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徕卡变形监测系统-系统构成及应用案例

徕卡变形监测系统
值得信赖的结构监测全面解决方案

大量事故和灾难表明风险总是和大型建筑物(如大坝、隧道、桥梁、高层建筑等)或自然现象 (如火山、滑坡、地质沉陷等)的变形息息相关,因此对于建筑物和危险地带的变形监测就变得越来越重要。防微杜渐,洞悉最细微的变化,帮助我们防患于未然正是工程监测的必要所在。


在今天的测量领域,及时、可靠的监测和形变分析是一项最具挑战性的精细工程,因为它要求 有高精度,高可靠性的传感器,完全自动的测量过程、先进的数据通讯手段以及灵活的计算方法和分析工具。徕卡GeoMoS就能满足上述要求,它是一个开放式、可升级且可用户定制的全自动监测平 台,在此平台中,可以接入徕卡各类的测量产品,如测量机器人、GNSS、倾斜仪等,通过数据采集器,也可同时采集其他第三方地质传感器数据。可用于建筑物、大坝、滑坡、矿山、桥梁、隧道、高 架道路等结构物外部形变和三维空间位置变化量的自动化安全监测应用。


降低风险和费用
可靠的解决方案

面对新的挑战

工程公司和承包人正面临一些以前从未经历过的挑战。他们有责任和义务保证其建造或维护的 建筑处于良好状态。为了战胜这些挑战,工程师们所测量的结构变形数据要精确到毫米级。当工程师们得到这些数据,他们就可以用非常有效并且经济的方法来测量和维护那些重要的结构建筑物的健康 状态。


信任有经验的合作伙伴

在结构监测空间数据的获取、管理和分析上,没有别的公司可以提供如此丰富的经验来借鉴。 徕卡测量系统在精密测量方面有近200年经验,在自动变形监测系统方面也有超过20年的工程经验。


在不同监测应用领域,如桥梁、大坝、高层建筑、隧道、核动力设施、山体滑坡、矿井、火山、索 道,在超过100个国家得到应用,徕卡测量系统在结构监测领域有着无可比拟的经验优势。


桥梁监测
现代大跨度斜拉索大桥可以承载巨大的负荷,动态的结构设计使桥梁受到车辆过载通 行、大风、升温、降温、腐蚀和其他环境的影响而发生变形。高精度、高频率、高 性能的徕卡GNSS设备,具有算法先进合理,系统运行稳定、可靠,运行周期长等特点,是建筑构造期和运营期高精度检测的理想工具。


滑坡监测
每年因山体滑坡导致的财产损失难以计数。为了提高生产力,同时保证安全生产,测 量工程师们往往要面对日益增加的滑坡监测的工作压力和由此带来的滑坡坍塌的风 险。来自徕卡的滑坡监测系统是提高生产效率和管理风险所必备的良器。它通过发现早期不稳定因素,可以帮助防止采矿区和其他地区发生滑坡坍塌,避免造成事故伤亡 及经济损失。


建筑施工工程监测
和以往相比,城市建筑正变得越来越高和密集。由于原材料的成本在不断提高,推动 工程师研发新的建造工艺,监测系统可以保障为工程的各个关键阶段及时提供任何与 设计有偏差的信息,例基坑开挖、支撑墙体和混凝土浇注。监测系统确保了人身安全和建筑的完好,为设计和建造的一致提供不断的验证和数据支持。


大坝监

测大型的土筑或混凝土大坝是水库的重要基础设施。在控制闸门开启和关闭,库水位控 制等诸多大坝运营管理工作中,大坝结构的沉降和水平位移等安全监测数据都提供了 非常重要的决策信息,也是防止灾难发生的重要技术依据。及早发现对大坝安全产生危害的位移和沉降,可以使我们在早期发现大坝结构的薄弱环节并尽早采取修复和预 防措施。即使灾难最终不可避免,及早的预警也可以减少多种经济损失和人员损失。



隧道施工和监测
徕卡测量系统不仅在隧道挖掘过程中可以提供精密引导,而且在隧道挖掘前后精确监 测隧道断面位移上也有丰富的经验。隧道监测系统可以迅速发现岩石群中异常的压 力,由监测系统获取的监测数据不仅可以使建设过程中的安全加固工作更有针对性,从而节约工程的时间和成本,也可以为运营工作提供科学依据,提高维护工作的效 率,并保证运营的安全。


建筑物监测
各种新老建筑会受到阳光、雨水、大风、沉降、共振和负荷的影响。他们也许建造在 洪涝区、地震区,有被自然地质灾害所破坏的风险。许多建筑因为多年遭受风雨的侵 蚀,日益老化。通过监测系统连续长期的变形数据分析,适当的维护费用就可以有效地确保建筑结构的完好。


徕卡自动化变形监测系统的构成



测量机器人全自动模式(GeoMoS)


特点:

  • 无人值守,可远程控制多台全站仪,24小时连续观测

  • 实时在线获得监测结果,即时限差检核和超限告警

  • 界面友好,操作简单,提供多种图形化分析报告

  • 支持有线、无线等各类通讯方式

  • 开放式数据接口,便于二次开发

  • 系统稳定,可靠性高

  • 自动获取气象数据,实时气象改正,提高原始数据精度

  • 可以实时进行平差计算

  • 支持短信、电子邮件等告警方式

  • 扩展性好,可随时增配功能模块和持续升级


测量机器人半自动模式 (徕卡三维变形监测机载、后处理软件)


GNSS全自动监测模式

特点:
  • 全天候无人值守连续自动监测

  • 可远程配置接收机,监控状态,自动获取数据

  • 监测数据经过GNSS Spider全过程自动化处理,直接输入 GeoMoS数据库

  • 提供位移数据的限差检核和报警

  • 提供实时在线GNSS数据分析和图形化报表

  • 开放式数据接口,便于二次开发

  • 扩展性好,可随时增配功能模块和持续升级


测量机器人与GNSS组合监测模式

特点:
  • 全站仪和GNSS使用同一坐标系统,两个系统结合成为整 体,通过GeoMoS软件可对监测数据进行相互检核,同时也 可进行平差计算

  • GNSS和360˚ 棱镜组合作为控制点,获取已知坐标,为全站 仪自由设站计算所用,全站仪观测站即使位于变形区域也不 受影响

  • 突出全站仪和GNSS的特点,优势互补


徕卡自动化变形监测 应用案例


山西汾河水库大坝监测


   

汾河水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞和水 电站五部分组成。大坝坝高61.4m,坝顶高程1131.4m,坝 顶宽6m,长1002m,大坝总长1002m,其中主坝长420m,左副坝长440m,右副坝长142m。


根据汾河水库大坝的实际情况以及全方位、实时、自动化、高 精度的监测要求,采用GNSS结合测量机器人综合监测的方法 来进行汾河水库大坝体的变形监测,采用GNSS对坝顶进行24小时连续监测,采用全站仪对大坝背水区坝面不同高度处进行 山体滑坡会对大坝的安全带来非常大的危害,因此,通常需要 综合多种方法进行监测。包括滑坡体整体变形监测,滑坡体内应力应变监测,外部环境监测如降雨量、地下水位监测等等。


变形监测是其中的重要内容,也是判断滑坡的重要依据。 徕卡GNSS监测系统对水电站大坝附近的山体进行24小时不间断的监测,掌握山体沿特定方向的水平位移和沉降的数值;全 部监测的数据和结果都在GeoMoS中自动集成处理,通过对监 测数据分析研究,得到山体的各项数据指标,从而在一定程度上为大坝的正常运营提供了安全保障。 变形监测,同时兼顾有效监测区域内的溢洪道、水电站、高边 坡等变形。为水库的稳定、安全提供有效的技术保障。


日期:2010年

工程概况
软件
  • GeoMoS

  • GNSS Spider

仪器设备
  • TCA2003 2台

  • GMX902接收机7台

  • AX1203天线7台

  • 徕卡温度压力传感器1台

通讯
  • RS485

  • 光纤

任务
结合全站仪和GNSS技术监测主坝段,左副坝,右副坝变形


青海某水电站滑坡监测


山体滑坡会对大坝的安全带来非常大的危害,因此,通常需要 综合多种方法进行监测。包括滑坡体整体变形监测,滑坡体内 应力应变监测,外部环境监测如降雨量、地下水位监测等等。变形监测是其中的重要内容,也是判断滑坡的重要依据。


徕卡GNSS监测系统对水电站大坝附近的山体进行24小时不间 断的监测,掌握山体沿特定方向的水平位移和沉降的数值;全 部监测的数据和结果都在GeoMoS中自动集成处理,通过对监测数据分析研究,得到山体的各项数据指标,从而在一定程度 上为大坝的正常运营提供了安全保障。


日期:2010年

工程概况
软件
  • GeoMoS

  • GNSS Spider

仪器设备
  • GRX1200接收机1台

  • GX1230接收机11台

  • AT504扼流圈天线12台

通讯
  • 光纤

任务
GNSS系统监测坝体附近的滑坡体变形趋势


香港地铁荃湾西站监测


 

香港地铁荃湾西站是港铁西铁线在九龙南线通车前唯一一个地 底车站,位于荃湾海旁。地铁变形监测是确保地铁安全运行的 重要技术手段之一,传统的人工观测方法由于其观测时间长,观测时段和频率受限制,测量结束后出监测报告周期长等局 限,而无法满足日益增长的快速施工和不断提高运营维护效率 的要求。全自动监测系统无论从软、硬件上,还是从系统集成、维护和管理等服务上都已经发展成为一整套满足现代化地 铁施工建设和运营期间变形监测需求的成熟解决方案。


本系统采用徕卡TM30精密监测全站仪和GeoMoS软件,对荃 湾西站内地铁上行和下行隧道的600米区域进行连续实时监 测。共布置6个测量机器人观测站和234个监测棱镜,同步观测结果实时传回数据中心,经过平差处理,达到高精度标准要 求,大大增加了工程监测的安全和效率。


日期:2010年

工程概况
软件
  • GeoMoS

仪器设备
  • TM30 6台

通讯
  • RS485

  • 光纤

任务
多台测量机器人实现地铁隧道运营期实时连续变形监测


内蒙古察尔森水库大坝监测


 

察尔森水库位于兴安盟科右前旗境内,在嫩江洮儿河上,距 乌兰浩特市32公里。总库容12.53亿立方米,兴利库容10.33 亿立方米。建于1990年,是一座以防洪、灌溉为主的综合型水库。


徕卡GNSS自动监测系统在察尔森水库实现了无人值守、远程 控制的连续监测,GeoMoS系统利用GPRS方式自动控制5台 GNSS设备。此监测系统既可以在监测站现场独立连续运行,也可以通过布设到现场的互联网和远程桌面控制方式由乌兰浩 特市的水库管理中心的计算机对其进行远程操作、查看下载数 据和数据分析等功能,达到了水库24小时不间断地对坝体进行监测的需要。


日期:2009年

工程概况
软件
  • GeoMoS

  • GNSS Spider

仪器设备
  • GRX1200接收机1台

  • GX1230接收机1台

  • GMX902接收机3台

  • AT504扼流圈天线5台

通讯
  • GPRS无线通讯

任务
GNSS系统实现土石坝监测自动化


辽宁本钢南芬矿边坡监测


 

本钢南芬露天矿是全国大型黑色冶金矿山之一,是本钢铁矿石 主要生产基地之一。该矿位于本溪市南芬区境内,矿区南北长 5.5公里,东西宽0.4-1公里,面积为4.6平方公里,总占地面积为13.15平方公里。


为实现矿山边坡的无人值守、远程控制的连续监测,在观测现 场建立由2台TCA2003全站仪和参考控制点组成的坐标基准, 并建造永久观测房,在对面山体关键的边坡变形点上布设监测点棱镜。由TCA2003测量机器人对监测点棱镜按照设定周期 进行观测,实时的把变形点的三维坐标通过数据电缆传到系统 现场控制中心。现场控制中心通过徕卡GeoMoS软件可以实时在现场了解各个变形点的变形情况。也可以通过无线局域网络 通过远程桌面控制方式,从控制中心控制、查看和下载数据。


日期:2009年

工程概况
软件
  • GeoMoS

仪器设备
  • TCA2003 2台

通讯
  • RS232

任务
露天矿山高边坡变形监测


安徽马鞍山南山矿、姑山矿尾矿坝监测


 

安徽马钢集团有限公司是我国重要的钢铁生产基地。马钢的南 山矿凹山尾矿库和姑山矿青山尾矿库是用来贮存金属非金属 矿山矿石选矿后排出的尾矿的设施。凹山尾矿库现总库容为7400万m3,最大坝高73.0m,属于国家三等尾矿库。青山尾 矿库设计堆坝有效库容1463万m3,最终标高为78m,属于国 家四等尾矿库。


采用高性价比GMX901的GNSS自动监测系统能及时监测坝体 在一段时间内的沉降位移和水平位移,显示位移分析图表功 能,当位移发生突变或有增大趋势时,系统能自动报警。系统能够分析、解读坝体变形监测等数据,做出各级单项预警,为 尾矿库管理者提供决策依据。同时,能够根据坝体变形等数据 的变化,综合分析坝体的安全稳定性,给出必要的预报,及早采取相应的措施,消除事故隐患,确保尾矿库的安全运行。


日期:2008年

工程概况
软件
  • GeoMoS

  • GNSS Spider

仪器设备
  • GMX901 44台

通讯
  • RS485

  • 光纤

任务
运行GNSS进行尾矿坝边坡长期变形监测


山西平朔露天煤矿变形监测


 

平朔矿区位于山西省朔州市境内,属宁武煤田北段,北距大同 市120km,南距太原210km,矿区坐标东经112˚,北纬39˚, 面积约380km2,可能发生形变的范围就达约30km2。


针对目前平朔整个矿区的安全状况,对矿区地表、边坡的稳定性 进行变形监测和预报可以弥补现有监测系统的不足,是解决地面 沉陷问题的有效途径。在矿区内,建立GNSS和测量机器人自动监测系统,实时连续的进行无人值守式自动监测,运用最新的 GPRS无线传输技术、Internet接入方式、将矿区监测点的位置和 位移信息,实时连续地传输到数据中心,并提供开放式二次开发数据接口,便于在数据中心运行的其他合作伙伴软件系统,准确 可靠的获取监测点的位置和位移信息,从而进行进一步的专家分 析,对确保平朔矿区矿山的安全生产具有重要意义。


日期:2006年

工程概况
软件
  • GeoMoS

  • GNSS Spider

仪器设备
  • GMX902接收机6台

  • GRX1200接收机1台

  • AX1202天线6台

  • AT504扼流圈天线1台

  • TCA1201

通讯
  • GPRS

任务
运用全站仪、GNSS技术实现露天煤矿边坡、土场变形监测


广州地铁四、五号线车陂南站基坑监测


 

广州地铁车陂南站是广州地铁交通四号线和五号线的换乘站, 需要进行深基坑施工作业。基坑施工作业过程中对基坑周围监 测点进行实时监测,即时获取精确形变数据,实现形变数据超限的即时自动检核和报警。


项目采用了GeoMoS系统实时控制两台TCA2003测量机器人进 行基坑周边监测点的实时连续自动监测,监测数据实时通过 RS485信号线传输到现场监控室,由徕卡GeoMoS软件统一控制现场数据的自动采集、计算、限差检核和报警。自动计算获 得的数据结果为直接的点位实时位移,可以通过图形和图表进 行可视化在线分析。如果数据检核的结果超过预设的警戒值,系统可以自动启动短消息报警、电子邮件报警、电话报警等。 从而为及时发现工程险情和积累历史形变监测资料提供可靠高 效的技术手段。


日期:2006年


工程概况
软件
  • GeoMoS

仪器设备
  • TCA2003 2台

通讯
  • RS485

任务
使用测量机器人对基坑连续监测


江苏江阴大桥变形监测


 

江阴长江公路大桥是我国首座跨径超千米的特大型钢箱梁悬索 桥梁,位于长江下游江苏省江阴和靖江之间,主跨1385米, 南北塔高190米。大桥主梁和索塔轴线的空间位置是衡量大桥是否处于正常营运状态的一个重要标志。经过多次实地测试验 证和精度评估,证明GNSS技术完全可用于大桥进行全自动、 全天候、连续实时高精度的变形监测。


GNSS桥梁监测系统由GNSS传感器、通讯链路、处理和管理软 件、附件和分析软件等在内的一个完整的系统组成。系统的 硬件设备采用9套徕卡GNSS接收机GRX1200,软件采用徕卡中心化RTK功能的GNSS Spider软件。系统可以遥控和监控接 收机设备,随时掌握系统的运行和工作状态,采用20Hz高速 率,为大桥实时监测分析提供了有力保证。实现了桥梁整体变形的监测,考察在各种载荷作用下,结构变形与设计假设的偏 离程度,为桥梁的日常安全营运提供决策依据,是桥梁健康监 测的重要内容。


日期:2006年

工程概况
软件
  • GNSS Spider

仪器设备
  • GRX1200接收机19台

  • AT504扼流圈天线1台

  • AX1202天线8台

通讯
  • TCP/IP网络

任务
使用GNSS实时监测大桥三维位移




 
 


近年其他部分应用案例一览

福建南一水库大坝监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS、GNSS Spider

  • 仪器设备:GMX902、AT504、TCA2003


太钢尖山尾矿坝监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS、GNSS Spider

  • 仪器设备:GMX901


广州地铁一号线隧道监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS

  • 仪器设备:TCA2003


南京长江二桥桥梁变形监测

系统配置

  • 软件:GNSS Spider

  • 仪器设备:GRX1200、AT504、AX1203


苏通大桥桥梁变形监测

系统配置

  • 软件:GNSS Spider

  • 仪器设备:GRX1200、AT504、AX1202


广州大学高层建筑监测

系统配置

  • 软件:GNSS Spider、Spider QC

  • 仪器设备:GMX902、AX1202


大连理工高层建筑监测

系统配置

  • 软件:GNSS Spider、Spider QC

  • 仪器设备:GRX1200、GMX902、AX1202


南京水科院高层建筑监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS、GNSS Spider

  • 仪器设备:GMX902、AT504


哈尔滨工业大学深圳研究生院高层建筑监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS、GNSS Spider

  • 仪器设备:GMX902、AX1202


三峡高边坡监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS

  • 仪器设备:TCA2003、TCRA1201


浙江漓铁尾矿坝监测

系统配置

  • 软件:GNSS Spider、Spider QC

  • 仪器设备:GMX902、AT501


香港九龙南线地铁监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS

  • 仪器设备:TCA2003


浙江青山水库大坝监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS

  • 仪器设备:TCA2003


卧虎山水库大坝监测

系统配置

  • 软件:GeoMoS

  • 仪器设备:TCA2003

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