1、大坝 GPS 自动化监测系统技术方案广州南方测绘仪器有限公司二 OO 九年十一月GPS 自动化监测系统实施方案1目录一 系统总体设计 .31.1 监测点布置概况 .31.2 监测系统具体实现 41.2.1 基站布置 .41.2.2 监测站具体设计 41.3 系统建设要求 .61.4 系统目标 .6二系统设计依据 .7三 基准站设计 .83.1 基准站的选址 83.2 基站的建设 83.2.1 功能实现 83.2.2 基站设备 93.2.3 基准站结构 123.2.4 基准站防电涌防护 133.3 基站数据传输 153.4 基站防雷设备安装 15四 监测站设计 .164.1 监测站建设 164.
2、1.1 功能实现 164.1.2 监测站设备 174.1.3 监测站结构 184.1.4 电涌防护 194.2 电缆的铺设 194.3 监测单元数据传输 20五 数据采集中心设计 .205.1 数据采集中心选址 205.2 数据采集中心布置及装修 215.3 数据采集中心网络设计 .215.4 防护设计 22六 光纤通讯网络建设 .236.1 通讯光缆选择 .236.2 光纤网络建设 246.2.1 光纤铺设方案 246.2.2 光纤焊接及网络链接 26GPS 自动化监测系统实施方案2七 系统控制中心 .277.1 监测软件 Dmonitor .287.1.1 Daprider287.1.2
3、Domator297.1.3 WarningClient317.1.4 MonitorTransfers327.2 功能与实现 .327.2.1 系统监控 327.2.2 信息服务 327.3 控制中心机房布置 .337.4 机房防护设计 .33八 方案报价 .34九 北京首云铁矿 GPS 自动化监测系统介绍 .35十 张河湾抽水蓄能电站上水库 GPS 变形监测系统介绍 .41GPS 自动化监测系统实施方案3一 系统总体设计本系统采用 GPS 在大坝建立实时监测网络，利用 GPS 实时对坝体的工作环境、坝肩、坝基岩体结构状态等各类外部荷载因素作用下的响应进行实时监测，及时掌握坝体大坝岩体的结构
4、状态，应用现代化测试技术、计算机技术、现代网络通讯通信技术对观测数据进行基线解算，通过与原始基线的对比，得到坝体位移检测的准确数据。1.1 监测点布置概况大坝总共布置有 31 个变面位移监测点，分 8 个观测断面平行于主坝的方向分布，断面编号为 S1S8。如下图所示：图 1.1 松涛大坝表面变形监测点平面分布图监测系统由数据采集、通讯系统、控制中心三个部分组成。GPS 自动化监测系统实施方案41.2 监测系统具体实现1.2.1 基站布置在主坝两岸基岩选两个连续观测的 GPS 定位参考站，由稳定电源供电，全天候 24 小时处于开机观测状态。1.2.2 监测站具体设计一机多天线系统的使用令 GPS
5、 监测系统的成本大为降低，其最突出的优点是一个 GPS 接收机可以带多个 GPS 天线，通过不同的通道进行 GPS 原始数据的传输。但是由于天线的增多，离 GPS 接收最远的监测点其馈线势必增长，当馈线的长度超过一定长度时信号的衰减会相当严重，考虑到这个因素我们必须对监测点为进行合理的规划，在不影响系统正常运行的情况下最大的降低监测系统的成本。从总体上来看，松涛大坝监测点按横断面的方式分布，由于点位较多、分布广，不利于仪器统一管理及数据的传输，这里我们将按监测点位的实际位置进行规划，一方面方便于 GPS 天线电缆、光纤的布设减少施工量，另外可以使系统更简洁，便于管理。监测点位设计及使用设备情况
6、作描述如下：（1）第一监测面，第一监测面包括 S1-1、S2-1、S3-1，3 个监测点。GPS天线通过强制对中器固定在每个监测点的观测墩顶部，馈线埋地接入一机多天线系统。在监测点附近安置仪器保护箱，放置一机多天线系统、GPS 接收机、电源系统等设备；（2）第二监测面,第二监测面设置 7 个监测点为：S1-2、 S2-2 、S3-2 、S4-1 、S5-1 、S6-1 、S7-1。GPS 天线通过强制对中器固定在每个观测点观测墩顶部，馈线埋地接入一机多天线系统。在 S4-1 监测点附近安置仪器保护箱，放置一机多天线系统、GPS 接收机、电源系统等设备；（3）第三监测面布置有 8 个监测点，分别
7、为：S1-3、 S2-3 、S3-3 、S4-2 、 S5-2 、 S6-2 、S7-2 、S8-1。GPS 天线通过强制对中器固定在每个观测点GPS 自动化监测系统实施方案5观测墩顶部，馈线埋地接入一机多天线系统。在 S5-2 监测点附近安置仪器保护箱，放置一机多天线系统、GPS 接收机、电源系统等设备；（4）第四监测面布置有 8 个监测点，监测点号为：S1-4、 S2-4 、S3-4 、S4-3 、S5-3 、S6-3 、S7-3、S8-2。在 S5-3 这个监测点附近安置仪器保护箱，放置一机多天线系统、GPS 接收机、电源系统等设备，各监测点的馈线埋地接入仪器保护箱中。（5）第五监测面布
8、置有 5 个监测点，监测点号为：S1-5、 S2-5 、S3-5 、S2-6 、S3-6。在这两个监测断面附近安置仪器保护箱，放置一机多天线系统、GPS 接收机、电源系统等设备，各监测点的馈线埋地接入仪器保护箱中。（6）所有监测点中，从 GPS 天线到一机多天线系统的馈线长度大于 100 米需安置信号放大器，信号放大器与馈线接口必须做好保护措施，避免接口进水、氧化等因素导致信号衰减或中断等问题。（7）在主坝上建设数据采集中心，所有监测点 GPS 原始数据流通过光纤集中传输到数据采集中心。（8）数据采集系统设备表序号 设备 型号 数量 备注1 NET S8 基站型 GPS 接收机2 台2NET
9、S3 基站型 GPS 接收机5 台每个监测面各一台3 双频 GPS 天线 33 个 每个监测点一个4 一机多天线系统 5 套SA01、SA02、SA03 断面各一套，SA05、SA06、SA07 断面各两套。5 Nport5110 串口卡 14 块GPS 自动化监测系统实施方案66 光端机 4 台7 交换机 1 台8 四芯单模光纤 米 按现场情况9 网线 米 按现场情况10 仪器保护箱 7 个1.3 系统建设要求（1） 、监测系统无人值守，有人照看、自动运行，年运行可靠率 95%以上；（2） 、在市电断电情况下，监测系统设备可依靠备用电源连续工作 2 小时以上。（3） 、GPS 硬件设备具有良
10、好的物理性能和工作性能。（4） 、本系统采用光纤通讯，GPS 观测数据实时传输到控制中心，解算软件实时处理。 1.4 系统目标（1） 、建立主坝 GPS 自动化变形监测系统，在周围基岩处建立两个基准站，在主坝坝顶、坝坡、坝基等位置布设监测站。设定日常信道报警系统，用于大坝的日常运营管理；（2） 、通过实时监测主坝的空间位移，确定变形状况、几何线形等，报告大坝在各种环境下的结构变化；评价大坝结构健康与安全状况提供资料；（3） 、报告大坝的实际工作状况，为结构维护提供依据；（4） 、提供高质量的双频 GPS 测量数据，实时获得毫米级精度的位置数据。GPS 自动化监测系统实施方案7（5） 、报告大坝
11、主要构件有否任何损坏或者累积性的损伤并设立报警系统；（6） 、对大坝结构的健康状况、结构安全可靠性进行评估。二系统设计依据GPS 监测系统的技术设计及工程建造依据相关的国家标准和相关行业标准进行，本设计书中所引用的部分技术规范参见表 2-1。名称 编号 批准单位 年份全球定位系统（GPS）测量规范 GB/T 18314 国家测绘局 2001国家一、二等水准测量规范 GB/T 12897 国家测绘局 1991工程测量规范 GB 50026 国家技术监督局 1993卫星通信中央站通用技术条件 GB/T 16952 国家技术监督局 1997计算机信息系统安全保护等级划分准则 GB 17859 国家技
12、术监督局 1999精密工程测量规范 GB/T 15314 国家技术监督局 1994全球定位系统城市测量技术规程 CJJ 73-97 中国建设部 1997测绘技术设计规定 ZBA 75001 国家测绘局 1989测绘技术总结编写规定 CH1001-91 国家测绘局 1991测绘产品检查验收规定CH 1002 国家测绘局 1995测绘产品质量评定标准 CH 1003 国家测绘局 1995全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程 CH 8016 国家测绘局 1995电子设备雷击保护导则 GB 7450 国家技术监督局 1987通信用电源设备通用试验方法 GB/T 16821 国家技术监督局 199
13、7计算机软件产品开发编写指南 GB8567 国家技术监督局 1988信息处理-数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定GB1526 国家技术监督局 1989信息处理系统 计算机系统配置图符号及约定 GB/T 14085 国家技术监督局 1993计算机软件质量保证计划规范 GB/T 12504 国家技术监督局 1990计算机软件配置管理计划规范 GB/T 12505 国家技术监督局 1990法国国家雷标准 NF C17-102 法国 LCIE中国地壳形变监测网络基准站建立规范 地震局、测绘局 2000GPS 自动化监测系统实施方案8中华人民共和国公共安全行业
14、标准 GA173 国家技术监督局 1998混凝土结构设计规范 GBJ 10 国家建设部 1989表 2-1三 基准站设计3.1 基准站的选址基准站的选址要考虑两方面的因素，第一要满足 GPS 观测所必须的条件；另外，要利于基准站的施工及日后的维护。根据大坝周围环境基准站选址设计如下： 1、 基站选在主坝两岸的山坡上，基准站基础开挖到基岩浇筑。 2、基站应有 10以上的地平高度角卫星通视条件； 3、远离电磁干扰区(微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等)和雷击区,其距离不小于 200 m； 4、避开主坝主干道、人流较多的通道等易产生振动的地点； 5、基准站应避开地质构造不稳定区域:断层破碎带,易
15、于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点 ,易受水淹或地下水位变化较大的地点； 7、具有稳定、安全可靠的交流电电源；8、选点位置尽量靠近坝体,利于与监测点以“短基线”进行解算。3.2 基站的建设3.2.1 功能实现1、建立 2 个连续运行基准站。2、基准站属于基岩型基准站,主机采用南方 NET S8 基站型 GPS 主机，利GPS 自动化监测系统实施方案9于设备安装及 GPS 接收机的保护。天线通过强制对中器固定在观测墩顶部，GPS接收机安置在简易房中。3、基准站采集的 GPS 数据既可以通过光纤网络传输到服务器的硬盘上保存，也可以同时在 GPS 接收机中进行备份，增加数据的安全性。4、在断电的情况下
16、，可以依靠 UPS 继续工作 12 个小时以上。5、系统控制中心可以通过光纤网络系统远程方式，设定、控制、监测基准站的运行。3.2.2 基站设备1、NET S81.采用嵌入式系统平台，选用32位ARM处理器AT91RM9200，主频可上到180MHz，工业级低功耗设计，抗干扰能力稳定性很强，满足CORS系统长时间无人值守稳定运行的要求。2.主机配备3个RS232数据端口、1个气象仪接口、1个外部时钟接口，可连接高精度原子钟、气象仪、气压仪、倾斜仪等多种传感器设备，适用于不同行业对于多功能CORS系统的需求。3.内置4GB的高性能工业级SD数据存储卡，支持1G到16G任意容量大小的工业级SD数据
17、存储卡，可储存5秒采样率12个月以上的原始观测数据。数据以文件方式存储，可供本机复制下载或远程下载；并有循环存储功能。同时用户可以通过本地主机或服务器远程设置是否启用SD卡存储静态数据。4.用户可通过网络、串口、蓝牙以及液晶面板按钮等任意方式对系统参数进行配置。用户通过网络可以远程登录到NET S8主机，查看主机的运行状态，下载观测数据，支持远程的重启、格式化SD卡、升级和注册等。方便用户远程对系统对进行维护操作，减少用户的维护成本。5.基站主机具备自动复位功能，在主机掉电恢复后会自动按原设置继续工作，而无须人工干预；主机具备长期、稳定的连续工作能力，即长期、连续跟踪卫星信号并记录数据的能力。
18、技术指标：GPS 自动化监测系统实施方案10GNSS 特性72 通道GPS L1 C/A 码，L2C，L1/L2/1L5GLONASS L1 C/A 和 P 码，L2 P 码，L1/L2先进的多路径干扰抑制技术：采用 PAC 和 Vision 相关技术，能够有效消除来自天线附近或强多路径干扰环境下的多路径干扰信号，具有高精度、高可靠性和高数据采样率的特点。定位精度静态平面 3mm+1ppm高程 5mm+1ppm数据存储内存：4GB，可记录 12 个月的原始观测数据（卫星数据记录为 5 秒一个历元） ，支持 16G 大容量工业级 SD 数据存储卡数据更新率：最高达 20Hz电气性能电压：DC 输
19、入 1215V 带过压保护功耗：3.0W接口1 个 RJ45 端口（10M/100M） ，支持 TCP/IP、HTTP、NTRIP 协议3 个 RS232 数据端口，支持进行本地 RTCA/RTCM/CMR 改正传输1 个气象仪接口，支持气象仪、气压仪、倾斜仪1 个外部时钟接口，支持连接高精度原子钟物理指标尺寸：20.2cm 长16.3cm 宽7.5cm 高重量：1.4kg防震：坚固铝合金外壳加塑胶圈，抗 1 米自然跌落防水：用水冲洗无任何伤害GPS 自动化监测系统实施方案11防尘：完全防止粉尘进入等级：IP67工作环境：工作温度：30 度至 70 度工作湿度：相对湿度，1095（非凝结）2、
20、扼流圈天线南方 CR-3 型大地型扼流圈天线支持精确度为毫米，能够有效抑制多路径效应的影响，结合不妥协的稳定的相位中心（小于 0.8MM）且可以抑制射频干扰。天线建于大地测绘研究标准的基础上，采用铝材质的扼流圈和一个Dome#Margolin 偶极元件，低噪音、低消耗，还拥有同步频率选择功能。工作频率：1227MHZ10MHZ、1575MHZ10MHZ阻抗：50驻波比：1.5：1增益：38dB3dB噪声：1.5 dB极化方式：右旋圆极化工作电压：312VDC，工作电流：40mA连接器：TNC重量：5.2kg工作温度：-45+65，储存温度：-55+85尺寸：直径 30cm，高 10cm，低部直
21、径 12cm，底高 3.5cm天线高：L1=11.01cm，L2=12.94cm3、串口联网服务器GPS 接收接输出的 GPS 原始数据格式为 RS232，通过串口联网设备转为GPS 自动化监测系统实施方案12RJ45 转发到光缆的光电转换器中。LAN以太网 10/100Mbps，RJ45保护 内建 1.5kv 电磁隔离串口界面界面 RS232串口数 1信号 TxD RxD RTS CTS DTR DSR DCD GND串口保护 15kv 电源隔离电源 9-30v输出 165MA12v，95MA24V3.2.3 基准站结构基准站以混凝土现场浇筑，观测墩顶部安装强制对中装置，观测墩尺寸见表 3-
22、1。部位 尺寸上底 0.40.4下底 0.600.60观测墩台体高 1.5平台 1.601.600.2基础挖深 按地质情况开挖到基岩GPS 自动化监测系统实施方案13表 3-1（1） 、基准站观测墩应该开挖到基岩上或钻孔桩。（2） 、GPS 观测墩采用钢管或者钢筋混凝土现场浇铸的方法施工。混凝土浇铸过程中的水泥、沙子、石子及其他添加剂的用量以及混凝土施工的要求均按照要求执行。（3） 、GPS 观测墩中的钢筋骨架采用直径10mm 的螺纹钢筋，使用时须在距两端 10cm 处，分别向内弯成形弯（足筋下端 30cm 处向外弯成形弯）用料。裹筋采用直径6mm 的普通钢筋。（4） 、基座建造时浇灌混凝土至
23、基座深度的一半，充分捣固后放入捆扎好的基座钢筋骨架，在基座中心垂直安置捆扎好的柱石钢筋骨架，将柱石钢筋骨架底部与基座钢筋骨架捆扎一起，浇灌混凝土至基座顶面，充分捣固并使混凝土顶面处于水平状态。（5） 、待基座混凝土凝固硬实（常温下约 12h）后，在基座中心逐层垂直安置观测墩柱石模型板，浇灌混凝土并充分捣固， （6） 、混凝土浇灌至地面下 0.2 米时，在观测墩外壁应预埋适合线缆进出的直径不小于 25mm 的硬质管道（钢制或塑料） ，供安装电缆保护线路用。基站建完后设备结构示意图如图 3-1 所示。GPS 自动化监测系统实施方案14图 3.1 基准站结构示意图3.2.4 基准站防电涌防护电涌是微
24、秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电的破坏。随着半导体器件的集成化程度的提高，元件间距的减小，半导体厚度的变薄，电子设备受到瞬态过电破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。 雷电是导致电涌最主要的原因，雷电击中输电线路会导致巨大的经济损失。每一次电力公司切换负载而引起的电涌都缩短各种计算机、通讯设备、仪器仪表和 PLC 的寿命。另外，大型电机设备、电梯、发电机、空调、制冷设备等也会引发电涌。UPS 也可被电涌摧毁。建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸。UPS
25、 不间断电源可处理电压的严重下降。二者非常有用，但都不能保护计算机免受电涌的破坏，而且 UPS 本身集中很多微处理器，也可被电涌摧毁。由于基准站主要设备架设于露天制高点，雷电和电涌防护可以分为电力线、通信线、射频线、露天设备防护等几方面，采用不同的避雷器件完成，有关器件的技术规格与设计施工。采取的具体措施如下：电力线进入 UPS 之前，加装电力线电涌防护设备，隔离 UPS 和电力线。设备选型为四川中光高科公司的 ZGSD60 电力线保护器（器件外型参见图 3.2） 。GPS 天线进入主机前，加装电涌防护设备，设备选型为四川中光高科公司的产品。 （器件外型参见图 3.3） 。GPS 自动化监测系
26、统实施方案15图 3.2 电力线电涌防护设备 图 3.3 射频线避雷装置3.3 基站数据传输设备连接：1、GPS 接收机与 Nport5110 串口卡连接，把 RS232 数据传承 RJ45 形成网络链路。连接的时候需要注意的是要将串口线两头六角隔离螺丝拧紧，防止在使用的过程中脱落导致数据中断；2、Nport5110 串口卡通过网线将数据转发到 IMC 光电转换器，构建局域网；3、各串口接口采用光隔离器 MOXA TCC-82 进行保护；4、Nport5110 串口联网服务器与 IMC 光电转换器采用 RJ45 防雷插件进行保护。基站数据传输网络设计示意图：GPS 自动化监测系统实施方案16G
27、 P SN p o r t I P X . X . X . 1I M C R J 4 5G P SN p o r t I P X . X . X . 2R J 4 5I M C光纤光纤数据采集中心 I M C图 3.4 基站数据传输网络3.4 基站防雷设备安装一般来说，基站的位置是比较空旷的，基准站要做好避雷措施。避雷针的安装：1、采用避雷针的方法防御直击雷，以 GPS 监测站的水泥柱原有的主钢筋做引下线将雷电流分流，减少设备被雷电磁场损坏的概率。2、避雷针采用长度为 1m，采用三角架固定与水泥柱旁，使避雷针的法兰盘与其设备相距 50cm，三脚架，为直角边为 50cm 的等边直角三角形，将其一
28、直角边固定于水泥柱，将另一直角边上固定避雷针，同时，将三脚架于水泥柱的钢筋焊接，以此作为引下线。防雷针的安装应满足以下要求：(1)避雷针接引下线防雷地网对地地阻必须小于 10，对于不满足要求的要进行地网改造直至满足要求。(2)避雷针要采用提前放电式避雷针，避雷针的引线要采用双接点与引下线主筋焊接，焊接点要做好防锈措施。GPS 自动化监测系统实施方案17(3)避雷针的高度和安放位置要符合相关防雷规范的规定。四 监测站设计4.1 监测站建设4.1.1 功能实现1、监测站无人值守、自动运行。2、监测站主机采用分体式的 GPS 接收机，利于设备安装及 GPS 接收机的保护。天线通过强制对中器固定在观测
29、墩顶部。可以利用大坝现有的观测墩，通过混凝土二次浇筑把强制对中装置固定在观测墩顶部。3、监测站采集的 GPS 数据既可以通过光纤网络传输到服务器的硬盘上保存，也可以同时在 GPS 接收机中进行备份，增加数据的安全性。4、系统控制中心可以通过光纤网络系统远程方式，设定、控制、监测监测站的运行。4.1.2 监测站设备1、Net-S3尺寸：20cm11cm4cm重量：0.8kg电压：外接直流电，宽输入范围 1215V内置锂电池：2*3600MA主机功耗：3.0W防震：坚固铝合金外壳加塑胶圈，抗 1 米自然跌落防水：用水冲洗无任何伤害防尘：完全防止粉尘进入GPS 自动化监测系统实施方案18等级：IP6
30、7接口：一个电源接口，两个 RS232 接口，一个 10/100M 以太网接口，一个ANT 接口，支持网络远程控制2、扼流圈天线南方 CR-3 型大地型扼流圈天线支持精确度为毫米，能够有效抑制多路径效应的影响，结合不妥协的稳定的相位中心（小于 0.8MM）且可以抑制射频干扰。天线建于大地测绘研究标准的基础上，采用铝材质的扼流圈和一个Dome#Margolin 偶极元件，低噪音、低消耗，还拥有同步频率选择功能。工作频率：1227MHZ10MHZ、1575MHZ10MHZ阻抗：50驻波比：1.5：1增益：38dB3dB噪声：1.5 dB极化方式：右旋圆极化工作电压：312VDC，工作电流：40mA
31、连接器：TNC重量：5.2kg工作温度：-45+65，储存温度：-55+85尺寸：直径 30cm，高 10cm，低部直径 12cm，底高 3.5cm天线高：L1=11.01cm，L2=12.94cm3、串口联网服务器GPS 接收接输出的 GPS 原始数据格式为 RS232，通过串口联网设备转为RJ45 转发到光电转换器中。GPS 自动化监测系统实施方案19LAN以太网 10/100Mbps，RJ45保护 内建 1.5kv 电磁隔离串口界面界面 RS232串口数 1信号 TxD RxD RTS CTS DTR DSR DCD GND串口保护 15kv 电源隔离电源 9-30v输出 165MA12
32、v，95MA24V4.1.3 监测站结构观测墩：用于支撑 GPS 观测天线。观测墩柱体内预埋 PVC 管道，用于铺设天线电缆（现有观测墩没有预埋 PVC 管外露） 。仪器墩外部进行保温和防风处理，顶部安装强制对中装置。观测墩结构图见图 4.1。 图 4.1 GPS 自动化监测系统实施方案20如馈线长度超过 100 米需安装信号放大器，GPS 主机及其附属设备安装在仪器保护箱内。当 GPS 天线电缆引入仪器保护箱时，需在跨中箱梁壁上钻孔，孔径大小为 20mm。电缆安装后充填空隙。GPS 接收机通过光纤接入到就近的光纤接入交换机。4.1.4 电涌防护监测站电涌保护与基准站设计相同。4.2 电缆的铺
33、设监测站电缆需套 PVC 管（管直径至少为 5cm）或者挖沟埋设到达数据采集中心，电缆的铺设需注意以下几点：a、全部电缆必须穿 PVC 管。b、监测点电缆沿走线槽布设，间隔 3 米有一个捆扎。c、不允许有小于 90扭折，防止电缆损坏。4.3 监测单元数据传输监测站除了天线固定在观测墩顶部，其余设备均安置在仪器保护箱中。一方面起到保护仪器的作用，同时也简化了中间设备连接过程，试系统更加简洁，数据传输更稳定。设备的连接与基准站相同，可根据监测站站数采用合适设备类型。GPS 自动化监测系统实施方案21五 数据采集中心设计5.1 数据采集中心选址在主坝上建立数据采集中心。数据采集中心是整个系统监测数据
34、的心脏，是 GPS 监测数据从前端采集发送到控制中心的重要关节，数据采集中心的建设需要考虑以下问题：a 数据采集中心宜在基准站和监测站断面中心位置b 交通方便、利于供电及维护c 尽量选开阔、平敞的场地d 利于天线电缆及光纤的铺设e 避开雷击区5.2 数据采集中心布置及装修a. 满足技术系统的功能要求各类设备需要一定的安装空间、使用空间、维修空间。各类设备又有各工艺环境要求，如温度、湿度、通风、洁净度，各种供电和照明要求等。b. 给工作人员创造健康卫生的工作环境机房应为工作人员创造一个有利于健康、卫生的工作环境。数据采集中心房内应有良好的通风、温度、采光、空间、等环境。c. 有利于提高工作效率机
35、房内设备的布置应有利于操作、管理，有利于各子系统间的技术联接，有利于统一管理和维护。GPS 自动化监测系统实施方案225.3 数据采集中心网络设计数据采集中心是连接前端 GPS 接收机与控制中心的大动脉，它的性能直接影响整个系统的运行与可靠性。网络设计如下图 5.1：图 5.1数据采集中心采用设备如下表序号 设备 型号 备注1 GPS 接收机 2 IMC 光电转换器 MOXA 101-S-SC3 串口联网设备 Nport51104 光端机 GPX399-ZGPS 自动化监测系统实施方案235 UPS Santak c10ks6 机柜 80cm*60cm*160cm表 5-1 数据采集中心设备配
36、置5.4 防护设计数据采集中心网络须考虑电涌防护，对数据采集中心的防护设计如下：a. 电力线防护设备、数据线防护设备与基准站的防护设计相同；b. 各网线的接插口采用防雷插件 RJ45 保护器；c. 网络安全1) 整个网络须配置内部 IP 地址。各串口联网设备设置密码保护。2) 所有基站与监测站组成局域网，所有数据传输都在内网进行。六 光纤通讯网络建设6.1 通讯光缆选择当今，国际上流行的布线标准主要有两个，一个是北美的标准 EIA/TIA-568A；一个是国际标准 ISO/IECIS11801。EIA/TIA-568A 和 ISO/IECIS11801 推荐使用 62.5/125um 多模光缆
37、、50/125um 多模光缆和 8.3/125um 单模光缆。单模光纤的纤芯很小，约 4-10um，只传输主模态。这样可完全避免了模态色散，使传输频带很宽，传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。因此我们选择使用单模光纤。常用单模光纤的尺寸*8.3/125umGPS 自动化监测系统实施方案24800nm-900nm 短波波段1250nm-1350nm 长波波段1500nm-1600nm 长波波段在这些波段中，光纤传输性能表现最佳，尤其是运行于波段的中心波长之中。单模光纤运行波长则为 1310nm 或 1550nm。但是，不管光纤传输性能怎样的好，它仍然要遇到通信系统共有的最大问题
38、信号的衰减。在光纤布线中，衰减产生的原因有内在的外在的。内在衰减与光纤材料有关，而外在衰减与施工安装有关。内在衰减的降低有赖于光缆生产商。他们将致力于材料和工艺的改良。外在衰减一般是由光纤铺设时变型、光纤与光源耦合损耗以及光纤之间连接损耗造成的。这些可以通过施工人员的努力去减少。6.2 光纤网络建设6.2.1 光纤铺设方案光缆敷设最重要的是根据数据采集中心到控制中心的地理环境选择一条合适的路径。不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的 20 倍。1 户外架空光缆施工
39、采用吊线托挂架空方式，包括挂钩加挂、整理。2. 户外管道光缆施工：A. 施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。B. 计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见表 6-1： 自然弯曲增加长度（m/km）入孔内拐增加长度（m/孔）按头重叠增加长度（m/侧）室内预留度（m）备注GPS 自动化监测系统实施方案255 0.51 810 1520 其他预留按实际情况C. 一次布放长度不要太长(一般 2KM)，布线时应从中间开始向两边牵引。D. 布缆牵引力一般不大于 120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。E. 光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖
40、地。D. 管道光缆也要注意可靠接地。3. 直接地埋光缆的敷设：A. 直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表：B. 不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。C. 沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。D. 敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。E. 敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。直埋光缆埋深标准敷设地段及土质 埋深 备注普通土 1.2半石质(沙砾土、风化石) 1.0全石质 0.8 从沟底加垫 10cm 细土或沙土流沙 0.8市郊、村镇 1.2市内人行道 1.0GPS 自动化监测系统实施方案26穿越铁路、公路 1.2 距道渣底或距路面沟、渠、塘 1.2农田排水
41、沟 0.8表 6-2 直埋光缆埋深标准4. 建筑物内光缆的敷设：A. 垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。B. 光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。C. 在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。光缆搬运及敷设中的技术要点：1. 光缆在搬运及储存时应保持缆盘竖立，严禁将缆盘平放或叠放，以免造成光缆排线混乱或受损。 2. 短距离滚动光缆盘，应严格按缆盘上标明的箭头方向滚动，并注意地面平滑，以免损坏保护板而伤及光缆。光缆禁止长距离滚动。3. 光缆在装卸时宜用叉车或起重设备进行，严禁直接
42、从车上滚下或抛下，以免损坏光缆。 4. 敷设时应严格控制光缆所受拉力和侧压力，必要时应询问光缆相关机械强度指标。5. 敷设时应严格控制光缆的弯曲半径，施工中弯曲半径不得小于光缆允许的动态弯曲半径。定位时弯曲半径不得小于光缆允许的静态弯曲半径。GPS 自动化监测系统实施方案276. 光缆穿管或分段施放时应严格控制光缆扭曲，必要时宜采用倒“8”字方法，使光缆始终处于无扭状态，以去除扭绞应力，确保光缆的使用寿命。7. 光缆接续前应剪去一段长度，确保接续部分没有受到机械损伤。8. 光缆接续过程应采用 OTDR 检测，对接续损耗的测量，应采用 OTDR 双向测量取算术平均值方法计算6.2.2 光纤焊接及
43、网络链接1光缆分路焊接点的连接采用永久性光纤连接(熔接)。这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为 0.010.03dB/点。但连接时，需要专用设备(熔接机)和专业人员进行操作，而且连接点也需要专用容器保护起来。2光纤接续后应排列整齐、布置合理，将光纤接头固定、光纤余长盘放一致、松紧适度，无扭绞受压现象，其光纤余留长度不应小于 1.2m。3光缆接头套管的封合若采用热可缩套管时，应按规定的工艺要求进行，封合后应测试和检查有无问题，并作记录备查。4光缆终端接头或设备的布置应合理有序，安装位置须安全稳定，其附近不应有可能损害它的外
44、界设施，例如热源和易燃物质等。5从光缆终端接头引出的尾巴光缆或单芯光缆的光纤所带的连接器，应按设计要求插入光配线架上的连接部件中。如暂时不用的连接器可不插接，但应套上塑料帽，以保证其不受污染，便于今后连接。6在机架或设备（如光纤接头盒）内，应对光纤和光纤接头加以保护，光纤盘绕方向要一致，要有足够的空间和符合规定的曲率半径。7屋外光缆的光纤接续时，应严格按操作规程执行。光纤芯径与连接器接头中心位置的同心度偏差要求单模光纤同心度偏差应小于或等于 1m。凡达不到规定指标，尤其超过光纤接续损耗时，不得使用。应剪掉接头重新接续，务必经测试合格才准使用。GPS 自动化监测系统实施方案288光缆中的铜导线、
45、金属屏蔽层、金属加强心和金属铠装层均应按设计要求，采取终端连接和接地，并要求检查和测试其是否符合标准规定，如有问题必须补救纠正。9光缆传输系统中的光纤跳线或光纤连接器在插入适配器或耦合器前，应用丙醇酒精棉签擦拭连接器插头和适配器内部，要求清洁干净后才能插接，插接必须紧密、牢固可靠。10光纤终端连接处均应设有醒目标志，其标志内容应正确无误，清楚完整（如光纤序号和用途等）。七 系统控制中心系统控制中心利用办公区现有机房。系统控制中心主要由内部网络、数据处理软件、服务器等组成，通过光纤网络实现基准站、监测站、数据采集中心、控制中心之间的有线连接。系统控制中心功能主要：数据处理、系统运行监控、信息服务
46、、网络管理、用户管理。本章将就系统控制中心（以下简称控制中心）的工程建设、网络结构等进行论述。7.1 监测软件 Dmonitor监测软件 Dmonitor 实现 GPS 原始数据读取、解算、预警、转发，其包括Daprider、Domator、WarningClient、MonitorTransfers 四个模块。 整这个系统软件实现构架如图 7.1GPS 自动化监测系统实施方案29数据传输中间件 COM 监测软件 GPS.1 GPS.N 监 测 数 据 传 输 网 络 监 测 数 据 传 输 网 络 基 线 解 算软 件 接 口 数 据 库 图 7.17.1.1 Daprider软件通过 Darider 获取 GPS 原始数据，Darider 模块既可以实时的从串口或网络端口获取数据也可以从本地硬盘中读取保存的数据，对数据进行回放、检查，如图 7.2。
