拉西瓦水電站GNSS滑坡變形監測系統方案設計

靳瑋濤

中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司 陜西 西安 710065

1 工程概述

拉西瓦水電站位于青海省貴德縣與貴南縣交界的黃河干流上，在拉西瓦水電站大壩右岸上游側高邊坡上，有一個比較活躍的滑坡體—果卜滑坡，該滑坡體面積約2km2，其鄰近大壩的邊緣已經對水電站進水口形成了威脅（如果可以確認滑坡體移動的話）。為保證大壩的安全性，需要對果卜滑坡進行24小時不間斷的監測，采用目前先進的GNSS技術，對果卜滑坡體進行變形監測，可以掌握滑坡體沿特定方向的水平位移和沉降的數值，通過分析研究，得到滑坡運動的各項數據指標，在一定程度上為大壩的正常運營提供保障。

2 系統設計

在監測區域內設計安裝12個徠卡GX1230型GNSS接收機作為監測站，在監測區域附近穩定區域設計安裝2個GX1230型GNSS接收機作為基準站，為保證其穩固性，要求基準站的觀測墩要修建在基巖上；為保證觀測精度，要求基準站要有足夠的高度角。對于基準點，1個選在拉西瓦水電站辦公生活區內，另一個根據需要選在壩體附近。基準站需要架設在混凝土觀測墩上，把觀測墩修建在基巖上，保證基準點穩定。而對于12個監測點，也需要牢固安裝在被監測的變形體上。測量滑坡體的變形主要是測量GNSS監測點相對于GNSS基準點的位移。在監測過程中，供電系統是否穩定是關系到監測工作能否順利完成和監測數據質量是否合格的主要因素。一般情況，為了保證12伏直流供電供應，直接使用220V交流電經過變壓得到，為解決交流電不穩定的問題，可以考慮使用UPS。由于現場距離大壩不遠，可在架設供電電源時鋪設網絡線，采用有線通訊形式，12個監測點的GNSS監測數據用有線方式，發送到公網固定IP地址的Spider服務器上，再通過GeoMOS監測系統軟件實現數據處理、展示和分析，實現了GNSS監測數據和變化過程的可視化。

3 系統主要功能

滑坡監測系統建設完成后，要求系統具備以下功能[1]：

3.1 主要功能

完成對滑坡體的變形監測，實現連續24小時不間斷監測，提供連續的監測結果和分析結果?？筛鶕枰鞒鲞m宜方式的分析，截取需要時段的監測數據比對等數據分析。

3.2 擴展功能

如果在大壩壩體上增加布設適當密度觀測點，即可完成對大壩的變形監測和形變數據分析?？梢詫⒗魍咚娬編靺^需要做變形監測的工程項目，通過布設適當數量的觀測站，納入這個變形監測系統中。

3.3 附加功能

由于GNSS衛星連續運行參考站是滑坡變形監測系統中的一個子系統，所以該系統在完成滑坡變形監測的任務的 同時，還可提供如下參考站的功能：在定位信號的有效覆蓋區域內，通過多種通訊手段，采用通用標準差分數據格式，提供GNSS實時測量，滿足非隱蔽區工程測量、地圖修測、定位導航等項目要求；分發原始數據向用戶提供事后精密定位服務的功能；系統管理中心具備與臨近系統的聯網能力，實現系統數據聯網和服務聯網；參考站網絡軟硬件和變形監測系統軟硬件具備良好的可監控管理和可操作性、安全性及擴展性。提供二次開發接口，為用戶提供個性化服務。

4 GNSS觀測站設計

4.1 功能分析與設計

GNSS變形監測系統觀測站設計原則：

GNSS觀測站位置優選大壩主體結構上，便于很好觀測大壩變形；

GNSS觀測站設計為無人值守，有人照看、自動連續運行，設備盡可能少，連接可靠，年運行可靠率95%以上；

GNSS觀測站按照設定的時間間隔自動將GNSS觀測數據等信息通過數據專網傳輸給數據處理管理中心；

GNSS觀測站具備設備完好性檢測功能：系統定時自動對設備進行自檢，出現問題時具有遠程報警能力；支持數據處理與管理中心以遠程方式對參考站進行設定（接收機參數；計算機參數）、控制（接收機參數的修改）和檢測（接收機狀態；計算機狀態），數據分析中心自動分析數據的質量，并自動提供警告信息。

4.2 技術設計

GNSS觀測站的技術設計包括結構設計、網絡設計、防護設計、通信設計、數據流程設計等方面。結構設計包括觀測站站址選擇、觀測墩設計與建設要求、儀器安置設計、天線罩及天線饋線等部分。儀器箱內部包括GX1230主機，12伏直流電源，電源保護器，防雷模塊，數據傳輸模塊，數據線，GNSS天線電纜，地線等。對于變形區域的監測站，我們把天線架設在水泥墩上，把主機GX1230放在水泥墩的旁邊的采集箱里。監測區域上一共會有12臺GX1230主機作為監測站。

5 系統組成

5.1 硬件部分

徠卡 GX1230 接收機、徠卡AT504 (GG)天線及天線罩。

5.2 軟件部分

GNSS Spider控制軟件、GeoMoS系統軟件（GeoMoS系統軟件是專門針對結構建筑物監測應用設計的現代化大型多傳感器自動監測系統）。

6 結束語

GNSS 滑坡監測是一種比較實用的方法，從許多應用實例來看均取得了良好效果。隨著 GNSS 定位技術的不斷發展，儀器功能增強和完善、價格進一步降低，各種解算模型的完善，相信 GNSS 在滑坡監測中有非常廣闊的應用前景，尤其是對于危險地區的滑坡監測更為有利。