名師講堂

2024年5月7日

第13期

01 GNSS的卓越表現(xiàn)

近年來，隨著科技的飛速發(fā)展和國家自主創(chuàng)新能力的不斷提升，我國在GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）領(lǐng)域取得了顯著成就，并在土建、橋隧、公路、水利、防災(zāi)減災(zāi)、勘探、農(nóng)業(yè)、電力、海事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，創(chuàng)造出巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

*數(shù)據(jù)圖來源于行行查研究中心，侵聯(lián)刪

02 你了解GNSS嗎？

GNSS（Global Navigation Satellite System）是指全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，這是一個(gè)泛指所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的術(shù)語。它由一組或多組衛(wèi)星及其相應(yīng)的地面控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)站和增強(qiáng)系統(tǒng)共同組成，向地球表面及近地空間的用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、全天候的三維定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。在工程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，它作為一種高精度、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程且自動(dòng)化程度高的位移變形監(jiān)測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

其位移監(jiān)測(cè)的基本原理是——

利用安裝在目標(biāo)結(jié)構(gòu)上的GNSS接收機(jī)接收多顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，通過測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間差（TOA）或偽距差（PRD）計(jì)算出接收機(jī)相對(duì)于衛(wèi)星的精確三維坐標(biāo)。通過對(duì)比不同時(shí)間點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以精確計(jì)算出結(jié)構(gòu)在三維空間中的位移變化。如果有多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)部署在同一個(gè)工程區(qū)域內(nèi)，還可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)位移監(jiān)測(cè)或建立區(qū)域參考網(wǎng)絡(luò)，從而提高監(jiān)測(cè)精度。

WH-GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 設(shè)備特點(diǎn)

? 安全

操作系統(tǒng)：采用自主特色的雙操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)，自動(dòng)重啟啟用備份系統(tǒng)，確保接收機(jī)正常工作；

工業(yè)設(shè)計(jì)：工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，IP67防水防塵；

? 高效

數(shù)據(jù)通信：內(nèi)置4G全網(wǎng)通通信模塊，支持mqtt協(xié)議，支持遠(yuǎn)程4G升級(jí)；

? 智能

工作模式：采用自主研發(fā)的北斗核心芯片技術(shù)，整機(jī)4G帶GNSS天線野外正常工作模式下功耗低于2w，GNSS正常野外工作國內(nèi)功耗最低；（實(shí)測(cè)100w，50anh太陽能供電系統(tǒng)連續(xù)15天陰雨天氣可正常工作）。

產(chǎn)品參數(shù)

03 GNSS為何優(yōu)于人工監(jiān)測(cè)

我國結(jié)構(gòu)位移變形監(jiān)測(cè)手段的迭代歷程，經(jīng)歷了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段到現(xiàn)代監(jiān)測(cè)手段兩個(gè)階段。

傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段主要包括人工巡視和人工測(cè)量。早期主要依靠監(jiān)測(cè)人員的觀測(cè)和經(jīng)驗(yàn)判斷，監(jiān)測(cè)人員通過直觀觀察結(jié)構(gòu)位移變形情況，來判斷是否存在安全隱患，該種方法容易主觀性過強(qiáng)、監(jiān)測(cè)結(jié)論不準(zhǔn)確。

后來引入測(cè)量?jī)x器（如水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等），盡管提高了監(jiān)測(cè)精度，但是監(jiān)測(cè)工況復(fù)雜，需工作人員到現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，受限于現(xiàn)場(chǎng)、天氣、人工等因素，存在監(jiān)測(cè)精度低、觀測(cè)范圍狹窄、獲取數(shù)據(jù)困難、工作強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)反饋不及時(shí)等問題。

當(dāng)GNSS技術(shù)出現(xiàn)后，因具備定位精度高、同時(shí)測(cè)定點(diǎn)的三維位移、測(cè)站間無需保持通視、全天候監(jiān)測(cè)等特性，被引入到結(jié)構(gòu)位移變形監(jiān)測(cè)中，逐漸替代人工測(cè)量，成為結(jié)構(gòu)位移變形監(jiān)測(cè)的“守衛(wèi)者”。

基于GNSS技術(shù)，在待測(cè)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位布設(shè)GNSS監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)位移變形監(jiān)測(cè)24小時(shí)全天候自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和預(yù)警，極大提高了結(jié)構(gòu)位移變形的監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力，有力保障了房屋、橋隧、公路、大壩、邊坡工程等建、構(gòu)筑物的安全。

因此，GNSS技術(shù)替代傳統(tǒng)人工，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)位移變形監(jiān)測(cè)，這是科技發(fā)展和市場(chǎng)要求的必然結(jié)果。

04 GNSS結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)

如滑坡（邊坡）、地面沉降、地震活動(dòng)區(qū)的位移監(jiān)測(cè)，GNSS能夠?qū)崟r(shí)捕捉地表微小的形變，為預(yù)警系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，助力災(zāi)害防范與應(yīng)急響應(yīng)。

建、構(gòu)筑物監(jiān)測(cè)

高樓大廈、大型橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施在施工期間及運(yùn)營(yíng)階段，使用GNSS監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的垂直沉降、水平位移變化，確保施工安全，評(píng)估結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，指導(dǎo)維護(hù)決策。

大型土木工程

如大壩、堤防、礦坑等工程，GNSS監(jiān)測(cè)能夠監(jiān)測(cè)壩體沉降、邊坡穩(wěn)定性、采空區(qū)塌陷等情況，確保工程安全運(yùn)行。

軌道交通

鐵路、地鐵線路的路基沉降、隧道收斂等位移監(jiān)測(cè)，確保軌道幾何狀態(tài)良好，保障列車運(yùn)行安全。

油氣管道、輸電線路監(jiān)測(cè)

GNSS可監(jiān)測(cè)長(zhǎng)距離管線或架空線路的地形變化、凍土融化導(dǎo)致的位移，防止因地質(zhì)活動(dòng)引發(fā)的安全事故。

環(huán)境影響監(jiān)測(cè)

例如大型建設(shè)項(xiàng)目對(duì)周邊環(huán)境（如古建筑、文物保護(hù)區(qū)域）的影響評(píng)估，通過GNSS監(jiān)測(cè)周邊建筑物或遺址的微小位移，確保施工不會(huì)對(duì)其造成損害。

GNSS應(yīng)用于工程監(jiān)測(cè)，極大提高了監(jiān)測(cè)的精度與效率，使工程安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、智能化。通過高精度測(cè)量，有效監(jiān)控建筑、橋梁、大壩、邊坡等結(jié)構(gòu)的微小位移，及時(shí)預(yù)警潛在風(fēng)險(xiǎn)，確保建、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全。

此外，GNSS技術(shù)簡(jiǎn)化了監(jiān)測(cè)流程，減少了人力需求，對(duì)工程成本控制具有重要意義，也為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的動(dòng)力。

未來，華和物聯(lián)將繼續(xù)致力于技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用拓展，為更多工程安全項(xiàng)目提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，讓工程安全惠及每一個(gè)人。