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GPS桥梁实时位移监测系统

时间:2010-01-08 11:53来源:未知 作者: 点击:
GPS 桥梁位移监测系统可提供高速、高精度实时三维监测。 GPS RTK 最快可达 10Hz 速率输出定位结果,定位精度平面为 10mm ,高程为 20mm ,与传统监测方式比较,技术优势和应用价值明显。在现今桥梁管理者对桥梁测试数据精确度要求极高的情况下, GPS 检测系统成为首选



  

    目前 GPS 技术在工程变形检测中的应用也已充分地显示了这一技术的高精度与高效益。

一、 桥梁 GPS 位移监测系统优势:

1、速度快、精度高

    GPS 桥梁位移监测系统可提供高速、高精度实时三维监测。 GPS RTK 最快可达 10Hz 速率输出定位结果,定位精度平面为 10mm ,高程为 20mm ,与传统监测方式比较,技术优势和应用价值明显。在现今桥梁管理者对桥梁测试数据精确度要求极高的情况下, GPS 检测系统成为首选方案,其为桥梁安全性的辨识提供了准确可靠的依据。

2、广泛的应用环境

    在台风、地震多发区和高车流量及温差变化大地区,桥梁的安全性监测十分重要。采用 GPS 卫星定位技术监测桥梁在荷载下的位移,可为桥梁的安全运行提供可靠的依据。 GPS 定位受外界大气影响小,使用寿命长,可以在暴风雨等恶劣环境中进行实时监测,这是其他测量方式所无法比拟的。

3、简便、易操作性

    系统通过软件对桥梁进行实时分析,桥梁管理者可以直观地以图形和声音等方式对桥梁进行动态实时监控。可预置由已测定的或设计资料得出的桥梁每点的位移量和转角门槛值,当实际测数据超过门槛值时,立即发出报警,及时提醒桥梁管理部门根据实时监测情况尽快做出相应处理。

4、高度自动化和智能化

    GPS 测定位移自动化程度高。从接收信号,捕捉卫星,到完成 RTK 差分都可由仪器自动完成。所测三维坐标可存入计算机进行桥梁安全性分析。此外, GPS 桥梁位移监测系统还具有稳定性高,无须职守,抗干扰能力强和对其他设备无干扰等特点。真正是桥梁安全工作者的千里眼、顺风耳
5、高效性、经济性

同传统人工监测相比较:

•  不需要一些必要测试条件(如天气状况等)的保证;

•  节省了大量人工测试所需的时间。

•  极大地提高了工作效率。令桥梁管理上升到自动化、智能化的水平。

•  减除了大量费时费力的日常监测工作,将监测管理效率大大提高。同时也为桥梁的维护工作提供了准确可靠的数据,从而提高了维护工作的效率。

    由于传统测量方法的缺陷,对桥梁的变形和累积损伤不能提供实时的数据分析,迫使桥梁管理者过早或者过晚采取措施,造成很多不必要的经济损失,令桥梁管理者对桥梁的状况缺乏自信。而 GPS 桥梁位移监测系统采用先进的卫星定位和实时的软件分析,为桥梁管理者提供准确、稳定、实时的数据分析,使其能够准确及时地进行决策,从而避免了因过早采取行动导致的浪费和过晚采取行动造成的事故损失,真正成为大桥的“守护神”。

二、桥梁GPS位移监测系统与传统的测量方式的比较:


 

第三章 大桥位移监测系统

一、GPS大桥位移监测系统概述

    GPS 大桥位移监测系统依靠架设在大桥上的GPS监测站实时地(不间断地)对建筑物(桥梁、楼宇、钻井平台等)的各个部分的三维坐标进行精确测量,并通过架设在桥上的通信系统以每秒10次的速率及时的将这些三维坐标数据回传到设在大桥管理处的监控指挥中心。与此同时利用监控指挥中心计算机网络强大的数据处理能力,及时生成桥梁在大风刮过时、温度变化时、车辆通过时发生的扭曲和偏转的报告,提示桥梁管理员目前的桥梁状况是否有危险需要关闭桥梁。
二、GPS位移监测原理


GPS位移监测系统原理




第四章 系统应用举例-----虎门大桥位移监测系统

一 虎门大桥概况
    虎门大桥工程是由跨越珠江水面的虎门大桥及东西两岸引道和配套工程组成。全长为6车道。路全长15.762km。含有各种桥梁20座。其中虎门大桥长4606m,跨越在主航道上的主跨是888m的悬索桥,跨越辅航道270m的是预应力混凝土连续刚构桥及引桥,另外还有3座隧道。

二 虎门大桥监控系统位移总体设计

    整个系统是由GPS基准站、GPS监测站、光纤通信网和GPS监测中心组成


三 虎门大桥GPS位移监测系统功能:

> 虎门大桥位移监测系统是采用GPS卫星定位技术。该系统能24小时连续、实时监控大桥在外界风荷载、温度变化、地震及车辆运行荷载下的位移。

> 大桥的位移以图形和声音两种方式提供报警信息。

> 正常情况下大桥位移测试结果以1Hz速率输出并存入监控中心服务器。

> 在特殊情况下,系统在进行RTK的同时,监测站GPS和基准站GPS要能进行原始数据的传输,采样速率可达5Hz。

> 监测系统对大桥工作状况能进行监控和报警如:

    1.基准站工作不正常,不能发出差分信息;

    2.监测站不工作;

> 虎门大桥位移监测系统建立工作日志,记录每天系统工作状况。

> 在监控中心能对监测站、基准站的工作状态进行控制,如:

    1.能启动和关闭接收机工作;

    2.能对接收机设置参数,如采样率;

    3.接收机工作状态的设置:输出RTK定位结果或同时输出原始观测值;


四 虎门大桥GPS位移监测系统达到的技术指标:

> GPS RTK位移监测精度:水平位移精度1-2cm,高位精度2-3cm;
> GPS RTK定位结果输出率1Hz-10Hz可选。正常工作为1Hz。

> 原始观测值采样率为1Hz-5Hz可选。

> 在RTK状态下从接收卫星信号到图形显示位移结果延迟时间为1.5秒。


> 绘制虎门大桥整体位移图和各监测点时程曲线见上图。

> 绘制虎门大桥频谱分析图

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