【应用】基于GNSS接收机A300的陕西冯家山水库大坝监测系统，实现mm级精度，三星八频抗干扰能力强
冯家山水库灌溉工程是陕西省大型水利工程之一，位于关中渭北高原西部。是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖等综合利用的大型水利枢纽，控制流域面积3232平方公里，总库容4.27亿立方米。水库枢纽工程由拦河大坝、右岸泄洪洞、非常溢洪道、古河道防渗工程和右岸溢洪洞、输水洞以及电站等七部分组成。水库灌区位于陕西渭北高塬，东西长约80公里，南北宽约18公里。灌区设计可灌溉约共136万亩农田，为陕西省第三大灌区。
图 1冯家山水库概貌
库区地形以黄土梁沟壑与低山丘陵为主，土流失面积占土地面积的 76.6%，每年7~9月份降水量约占年总降水量的53.3%。随着雨季来临，水库蓄水后，由于水库浸泡、暴雨淋冲，使得局部岸段发生滑坡塌岸现象。
监测任务
为了能够及时掌握滑坡体的状态，司南导航项目组对整个库区的不稳定岩体进行现场勘察，经过分析确定滑坡监测点，进行全天候的自动化监测，实时获得监测数据，分析滑坡体的状态，以便采取措施。
系统组成
●数据采集子系统：由GNSS接收机及天线组成，可以有效提供监测精度及可靠性；
●数据传输通讯子系统：根据现场情况，可以选择LoRa、4G及北斗短报文等通讯方式进行数据传输；
●数据处理、分析子系统：采用专用CDM解算软件进行自动化数据处理、分析；
●辅助支持子系统：系统具备完善的防雷系统（包括电力线路防雷和直接雷防护）和稳定的供电系统（太阳能供电和市电配合使用）。
表 1 司南水利水电大坝安全监测系统构成表
监测布设
安全监测系统布设在水库的坝体表面，共 8 个监测点，采用 GPS+北斗的监测方式，可实现7×24小时连续监测。利用风光互补的方式进行供电，通过无线网络实时传送到监测办公室服务器，通过解算软件以及分析软件，监测人员可实时了解分析边坡的稳定性，以便做出对应方案，为水库大坝安全生产保驾护航。
图 2
软硬件设备
图 3
系统方案
图 4
技术优势
●mm级精度，三星八频抗干扰能力强
●7*24小时连续不间断观测
●测站间无需通视
●远程访问监测数据，以图表方式显示测量结果
●内部储存8G，可设置自动记录原始数据
●CDMonitor软件自动解算数据，输出三维坐标
●短信、电子邮件自动报警
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A300 GNSS接收机是基于GNSS高精度定位技术及低功耗高精度GNSS芯片，融合MEMS传感器技术、窄带通信技术等，应用于野外地质灾害的普适型GNSS接收机。针对地质灾害监测的特点，可自动切换工作模式，进一步降低监测站系统功耗，进而降低整个监测系统的建设和运维成本。A300拥有丰富的无线通讯方式，可搭配导航云平台实现对设备的远程监控和管理，可广泛应用于地灾监测、矿山监测、水利安全、国土资源等领域。
配置参数
表 1
●CDMonitor(变形监测数据处理软件)
目前，社会生活中的诸多关键领域如大坝、滑坡、桥梁、高层建筑等，利用各种技术手段对重要建筑物及构筑物进行高精度的安全监测，已成为一种保障安全生产的重要方法，其中GNSS卫星导航技术是整个安全监测系统的核心技术之一，GNSS高精度解算软件是卫星导航技术算法的集大成者，其重要意义不言而喻。
图 5 GNSS监测系统组成示意图
CDMonitor变形监测系统软件（以下简称：CDM软件），是司南导航为高精度变形监测应用研制的专用软件，解算精度可达毫米级，能够满足各领域对高精度GNSS监测技术的要求。为了便于读者进行深入了解，本文将从软件结构、软件功能、核心算法等方面对CDM进行多角度解析。
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