一城一北斗|庫(kù)區(qū)高陡邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警項(xiàng)目

申報(bào)單位：青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開(kāi)發(fā)有限公司

聯(lián)合申報(bào)單位：

主要完成人：杜禮斌、虞小兵、任世德、楊維才

一、案例簡(jiǎn)介

直崗拉卡水電站庫(kù)區(qū)中段高陡邊坡距電站壩址2.5km,邊坡順河長(zhǎng)約1200m,高達(dá)45m～100m,最高140m左右，坡度70°~80°,岸坡高陡且沿河分布多處孤立的危巖體，人員無(wú)法到達(dá)，無(wú)法用常規(guī)邊坡 監(jiān)測(cè)手段對(duì)該部位進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。為此，本項(xiàng)目擬針對(duì)該高陡邊坡的區(qū)域分布特點(diǎn)，通過(guò)在庫(kù)區(qū)高陡邊坡 上人工配合無(wú)人機(jī)拋投的方式布設(shè)若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)，借助現(xiàn)代衛(wèi)星空間定位技術(shù)手段對(duì)庫(kù)區(qū)形變體進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng) 態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)和事后周期性高精度監(jiān)測(cè)，并采用我國(guó)自主研制的北斗衛(wèi)星定位技術(shù)對(duì)該庫(kù)區(qū)形變體地表變形 進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高精度監(jiān)測(cè)，以厘米至毫米級(jí)的精度及時(shí)發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)形變體變形狀況，進(jìn)而掌握庫(kù)區(qū)高陡邊坡 的變形規(guī)律，為庫(kù)區(qū)形變體災(zāi)害預(yù)警和水電安全生產(chǎn)提供重要基礎(chǔ)信息。

二、技術(shù)方案

1)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：由于該區(qū)域局部部位人員無(wú)法到達(dá)，計(jì)劃采用無(wú)人投遞的方法將監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)到監(jiān)測(cè) 點(diǎn)。由于危險(xiǎn)區(qū)域存在塌方量較大的風(fēng)險(xiǎn)，首先需要采用具備高清攝像頭的無(wú)人機(jī)進(jìn)行選點(diǎn)，(為了盡可 能捕捉到危及庫(kù)區(qū)安全近萬(wàn)方方量的較大型塌方，選點(diǎn)時(shí)至少至崖邊10米以上)確定點(diǎn)位后，采用重型 無(wú)人攜帶監(jiān)測(cè)設(shè)備拋撒至監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2)設(shè)備研制：隨著芯片技術(shù)的日益發(fā)展，小型化接收機(jī)板卡需求趨勢(shì)日益明顯。基于此，在已有的 GNSS硬件設(shè)備研制工作基礎(chǔ)之上，該項(xiàng)目擬研制具有云存儲(chǔ)功能的GNSS多模接收機(jī)。產(chǎn)品不僅集成無(wú) 線傳輸模塊、電源控制模塊、存儲(chǔ)單元、主控單元和高精度GNSS定位板卡，將高精度的定位處理模塊移 至監(jiān)測(cè)云平臺(tái)處理系統(tǒng)，使監(jiān)測(cè)終端體積縮小為傳統(tǒng)GNSS接收機(jī)的1/4,使監(jiān)測(cè)終端功耗大幅降低。利 用云平臺(tái)保障高變形監(jiān)測(cè)精度的同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供專業(yè)級(jí)硬件支持。根 據(jù)高陡邊坡現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，北斗監(jiān)測(cè)終端分為兩類：常規(guī)型監(jiān)測(cè)裝置和拋撒型監(jiān)測(cè)裝置。常規(guī)型監(jiān)測(cè)裝置主要 由北斗接收機(jī)、監(jiān)測(cè)墩、太陽(yáng)能電池板、蓄電池4部分構(gòu)成。拋撒型監(jiān)測(cè)裝置主要由無(wú)人機(jī)、北斗接收機(jī)、 拋撒遙控裝置、太陽(yáng)能電池板、鋰電池4部分構(gòu)成。拋撒時(shí)擬采用視頻遠(yuǎn)程、位置智能識(shí)別、遠(yuǎn)程遙控三 種形式；鋼釬采用特殊的倒鉤式設(shè)計(jì)，可以使其牢固的附著在形變體上。

3)平臺(tái)部署：監(jiān)測(cè)云平臺(tái)部署主要包括：網(wǎng)絡(luò)云資源服務(wù)器的申請(qǐng)、安全策略配置、NTRIP Caster 的安裝、高精度監(jiān)測(cè)軟件的安裝、SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)安裝、工作目錄創(chuàng)建、FTP服務(wù)軟件安裝、輔助產(chǎn)品 自動(dòng)化腳本的安裝、數(shù)據(jù)文件管理自啟動(dòng)程序安裝、數(shù)據(jù)庫(kù)備份與郵件服務(wù)功能開(kāi)啟、網(wǎng)頁(yè)服務(wù)開(kāi)啟和微 信小程序部署等內(nèi)容。本平臺(tái)擬采用騰訊云網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)主要由數(shù)據(jù)管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用服 務(wù)三大子系統(tǒng)組成的變形監(jiān)測(cè)服務(wù)云平臺(tái)，按照功能獨(dú)立分布于三臺(tái)服務(wù)器上。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)的 方式，通過(guò)專有網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)公布于不同區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、管理、存儲(chǔ)和下發(fā)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)通過(guò)從數(shù)據(jù)管理服務(wù)器自動(dòng)獲取實(shí)時(shí)和事后數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理實(shí)現(xiàn)多監(jiān)測(cè)網(wǎng)并行監(jiān)測(cè)；應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng) 通過(guò)部署WEB與小程序服務(wù)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中監(jiān)測(cè)結(jié)果按用戶請(qǐng)求的方式發(fā)播給不同用戶。

4)系統(tǒng)集成：系統(tǒng)集成主要包括終端、網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)、微信小程序系統(tǒng)、郵件報(bào)表(E-mail) 等形式為用戶提供便捷監(jiān)測(cè)應(yīng)用服務(wù)。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

1)高精度北斗衛(wèi)星定位：北斗衛(wèi)星定位技術(shù)主要依賴于衛(wèi)星的良好跟蹤。高陡邊坡載體由于陡坡的 存在會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星可視空間被大打折扣，甚至只存在半邊天的情況。針對(duì)這一情況，本項(xiàng)目針對(duì)高陡邊坡位 移高精度數(shù)據(jù)處理、定位算法研究。2)高陡邊坡地形模型構(gòu)建：衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)處理一般采用各向同性地 形模型的假設(shè)。然后高陡邊坡各個(gè)方向的地面高度差異較大，嚴(yán)重影響衛(wèi)星定位時(shí)算法的設(shè)計(jì)。針對(duì)這一 情況，本項(xiàng)目進(jìn)行高陡邊坡地形模型構(gòu)建，用于北斗衛(wèi)星定位時(shí)的算法優(yōu)化。3)無(wú)人拋撒裝置：國(guó)內(nèi)外 目前針對(duì)無(wú)人到達(dá)地區(qū)的高精度定位終端的安裝技術(shù)研究較少。因此，本項(xiàng)目利用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行拋撒型 北斗監(jiān)測(cè)裝置研究，以解決無(wú)法安裝區(qū)域的設(shè)備實(shí)施問(wèn)題。4)云平臺(tái)在線監(jiān)測(cè)：北斗衛(wèi)星定位技術(shù)較為 專業(yè)。針對(duì)這一情況，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用云服務(wù)器、網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、微信小程序系統(tǒng)、郵件報(bào)表(E-mail) 等形式為用戶提供云服務(wù)在線監(jiān)測(cè)，即使非專業(yè)人員也可通過(guò)便捷獲取監(jiān)測(cè)最新動(dòng)態(tài)。