算。变形异常预警模块包含预警发布系统、预警接收系统。预警接收系统包括手机、固定电话、移动电脑。本技术的有益效果是：通过GPS测点监测土石坝表面不同高程位置变形量，提高了变形监测的精度和时效性；通过无线传输模块将监测数据直接传输给变形量计算模块进行计算分析，减少了人工数据读取和录入的出错率，提高了工作效率；对土石坝表面不同高程位置三维空间X、Y、Z三个方向上的变形进行监测和预警，提高了土石坝变形监控的全面性和准确性，具有实际的应用价值。附图说明图1为本技术系统结构关系示意图。图2为本技术一实施例结构关系示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行进一步说明。如图1所示，该土石坝GPS三维变形预警系统包括：GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块；变形异常预警模块中的预警接收系统包括手机、移动电脑；GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块依次相连。如图2所示，按照土石坝监测布置需求，三个GPS测点分别布置在土石坝坝顶左、中、右三个部位，GPS测点连接无线传输模块。无线传输模块将变形量监测数据实时传输给土石坝管理房中的变形量计算模块；变形量计算模块根据以下公式计算变形量累计变化值和变化速率。变形量累计变化值=GPS测点空间位置值+变形增量数据。变化速率=（变形增量数据）/（采集时间间隔）。变形趋势预测模块利用RBF神经网络，对变形量累计变化值、变化速率和变形增量数据之间的关系进行建模分析，得到下一时刻变形增量数据的预测值范围。变形异常预警模块实时对比变形增量数据和变形增量数据的预测值范围，超出预测值范围的，通过预警发布系统发出预警，管理人员则通过手机短信和自动语音电话获得预警信息，或通过移动电脑的电子邮件获得预警信息。上述实施例为本技术较佳的实施方式，但本技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土石坝GPS三维变形预警系统，其特征在于：包括GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块；所述的GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块依次相连；所述的GPS测点实时采集土石坝表面不同高程位置三维空间X、Y、Z三个方向上的变形；所述的无线传输模块将采集时间、采集得到的三个方向上的变形增量数据传输给变形量计算模块；所述的变形量计算模块根据GPS测点空间位置和变形增量数据计算不同时刻GPS测点部位变形量累计变化值和变化速率；所述的变形趋势预测模块根据变形量累计变化值和变化速率预测下一时刻变形量值；所述的变形异常预警模块对实测变形量值和预测得到的变形量值进行对比和预警。

【技术特征摘要】
1.一种土石坝GPS三维变形预警系统，其特征在于：包括GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块；所述的GPS测点、无线传输模块、变形量计算模块、变形趋势预测模块、变形异常预警模块依次相连；所述的GPS测点实时采集土石坝表面不同高程位置三维空间X、Y、Z三个方向上的变形；所述的无线传输模块将采集时间、采集得到的三个方向上的变形增量数据传输给变形量计算模块；所述的变形量计算模块根据GPS测点空间位置和变形增量数据计算不同时刻GPS测点部位变形量累计变化值和变化速率；所述的变形趋势预测模块根据变形量累计变化值和变化速率预测下一时刻变形量值；所述的变形异常预警模块对实测变形量值和预测得到的变形量值进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，何勇军，范光亚，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：江苏;32