RISN-TG025-2016标准规范下载简介

RISN-TG025-2016 基于北斗卫星导航系统的建筑安全监测技术导则(完整正版、清晰无水印).pdf

功能测试的目的是测试北斗监测设备的各项功能的完整性： 以验证其在建筑安全监测应用中的可行性和可靠性。测试项目主 要包括：接收机的存储功能、信息显示、数据输出与接收以及定 应等功能，测试结果如表1所示

由上表可知，目前国内7家主流厂商提供的北斗监测设备功 能都能满足监测项目的需求。

北斗监测设备的性能测试包括对电源性能、测量精度、内部 噪声水平、内部频标稳定性、环境适应性等的评估。经对比分 析，以表2中列出的指标作为监测设备的合格标准。

T／CAOE 20.9-2020 海岸带生态系统现状调查与评估技术导则 第9部分：河口.pdf表2性能测试合格标准

2.3.1数据质量分析内容

将所有待测试北斗监测设备的观测数据进行数据质量分析。 数据质量分析内容主要包括观测数据的完好观测值、多路径情 况、卫星信号信噪比。

1完好观测值 完好观测值指接收到的伪距/相位观测值总数与预计的观测 直总数之比。其中，预计观测值总数的计算根据观测文件的起止 时间、采样间隔，结合导航文件计算得出。而接收到的伪距/相 应观测值总数则通过对观测文件统计得到。完好观测值限定为卫 星高度角大于截止高度角以上的完整数据，反映了测段中数据的 可用性与完好性。 2多路径效应 多路径效应是指接收机除直接收到卫星发射的信号外，还同 时包含测站附近的物体表面一次或多次反射的信号，这种不同路 经的信号与直接信号叠加，产生的时延效应称为多路径误差。 相比于伪码，载波相位的多路径影响可以忽略，因此，伪距 的多路径误差可表示如下：

其中，P1、P2为双频伪距观测值；L1、L2为相位观测值；a= f/；B包含了相位模糊度和频间偏差。 3信噪比 信噪比是指载波信号强度和噪声强度的比值。它主要受到天 线的增益参数、接收机中相关器状态以及多路径误差的影响，是 支应载波相位观测的质量的指标之一。信噪比可以从观测文件中 直接获得，其数值越大，表示信号强度越强

2.3.2数据质量分析

选用国内现有的7家主流厂商提供的北斗监测设备产品进行 则试，采用2016年1月11日0时0分到2016年1月11日23时 59分所有有记录接收机的观测数据进行质量分析，数据采样间 隔为1s。采用DataQC软件进行处理，数据处理结果如表3 所示。

表3数据质量处理结果

1完好观测值分析 通过对7家主流厂商提供的北斗监测设备的数据进行处理， 各厂商接收机数据的完好观测值比例基本都大于85%。 2多路径效应分析 通过对7家主流厂商提供的北斗监测设备的数据进行处理 大部分厂家接收机的多路径效应都在MP1<0.4，MP2<0.5。 MP3<0.4的范围内。 3信噪比分析 通过对7家主流厂商提供的北斗监测设备的数据进行处理 GPS数据的L1信噪比基本大于40，L2信噪比基本大于30， GPS卫星在L1频点的信噪比明显大于L2频点的信噪比；BDS 数据的信噪比在各个频率上基本大于40，BDS卫星在B2频点上 的信噪比略大于B1的信噪比。

选用上述国内7家主流厂商提供的北斗监测设备产品进行北 斗静态方式监测测试，采用实验室楼顶固定天线模式。收到待测 的各厂商的北斗监测设备后，对其外观及基本功能进行初步检 测，检测的内容包括接收机整机外观、接口、插头、外置电源 接收机天线等。 除进行测试选用的北斗监测设备以外，其他辅助测试设备及 软件还包括： 1一分八功分器2个； 2 天线2个、天线线缆16根： 3 实验室机房及计算机1台； 4 24口交换机及网线17根； 5 实时数据处理软件PowerNetwork： 6 各厂家的数据格式转换软件及数据处理软件； 7 事后数据处理软件PowerNet。

采用武汉大学教学实验大楼16楼顶层的2号和4号固定天 线，如图1所示，并把天线线缆引入到10楼机房。 2室内环境 两根固定天线线缆通过一分八功分器将天线信号接入到每台 北斗监测设备。将所有北斗监测设备、24口交换机及控制电脑

组成一个局域网，接收机数据通过TCP/IP协议实时传输至控制 电脑，功分器连接情况如图2所示，

图3各北斗监测设备接入软件情

利用北斗静态方式监测测点的变化量，通过采集24h以上静 态数据进行基线解算，统计监测终端静态解算精度。静态测试的 步骤如下所示： 1将所有北斗监测设备的数据接入实时数据处理软件PoW

erNetwork; 2在PowerNetwork软件中，按照接收机编号进行增加测 站，增加接收机，数据接入，数据解算，数据保存； 3利用PowerNetwork软件实时基线解算功能进行基线的 实时处理分析，并保存相关结果； 4接收机的数据保存在控制电脑里，利用事后数据处理软 件PowerNet处理，并保存相关结果，如图5和图6所示。

图5RAW数据保存情况

图6RINEX数据保存情况

3.3.1静态基线解算方法

以2号固定天线连接的北斗监测设备作为基准站与4号固定 大线连接的北斗监测设备作为流动站组成基线，连续观测并保存 24h数据。通过事后数据处理软件PowerNet以每两小时数据为 观测时段解算出对应基线，将基线结果进行高斯投影，再将投影 所得的南北（N）、东西（E）、高程（U）方向的定位结果与真 值（2号天线与4号天线固定基线）求差，共解算出12组在N、 E、U方向的定位误差

3.3.2静态基线解算结果分

通过对各接收机厂家静态基线数据进行解算，得到各个监测 终端在N、E、U三个方向的定位误差。 通过对各厂家北斗监测设备静态基线解算N方向和E方向 定位误差的平方求和得到平面精度 各厂家北斗监测设备静态基线解算结果在三维方尚的精度多 数优于1.5mm；其中，在N、E方向的误差均优于0.5mm，在 U方向的误差多数在1.5mm。各厂家北斗监测设备静态基线解 算结果在水平方向的误差在0.6mm以内，高程方向的误差在 1mm以内。

同样选用上述国内7家主流厂商提供的北斗监测设备产品进 行北斗动态方式监测测试，其他辅助测试设备及软件除多了一个 机器人相位中心监测试验平台，其余设备与静态测试时一致。

1室外环境 采用武汉大学教学实验大楼16楼项层的2号固定天线作为 基准站，以7号机器人相位中心监测试验平台作为流动站，引入 到10楼机房，如图7所示

室内环境 两根天线线缆通过一分八功分器将天线信号接入到每台北斗

监测设备。将所有北斗监测设备、24口交换机及控制电脑组成 个局域网，北斗监测设备数据通过网线实时传输至控制电脑 功分器连接情况如图8所示。在控制电脑上安装PowerNetwork 软件，利用PowerNetwork软件接入实时数据流，并进行实时基 线解算。

利用北斗动态方式监测流动站的变化量，通过采集24h以上 数据进行基线解算，统计监测终端动态解算精度。动态测试的步 骤如下所示： 1以2号固定天线连接的北斗监测设备作为基准站与7号 机器人移动天线连接的接收机作为流动站组成基线； 2利用PowerNetwork软件的实时基线解算功能进行基线 的实时处理分析，并保存相关结果； 3连续观测4h保存一组数据，移动机器人，继续观测41 保存一组数据，共移动六次。机器人移动情况如下： 1）第一次移动机器人，采集的数据作为基准，记做DATA1， 此时机器人坐标为（X：45.039mm，Y：205.628mm，

4.3.1动态基线解算方法

以2号固定天线连接的北斗监测设备作为基准站与7号机器 人移动天线连接的接收机作为流动站组成基线，连续观测4h保 存一组数据，共移动六次。以第一次移动结果（DATA1）作为

基准，后五次数据分别与第一次数据求差。通过事后数据处理软 件PowerNet解算出对应基线，将基线结果进行高斯投影，再将 没影所得的南北（N）、东西（E）、高程（U）方向的定位结果 与真值求差，共解算出5组在N、E、U方向的定位误差

4.3.2动态基线解算结果分析

本次测试的主要自的是在实验室环境下验证北斗监测设备的 精度范围，同时验证不同型号的北斗监测设备的功能和性能。通 过对各厂家不同类型北斗监测设备的静态和动态测试及结果分 析，可以得出以下结论： 1自前国内主流的北斗监测设备基本都能满足监测型接收 设备的基本功能与性能指标要求； 2各厂商北斗监测设备数据的完好观测值比例基本都大 于85%； 3大多数厂商北斗监测设备的多路径效应满足MP1<0.4， MP2<0.5，MP3<0.4；信噪比满足L1/B1>30，L2/B2>40， L3>40; 4通过静态测量测试和动态测量测试，在实验室理想环境 下，各厂商北斗监测设备基线解算结果在平面方向的误差在 0.6mm以内，高程方向误差在1mm以内

近年来，我国兴建了大量的超高层建筑，在其使用过程中。 因荷载、材料老化、构件缺陷等因素的作用，使得建筑结构的承 载能力降低，因此，监测超高层建筑的结构健康状况，及时发现 形变，并对可能出现的灾害进行预测，对提高建筑使用的安全 性、可靠性具有重要意义。 利用北斗卫星导航系统进行工程的动态变形监测时，采用载 波相位差分技术通过数据的后解算可以使得定位精度精确到厘米 级甚至毫来级。因此本项目选用北斗卫星导航系统进行动态监测

湖南某公寓楼高200多米，建筑面积约18万m²，包括 3.6km的步行街和19个10m高的大厅，可容纳4000人的工作 场所以及800户住宅（图1）。

根据甲方要求，为监测该建筑物顶部的实时位移，监测内容 主要为建筑顶部的动态变形监测。

由于楼体为全钢结构，钢柱与主梁之间采用螺丝拧紧，因 比，会有局部扰度、倾斜变形，为了更好反映建筑的整体变形情 况，在主楼体顶部钢柱4个角上布置4个北斗监测点，在四周楼 本钢柱两个角上共布置8个北斗监测点，另在周围稳定区域布置 1个基准点（图2）

北斗监测设备选用中海达VNet系列，利用太阳能供电，通 信模式采用GPRS通信，系统数据采集和处理软件选用中海达 “安全卫士”系列的超高层建筑在线安全监测预警系统软件。该 软件主要功能界面如图3所示。

系统正常运行阶段，通过每个监测点连续观测获取各监测点 的数据，并可实现查看监测点位移变化情况（图4、图5）。

图5部分监测点两个月数据

本文介绍了北斗系统在超高层建筑监测项目上的应用，监测 精度达到要求，可实现对建筑物的长期安全监测。对超高层建筑 变形进行监测，能够对建筑变形的地点、范围和程度进行全面的 反映，在风险发生之前做好转移工作，为人民的生命财产安全提 供保障。

近十余年来，我国的大跨度空间建筑有了比较迅猛的发展。 为了保障大跨度空间建筑的结构安全，已建成使用的许多大跨度 空间建筑急需采用有效的手段监测其损伤演化规律和评定其安全 犬况。河北省石家庄市某体育场选用了北斗卫星导航系统进行建 筑安全监测

石家庄市某体育场始建于1972年，总占地面积10余平方 米，于1996年8月建成投用，是一座悬空型大型体育场。主体 结构分为上下两层，总高度为45.88m，由800多根巨大的钢筋 水泥柱高箕托起。近些年来，该体育场承接的大型活动及重要赛 事越来越多，人数的剧增使这座“空中体育场”面临严峻的考验 （图6）。 为保证体育场的安全，以北斗卫星导航系统为技术支撑，建 立实时在线监测系统，监测内容包括大跨度建筑的振动、沉降、 应变、倾斜、水平位移等

大跨度建筑的监测内容和精度等级如表1所示

1大跨度建筑的监测内容和精度

4在线监测系统的主要功能模块

大跨度建筑在线监测系统是一种综合性自动化远程监测系 统，可对大跨度建筑的变形、应力应变等进行连续监测，及时捕 捉大跨度建筑形状变化的特征信息，通过无线方式将监测数据及 时发送到监控中心。结合周围监测的雨量、温度、风速、位移等 信息，由专用的计算机数据分析软件处理，对大跨度建筑的整体 稳定性作出判断，并快速作出预警预报

本项目设置了8个北斗监测点和1个北斗基准站，结合倾角 仪、裂缝计、加速度计等传感器构建成一体化的在线监测系统， 设备明细如表2所示。

公馆工程外墙涂料施工方案表2体育场监测设备明细

数据采集终端与北斗监测设备和传感器连接，将监测设备采 集的模拟信号转化为数字信号并以无线自组网络方式将数据传送 到数据传输网关，网关统一接收各个数据采集终端传送来的数据 并以GPRS通信方式传送到监测服务平台。

数据处理子系统将实时数据回传至数据中心，通过实时基线 解算获得监测点的相对位移量，并实时显示在图形的显示界面 当位移量超过警界值时进行预警并告知相关人员。

数据管理模块包括监测子网管理、测站管理等。客户服务系 统设立客户端房屋抗震加固工程施工组织设计，具备以下功能： 1 用户登录权限管理； 2 对监测点和基准站进行管理； 3 支持查询数据库数据； 4支持绘制大跨度建筑监测的相应曲线； 5 支持坐标转换； 6 支持基线解算后处理； 7 报警功能。

1大跨度建筑24h实时自动在线监测，实时掌握大跨度结 构整体运行的安全状态； 2评估工程施工安全及正常使用的影响程度，为施工方采 取正确的施工方法和建筑物保护措施提供依据，并为可能的法律 纠纷提供依据； 3建立有效的监测档案管理数据库，存储监测数据，为大 跨度建筑施工期间的工程管理提供依据； 4对不利环境条件下大跨度建筑安全状况的监测预警

三北斗卫星导航系统在桥梁