GPS自动化监测系统的研制及其应用.ppt

GPS自动化监测系统的研制及其应用主要内容一、GPS自动化监测系统的研制二、GPS自动化监测系统的应用1、目的和意义桥梁、大坝、滑坡等工程灾害虽然不像地震、洪水、海啸那样一发生就造成巨大人员伤亡和财产损失但地震、洪水、海啸一般都是十几年乃至几十年一遇而工程灾害发生非常频繁几乎每周一遇。从这个意义上讲工程灾害的危害比地震灾害、洪水、海啸灾害等有过之而无不及。因此为了准确预报工程灾害到达减灾防灾的目的必须对有可能带来灾害工程进行监测和预警。一般的方法是利用外观资料和引起外观位移的因变量等各种资料进行综合分析及时掌握其运营状态及变化趋势在灾害未发生之前进行预警并采取相应的对策从而保证建筑物的运行安全和保障人民的财产不受损失。灾害监测的危害性和实时性决定了需要一套在办公室就能自动获取各种变形监测数据并实时对数据进行分析和预测预报。那么这样的系统对仪器或监测技术提出更高要求主要概括下面三点——自动化程度高在天气恶劣条件下也能监测——实时获取变形尽量在数据观测完后就能够得到变形量——价格适宜如果太高不便于推广应用测量仪器模式1：只用几台GPS接收机人工定期逐点采集数据通过后处理获得各期之间的变形优点：简单、经济、成本低GPS接收机可以与其他工程共享缺点：不能实现自动化不能连续获取工程变形2、硬件系统的研制2.1GPS天线阵列共享器的研制2.1GPS天线阵列共享器的研制2.1GPS天线阵列共享器的研制2.1GPS天线阵列共享器的研制2、硬件系统的研制GPS天线阵列接收机一台接收机控制的天线数不少于8个；为双频接收机基线精度不低于5+5ppm。双频GPS接收机的天线要求能接收L1(1575.42MHz)、L2(1227.6MHz)两个频带信号且天线相位中心APC(AntennaPhaseCenter)的稳定性要求达到毫米级。常见的型式有:微带天线、四臂螺旋天线、角锥螺旋天线等。这些天线增益、方向图、驻波比及轴比等性能一般可满足变形监测要求但天线相位中心稳定性有所不同。据相关文献表明后两种天线相位中心稳定性较差所以采用双频微带天线。GPS天线阵列接收机的电路板主要有射频电路、继电电路、单片机、控制设备电路、显示器电路和GPS-OEM板接入电路组成。其主要功能是按照用户的设置要求实时控制GPS天线设备输入的微波信号从而达到分时接收来自不同监测点的GPS天线传过来的GPS信号。GPS-OEM板暂时采用加拿大Novatel公司生产的双频OEMV-3。1920212223242526272829303132333435363738394041424344454647根据收集整理东江大坝安全监测的位移、气温、库水位等资料以12个坝体垂线观测点的径切向位移序列为预报对象共有时间范围从1999年1月至2003年12月期间245个周期的样本数据在此基础上分别建立了统计模型和FNN模型。测点名5051525354555657支持向量机的变形预报模型的建模过程：对训练样本数据和检验样本数据进行预处理；利用交叉验证法确定惩罚系数C和核参数并给定不敏感损失函数的允许误差；用预处理过的训练样本建立对应的目标函数；利用序列最小优化算法进求解；将求解所得到的参数和代入到回归函数中去并利用回归函数对预处理后的检验样本进行预测；对预测数据进行反预处理得到最终的预测结果。5960616263646566二、GPS自动化监测系统的应用技术指标:GPS天线阵列技术和其他传感器为基础的大坝变形监测新方法、设计一套相应的实施方案并符合相应的国家标准；对数据进行现场处理或通过GPRS技术将数据发送到控制中心。系统可以自动处理各种数据并给出计算结果。建立一套完整的数据库保证数据的一致性、完全性；根据此大坝变形信息建立灾害预报模型即用多元线性回归分析与预测模型、基于灰色理论的预测模型、基于模糊数学的预测模型和数据挖掘等技术的综合应用与编程实现预报；二、GPS自动化监测系统的应用GPS天线阵列灾害监测系统总体设计本系统是基于VisualC++语言编制的GPS天线阵列变形监测综合数据处理系统系统具有用户管理、数据采集、数据处理、数据库管理、生成报表、变形分析与预报、变形矢量图绘制等功能。软件系统简介（1）数据文件的组织接收机在开始测量之后将会一直处于记录状态如果需要长期的、连续的监测有限的接收机存储空间显然不能满足要求。因此需要将数据直接实时传输到控制中心进行存储和处理以保证长期连续监测的数据存储空间要求。由于在数据采集的过程中利用了GPS多天线阵列因此在数据处理时需要考虑不