[發(fā)明專利]一種基于GPS和靜力水準(zhǔn)測(cè)量的地面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310140311.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103234519A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉剛;劉曙光;劉軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01C5/00
• 分類號(hào): G01C5/00
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于GPS和靜力水準(zhǔn)測(cè)量的地面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地面沉降又稱為地面下沉或地陷，在中國(guó)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》中，它被定義為“緩變性地質(zhì)災(zāi)害”。它是在自然和人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響下，由于地下松散地層固結(jié)壓縮，導(dǎo)致地殼表面標(biāo)高降低的一種局部的下降運(yùn)動(dòng)（或工程地質(zhì)現(xiàn)象）。造成地面沉降的自然因素是地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地表土壤的自然壓實(shí)。人為因素造成的地面沉降廣泛見(jiàn)于一些大量開(kāi)采地下水的大城市以及石油、煤炭或天然氣開(kāi)采區(qū)。目前，地面沉陷這一問(wèn)題已經(jīng)遍布全國(guó)大多數(shù)城市和地區(qū)，對(duì)人民群眾的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的影響。

目前，對(duì)地面沉降監(jiān)測(cè)主要采取了三種方法：即傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、GPS監(jiān)測(cè)、合成孔徑干涉雷達(dá)監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的地面沉降測(cè)量方法包括水準(zhǔn)測(cè)量、基巖標(biāo)和分層標(biāo)測(cè)量。這些方法精度很高，但只能在比較小的范圍內(nèi)開(kāi)展工作。對(duì)于大規(guī)模的區(qū)域地面沉降可采用GPS進(jìn)行全方位的測(cè)量，但在監(jiān)測(cè)密度較高時(shí)，總體造價(jià)較高，且工程實(shí)施過(guò)程較為復(fù)雜。合成孔徑干涉雷達(dá)監(jiān)測(cè)是一種衛(wèi)星遙感技術(shù)，可以敏感監(jiān)測(cè)出地面沉降的變化，但實(shí)時(shí)性較差，不能實(shí)時(shí)反映出地面沉降變化。

靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)是位移傳感器的其中一種，由一系列智能液位傳感器及儲(chǔ)液罐組成，儲(chǔ)液罐之間由連通管連通。基準(zhǔn)罐置于一個(gè)穩(wěn)定的水平基點(diǎn)，其他儲(chǔ)液罐置于標(biāo)高大致相同的不同位置，當(dāng)其他儲(chǔ)液罐相對(duì)于基準(zhǔn)罐發(fā)生升降時(shí)，將引起該罐內(nèi)液面的上升或下降。通過(guò)測(cè)量液位的變化，了解被測(cè)點(diǎn)相對(duì)水平基點(diǎn)的升降變形。用此種裝置來(lái)測(cè)量地表的沉降情況要求基準(zhǔn)罐的位置固定或可準(zhǔn)確測(cè)量，這樣才能保證整個(gè)裝置測(cè)量的準(zhǔn)確性。

因此，如何在保證高精度監(jiān)測(cè)的情況下采用較低成本的工程方法進(jìn)行具有實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)，成為了目前地表監(jiān)測(cè)研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于GPS和靜力水準(zhǔn)測(cè)量的地面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠解決靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量時(shí)，無(wú)穩(wěn)定基準(zhǔn)點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生沉降后監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量測(cè)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題，通過(guò)GPS監(jiān)測(cè)與靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)合的方式，加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)，實(shí)時(shí)獲取高精度的地面沉降值。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于GPS和靜力水準(zhǔn)測(cè)量的地面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括：分布設(shè)置在待監(jiān)測(cè)區(qū)域用于監(jiān)測(cè)地面沉降情況的監(jiān)測(cè)站；設(shè)置在待監(jiān)測(cè)區(qū)域以外地質(zhì)穩(wěn)定區(qū)域用于提供基準(zhǔn)起算位置的基準(zhǔn)站和用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和預(yù)警的監(jiān)控預(yù)警中心；每個(gè)監(jiān)測(cè)站包括GPS接收機(jī)、靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)、通信模塊和電源，所述靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)包括靜力水準(zhǔn)儀和數(shù)據(jù)采集單元；基準(zhǔn)站包括GPS接收機(jī)，通信模塊和電源；監(jiān)控預(yù)警中心包括通信模塊和中心服務(wù)器；監(jiān)測(cè)站中的GPS接收機(jī)和靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)中的基準(zhǔn)點(diǎn)安裝在同一觀測(cè)墩上，GPS接收機(jī)將接收到的基準(zhǔn)點(diǎn)的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)測(cè)站中的通信模塊傳送至監(jiān)控預(yù)警中心，靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集單元用于采集靜力水準(zhǔn)儀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)測(cè)站中的通信模塊傳送至監(jiān)控預(yù)警中心；基準(zhǔn)站中的GPS接收機(jī)接收基準(zhǔn)站所在穩(wěn)定區(qū)域點(diǎn)的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將該信息通過(guò)通信模塊傳送至監(jiān)控預(yù)警中心；監(jiān)控預(yù)警中心接收監(jiān)測(cè)站和基準(zhǔn)站傳送的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算處理和分析，對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域的地面沉降信息進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警。

進(jìn)一步，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基準(zhǔn)系統(tǒng)和監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)中的通信模塊采用無(wú)線通信模塊；利用無(wú)線通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸可以較少的受到監(jiān)測(cè)區(qū)域地形的限制，避免有線傳輸?shù)牟季€難等問(wèn)題。

進(jìn)一步，所述無(wú)線通信模塊采用GPRS無(wú)線傳輸模塊。

進(jìn)一步，所述靜力水準(zhǔn)儀采用振弦式靜力水準(zhǔn)儀。

進(jìn)一步，所述電源采用蓄電池與太陽(yáng)能電池板的組合；能夠保證連續(xù)不間斷的電源供應(yīng)。

進(jìn)一步，所述GPS接收機(jī)為雙頻GPS接收機(jī)。

進(jìn)一步，所述監(jiān)控預(yù)警中心還包括用于險(xiǎn)情報(bào)警的聲光報(bào)警裝置。

進(jìn)一步，所述監(jiān)控預(yù)警中心中的中心服務(wù)器包括數(shù)據(jù)處理單元和預(yù)測(cè)預(yù)警單元；所述數(shù)據(jù)處理單元將接收到的各GPS數(shù)據(jù)和靜力水準(zhǔn)儀的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到各監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際絕對(duì)沉降值，并根據(jù)該地表沉降值建立地表沉降實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，生成地表沉降變化趨勢(shì)圖；所述預(yù)測(cè)預(yù)警單元根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元生成的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合歷史統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)發(fā)布災(zāi)害預(yù)警信息。