The invention relates to a real-time and high-precision deformation monitoring method and a solution algorithm in underground excavation construction. The implementation steps include: A. Installing radio frequency pseudosatellite positioning base station in the excavated palm and hole space area, and accurately measuring base station coordinates; B. Installing a wireless positioning data receiving terminal representing its position identification at the monitoring points, receiving radio frequency radio signals from each base station; C. Software system receiving views between each terminal and base station in real time. Measuring data, calculating high-precision displacement information of terminal, and transmitting displacement monitoring information to engineering information management platform; D. visualization of real-time displacement deformation and cumulative displacement deformation of monitoring points; E. Early warning system of displacement deformation of monitoring points, through setting threshold to carry out risk warning, once exceeding threshold, the system can trigger or automatic warning system immediately. Team personnel can take corresponding safety emergency measures immediately to ensure construction safety.
【技术实现步骤摘要】
一种暗挖施工中实时高精度变形监测的方法及解算算法
本专利技术涉及无线电射频伪卫星室内高精度定位
，特别是涉及一种暗挖施工中实时高精度变形监测的方法。
技术介绍
随着我国经济建设的不断深化和经济结构的不断调整，对交通基础设施的建设提出新要求。近年来，高速公路、桥梁、铁路、隧道等工程建设事业的蓬勃发展，已经成为缓解交通压力、缩短交通耗时重要手段，特别是隧道交通，有效地缓解了交通拥堵，缩短建设里程、减少建设成本，随之而来的各种隧道安全事故也频频发生。隧道、地铁施工安全生产形势极其严峻，如何加强安全生产的防范措施，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何加强人员设备的管理和隧道的变形监测实时性，如何保证应急救援的及时性，如何改变目前对隧道安全管理的落后模式等一些列问题是行业主管部门和从业人员一直困扰的问题和需要解决的核心问题。暗挖施工在地下交通(隧道、地铁、矿井等封闭空间)、地下管道等领域广泛应用。在地下洞室的开挖时，无论是采用机械盾构开挖或人工开挖，洞室的初衬结构都或多或少地会发生沉降现象，会对欲开挖洞室的上方道路、地下管线及周边建筑产生危害，因此，高精度的...
【技术保护点】
1.一种测点位移数据信息解算算法，软件处理系统实时接收第k个测点位置终端与周围多个基站之间的观测数据，其特征在于，解算测点位置终端的位移信息步骤如下：步骤C1：采集第k个标签到第i个基站的观测数据，列立观测方程为：
【技术特征摘要】
1.一种测点位移数据信息解算算法，软件处理系统实时接收第k个测点位置终端与周围多个基站之间的观测数据，其特征在于，解算测点位置终端的位移信息步骤如下：步骤C1：采集第k个标签到第i个基站的观测数据，列立观测方程为：其中，c表示光速，下标k表示第k个标签，上标i表示第i个基站，表示第k个标签k到第i个基站的观测值；为第k个标签k到第i个基站之间的距离，表示第i个基站的天线相位偏差，dtk为第k个标签的钟差，δt为同步控制装置的钟差，ri为第i个基站到同步控制装置之间的时延量，为观测噪声；步骤C2：构造基站间的差分观测值；具体的，若第k个标签同时观测到第i个基站和第j个基站,则差分观测方程为：其中，差分算子可以看出，通过基站间观测值做差，标签和同步控制装置的钟差均被消掉，但此时还残留有天线相位偏差等系统误差以及观测噪声；步骤C3：读取基站天线型号对应的天线相位中心改正数据，对天线相位中心偏差进行改正；具体的，可结合现有的误差改正模型对天线相位偏差进行改正，改正后的观测方程为：步骤C4：采用同步控制器提供的基站时标数据改正观测值；具体的，可采用同步控制器提供的基站时标数据rij，对观测方程进一步改正，改正后的观测方程为：步骤C5：采用精确测定的基站坐标对观测方程线性化；具体的，已知基站i坐标xi，和基站j坐标xj；对距离变量进行线性化，线性化后的观测方程为：其中，为标签k到基站j的距离差，为标签k到基站i的距离差；为标签k到两个基站j和i的距离差；xk,0为标签k的坐标初值；步骤C6：采用最小二乘平差方法计算标签的坐标设共有n个基站，以第1个基站为差分基准站，将(5)写成矩阵形式，则观测方程为：L＝Aδxk+∈(6)其中，为系数矩阵，为误差向量；其法方程为：N＝ATPA,U＝ATPL(7)步骤C7：根据工程变形监测频率需求，计算所需频率下的变形监测结果具体地，如基站设备频率为f0，工程实际需求位移变形量的频率为fR，则设定观测时长为m＝f0/fR个历元，则最终求得该控制点上的时延值为：其中，Nt和Ut表示第t个历元的法方程，按照(7)式计算；步骤C8：观测粗差探测与剔除根据定位结果，对观测值进行粗差检验，探测出粗差并剔除，从而消除粗差对结果的影响；按(9)式计算残差并按(10)式探测粗差，若vi>3δ，则认为第i个观测值中含有粗差，其中，s表示观测值个数(即向量v的维数)，vi一般选取为残差中的最大值；删掉含有粗差的观测值后重新进行计算，直到没有探测出粗差为止，即可得到标签的最终坐标值。2.一种暗挖施工中实时高精度变形监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：A.在开挖的掌子面与洞口空间区域内，安装无线超宽带伪卫星定位基站，并精确测定基站坐标；B.在各待监测点上安装一个代表其位置身份识别的无线定位数据接收终端，接收各个基站发出的射频无线电信号；C.软件系统实时接收各终端与基站之间的观测数据，解算终端的高精度位移信息，同时将位移监测信息播发给工程信息化管理平台；D.各监测点的实时位移变形量和累积位移变形量的可视化；E.监测点位移变形量的预警系统，通过设定阈值来进行风险预警，一旦超出阈值，系统可立即触发或自动警报系统，值班人员可即时采取相应的安全应急措施，保障施工安全。3.根据权利要求2所述的一种暗挖施工中实时高精度变形监测的方法，其特征在于，所述A步骤中精确测定基站坐标时，可在开挖的掌子面与洞口空间区域内构建独立的测绘坐标基准；实现过程为：步骤A1,在隧道口先设立坐标原点，并以隧道中轴线为X轴，以与其垂直的平面方向为Y轴，以与XY平面垂直的方向为Z轴，构建独立三维测绘坐标系作为地方独立坐标系；步骤A2,每隔30米在隧道两侧地面依次布设控制点，采用全站仪通过三测回测量平差计算就能得到优于1mm的独立坐标基准(该步骤在测绘工程领域已为常规现有技术，采用商业软件即可完成精确计算)；步骤A3,在应用场景如图2所示，某个基站即第i个基站(例如图2中基站A)，在离该基站最...
【专利技术属性】
技术研发人员：李银博，穆朝伟，任新涛，宋程辉，杨少博，
申请(专利权)人：西安思彼斯信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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