主頁（http://www.by236.com）：基于北斗衛星的公路邊坡實時監測系統

隨著我國公路建設的飛速發展，公路基礎設施的綜合防護需求日益突出。我國山地丘陵眾多，地質災害時有發生，有效的邊坡安全監測系統，是保障公路暢通、及時應對災害的最有效途徑之一。隨著我國北斗衛星導航系統的民用化進程，北斗衛星系統技術用于公路邊坡、橋梁變形監測，不受通視條件的限制、選點靈活、實時監測、高自動化，可以根據監測需要，將監測點布設在對變形較敏感的特征點上。相對于傳統人工定期檢測，具有更高的定位精度、更快的應急反應速度、更強的自動化程度、實時的觀測能力。

圖片來源北京華星北斗智控公司

系統的設計目標應滿足:

(1) 邊坡靜態位移測量精度達到毫米級，以滿足中、長期監測需要。

(2) 監測系統處于野外無人值守，具有 7 × 24h連續工作能力。

(3) 監測系統所在地一般不具備通訊條件，需采用無線傳輸方式與上一級監控中心進行實時通訊。

(4) 對邊坡滑坡具報警能力，并對邊坡的位移、變形發展趨勢進行預測。

(5) 管養部門可對各測點情況進行實時查看、分析。

華星智控北斗監測技術原理圖

系統設計及實現

北斗接收機選擇及實施方式由于被監測位置變化比較緩慢，在局部時間區間內可以用線性變化模型替代; 而邊坡位移測量精度要求較高，目前靜態差分測量技術已經較為成熟，為系統的位移監測提供了理論基礎。因此，基于靜態差分技術，通過 1 ～2h 的連續觀測，以犧牲時間分辨率的方法來提高測量精度，是合理且能夠滿足系統需求的。

在設備的選擇時，根據靜態測量試驗，在定位精度上，BD/GPS 雙系統優于單系統 BD 或 GPS，BD/GPS 雙系統在水平及垂直方向精度均有較明顯提高，靜態定位精度可達到毫米級�？紤]邊坡長期觀測精度要求，系統采用 BD/GPS 雙系統。

華星智控北斗公路邊坡監測系統組成

在邊坡的 關鍵點安裝 BD/GPS 接收機，監測網選用 1 基準站 +n個 測點監測網。監測點位于被監測的邊坡體上，分別布設在該邊坡變形敏感的部位; 基準站位于邊坡下方，在可能發生滑坡的影響區域以外。

同時，系統對邊坡進行了綜合監測: 在該邊坡變形敏感的部位安裝多組測斜儀系統，用來監測深部變形; 在邊坡下方安裝氣象站，用來采集邊坡雨量、溫度、濕度等環境信息，以便對邊坡狀態進行綜合分析、預測及預警。

通信方式及系統架構

該邊坡監測系統由傳感器系統、信息采集系統、通信系統和分析監測軟件系統組成。通信系統主要由邊坡區域范圍內的通信、邊坡與監控用戶間的通信兩部分構成。邊坡區域范圍內主要為傳感器系統與信息采集系統間的通信，為保證數據的穩定傳輸、實時存儲，采用光纖通信方式。由于該邊坡距離最近的通信設施達數公里，不具備架設有線通信線路的條件，因此邊坡與監控用戶間需采用無線通信方案。

目前廣泛應用的無線通訊技術主要有 GPRS/CD-MA、數傳電臺、衛星通信、無線網橋。數傳電臺用于點對點或點對多點的工作環境，傳輸速率在 1200－19. 2Kbps，傳輸距離可達 20 － 50km，具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。隨著 GPRS/CDMA 技術的日漸成熟，設備價格的降低，在很多應用場合中數傳電臺被 GPRS/CDMA 所取代，由于 GPRS/CDMA應該用廣泛、基站覆蓋面廣，因此較少受到傳輸距離限制，加之 CDMA 技術的不斷改進，目前的實際傳輸速率可達 1Mbps 以上。無線網橋是近幾年興起的數據傳輸技術，是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物，它通過在鏈路層實現 LAN 互聯的存儲轉發設備，實現固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離、高速無線組網，傳輸速率可達百Mbps，傳輸距離可達 50km。

綜合價格、安裝維護、傳輸距離、傳輸速率因素，系統選用 GPRS/CDMA 通信方式，完成邊坡與監控用戶間通信。

監測軟件設計

邊坡監測系統軟件主要完成由硬件設備采集的對邊坡形態及工作環境監測數據的標準化轉換、存儲，以及數據的分析、處理和評估功能。該邊坡的監測參數包括: 傾斜數據、BD/GPS 數據、氣象站數據 (包含雨量、溫度、濕度等)。

軟件具體完成以下功能:

(1) 完成邊坡基本信息及傳感器信息的配置與管理。

(2) 完成監測數據的顯示、查詢、發布。

(3) 完成歷史數據的特征統計、趨勢分析。

(4) 完成邊坡狀態評估、安全預警。

(5) 完成數據的標準化轉換、存儲。

(6) 完成文件和報表管理。

(7) 完成系統配置和用戶權限管理。

系統包括的功能模塊: 邊坡基本信息管理子系統、監測子系統、報表子系統、數據轉換子系統、評估分析子系統、系統配置與用戶管理子系統。邊坡基本信息管理子系統主要完成邊坡基本信息描述、傳感器布置信息管理等功能; 監測子系統根據監測的參數進行分類，包含北斗監測、傾斜監測、氣象監測，分別完成監測數據的顯示、查詢、發布，同時也能顯示不同地理位置上所有的測點; 評估分析子系統完成邊坡的狀態評估、趨勢分析、預警發布等功能; 數據轉換子系統完成測斜儀、BD/GPS、氣象站原始監測數據到軟件系統數據的標準化轉換功能。

軟件系統采用的技術及特點:

(1) 系統基于 B/S 結構，應用 web 技術，利用B/S 模式提供基于 IE 和 web service 的應用，使得用戶在局域網或 Internet 環境下可以隨時聯網查詢邊坡狀況。

(2) 可伸縮的多層結構，通過中間層設計使得各種不同的應用形式間具有高度的一致性，避免底層

硬件變化和數據處理方法變換對用戶產生的影響。