一．引文

大壩結(jié)構(gòu)位移是反映工程安全狀態(tài)的核心指標(biāo)，GNSS位移監(jiān)測技術(shù)憑借全天候、自動(dòng)化、高精度的技術(shù)特性，成為大壩整體與局部位移監(jiān)測的核心手段，水利工程監(jiān)測人員利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩壩體、壩基、岸坡等關(guān)鍵部位三維位移的實(shí)時(shí)捕捉，使大壩位移監(jiān)測從傳統(tǒng)人工測量的離散模式轉(zhuǎn)向連續(xù)化、智能化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測模式，同時(shí)為大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、變形趨勢研判及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供精準(zhǔn)、連續(xù)的實(shí)測數(shù)據(jù)支撐，該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各類高壩大庫、病險(xiǎn)水庫的安全監(jiān)測體系中。

二．監(jiān)測原理

位移監(jiān)測是一種基于衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度、自動(dòng)化、全天候變形監(jiān)測方法，核心通過接收多顆衛(wèi)星信號(hào)，獲取監(jiān)測對(duì)象的位移(沉降、水平偏移、傾斜、扭轉(zhuǎn))規(guī)律，核心價(jià)值是捕捉變形趨勢、預(yù)警安全風(fēng)險(xiǎn)。將單北斗定位模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、無線 傳輸模塊等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成一體的先進(jìn)監(jiān)測專用傳感器，整機(jī)采用低功耗設(shè)計(jì)。適合大范圍、復(fù)雜地形、需要自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測的場景(如大壩、長距離邊坡),可提供穩(wěn)定的高質(zhì)量原始觀測量輸出以及高精度定位服務(wù)?？筛鶕?jù)內(nèi)置的MEMS傳感器和監(jiān)測點(diǎn)位置變化來自動(dòng)切換工作模式,進(jìn)一步降低監(jiān)測站系統(tǒng)的功耗，其高度集成的一體式設(shè)計(jì)，安裝方便，可適應(yīng)各種嚴(yán)苛的野外環(huán)境。

三．技術(shù)參數(shù)

大壩GNSS位移監(jiān)測設(shè)備的核心參數(shù)嚴(yán)格匹配水利工程監(jiān)測的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)場環(huán)境需求，設(shè)備的平面定位精度可達(dá)±2.5mm+0.5ppm，垂直定位精度達(dá)到±5.0mm+0.5ppm，可精準(zhǔn)捕捉大壩微小的變形位移，設(shè)備支持4G全網(wǎng)通，Bluetooth 5.1,2.4GHz，網(wǎng)絡(luò)TCP、MQTT、Ntirp

，串口 RS232協(xié)議、485協(xié)議，設(shè)備工作溫度覆蓋-40℃~75℃，相對(duì)濕度適應(yīng)范圍0~95%RH，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67，可抵御戶外風(fēng)雨、沙塵、高溫嚴(yán)寒等惡劣環(huán)境影響，通信模塊支持4G/5G、北斗短報(bào)文、光纖等多種傳輸方式，空曠環(huán)境下無線通信距離不低于5km，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在10s以內(nèi)，設(shè)備供電模式支持太陽能與蓄電池組合供電，續(xù)航能力滿足30天以上無光照正常工作，同時(shí)兼容大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)與其他監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)融合。

四．技術(shù)優(yōu)勢

大壩GNSS位移監(jiān)測技術(shù)的核心優(yōu)勢體現(xiàn)在監(jiān)測性能與工程適配性的雙重突破，測繪工程專家指出該技術(shù)無需監(jiān)測點(diǎn)間通視，突破了傳統(tǒng)光學(xué)測量受地形、天氣限制的技術(shù)瓶頸，可實(shí)現(xiàn)大壩全域監(jiān)測點(diǎn)的同步組網(wǎng)測量，同時(shí)具備7×24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測能力，能完整捕捉大壩在水位變化、溫度應(yīng)力、地震荷載等因素影響下的動(dòng)態(tài)變形過程，精準(zhǔn)反映大壩位移的時(shí)空變化規(guī)律；監(jiān)測系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)使其可根據(jù)大壩監(jiān)測需求靈活布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)位，適配混凝土壩、土石壩、堆石壩等各類壩型的監(jiān)測需求，同時(shí)設(shè)備的抗干擾能力強(qiáng)，可在大壩施工現(xiàn)場、庫區(qū)周邊等復(fù)雜電磁環(huán)境中長期穩(wěn)定運(yùn)行，后期維護(hù)僅需定期進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)，運(yùn)維成本大幅降低。

五．應(yīng)用場景

大壩GNSS位移監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用場景覆蓋大壩全生命周期的位移監(jiān)測需求。

1.在大壩建設(shè)施工階段，該技術(shù)被用于壩體填筑、混凝土澆筑過程中的變形監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握施工過程中大壩結(jié)構(gòu)的位移變化，指導(dǎo)施工工藝優(yōu)化與施工進(jìn)度調(diào)控，避免因施工變形過大影響工程質(zhì)量；

2.在大壩正常運(yùn)行階段，該技術(shù)作為核心監(jiān)測手段，布設(shè)于大壩壩頂軸線、壩肩邊坡、進(jìn)水口閘墩等關(guān)鍵部位，實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩整體沉降、水平偏移、壩體扭轉(zhuǎn)等位移形態(tài)的全面監(jiān)測，為大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評(píng)估提供連續(xù)數(shù)據(jù)支撐；

3.在高壩大庫與病險(xiǎn)水庫的安全監(jiān)測中，該技術(shù)與測斜儀、沉降儀等設(shè)備協(xié)同組網(wǎng)，形成多維度、立體化的位移監(jiān)測體系，精準(zhǔn)捕捉病險(xiǎn)大壩的變形趨勢，為除險(xiǎn)加固方案的制定與工程效果評(píng)估提供實(shí)測依據(jù)；

4.在地震、洪水等極端災(zāi)害發(fā)生后，該技術(shù)可快速開展大壩應(yīng)急位移監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握災(zāi)害作用下大壩的結(jié)構(gòu)變形情況，為應(yīng)急處置與災(zāi)后工程安全評(píng)估提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)；同時(shí)該技術(shù)也適用于大壩周邊岸坡、消力池等附屬結(jié)構(gòu)的位移監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程全域的安全狀態(tài)感知。

六．總結(jié)

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷發(fā)展，大壩GNSS位移監(jiān)測技術(shù)正朝著多系統(tǒng)融合、高精度解算、智能化分析的方向升級(jí)，通過與大壩安全監(jiān)測云平臺(tái)的深度聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析、變形趨勢預(yù)測與風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)預(yù)警，同時(shí)結(jié)合北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國產(chǎn)化技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)一步提升大壩監(jiān)測系統(tǒng)的自主性與可靠性，為水利工程的數(shù)字化、智能化運(yùn)維提供更堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。