一种基于北斗地基增强站的海堤微形变监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于北斗地基增强站的海堤微形变监测方法，包括传感器子系统：用于采集GNSS监测站原始卫星观测数据；数据通讯子系统：用于在传感器子系统和数据处理子系统之间传递原始卫星观测数据和消息指令；数据处理子系统：用于接收并处理GNSS监测站原始观测卫星数据获取建筑物位移、沉降及倾斜信息；监控报警子系统：用于分析建筑物微形变数据，与系统中预设的报警阈值进行比对，超出阈值时，发送报警信息；统数据分析发布于信息共享子系统：对上述子系统处理得到的监测数据统计、分析及报表输出。本发明专利技术自动化程度高，实现了全天候全天时的自动化连续监测数据采集，全流程自动化完成。自动化完成。自动化完成。

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗地基增强站的海堤微形变监测方法


[0001]本专利技术专利属于海堤形变监测领域，特别是基于单北斗地基增强站的海堤微形变监测系统。

技术介绍

[0002]2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。北斗地基增强技术的快速发展使其应用于形变监测方面展现出了较大的优势，该技术的优点是速度快、全天候、自动化程度高、受环境影响小、外业测量强度小，并且数据的完整性和连续性较高。
[0003]目前常用的地面沉降监测技术主要有两种。一是水准测量，通过在地面两点间安置水准仪，观测树立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程，通过水准测量得到测量时该区域的地面高程，与前一次水准测量所测得的高程做对比，从中得出这两次测量期间的高程微形变。这种方法存在人为误差不能消除，不能保证测量精度，且只能测得测点的高程，不能测得三维坐标；另外这种方法的工作量巨大，完成一次区域水准测量需要耗费很长时间，且成本较高；第三，对作业时间、作业环境要求苛刻，不能实现长期、较高频率的监测要求。
[0004]二是通过GNSS静态测量方式进行海堤微形变监测。通常是在监测区域新建一个GNSS微形变监测基准站，然后在被监测区域内若干监测点采集三维坐标，数据采集完成后，将GNSS采集静态数据和基准站数据导出进行单基线解算。该方法的缺点在于：每次进行微形变监测都要架设基准站，增加劳动强度，费时费力，且选取架设基准站的地点地质稳定性、坐标精确性对数据解算有较大影响；第三在海堤微形变监测中需要周期性重复观测，依赖人工操作，自动化程度低，受环境影响大，且每一期观测的间隔时间较长，不能达到实时监测海堤微形变。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对
技术介绍
中存在的缺陷，提出了一种基于北斗地基增强站的海堤微形变监测方法。
[0006]技术方案：
[0007]一种基于北斗地基增强站的海堤微形变监测方法，它基于海堤微形变监测系统，包括自动监测报警部分和统计分析发布部分，其中：
[0008]自动监测报警部分包括：
[0009]传感器子系统：用于采集GNSS监测站原始卫星观测数据；
[0010]数据通讯子系统：用于在传感器子系统和数据处理子系统之间传递原始卫星观测数据和消息指令；
[0011]数据处理子系统：用于接收并处理GNSS监测站原始观测卫星数据获取建筑物位移、沉降及倾斜信息；
[0012]监控报警子系统：用于分析建筑物微形变数据，与系统中预设的报警阈值进行比对，超出阈值时，发送报警信息；
[0013]统计分析发布部分包括：数据分析发布于信息共享子系统，对上述子系统处理得到的监测数据统计、分析及报表输出。
[0014]优选的，所述传感器子系统包括：GNSS天线指北固定在水泥立柱顶端后，通过天线底部接线口与多芯天线馈线一头相连，馈线另一头插入GNSS接收机上有gnss标识的接口，通过传感器子系统接收该监测点上空的卫星实时数据。
[0015]优选的，所述数据处理子系统包括：4G/5GRTU和光纤网络，其中4G/5GRTU使用移动、联通和电信等运营商提供的物联网卡，用于监测数据的传输，光纤网络为具备有线网络环境下的固定IP地址，用于TCP协议传输监测数据。
[0016]优选的，所述数据处理子系统包括：数据预处理模块、数据解算模块、数据分发模块和数据存储模块；其中：
[0017]数据预处理模块：对传回的不同数据格式的原始数据进行统一的Rinex标准格式转换，对有不完整的观测数据剔除；
[0018]数据解算模块：使用中国石化精准时空信息与服务软件，采用多基线解算模式对北斗地基增强站和监测站采集的同步观测数据进行解算，基线解质量利用下式进行衡量：
[0019][0020]式中：n为同一基线的观测时段总数，C
i
为一个时段基线分量或边长，为i时段相应的C
i
分量的方差，C
m
为个时段的加权平均值；重复精度用固定误差和比例误差两部分表示，即：式中：σ为基线分量测量中误差，a为分量的固定误差，b为相对误差，d为分量的长度；经过基线处理，复测基线的长度较差应满足：
[0021]数据分发模块：对处理完成的监测数据分发到不同应用系统或是不同管理单位，供其调用或分析；
[0022]数据存储模块：包括原始监测数据的存储和解算结果的存储。
[0023]优选的，所述数据存储模块支持存储路径选择和存储周期选择。
[0024]优选的，所述监控报警子系统包括：告警模型管理模块、告警策略管理模块、告警信息管理模块、告警等级管理模块，具体的：基于海堤安全监测数据匹配多参数诱发因子造成海堤发生灾害的可能性大小分别定量化后，应用广义线性模型将位移、沉降因子结合起来进行预警值计算，以及预警等级划分，匹配不同监测类型的告警规则，组合告警模型；监测数据触发告警后，生成告警记录，根据配置的告警方式和告警发送目的地，对告警信息进行推送，推送方式，包括：声光电、短信、邮件告警。
[0025]优选的，所述数据分析发布于信息共享子系统
[0026]数据对比分析模块：用于对单监测点多设备的监测数据进行静态、动态的综合曲
线对比分析功能以及告警信息处置功能；
[0027]报表输出模块和统计信息共享模块：实现网页显示海堤位移、沉降及倾斜微形变信息，统计历史观测数据、分析变化趋势、报表输出、统计信息共享等功能。
[0028]优选的，所述综合曲线分析功能：通过将监测数据进行汇总后，通过在一个曲线图上面，叠加多个时段数据，分析数据之间的关联关系，一定程度上识别到人为干扰和特殊情况引发的部分设备数据偶发性跳变问题，减少误报；包括但不限于提供单站点、单要素及多要素某一时间段内的静态数据、动态数据对比分析功能，可快速定位对比曲线。
[0029]本专利技术的有益效果
[0030]1)自动化程度高。传统监测一般是周期性的使用人工监测，监测周期从一周到二周不等，时间跨度偏长，且人工监测采集的数据人为误差不可消除，本专利技术技术实现了全天候全天时的自动化连续监测数据采集，全流程自动化完成。
[0031]2)数据的实效性高。传统监测方法受天气、环境、人员等多种因素制约，对采集作业数据的时效性不能保证，本专利技术技术，不受天气、环境、人员等因素的影响，24小时自动连续监测，提供数据的实效性。
[0032]3)运行维护成本低。按照本专利技术技术完成监测布设后，设备维护、数据采集等工作均可通过网络远程控制，与传统人工监测方式对比，可减少成本三份之二以上。
附图说明
[0033]图1为本专利技术海堤微形变监测系统架构图
[0034]图2为实施例中海堤微形变监测系统示意图
[0035]图3为实施例中海堤微形变自动化监测流程图
[0036]图4为实施例中海堤微形变监测站与北斗地基增强站相对位置图
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗地基增强站的海堤微形变监测方法，其特征在于它基于海堤微形变监测系统，包括自动监测报警部分和统计分析发布部分，其中：自动监测报警部分包括：传感器子系统：用于采集GNSS监测站原始卫星观测数据；数据通讯子系统：用于在传感器子系统和数据处理子系统之间传递原始卫星观测数据和消息指令；数据处理子系统：用于接收并处理GNSS监测站原始观测卫星数据获取建筑物位移、沉降及倾斜信息；监控报警子系统：用于分析建筑物微形变数据，与系统中预设的报警阈值进行比对，超出阈值时，发送报警信息；统计分析发布部分包括：数据分析发布于信息共享子系统，对上述子系统处理得到的监测数据统计、分析及报表输出。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述传感器子系统包括：GNSS天线指北固定在水泥立柱顶端后，通过天线底部接线口与多芯天线馈线一头相连，馈线另一头插入GNSS接收机上有gnss标识的接口，通过传感器子系统接收该监测点上空的卫星实时数据。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述数据处理子系统包括：4G/5GRTU和光纤网络，其中4G/5GRTU使用移动、联通和电信等运营商提供的物联网卡，用于监测数据的传输，光纤网络为具备有线网络环境下的固定IP地址，用于TCP协议传输监测数据。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述数据处理子系统包括：数据预处理模块、数据解算模块、数据分发模块和数据存储模块；其中：数据预处理模块：对传回的不同数据格式的原始数据进行统一的Rinex标准格式转换，对有不完整的观测数据剔除；数据解算模块：使用中国石化精准时空信息与服务软件，采用多基线解算模式对北斗地基增强站和监测站采集的同步观测数据进行解算，基线解质量利用下式进行衡量：式中：n为同一基线的观测时段总数，C
i
为一个时段基线分量或边长，为i时段相应的C
i
分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宏民，杨军强，张学彬，马春雨，王仲文，王贻朋，李建福，范军龙，
申请(专利权)人：中石化石油工程地球物理有限公司中石化石油工程地球物理有限公司北斗运营服务中心，
类型：发明
国别省市：