华测采空区地表沉降gps位移在线监测系统

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1、采空区地表沉降GPS位移在线监测系统技术设计书上海华测导航技术有限公司系统集成部2008年4月16目录第一章项目背景31.1采空区地表沉降监测的意义31.2人工监测方法局限性分析31.3GPS位移在线监测系统优点分析3第二章系统建设目标42.1系统的建设原则42.2系统建设的基本要求42.3系统建成后应具备的功能4第三章系统总体设计73.1设计依据73.2系统结构83.3GPS监测网布置93.3.1基准站布置93.3.2监测站布置103.4监控中心113.4.1监控中心布置113.4.2GPSensor变形监测软件113.5通信方式133.

2、6系统防护设计14第四章设备预算154.1基准站预算154.2监测站预算164.3数据处理中心设备预算1616第一章项目背景1.1采空区地表沉降监测的意义采煤引起的覆岩破坏和地表沉陷对煤矿生产安全和环境破坏的威胁是非常严重和无法回避的问题。开采沉陷和“三下”采煤引发的环境地质灾害使得矿区建筑物、基础设施、农田受损，生态环境恶化，威胁居民财产和生命安全，激化工农矛盾，是影响矿区经济发展和社会安定的重要因素和关键问题。通过对沉降区的监测，及时了解和掌握采空区区域的地表沉降演化过程，捕捉该区域塌陷的特征信息，为地表沉降的正确分析、评价、预测、预报

3、及治理提供可靠数据和科学依据。1.2人工监测方法局限性分析由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大，受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时，人工监测还存在不能及时监测矿区地表沉降的各项技术参数，难以及时掌握矿区沉降安全技术指标等缺点，这些都将影响矿山的安全生产和安全管理水平。1.3GPS位移在线监测系统优点分析与观测边角相对几何关系的传统测量方法相比，GPS监测具有很大的优点。它可以实现自动化监测，大大减轻外业强度，同时又能够迅速得到高效可靠的三维点位监测数据。当然，还有其它优点：1)避免人工

4、读数和记录引起的人为误差。2)可以实现远程以及恶劣天气条件下采集数据。3)每天可进行24小时连续监测。4)可以准确记录失事事件时间，使之与外部因素相关联，比如降雨、地震、人工建造活动。5)连续监测能快速检测到临界变化，能在事态恶化之前采取处理措施。6)自动化监测系统可以按程序步骤监测限定阀值、变化速率，从而能在超出预定极限值时自动报警。16第二章系统建设目标2.1系统的建设原则GPS位移在线监测系统建设中应坚持“技术先进、高效可靠、经济实用”的原则，系统建设应保证建成后系统的可扩展性（随着地下采空区的扩大，地表沉降范围的扩大，可以增加新的监

5、测点），能为今后系统升级改造后使用，且关键技术均应能得到验证。2.2系统建设的基本要求1）监测系统无人值守，有人照看、自动运行，年运行可靠率99%以上；2）系统可满足7×24小时长时间可靠运行；3）断电情况下，监测系统设备可依靠备用电源连续工作24小时以上；4）GPS硬件具有良好的物理性能和工作性能，适合长时间连续工作；5）本系统可采用GPRS通讯，数据传输到控制中心实时处理；6）准实时显示和分析形变量，可间断性评估沉降区的健康状况；7）数据实时输出给分析软件；2.3系统建成后应具备的功能u对GPS原始数据进行7×24小时实时差分处理，进行

6、变形监测，永不间断；u可根据系统参数设置，对不同的监测站的实时差分结果进行Kalman滤波，达到不同的动态要求和精度要求；u可同时处理多达多个基站和32个监测站的数据；u根据多天运行的结果，建立近期的大气延迟（对流层、电离层）模型，提高定位精度和可靠性；u多基站支持，多基站不但提高了系统的可靠性，而且，根据多基站的观测数据，可以建立电离层模型，提高长距离监测的精度；根据多基站的处理结果，可以实现实时网平差功能，提高点位精度和可靠性；u原始数据后处理功能；16u输入接口协议：RS232、CAN、TCP/IP；u输出接口（远程服务）协议：TCP

7、/IP；u实时显示接收机的信号跟踪状况，如星空图、信噪比、钟差等；u实时显示基线的变化情况，点位的移动情况等；u原始数据、解算结果的自动保存功能，可根据用户需求进行设置；u对监测站、基站接收机的远程设置功能，软件上有各个GPS接收机的独立监控模块，可以向GPS接收机发送用户更改参数的命令（如采样间隔、高度截止角等）；u系统完备性监测功能，可对整个系统的健康状况进行监测；u每个监控站的监控范围可根据用户设置，可从5厘米到5米，相对的，精度可从2mm到1cm（平面），高程3mm到2cm。u环境参数输入功能。比如，输入监测站周围障碍物的分布情况，

8、在数据处理时，能剔除常规方法不能自动剔出的坏数据，提高定位精度。u具有防死机功能，一旦某个监测站出现死机现象，软件马上会通过数据信号触发的方式实现接收机自动重启；u可以调整各个监