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索佳AutoMoS自動化監測系統

發布時間:2011-12-7      來源:admin      閱讀次數:3174

  
  1.概述
  AutoMoS(AutomaticMonitoringSystem)是可以實現完全無人職守的全自動化變形監測系統。該系統在智能化計算機軟件的管理之下,通過有線或無線的方式控制索佳的高精度自動化全站儀,實現對變形點的自動化三維監測。AutoMoS以極坐標測量原理為基礎,集成獨創的邊角多重差分核心技術,在24小時無人職守的情況下,以亞毫米級的精度全天候監測變形目標;并能以手機短信等方式對系統運行不正常、變形點的位移量超出預設限差等進行實時報警。
  AutoMoS無疑是大壩、大橋、隧道(特別是地鐵)、滑坡體等建、構物自動化變形監測的理想解決方案。
  2.產品優勢
  (1)世界最高測量精度。系統主要硬件設備之一的NET05自動化全站儀具有世界上最高的測量精度:測角精度0.5″;棱鏡測距精度0.8mm+1ppm,反射片測距精度0.5mm+1ppm,無棱鏡測距精度1mm+1ppm。
  (2)獨創的多重差分技術。在高精度基準點的基礎上,采用實時多重差分的測量方案,可以最大限度地消除或減弱多種誤差的影響,從而大幅度地提高測量結果的精度。
  (3)簡化了氣象等附加設備。由于采用了獨特的差分技術,無需為距離測量等提供氣象改正參數,因此可以簡化數字氣象等附加設備,簡化了系統組成,降低了系統成本,提高了系統運行的可靠性。
  (4)無人職守全自動化運行方案。在自動化全站儀固定設站的條件下,整個系統由計算機軟件控制,按事先設定的周期定時啟動系統,全天24小時無人職守自動化采集數據并處理,實現平面與高程的三維自動化變形監測。
  (5)手機短信自動報警。如果系統運行出現異常,或監測點位位移超出預警值等,系統會給指定的手機號碼發送報警信息,以便系統管理人員及時處理。
  (6)可定制開發用戶特需功能。可以根據用戶的要求,專門開發定制軟件模塊。
  3.主要應用領域
  索佳AutoMoS自動化監測系統,具有測量精度高、水平位移與垂直沉降三維同步監測、無人職守24小時自動化運行等特點,廣泛應用水庫大壩變形監測、大橋變形監測、滑坡體變形監測、地鐵等隧道結構變形監測等領域。
  圖1AutoMos主要應用領域
  4.AutoMoS自動化變形監測系統基本配置
  4.1單站AutoMoS自動化變形監測系統
  以水庫大壩自動化變形監測系統為例,單站AutoMoS自動化變形監測系統的基本組成如圖2所示。
  圖2AutoMos基本組成圖
  (1)全站儀監測站
  根據現場條件,選擇自動變形監測系統監測站。該站最好建在基巖基礎的基點或工作基點上,并有穩固的儀器墩安置自動化全站儀(如NET05)。為了儀器防護、保溫等需要,并保證有較好的通視條件,還需專門設計、建造監測站房(如圖1、圖2)。
  (2)通訊與供電系統
  為了實現計算機對全站儀的遠程自動控制,監測系統采用特制的有線通訊技術。因全站儀監測站離中心機房距離較遠(幾百~幾千米),必需采用光隔技術將通訊信號加以放大隔離處理,方能進行遠程通訊(如圖2)。
  (3)控制中心
  如圖2,控制中心(計算機房)一般選在辦公區附近,有較好的供電等條件。在控制機房內和監測站房之間埋設專用電纜,實現機房中心計算機和監測站全站儀之間的數據通訊,在控制中心機房實時全面了解監測站全站儀的運行情況。
  (4)遠程監控系統
  現代計算機技術,提供了強大的遠程控制能力。如遠在幾百上千公里以外的管理中心可以通過因特網的方式,遠程監控非現場的AutoMos監測系統。除了可以查看系統運行情況外,還可以遠程修改系統運行的配置參數,等等。
  圖3AutoMos的遠程監控系統
  4.2多站AutoMoS自動化變形監測系統
  對于大型工程,當單站的AutoMoS系統不能滿足整個項目的自動化變形監測時,可以采用多個監測站的系統組成方案(如圖4)。
  供電與通信系統因特網遠程監控計算機工控計算機(1)工控計算機(2)視頻監視器工控計算機(5)工控計算機(4)工控計算機(3)監控中心服務器自動全站儀觀測站(L1)自動全站儀觀測站(L2)自動全站儀觀測站(L4)自動全站儀觀測站(L3)自動全站儀觀測站(L5)變形監測棱鏡變形監測棱鏡變形監測棱鏡變形監測棱鏡變形監測棱鏡為手機短信報警裝置
  圖4多站AutoMos自動化變形監測系統組成圖多站AutoMoS自動化變形監測系統的工作原理與單站系統相同,但必要的時候可以采用2臺(或2臺以上)全站儀對同一變形點進行邊角前方交會的方法實現數據采集與處理。另外,在軟件運行的平臺上增加了中心服務器,即工控計算機上運行的軟件主要負責全站儀設備的管理與數據采集,而原始數據的差分計算、監測點的變形分析、報表輸出與結果查看等則在監控中心的服務器上進行。
  5.AutoMoS多重差分原理簡介
  5.1距離的差分改正
  在極坐標變形監測系統中,必須考慮大氣條件的變化對距離測量的影響。一般情況下,為了準確求得距離的大氣折射率改正,需要測定大氣中的氣象元素。但是,如果利用監測站與各基準點間的已知距離信息,可實現無需測定氣象元素的距離大氣折射率實時差分改正。
  設監測站至某基準點的已知斜距為,在變形監測過程中,某一時刻實測的斜距為,兩者間的差異可以認為是因氣象條件變化引起的,按下式可求出氣象改正比例系數:0Jd'JddΔ'J0J'Jdddd−=Δ(1)
  5.2球氣差的改正
  為了準確測定變形點的三維坐標,在極坐標的單向測量中,必須考慮球氣差對高差測量的影響。監測站與各基準點之間經精密水準測量,高差是已知的。如上述的距離測量一樣,如果某一時刻測得監測站與某基準點間的單向三角高差為:0hΔJh
  JJJJaisindh−+α⋅=(2)
  式中:α—垂直角,—儀器高,—棱鏡高。JiJa
  那么,根據下式可求出球氣差改正系數:cα⋅−Δ=22JJ0cosdhhc(3)
  在每周期變形點的監測量過程中,由于測量時間較短(約幾十分鐘左右,監測點太多時可分組),可以認為c值對基準點及與基準點相近區域的變形點具有相同的影響,所以可以考慮把(3)式計算出的球氣差c用于變形點三角高差計算中的球氣差改正。
  5.3方位角的差分改正
  在長期的變形監測過程中,難以保證儀器的絕對穩定。因水平度盤零方向的變化和大氣水平折光等因素的影響,需考慮水平方位角差分改正。在實際變形監測中,所求的變形量一般是相對第一周期而言的,故可把基準點第一次測量的方位角作為基準方位角,其它周期對基準點測量的方位角與基準方位角相比,有一差異:0JZH'JZHZHΔ
  0JZ'JZZHHH−=Δ(4)
  這一差異主要是因儀器不穩定引起的水平度盤零方向的變化、大氣水平折光等對方位角的影響而引起的。此差異對變形點的測量有同等的影響,故在變形點每周期的方位角測量值
  TPLLJB日本株式會社索佳北京代表處電話:010-65056066傳真:010-65056068-4-
  中,實時加入由同期基準點求得的ZHΔ改正值,可準確求得變形點的方位角。PZH
  5.4變形點三維坐標和變形量的計算
  綜合以上各項差分改正,按極坐標計算公式可準確求得每周期各變形點的三維坐標:
  ?????+Δ=+⋅=+⋅=0PP0PZPP0PZPPZhZYHsinDYXHcosDX(5)
  式中:——為監測站的坐標值。000ZYX、、
  若以變形點第一周期的坐標值(,,)作為初始值,則各變形點相對于第一周期的變形量為:1PX1PY1PZ
  1PPP1PPP1PPPZZZYYYXXX−=Δ−=Δ−=Δ(6)
  6.AutoMoS系統軟件功能簡介
  AutoMOS系統軟件是通過實際的工程應用,并結合國內用戶的實際需求而研制出的本地化智能型自動變形監測中文軟件。
  AutoMOS軟件的主要功能有:
  1)監測點位的初始的學習;
  2)自動啟動系統運行的定時器設置;
  3)變形監測點的分組觀測設置;
  4)目標被遮擋、測量誤差超限等智能化地處理;
  5)實時多重差分改正,最大限度地消除或減弱多種誤差影響;
  6)具有自動化實現多周期取平均,或周日取平均功能;
  7)變形趨勢實時多態圖解顯示;
  8)支持同點位不同周期、同周期不同點位的位移信息顯示;
  9)測量數據可按照用戶所要求的格式進行報表輸出;
  10)變形量超過限差值時自動手機短信報警。
  11)全部中文界面,操作簡單,符合國人習慣;
  12)針對不同的測量環境與要求,軟件可以做出相應的更改。
  7.AutoMoS系統主要硬件――NET05/NET1主要技術指標
  本系統使用的自動化監測系統的主要硬件是索佳NET系列自動化3D全站儀,其中NET05是目前世界上測量精度最高的自動化全站儀,其主要技術指標如下表所示。
  索佳NET系列自動化3D全站儀主要技術參數一覽表
  項目
  NET1
  NET05
  測角原理
  對徑絕對編碼度盤測角
  測角精度
  1.0″
  0.5″
  補償器類型
  自動液體雙軸補償器
  補償器補償范圍
  3′
  測距部分
  同軸紅色激光,相位法測距
  無棱鏡(90%反射)
  0.3~200m
  0.3~40m
  反射片(50*50mm)
  1.3~300m
  1.3~200m
  測距范圍
  (一般氣象條件)
  AP單棱鏡
  1.3~3000m
  1.3~3000m
  無棱鏡(精測)
  3.0mm+1ppm
  1.0mm+1ppm
  反射片(精測)
  1.0mm+1ppm
  0.5mm+1ppm
  測距精度
  AP單棱鏡
  1.5mm+1ppm
  0.8mm+1ppm
  目標自動照準
  CCD光學成像傳感器
  AP01單棱鏡
  1000m
  自動照準
  RS50N-R反射片
  5~50m
  馬達轉動速度
  45°/秒
  環境指標
  工作溫度
  -10℃~+50℃
  溫度范圍
  存放溫度
  -30℃~+70℃
  防塵防水
  IP64
   

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