1、全站仪全站仪自自动化动化变变形监形监测系测系统统AutoAutoMoMoS S/Su/SubMbMo oS S林林 新新 烁烁深圳市博飞仪器有限公司深圳市博飞仪器有限公司2013.02013.05 5 深圳深圳第1页，共101页。目目 录录一、变形监测精度要求（地铁、大坝）一、变形监测精度要求（地铁、大坝）二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析 三、自动化变形监三、自动化变形监测系统对全站仪的要求测系统对全站仪的要求 四、自动化变形监测误差四、自动化变形监测误差处理技术处理技术 五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统六、总结六、总结附录：附录：SubMoS-
2、地铁结构变形自动化监测系统地铁结构变形自动化监测系统第2页，共101页。一、变形监测精度要求一、变形监测精度要求 地铁隧道围岩收敛控制标准（参考值）地铁隧道围岩收敛控制标准（参考值）（1）洞室收敛：）洞室收敛：30mm（2）拱顶下沉）拱顶下沉：20mm第3页，共101页。t一、地铁结构变形监测精度要求一、地铁结构变形监测精度要求 变形监测精度要求变形监测精度要求m 1 1 12 p 变形允许值变形允许值t 为置信区间内允许误差与中为置信区间内允许误差与中误误差之比差之比值值，t=2p 为概率值，相对位移一为概率值，相对位移一般般可可取取 p=0.995（1）洞室收敛）洞室收敛：=30mm,1/
3、t=1/20,m=1.5mm（2）拱顶下沉）拱顶下沉：=20mmm=1.0mm第4页，共101页。一、变形监测精度要求一、变形监测精度要求 大坝变形监测精度要求大坝变形监测精度要求（1）混泥土坝：）混泥土坝：1mm（2）土石坝）土石坝：35mm第5页，共101页。二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析1、极坐标测量原理、极坐标测量原理极坐标测量示意图极坐标测量示意图Ox S cos cos y S cos sinz S sin xyzPS第6页，共101页。二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析2、极坐标测量精度计算公式、极坐标测量精度计算公式 三维坐标分量
4、精度计算三维坐标分量精度计算2 m 2 m m2 22 y xz z my S y S S 点位精度计算点位精度计算 x 2 D D yz x D 2 2 mz m2 222220Sx22222mS m m S D mP 第7页，共101页。二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析3、极坐标测量精度理论估计、极坐标测量精度理论估计 450mS 1mm 1ppmm m 0.5设：设：0 10边长边长 S50m100m200mmx0.7mm0.8mm1.0mmmy0.7mm0.8mm1.0mmmz0.2mm0.3mm0.5mm点位精度1.0mm1.2mm1.5mm第8页，共101页
5、。二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析全站仪极坐标测量精度检测装全站仪极坐标测量精度检测装置置俯视俯视示示意图意图激光干涉仪激光干涉仪DiDi+1 i i全站仪全站仪4、自动化全站仪极坐标实测精度统、自动化全站仪极坐标实测精度统计计（自动目标照准）（自动目标照准）室内室内30m双频激光干涉基线比测示意图双频激光干涉基线比测示意图导轨导轨小车小车 全站仪极坐标测量精度全站仪极坐标测量精度检测检测装装置立置立面面示意图示意图激光激光干涉仪干涉仪全站仪全站仪第9页，共101页。二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析4、自动化全站仪极坐标实测精度统、自动化全站仪极
6、坐标实测精度统计计（自动目标照准）（自动目标照准）室内室内30m双频激光干涉基线比测部分结果双频激光干涉基线比测部分结果m P 0.15mmnTP序号激光mm全站仪m距离差mmENH20-20000.1522.711556.49465-0.232650.1021-21000.2823.688106.71125-0.232500.1522-22000.1124.663756.92780-0.23250-0.4423-23000.0425.640007.14440-0.232450.0624-24000.1426.616607.36105-0.232300.2425-25000.0827.5926
7、07.57750-0.23220-0.2326-26000.0728.568907.79430-0.232150.0927-27000.0929.545208.01075-0.23210-0.0228-28000.190430.521508.22725-0.23200-0.08第10页，共101页。二、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析4、自动化全站仪极坐标实测精度统、自动化全站仪极坐标实测精度统计计（自动目标照准）（自动目标照准）室外室外200m距离测微平台比测部分结果距离测微平台比测部分结果JZ1JZ0XY变形点GD4JZ3北主坝轴线坝肩轴线JZ2第11页，共101页。二
8、、全站仪极坐标测量精度分析二、全站仪极坐标测量精度分析4、自动化全站仪极坐标实测精度统、自动化全站仪极坐标实测精度统计计（自动目标照准）（自动目标照准）室外室外200m距离测微平台比测部分结果距离测微平台比测部分结果在在X方向锯齿型误差为方向锯齿型误差为0.19mm在在Y方向锯齿型误差方向锯齿型误差为为0.16mm，转化，转化 为为角度误差为角度误差为0.24。第12页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要求1、全站仪的自动化、全站仪的自动化 全站仪轴系驱动自动化全站仪轴系驱动自动化 全站仪目标照准自动化全站仪目标照准自动化 自动照准精度：自动照准精度：1mm
9、200m 自动照准距离自动照准距离：1000m 自动照准分辨能力：具备自动照准分辨能力：具备特特殊能力殊能力（就近照准法则、小视场、（就近照准法则、小视场、主主 动目标）动目标）自动照准目标类型：圆棱自动照准目标类型：圆棱镜、镜、360棱棱镜、反射片镜、反射片 全站仪目标测量过程控制自动化全站仪目标测量过程控制自动化 提供丰富的计算机控制指提供丰富的计算机控制指令令，便，便于于编程开发编程开发第13页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要求1、全站仪的自动化、全站仪的自动化型号NET05AXTS30测角精度0.50.5测距精 度棱镜0.8mm+1ppm0.6m
10、m+1ppm(精密模式)1.0mm+1ppm（标准模式）反射片0.5mm+1ppm1.0mm+1ppm无棱镜1.0mm+1ppm2mm+2ppm轴系驱动马达驱动速度60/s180/s目标自动照准测程棱镜1000m1000m360棱镜600m800m精度棱镜1.0mm200m1.0mm200m反射片1.0mm50m第14页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要求1、全站仪的自动化、全站仪的自动化 多棱镜目标自动化识别技术多棱镜目标自动化识别技术一般的自动照准全站仪一般的自动照准全站仪（非就近照准法则）（非就近照准法则）（视（视场内场内有有2个棱个棱镜，镜，不不能
11、能正正常测量）常测量）索佳自动化全站仪索佳自动化全站仪（就近照准法则）（就近照准法则）（视（视场内场内有有2个棱个棱镜，镜，仍仍能能正正常常测量）测量）第15页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要求2、可以自动化照准的合作目、可以自动化照准的合作目标标 360棱镜棱镜 水平与垂直自动化照准精度匹配水平与垂直自动化照准精度匹配H=0H=30自动照准点随着棱镜的水平方向转动，自动照准点上下会有偏差随着棱镜的水平方向转动，自动照准点上下会有偏差（可达（可达2.5mm2.5mm）H=60第16页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要
12、求在水平方向上有23mm的变化棱镜水平方向转动，自动照准棱镜水平方向转动，自动照准点左右点左右会有误差会有误差2、可以自动化照准的合作目标、可以自动化照准的合作目标 360棱镜棱镜 水平与垂直自动化照准精度匹配水平与垂直自动化照准精度匹配自动照准点H=0H=H=第17页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要求H=0H=30H=60自动照准点自动照准点新型新型36360 0 棱镜，棱镜，即使改变棱镜方向，自动照即使改变棱镜方向，自动照准准点也点也几几乎不偏移乎不偏移2、可以自动化照准的合作目、可以自动化照准的合作目标标 360棱镜棱镜 水平与垂直自动化照准精度匹
13、配水平与垂直自动化照准精度匹配第18页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系统对全站仪要求2、可以自动化照准的合作目、可以自动化照准的合作目标标 360棱镜棱镜 水平与垂直自动化照准精度匹配水平与垂直自动化照准精度匹配-3-2-10123-60-45-30-1501530棱镜水平方向转动角度 deg4560測定誤差 mm水平 上下 距離索佳索佳360棱棱镜镜徕卡徕卡360360棱镜棱镜-3-2-10123-60-45-30-150棱镜水平方向转动角度1530deg4560測定誤差 mm水 平 上 下 距離第19页，共101页。三、自动化监测系统对全站仪要求三、自动化监测系
14、统对全站仪要求索佳索佳3 3 6 6 0 0 棱镜棱镜-3-2-1012-60-45-30-1501530棱镜水平方向转动角度 deg4560測定誤差 mmTriTrim mb bl le e 3 3 6 6 0 0 棱镜棱镜-3-2-1012-60-45-30-1501530棱镜水平方向转动角度 deg4560測定誤差 mm水 平 上下 距離2、可以自动化照准的合作目、可以自动化照准的合作目标标 360棱镜棱镜 水平与垂直自动化照准精度匹配水平与垂直自动化照准精度匹配3水 平 上 下 距離3第20页，共101页。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术1、大气折射对全站仪测量结果
15、的影响、大气折射对全站仪测量结果的影响 大气折射对电磁波测距的影响大气折射对电磁波测距的影响 测定大气温度、气压等，对测距结果进行修正测定大气温度、气压等，对测距结果进行修正 利用数字气象设备，可以实现大气参数采集的自动化利用数字气象设备，可以实现大气参数采集的自动化 一般在车站附近测定气象参数，存在较大的代表性误差问题一般在车站附近测定气象参数，存在较大的代表性误差问题 大气折光对垂直角测量的影响大气折光对垂直角测量的影响 地球弯曲及大气折光对垂直测量的影响与气候、地理环境等因素有关地球弯曲及大气折光对垂直测量的影响与气候、地理环境等因素有关 无法直接利用有关设备直接测定无法直接利用有关设备
16、直接测定 一般在已知高差、或对向三角高程观测求解球气差系数一般在已知高差、或对向三角高程观测求解球气差系数 为了实现变形点三维监测，必须解决球气差的影响问题为了实现变形点三维监测，必须解决球气差的影响问题第21页，共101页。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术2、极坐标三维监测多重差分改正原理、极坐标三维监测多重差分改正原理 利用基准点信息求差分改正数利用基准点信息求差分改正数第22页，共101页。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术2、极坐标三维监测多重差分改正原理、极坐标三维监测多重差分改正原理 大气折射对测距影响的差分改正大气折射对测距影响的差分改正 全
17、站仪在基准点设站，对另一基准点上的棱镜测距，利用测距全站仪在基准点设站，对另一基准点上的棱镜测距，利用测距值值d 与基与基J准值准值d0 之间的较差，求定大气折射对测距影响的改正系数。之间的较差，求定大气折射对测距影响的改正系数。Jd d 0d JJJd 如果同一如果同一时时刻刻测得某变形测得某变形点点的斜距的斜距为为dP ，那么经气象，那么经气象差分改正后差分改正后的的真真 实斜距为：实斜距为：d d d d P PP第23页，共101页。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术2、极坐标三维监测多重差分改正原理、极坐标三维监测多重差分改正原理 球气差对垂直角（三角高程）影响的差
18、分改正球气差对垂直角（三角高程）影响的差分改正 全站仪在基准点设站，对另一基准点上的棱镜观测求得三角高全站仪在基准点设站，对另一基准点上的棱镜观测求得三角高差差hJ，与，与 两基准点间两基准点间的已知高的已知高差差h0比较，求解球气差系数比较，求解球气差系数C。如果同一如果同一时刻测得某变形点时刻测得某变形点的三角高的三角高程程，经球气差改正后的高差结经球气差改正后的高差结果果 为：为：2d cos2 h hJc J0h P dP sin c dP cos ih a h22第24页，共101页。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术2、极坐标三维监测多重差分改正原理、极坐标三维监
19、测多重差分改正原理 水平方位角的差分改正水平方位角的差分改正 全站仪水平度盘零方向受仪器稳定性、外界条件的变化等因素的影响会全站仪水平度盘零方向受仪器稳定性、外界条件的变化等因素的影响会 发生变化，发生变化，把基准点第一次测量的方位角作为基准方位把基准点第一次测量的方位角作为基准方位角角HZJ0，其它周，其它周 期对基准点测量的方位角期对基准点测量的方位角HZJ与基准方位角相比，有一差值与基准方位角相比，有一差值H H H0ZZ JZ J 如果同一时刻观测其他变形如果同一时刻观测其他变形点点，其准确的方位角值为：，其准确的方位角值为：HZ P HZ P HZ第25页，共101页。2、极坐标三维
20、监测多重差分改正原理、极坐标三维监测多重差分改正原理 监测点三维位移量计算监测点三维位移量计算 经上述多重差分改正后，消除大气等外部环境的综合影响，求得准确的经上述多重差分改正后，消除大气等外部环境的综合影响，求得准确的 监测三维坐标：监测三维坐标：与第一周期的三维坐标相比与第一周期的三维坐标相比，计算其他周期的三维位移量，计算其他周期的三维位移量X D cos H X0 Z h Z0 sin H Y0Y DPPZ PPPZ PPPX X X1 Z Z Z1YP YP YPPPP1PPP四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术第26页，共101页。3、不同基准距离差分改正变形点精度
21、影响理论分析、不同基准距离差分改正变形点精度影响理论分析单位：单位：mm四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术基准点斜距(m)变形点斜距(m)1002003005001000200mX:0.190.280.390.631.33mY:0.190.280.390.631.33mZ:0.110.280.531.325.02300mX:0.180.260.350.561.15mY:0.180.260.350.561.15mZ:0.100.230.410.953.40500mX:0.170.250.330.531.04mY:0.170.250.330.531.04mZ:0.100.210.
22、340.682.171000mX:0.170.240.330.510.99mY:0.170.240.330.510.99mZ:0.100.200.300.541.36第27页，共101页。4、实际应用案例差分改正效果统计、实际应用案例差分改正效果统计 某大坝变形监测点位分布图某大坝变形监测点位分布图XYS1S2S3S4S5S6S7监测站JZ1JZ2JZ3北主坝轴线坝肩轴线1020马道四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术第28页，共101页。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术4、实际应用案例差分改正效果统计、实际应用案例差分改正效果统计 某大坝变形监测点差分改正
23、效果统某大坝变形监测点差分改正效果统计计（1个月个月664个周期）个周期）变形点DXdYdZ最大值(mm)最大值(mm)最大值(mm)原始测量数差分改正数原始测量数差分改正数原始测量数差分改正数据据据据据据S11.700.686.16-1.68-1.48-1.57S25.811.537.28-1.36-1.871.37S38.551.857.69-2.28-3.05-2.52S4-2.200.807.18-1.62-1.81-2.11S54.57-1.768.17-1.59-2.04-1.92S68.07-2.099.19-1.85-3.08-2.72S711.792.4211.19-1.79
24、-5.80-3.39第29页，共101页。4、实际应用案例差分改正效果统计、实际应用案例差分改正效果统计 某大坝变形监测点差分改正实测精度统计某大坝变形监测点差分改正实测精度统计 把其中把其中1个或个或2个基准点当作个基准点当作“变形点变形点”，其位移量即为误差影响量，其位移量即为误差影响量 显而易见，长边基准差分改正短边变形点，有利于保证监测精度显而易见，长边基准差分改正短边变形点，有利于保证监测精度四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术基准点“变形点”mx(mm)my(mm)mz(mm)一周一月一周一月一周一月JZ2、JZ3JZ10.610.570.240.310.540.6
25、5JZ1、JZ3JZ2 0.50 0.58 0.43 0.54 1.34 1.68JZ1、JZ2JZ30.690.780.360.450.870.98JZ3JZ1 0.69 0.69 0.26 0.35 0.56 0.66JZ2 0.51 0.69 0.46 0.69 1.15 1.39JZ2JZ10.560.530.240.300.570.69JZ30.490.700.240.340.790.90JZ1JZ2 0.87 0.86 0.84 0.83 2.15 2.63JZ3 1.03 1.03 0.54 0.64 1.34 1.57第30页，共101页。5、监测误差处理技术新突、监测误差处理
26、技术新突破破 自适应方法自适应方法 极坐标测量原理可知，要极坐标测量原理可知，要获得准确的测量结果获得准确的测量结果，必须有效必须有效解决大气折射率对测距的影响，以及球气差对三角高程测解决大气折射率对测距的影响，以及球气差对三角高程测量的影响量的影响。仪器在稳定基准点设仪器在稳定基准点设站站 多重差分技术多重差分技术 仪器在欠稳定的工作基点设仪器在欠稳定的工作基点设站站 自适应拟稳技术自适应拟稳技术无需观测无需观测大气气大气气象象参数参数，并顾及，并顾及球气球气差对单差对单向向三角三角高程观高程观测测的影的影响。响。四、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术第31页，共101页。四、
27、自动化监测误差处理技术四、自动化监测误差处理技术5、监测误差处理技术新突、监测误差处理技术新突破破 自适应方法自适应方法第32页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统1、自动化变形监测系统的组成、自动化变形监测系统的组成 单台站系单台站系统统 大坝监测大坝监测第33页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统X,Y,ZX,Y,ZX,Y,Z1、自动化变形监测系统的组成、自动化变形监测系统的组成 单台站系统单台站系统 大坝监测大坝监测基准点基准点自然表面自然表面太阳能板太阳能板市市电电 (220v)全站仪监测站全站仪监测站AutoMoS
28、专业专业版软件版软件数据通讯数据通讯变形点变形点www.z-第34页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统1、自动化变形监测系统的组成、自动化变形监测系统的组成 多台站系统（分布式，大坝监测多台站系统（分布式，大坝监测）www.z-第35页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统1、自动化变形监测系统的组成、自动化变形监测系统的组成 多台站系统（分布多台站系统（分布式式-大坝监大坝监测）测）供电供电与通与通信信系统系统公司局域网公司局域网水电水电大楼大楼远远程监程监控控计算机计算机功控功控计算机计算机(1)功控计算功控计算机机(2)
29、视频监视器视频监视器功控功控计算机计算机(5)功控功控计算计算机机(4)功控功控计算计算机机(3)监控监控中心中心服服务器务器自动自动全全站站仪仪观测观测站站(L1)自动自动全站仪全站仪 观测站观测站(L2)自动自动全全站站仪仪观测观测站站(L4)自动自动全全站站仪仪观测观测站站(L3)自动全站仪自动全站仪 观测观测站站(L5)变形变形监测监测棱棱镜镜变形监测变形监测棱镜棱镜变形变形监测监测棱棱镜镜变形变形监测监测棱棱镜镜变形监测棱变形监测棱镜镜为手为手机机短短信信报报警警装装置置第36页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统1、自动化变形监测系统的组成、自动化
30、变形监测系统的组成 地铁监测系统地铁监测系统第37页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统1、自动化变形监测系统的组成、自动化变形监测系统的组成 单台站系单台站系统统 地铁监测地铁监测第38页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统1、自动化变形监测系统的组成、自动化变形监测系统的组成 多台站系多台站系统统 地铁监测地铁监测第39页，共101页。www.z-五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装、测站设备安装为测站设备（全站仪）提供稳定的架设条件仪器墩为测站设备（全站仪）提供稳定的架设条件仪器墩为测
31、站设备提供必要的防护为测站设备提供必要的防护 测站小屋测站小屋 防盗窃防盗窃防气候（雨、雪、风、阳光）防气候（雨、雪、风、阳光）防灰尘防灰尘第40页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装、测站设备安装测站仪器墩测站仪器墩双层混泥土(或钢管)仪器墩，防土层移动、防温度影响如可能，锚到基岩或稳定土层注意与监测站房建筑结构的隔离强制对中装置外环层外环层缝隙中填入泡沫缝隙中填入泡沫 或沙子或沙子俯视图俯视图侧视图侧视图内芯标内芯标不锈钢强制对中盘不锈钢强制对中盘第41页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装
32、、测站设备安装测站小屋测站小屋测站小屋的作用保护全站仪保护全站仪抵御外界环境影响，有利于提抵御外界环境影响，有利于提高监高监测测精度精度设计建造小屋时需要考虑的因素满足监测点位的通视要求满足监测点位的通视要求开放式还是密闭开放式还是密闭式式 （测量视线是否要穿过玻璃）（测量视线是否要穿过玻璃）气候控制（空调）气候控制（空调）仪器墩的位置安排仪器墩的位置安排考虑座椅空间考虑座椅空间满足穿越电缆的需要，等等。满足穿越电缆的需要，等等。第42页，共101页。www.z-五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装、测站设备安装 测站小屋国测站小屋国内内版（防护功能，兼顾旅
33、游景点）版（防护功能，兼顾旅游景点）第43页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装、测站设备安装 测站小屋国测站小屋国内内版（防护功能，兼顾旅游景点）版（防护功能，兼顾旅游景点）第44页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装、测站设备安装 测站小屋国际版（防护功能，讲测站小屋国际版（防护功能，讲究实究实用用）第45页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统2、测站设备安装、测站设备安装 测站小屋国际版（防护功能，测站小屋国际版（防护功能，讲讲究实用究实用）第46页，共1
34、01页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统3、镜站设备安装、镜站设备安装 特别注意让棱镜准确朝向仪特别注意让棱镜准确朝向仪器器测站测站（特别特别是是当距离当距离超超过过500500米时）米时）如果有多个测站观测同一棱镜，则如果有多个测站观测同一棱镜，则需使用需使用3 36060棱镜棱镜 便宜的棱镜将会降低精度、影便宜的棱镜将会降低精度、影响测程响测程，并，并缩缩短使用寿命短使用寿命 棱镜的安棱镜的安装方装方法取决与基础法取决与基础性性质质(岩石岩石、泥土、混泥土、混泥土泥土等等)。如果在降如果在降雪区域，需要注意提雪区域，需要注意提升棱升棱镜高度镜高度，避免被后避免被后雪
35、掩雪掩 埋。埋。第47页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统3、镜站设备安装、镜站设备安装 国内版（注重防护，比较复杂）国内版（注重防护，比较复杂）第48页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统3、镜站设备安装、镜站设备安装 国际版（结构简单，讲究实用）国际版（结构简单，讲究实用）第49页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统4、地铁监测设备安装、地铁监测设备安装 监测站监测站第50页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统4、地铁监测设备安装、地铁监测设备安装 目标
36、棱镜目标棱镜第51页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 一般通过串口实现全站仪通信一般通过串口实现全站仪通信 最简单的方法通过最简单的方法通过RS232的的Y型电缆进行联机通讯，但型电缆进行联机通讯，但 通讯距离有通讯距离有限（小于限（小于30m）。）。因此当进行远距离通讯时，需要采用以下之一的通讯方因此当进行远距离通讯时，需要采用以下之一的通讯方法：法：RS485无线电台无线电台移动无线网络移动无线网络（LAN）第52页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 有线方式有线方式 电缆
37、：电缆：RS232、RS485等等 光缆：光端机设备光缆：光端机设备接全站仪(含供电)AC220V电源通讯电缆电电缆通缆通信信与与供电供电盒盒光光端机端机和和接线接线盒盒第53页，共101页。www.z-五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 有线方式有线方式第54页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 无线方无线方式式 数传电台数传电台常用的电台常用的电台：Satel、Pacific Crest and Freewave 电台电台Satelline 2AS and 3AS 模块模块 典型通讯距离典
38、型通讯距离:典型通讯波特典型通讯波特率率:最大约为最大约为 1km9600 bps第55页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 无线方无线方式式 数传电台数传电台第56页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 无线方无线方式式 无线网络（无线网络（GPRS）通过通过RS232连连接接全站仪全站仪与与通讯通讯服服务务器器 通过通讯服务器进入局域网通过通讯服务器进入局域网或或因特网因特网 通讯服务器有固定的通讯服务器有固定的IP地址地址 计算机建立一个虚拟计算机建立一个虚拟的的 COM端口
39、，以便端口，以便计计算机算机象从象从RS232中读中读 取数据一样，从取数据一样，从因特网中读取因特网中读取数据数据W&T 58231 Com-Server Highspeed Compact第57页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统5、通信系统、通信系统 无线方式无线方式 无线网络无线网络（GPRS）GSM/GPRS模式模式第58页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 软件主界面软件主界面第59页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软
40、件 全站仪的联机控全站仪的联机控制制 设备初始化设备初始化第60页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 监测点位的学习功能监测点位的学习功能第61页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 自动化监测自动化监测 点组定义点组定义第62页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 自动化监测自动化监测 点组定义点组定义第63页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测
41、系统软件 自动化监自动化监测测 定时器设置定时器设置第64页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 自动化监自动化监测测 连接点组与定时器连接点组与定时器第65页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 自动化监自动化监测测 无人值守、自动运行无人值守、自动运行 按事先定义好的定时器和点组，自动运行监测系统按事先定义好的定时器和点组，自动运行监测系统 实时显示监测点位的位移过程曲线实时显示监测点位的位移过程曲线第66页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动
42、化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 报表输报表输出出 选择报表输出内容选择报表输出内容第67页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 报表输报表输出出 报表打印或另存文本文件报表打印或另存文本文件第68页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 变形监测分析与预报变形监测分析与预报 趋势分析趋势分析 多元线性回归分析多元线性回归分析 灰色系统分析（灰色系统分析（GM（1,1）模）模型）型）时间序列分析（时间序列分析（ARMA模型）模型）多种模型组合分析（趋多种模型
43、组合分析（趋势势分析分析+时时序分析、序分析、GM模模型型+时时序分序分析析 .）第69页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 变形监测分析与预报变形监测分析与预报GM（1，1）模型拟合得到的拟合与残差曲线）模型拟合得到的拟合与残差曲线10.80.60.40.20-0.21-0.4611162126313641曲线为原始变形曲线，曲线为拟合曲线，为残差曲线。第70页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统6、监测系统软件、监测系统软件 变形监测分析与预报变形监测分析与预报 实测变形量与预报结果进行比较
44、，考核预报效果实测变形量与预报结果进行比较，考核预报效果 从表中可以看出，组合趋势从表中可以看出，组合趋势+MA（4）模型预报精度较高，预报效果最好）模型预报精度较高，预报效果最好周期模型46474849505152实际变形0.690.760.640.400.660.740.82GM（1，1）0.630.630.630.640.640.640.640.060.060.130.130.010.01-0.24-0.240.020.020.100.100.180.18AR（5）0.720.590.730.520.570.720.63-0.03-0.030.170.17-0.09-0.09-0.12-
45、0.120.090.090.020.020.190.19组合趋势0.660.640.590.580.630.680.660.030.030.120.120.050.05-0.18-0.180.030.030.060.060.160.16组合趋势组合趋势+ARMA0.550.640.720.490.630.680.660.140.140.120.12-0.08-0.08-0.09-0.090.030.030.060.060.160.16第71页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统7、实际应用案例精度统计、实际应用案例精度统计（1）某混泥土重力坝（西北地区）某混泥
46、土重力坝（西北地区）坝顶总长坝顶总长：274m（主坝长主坝长144m），），最最大坝大坝高：高：52m，库，库容容：3355万万m3 平均监测点边长约平均监测点边长约为为200m，监测精监测精度统计度统计：mx=0.61mm，my=0.24mm，mz=0.54mm第72页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统7、实际应用案例精度统计、实际应用案例精度统计（2）某混泥土面板堆石坝（华东地区）某混泥土面板堆石坝（华东地区）坝顶长：坝顶长：252m，最最大坝高大坝高：68m，库容库容：9.41亿亿m3 平均监测点边长约平均监测点边长约为为350，监监测精度统测精度统计
47、计：mx=0.57mm，my=0.23mm，mz=1.01mm第73页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统7、实际应用案例精度统计、实际应用案例精度统计（3）某混泥土面板堆石坝（东北地区）某混泥土面板堆石坝（东北地区）主坝坝顶长主坝坝顶长：902m，最大，最大坝坝高：高：72m，库，库容：容：41.8亿亿m3 平均监测点边长约平均监测点边长约为为600m，监测，监测精精度统计度统计：mx=1.16mm，my=0.72mm，mz=1.54mm第74页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统8、某大坝全站仪监测系统方案改造、某大坝全站
48、仪监测系统方案改造（1）大坝基本情况）大坝基本情况 主坝：混凝土面板堆石坝，主坝：混凝土面板堆石坝，坝坝顶长顶长902m，最，最大大坝高坝高72m，库库容容41.8亿亿m3 副坝副坝：粘土墙堆石坝，坝顶：粘土墙堆石坝，坝顶长长度度332m，最最大坝高大坝高47.2m第75页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统8、某大坝全站仪监测系统方案改造、某大坝全站仪监测系统方案改造（2）原监测方案）原监测方案 下游河滩地区，布设下游河滩地区，布设2台自台自动动 化全站仪监测化全站仪监测站站（L4、L6）目标为双层单棱镜，前方交会目标为双层单棱镜，前方交会观测方法观测方法第
49、76页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统8、某大坝全站仪监测系统方案改造、某大坝全站仪监测系统方案改造（3）原监测方案主要问题）原监测方案主要问题 许多点不能完成自动化测量许多点不能完成自动化测量 监测精度不能满足要求监测精度不能满足要求 全站仪与计算机之间的通信全站仪与计算机之间的通信系统系统不稳定不稳定 整个系统整个系统迟迟迟迟不不能投入能投入正常正常运运行行！第77页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统8、某大坝全站仪监测系统方案改造、某大坝全站仪监测系统方案改造（4）主要改造内容之一）主要改造内容之一 在不增加监测站
50、的条件下，把在不增加监测站的条件下，把 交会法观交会法观测方测方法法改为极改为极坐标法，坐标法，并进行合理的监测点组分配，并进行合理的监测点组分配，尽可能缩短测站与监测点之间尽可能缩短测站与监测点之间 的距离的距离第78页，共101页。五、全站仪自动化变形监测系统五、全站仪自动化变形监测系统8、某大坝全站仪监测系统方案改造、某大坝全站仪监测系统方案改造（4）主要改造内容之二）主要改造内容之二 要求水库管理部门，改造监测要求水库管理部门，改造监测 站的密封方法，用站的密封方法，用平板玻璃替平板玻璃替 换有机玻璃，减少玻璃等因素换有机玻璃，减少玻璃等因素 的影响，的影响，确保监测精度。确保监测精度
