一．引文

大壩結(jié)構(gòu)位移是反映工程安全狀態(tài)的核心指標，GNSS位移監(jiān)測技術(shù)憑借全天候、自動化、高精度的技術(shù)特性，成為大壩整體與局部位移監(jiān)測的核心手段，水利工程監(jiān)測人員利用該技術(shù)實現(xiàn)對大壩壩體、壩基、岸坡等關(guān)鍵部位三維位移的實時捕捉，使大壩位移監(jiān)測從傳統(tǒng)人工測量的離散模式轉(zhuǎn)向連續(xù)化、智能化的動態(tài)監(jiān)測模式，同時為大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、變形趨勢研判及風險預(yù)警提供精準、連續(xù)的實測數(shù)據(jù)支撐，該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各類高壩大庫、病險水庫的安全監(jiān)測體系中。

二．監(jiān)測原理

位移監(jiān)測是一種基于衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度、自動化、全天候變形監(jiān)測方法，核心通過接收多顆衛(wèi)星信號，獲取監(jiān)測對象的位移(沉降、水平偏移、傾斜、扭轉(zhuǎn))規(guī)律，核心價值是捕捉變形趨勢、預(yù)警安全風險。將單北斗定位模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、無線 傳輸模塊等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成一體的先進監(jiān)測專用傳感器，整機采用低功耗設(shè)計。適合大范圍、復(fù)雜地形、需要自動化實時監(jiān)測的場景(如大壩、長距離邊坡),可提供穩(wěn)定的高質(zhì)量原始觀測量輸出以及高精度定位服務(wù)。可根據(jù)內(nèi)置的MEMS傳感器和監(jiān)測點位置變化來自動切換工作模式,進一步降低監(jiān)測站系統(tǒng)的功耗，其高度集成的一體式設(shè)計，安裝方便，可適應(yīng)各種嚴苛的野外環(huán)境。

三．技術(shù)參數(shù)

大壩GNSS位移監(jiān)測設(shè)備的核心參數(shù)嚴格匹配水利工程監(jiān)測的技術(shù)標準與現(xiàn)場環(huán)境需求，設(shè)備的平面定位精度可達±2.5mm+0.5ppm，垂直定位精度達到±5.0mm+0.5ppm，可精準捕捉大壩微小的變形位移，設(shè)備支持4G全網(wǎng)通，Bluetooth 5.1,2.4GHz，網(wǎng)絡(luò)TCP、MQTT、Ntirp

，串口 RS232協(xié)議、485協(xié)議，設(shè)備工作溫度覆蓋-40℃~75℃，相對濕度適應(yīng)范圍0~95%RH，防護等級達到IP67，可抵御戶外風雨、沙塵、高溫嚴寒等惡劣環(huán)境影響，通信模塊支持4G/5G、北斗短報文、光纖等多種傳輸方式，空曠環(huán)境下無線通信距離不低于5km，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在10s以內(nèi)，設(shè)備供電模式支持太陽能與蓄電池組合供電，續(xù)航能力滿足30天以上無光照正常工作，同時兼容大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的標準化數(shù)據(jù)接口，可實現(xiàn)與其他監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)聯(lián)動融合。

四．技術(shù)優(yōu)勢

大壩GNSS位移監(jiān)測技術(shù)的核心優(yōu)勢體現(xiàn)在監(jiān)測性能與工程適配性的雙重突破，測繪工程專家指出該技術(shù)無需監(jiān)測點間通視，突破了傳統(tǒng)光學(xué)測量受地形、天氣限制的技術(shù)瓶頸，可實現(xiàn)大壩全域監(jiān)測點的同步組網(wǎng)測量，同時具備7×24小時連續(xù)監(jiān)測能力，能完整捕捉大壩在水位變化、溫度應(yīng)力、地震荷載等因素影響下的動態(tài)變形過程，精準反映大壩位移的時空變化規(guī)律；監(jiān)測系統(tǒng)的模塊化設(shè)計使其可根據(jù)大壩監(jiān)測需求靈活布設(shè)監(jiān)測點位，適配混凝土壩、土石壩、堆石壩等各類壩型的監(jiān)測需求，同時設(shè)備的抗干擾能力強，可在大壩施工現(xiàn)場、庫區(qū)周邊等復(fù)雜電磁環(huán)境中長期穩(wěn)定運行，后期維護僅需定期進行設(shè)備校準，運維成本大幅降低。

五．應(yīng)用場景

大壩GNSS位移監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用場景覆蓋大壩全生命周期的位移監(jiān)測需求。

1.在大壩建設(shè)施工階段，該技術(shù)被用于壩體填筑、混凝土澆筑過程中的變形監(jiān)測，實時掌握施工過程中大壩結(jié)構(gòu)的位移變化，指導(dǎo)施工工藝優(yōu)化與施工進度調(diào)控，避免因施工變形過大影響工程質(zhì)量；

2.在大壩正常運行階段，該技術(shù)作為核心監(jiān)測手段，布設(shè)于大壩壩頂軸線、壩肩邊坡、進水口閘墩等關(guān)鍵部位，實現(xiàn)對大壩整體沉降、水平偏移、壩體扭轉(zhuǎn)等位移形態(tài)的全面監(jiān)測，為大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評估提供連續(xù)數(shù)據(jù)支撐；

3.在高壩大庫與病險水庫的安全監(jiān)測中，該技術(shù)與測斜儀、沉降儀等設(shè)備協(xié)同組網(wǎng)，形成多維度、立體化的位移監(jiān)測體系，精準捕捉病險大壩的變形趨勢，為除險加固方案的制定與工程效果評估提供實測依據(jù)；

4.在地震、洪水等極端災(zāi)害發(fā)生后，該技術(shù)可快速開展大壩應(yīng)急位移監(jiān)測，實時掌握災(zāi)害作用下大壩的結(jié)構(gòu)變形情況，為應(yīng)急處置與災(zāi)后工程安全評估提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)；同時該技術(shù)也適用于大壩周邊岸坡、消力池等附屬結(jié)構(gòu)的位移監(jiān)測，實現(xiàn)對水利工程全域的安全狀態(tài)感知。

六．總結(jié)

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷發(fā)展，大壩GNSS位移監(jiān)測技術(shù)正朝著多系統(tǒng)融合、高精度解算、智能化分析的方向升級，通過與大壩安全監(jiān)測云平臺的深度聯(lián)動，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析、變形趨勢預(yù)測與風險分級預(yù)警，同時結(jié)合北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國產(chǎn)化技術(shù)優(yōu)勢，進一步提升大壩監(jiān)測系統(tǒng)的自主性與可靠性，為水利工程的數(shù)字化、智能化運維提供更堅實的技術(shù)支撐。