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背景
1.1項目背景
風機塔筒就是風力發(fā)電的塔桿，在風電機組中主要起支撐作用，同時吸收機組震動。風機塔筒是否垂直牢固直接關(guān)系到風電機組能否安全穩(wěn)定地運行。隨著風電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的大容量風機陸續(xù)安裝運行，風力發(fā)電機的很多運行隱患也逐漸開始暴露起來，葉片脫落、倒塌、風機失火燈惡行事故時有發(fā)生。
隨著風電向二、三類風資源地區(qū)的開發(fā)，塔筒高度不斷增加，目前陸地上風機的塔筒大多在50-120米之間，受氣候、設(shè)備安裝焊接點應(yīng)力變化、地基沉降等因素的影響，塔體可能發(fā)生傾斜甚至于倒塌。如果塔筒寄出達不到設(shè)計要求，塔筒各節(jié)連接部位松動、檢查不及時，遇到惡劣颶風天氣，容易發(fā)生晃動過大、傾覆、甚至倒塌等情況。因此，在風機上有效的監(jiān)測塔筒的傾斜程度和變形程度以及基礎(chǔ)沉降，可以從早期發(fā)現(xiàn)問題，及時解決并處理這些問題，有效防止塔筒倒塌等嚴重事故的發(fā)生。
基于北斗高精度GNSS技術(shù)自動化智能風電場監(jiān)測系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程。本系統(tǒng)的作用是成為一個功能強大并能真正長期運用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評估，滿足風電場綜合管理和運營的需要，同時又具備經(jīng)濟效益的健康安全監(jiān)測系統(tǒng)，遵循以下設(shè)計原則：
1）遵循簡潔、實用、性能可靠、經(jīng)濟合理的指導(dǎo)思想；
2）系統(tǒng)設(shè)置立足實用性原則第一，兼顧考慮科學試驗和設(shè)計驗證等方面因素；
3）各傳感器的布置、安裝合理，力求用最少的傳感器和最小的數(shù)據(jù)量完成系統(tǒng)工作；
4）系統(tǒng)具有可擴展性。
1.2項目建設(shè)的可行性
1）GNSS系統(tǒng)目前廣泛運用于國內(nèi)外位移、沉降等安全監(jiān)測領(lǐng)域?；谥袊倍沸l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的多系統(tǒng)融合GNSS技術(shù)實施安全監(jiān)測，可以全天候運行，惡劣環(huán)境及氣候條件下仍能正常進行測點沉降數(shù)據(jù)采集；測站間無需通視，不受地形環(huán)境影響；無人值守，遠程管理方便。
2）傾斜傳感器廣泛應(yīng)用于風電場塔筒傾斜監(jiān)測。選型高性能動態(tài)傾角傳感器，保證在塔筒頂端復(fù)雜環(huán)境下傾斜動態(tài)測量精度達0.1°，塔座選用常規(guī)高精度靜態(tài)傾角傳感器，保證塔基傾斜測量精度優(yōu)于0.005°。以超高的動態(tài)精度和靜態(tài)精度克服惡劣條件下風電塔振動和沖擊影響，同時兼顧系統(tǒng)經(jīng)濟實用性，為全套風塔系統(tǒng)保駕護航。
3）專業(yè)級GNSS沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件，對實時與準實時GNSS原始數(shù)據(jù)分析、處理、獨立環(huán)網(wǎng)平差及數(shù)據(jù)管理，進行7×24小時不間斷觀測，最高精度可達毫米級、
4）工業(yè)級數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺，保證數(shù)據(jù)采集和存儲、數(shù)據(jù)分析和管理、數(shù)據(jù)預(yù)警和Web發(fā)布的完整性，采用嵌入安裝簡單、方便、容易實施。
建設(shè)目標
風電塔筒沉降及塔筒傾覆智能預(yù)警系統(tǒng)是結(jié)合北斗高精度GNSS和高性能加速度計于一體，為客戶實時提供高精度、高性能、穩(wěn)定、可靠且最有效的系統(tǒng)解決方案。遵循簡潔、實用、合理的指導(dǎo)思想，客戶無需掌握專業(yè)的分析診斷方案和分析工具，系統(tǒng)自動給出狀態(tài)評價和劣化預(yù)警，有效避免塔筒傾覆事故的發(fā)生。
1）建立一套全自動化分析預(yù)警智能系統(tǒng)，保障風機基礎(chǔ)和塔筒的安全運行，防止風機傾覆甚至倒塌等重大安全事故發(fā)生。
2）系統(tǒng)建成后可在線自動完成實時數(shù)據(jù)分析及處理，可以實時監(jiān)測每一臺風機基礎(chǔ)和塔筒的運行狀態(tài)和變化趨勢。
3）多傳感器實現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建綜合塔筒傾斜、基礎(chǔ)水平、風速、風向、功率等組合模型，通過多特征傳感分析變化趨勢，保證在線監(jiān)測和劣化過程早期預(yù)警的可靠性。
4）減輕運維人員的勞動強度和人工成本的指出，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理。
建設(shè)方案總體設(shè)計
3.1系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)
GNSS沉降監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計及工程建造依據(jù)相關(guān)的國家標準和相關(guān)行業(yè)標準進行，本設(shè)計書中所引用的部分技術(shù)規(guī)范參見表1。
表1
| 名稱 | 編號 | 批準單位 | 年份 |
| 全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范 | CH2001 | 國家測繪局 | ? |
| 精密工程測量規(guī)范 | GB/T 15314-94 | 國家技術(shù)監(jiān)督局 | 1994-12-22 |
| 全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程 | CJJ 73-97 | 中國建設(shè)部 | 1997 |
| UNAVCO?基準站建立規(guī)范 | ? | 國際UNAVCO組織 | ? |
| IGS基準站建立規(guī)范 | ? | 國際IGS委員會 | ? |
| 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 | GBJ 10—89 | 建設(shè)部 | ? |
3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計組成
系統(tǒng)硬件由以下部分組成：
傳感器子系統(tǒng)：由布置在各風機監(jiān)測點的GNSS沉降監(jiān)測接收機和塔筒的傾斜傳感器組成，主要傳感器采用后安裝的方式；
數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)：GNSS天線到GNSS接收機主機由同軸電纜通訊；GNSS主機以及其他傳感器于控制中心通訊采用有線或無線的通訊方式；
數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)：由布置在監(jiān)控中心的小型機系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)實時自動處理與 Web 發(fā)布；
輔助支持系統(tǒng)：包括外場機柜、外場機箱、配電及 UPS、防雷和遠程電源監(jiān)控等。
3.3系統(tǒng)實施方案
3.3.1 GNSS參考站
（1）GNSS參考站選址
GNSS參考站選址應(yīng)滿足以下要求：
覆蓋并均勻分布在整個沉降監(jiān)測區(qū)域，并兼顧參考點距離監(jiān)測點最近的原則；
場地穩(wěn)固，年平均下沉和位移小于2mm；
視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度不宜超過 15°；
遠離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺，電臺，微波站等），其距離不小于200m， 遠離高壓輸電線和微波無線電傳送通道，其距離不得小于50m；
盡量靠近數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；
觀測墩的高度不低于2米；
觀測標志應(yīng)遠離震動源。
（2）參考站基建
1）觀測墩的建設(shè)要求
在滿足以上要求的前提下，其GNSS參考站觀測墩的建設(shè)應(yīng)滿足以下要求：
觀測墩應(yīng)澆注安裝強制對中標志，并嚴格整平，墩外壁或內(nèi)部應(yīng)加裝（或預(yù)埋）適合線纜進出硬制管道（鋼制或塑料），起保護線路作用；
GNSS 觀測墩采用鋼筋混凝土現(xiàn)場澆鑄的方法施工。混凝土澆鑄過程中的水泥、 沙子、石子及其他添加劑的用量以及混凝土施工的要求均按照表一的要求執(zhí)行；
GNSS 觀測墩中的鋼筋骨架采用直徑≧10mm 的螺紋鋼筋，使用時須在距兩端 10cm處，分別向內(nèi)彎成∩形彎（足筋下端 30cm 處向外彎成∟形彎）用料。裹筋采用直徑≧6mm的普通鋼筋；
基座建造時澆灌混凝土至基座深度的一半，充分搗固后放入捆扎好的基座鋼筋骨架，在基座中心垂直安置捆扎好的柱石鋼筋骨架，將柱石鋼筋骨架底部與基 座鋼筋骨架捆扎一起，澆灌混凝土至基座頂面，充分搗固并使混凝土頂面處于水平狀態(tài)；
混凝土澆灌至地面下 0.2 米時，在觀測墩外壁應(yīng)預(yù)埋適合線纜進出的直徑不小于 25mm 的硬質(zhì)管道（鋼制或塑料），供安裝電纜保護線路用；
可利用觀測墩基坑，加筑用于存放太陽能蓄電池的水泥槽。
強制對中標志
2）灌制混凝土標石所用材料應(yīng)符合下列要求
采用的水泥標號應(yīng)不低于425。制作不受凍融影響的混凝土標石，應(yīng)優(yōu)先采用礦渣和火山灰質(zhì)水泥，不得使用粉煤灰水泥。制作受凍融影響的混凝土標石，宜使用普通硅酸鹽水泥。在制作受鹽堿、海水或工業(yè)污水侵蝕地區(qū)的標石時，須使用抗硫酸鹽水泥。在沙漠、戈壁等干燥環(huán)境中的標石，不得使用火山灰質(zhì)水泥；
石子采用級配合格的5～40mm的天然卵石或堅硬碎石，不宜采用同一尺寸的石子；
沙子采用0.15～3mm粒徑的中砂，含泥量不得超過3%；
水須采用清潔的淡水，硫酸鹽含量不得超過1%；
外加劑可根據(jù)施工環(huán)境選用，如早強劑、減水劑、引氣劑等，其質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定，不得使用含氯鹽的外加劑。
| 材料種類 |
配粒 直徑（mm） |
水 | 水泥 | 砂 | 石 | 配合比例 |
| 重量，kg | 重量，kg | 重量，kg | 重量，kg | |||
| （體積，m3） | （體積，m3） | （體積，m3） | （體積，m3） | |||
| 碎石 | 5～40 | 180 | 300 | 600 | 1226 | 0.6：1：2.2：4.09 |
| （0.18） | （0.30） | （0.44） | （0.82） | 0.6：1：1.47：2.73 | ||
| 卵石 | 5～40 | 170 | 285 | 672 | 1248 | 0.6：1：2.36：4.38 |
| （0.17） | （0.28） | （0.45） | （0.83） | 0.6：1：1.61：2.96 |
每立方米混凝土制作材料用量表
注：
表中配合比適用中砂，當采用細砂或粗砂時，水和水泥用量相應(yīng)增加或減少17kg和10 kg；
當采用5～40 mm粒徑的碎石或卵石，應(yīng)將水和水泥用量各增加10%，砂、石用量不變；
調(diào)制混凝土，須先將砂、石洗凈。澆灌標石時，須逐層充分搗固；
氣溫在0℃以下時，必須加入防凍劑，拆模時間不得少于24h，否則不準施工；
拆模時間可根據(jù)氣溫和外加劑性能決定，一般條件下，平均氣溫在0℃以上時，拆模時間不得少于12h。
（3）儀器設(shè)備的選擇
根據(jù)本項目的實際情況并參照《全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范》，此次風電塔筒沉降及塔筒傾角智能預(yù)警系統(tǒng)GNSS自動化監(jiān)測子系統(tǒng)選用司南M300Plus監(jiān)測專用接收機和AT600扼流圈天線。
（4）設(shè)備安裝
此次系統(tǒng)監(jiān)測范圍16平方公里，監(jiān)測區(qū)域大致呈現(xiàn)正方形，依據(jù)常規(guī)監(jiān)測建設(shè)方案參考站與監(jiān)測站距離建設(shè)要求，本方案在周邊建設(shè)2個參考站。
3.3.2 GNSS監(jiān)測站
針對此風電場沉降監(jiān)測項目具體要求，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)33臺風電機組各布置一套GNSS監(jiān)測站設(shè)備，監(jiān)測點設(shè)備實際安裝點根據(jù)各風電機組現(xiàn)場實際情況設(shè)置安裝方式。各接收機觀測數(shù)據(jù)以無線的方式實時傳輸?shù)娇刂浦行?，控制中心軟件準實時解算出各監(jiān)測點位的坐標并保存到數(shù)據(jù)庫，最終通過數(shù)據(jù)分析軟件自動分析各監(jiān)測點的變化量、變化趨勢，并結(jié)合其他傳感器對風電場風電機組沉降情況進行整體的穩(wěn)定性分析。
（1）監(jiān)測站觀測墩基建
根據(jù)各風電機組區(qū)域的實際情況及監(jiān)測點所監(jiān)測的內(nèi)容，此次GNSS自動化監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測站多為普通土層觀測墩或者基巖觀測墩，為了保證良好的觀測效果以及安全起見，各觀測墩建設(shè)為1.8米以上。
基巖觀測墩
對于基巖觀測墩，在基巖堅固結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上打入鋼筋支架澆筑混凝土。
土層觀測墩
對于土層觀測墩，埋入地表深度不小于1m，采用基座和立柱的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
注：所有監(jiān)測站的水泥觀測墩的建設(shè)標準按照參考基站的建設(shè)要求。
（2）儀器設(shè)備選擇
根據(jù)本項目的實際情況并參照《全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范》，此次風電塔筒沉降及塔筒傾角智能預(yù)警系統(tǒng)GNSS自動化監(jiān)測子系統(tǒng)選用司南A300監(jiān)測一體機。
（3）設(shè)備安裝
3.3.3塔筒傾角監(jiān)測
此次方案旨在通過風電機組各層部署姿態(tài)傳感器，實現(xiàn)對風力發(fā)電機塔筒擺振、機艙航向等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，達到還原風機塔筒實時傾斜的目的。
（1）儀器設(shè)備選擇
常規(guī)風電塔筒傾斜運維監(jiān)測采用傾角傳感器，通過對塔筒擺動軌跡數(shù)據(jù)，分析出塔筒的受力情況。由于風電塔筒安裝于幾十米的高空，承載著無規(guī)律、變速變載荷的風力，對于風電機組塔尖的垂直度和搖擺度動態(tài)監(jiān)測需要采用定制化動態(tài)傾角傳感器。
本項目根據(jù)風電塔筒傾角監(jiān)測的實際要求，分別在風機塔筒塔頂和塔座布置風機塔筒專用的高精度動態(tài)傾角傳感器和靜態(tài)傾斜傳感器，在大風情況下的風電塔筒傾斜監(jiān)測中塔尖動態(tài)測量達0.1°，塔座靜態(tài)監(jiān)測精度達0.005°的監(jiān)測標準，保證塔筒動態(tài)監(jiān)測更穩(wěn)定、更精準。
（2）設(shè)備安裝
3.3.4供電系統(tǒng)
對于風電場自動化監(jiān)測系統(tǒng)的特殊情況，采用太陽能供電的方式。
依據(jù)項目現(xiàn)場的實際情況，采用100W的太陽能電池板和100Ah的蓄電池，保證項目現(xiàn)場在沒有太陽的情況下，設(shè)備能正常運作7天。
（1）太陽能組成
太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。輸出的電壓為12V，直接供給設(shè)備使用，各部分的作用為：
太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本，額定的輸出電壓為17.4V。本系統(tǒng)采用單晶硅太陽能電池板。
太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當是控制器的可選項。 本系統(tǒng)采用規(guī)格為12V/20A的控制器。
蓄電池：一般為膠體電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。本系統(tǒng)采用的為膠體電池，設(shè)計容量為100Ah，可以滿足陰雨天7天工作時間。
（2）太陽能供電系統(tǒng)的安裝
放置太陽能電池板，傾斜角度在30-45度之間，面對方向根據(jù)現(xiàn)場具體環(huán)境調(diào)節(jié)，通過制作三角形的支架固定在水泥板上或監(jiān)測點保護房上或者水泥立柱上。
蓄電池可埋設(shè)在觀測墩的附近，埋入地下，防凍并避免日曬雨淋、被盜賊偷盜和外力沖擊。
根據(jù)某滑坡滑坡體現(xiàn)場情況可以將太陽能電池板放在監(jiān)測點保護房上面或者單獨立柱安裝，減少人為盜竊或破壞的可能性。
3.3.5雷電防護
（1）雷電的危害性
在連續(xù)參考站一定要考慮到防雷電措施，雷電所產(chǎn)生的高電壓電磁脈沖對沒有相應(yīng)保護措施如：同軸電纜，天線，數(shù)據(jù)通訊電纜，電源電纜產(chǎn)生強烈的毀壞作用，直接損壞所連接的電子設(shè)備，所以必須安裝避雷電接地端。
電涌是微秒量級的異常大電流脈沖。它可使電子設(shè)備受到瞬態(tài)過電的破壞。隨著半導(dǎo)體器件的集成化程度的提高，元件間距的減小，半導(dǎo)體的厚度的變薄，使得電子設(shè)備受到瞬態(tài)過電破壞的可能性越來越大。如果一個電涌導(dǎo)致的瞬態(tài)過電壓超過一個電子設(shè)備的承受能力，那么這個設(shè)備或者被完全破壞，或者壽命大大縮短。
雷電是導(dǎo)致電涌最明顯的原因，雷電擊中輸電線路會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失。每一次電力公司切換負載而引起的電涌都縮短各種計算機、通訊設(shè)備、儀器儀表和 PLC的壽命。
（2）直接雷防護
在距觀測墩3－3.5米處安裝普通避雷針，選用不銹鋼制作。
地網(wǎng)選用4根熱鍍鋅角鋼為垂直地極，以熱鍍鋅扁鋼互連。避雷針基座為鋼筋混凝土，由地網(wǎng)引兩根熱鍍鋅扁鋼與基座連接，接地電阻小于2Ω。
避雷針與天線的距離選擇大于3米，是以中等強度的雷電流通過避雷針接地泄流時所產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場到達天線時其強度可衰減到安全值的范圍之內(nèi)。避雷針高度按照“滾球法”確定，粗略計算即可。
接地電阻要求小于10歐姆，如果當?shù)氐耐寥离娮杪瘦^高，降低防直擊雷接地裝置接地電阻宜采用下列方法：
采用多支線外引接地裝置，外引長度不應(yīng)大于有效長度；
接地體埋于較深的低電阻率土壤中；
采用降阻劑；
換土。
（3）感應(yīng)雷保護
周邊高大建筑物比較多，一般不會有直擊雷的危害，只考慮感應(yīng)雷部分。 GPS天線電纜、通訊射頻電纜在接入主機前，必須加裝天饋浪涌保護器；
機柜中的空氣開關(guān)后端并聯(lián)一個單項電源避雷器，作為電源部分的避雷；
架空電力線和其他架空線的防雷措施一定要處理好，因為這是引雷重要途徑，其防護措施有地埋和裝設(shè)避雷地線等；
電力線進入UPS之前，加裝ZGB148A-40電力線電涌防護設(shè)備，隔離UPS和電力線。
感應(yīng)雷預(yù)防
不論是電源避雷還是饋線避雷，避雷器必須接地良好，接地電阻不得大于4歐姆，但是二者可以是同一個地。
軟件系統(tǒng)
4.1應(yīng)用背景
CDMonitor是由上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)有限公司基于GNSS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)并利用現(xiàn)代通訊技術(shù)進行的實時與準時GNSS原始數(shù)據(jù)分析、處理、獨立環(huán)網(wǎng)平差及數(shù)據(jù)管理等功能研發(fā)的系統(tǒng)軟件。這套軟件對于人工建筑變形分析，比如大型橋梁，水壩，大型人工建筑以及油田沉陷，礦山采空區(qū)沉陷，城市地下水漏斗沉陷，火山監(jiān)測，山體滑坡監(jiān)測等等具有非常大的現(xiàn)實意義。
GNSS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）自八十年代中期投入民用后，已廣泛地在導(dǎo)航、定位等各領(lǐng)域應(yīng)用，尤其在測量界的控制測量中起了劃時代的作用。正因為是它在靜態(tài)相對定位中的高精度、高效益、全天候、不需通視等優(yōu)點，使人們普遍采用其來代替常規(guī)的三角、三邊、邊角等方法，并在理論、實踐中取得了可喜的成果。在精密工程變形監(jiān)測中也逐步得到廣泛的應(yīng)用。
由CDMonitor為核心構(gòu)成的變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的每個GNSS接收機只需要輸出GNSS的原始數(shù)據(jù)和星歷，原始數(shù)據(jù)包含了GNSS解算所有必要的偽距和載波相位數(shù)據(jù)等，星歷指GNSS衛(wèi)星發(fā)播的廣播星歷。數(shù)據(jù)通過廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)絡(luò)、串口、無線設(shè)備等傳到控制中心，控制中心的CDMonitor軟件根據(jù)每臺GNSS接收機對應(yīng)的IP地址和端口號，獲得每個監(jiān)測點的原始實時數(shù)據(jù)流，CDMonitor軟件對這些原始數(shù)據(jù)進行實時差分解算，得到各個監(jiān)測站的坐標，并存入數(shù)據(jù)庫或發(fā)送給客戶端。
利用CDMonitor軟件能進行7×24小時不間斷觀測。而且，與傳統(tǒng)的RTK方式相比，CDMonitor具有精度更高，實時性更強的特點。CDMonitor支持各種主流品牌的單多頻GNSS接收機混合監(jiān)控。CDMonitor采用了C/S架構(gòu)，用戶可以進行遠程監(jiān)控。
具體的CDMonitor實時差分變形監(jiān)測軟件的工作流程。
CDMonitor工作流程
CDMonitor變形監(jiān)控軟件實現(xiàn)了各個監(jiān)控站的實時差分定位，并具有圖形顯示、接收機設(shè)置、監(jiān)控站參數(shù)設(shè)置、觀測數(shù)據(jù)記錄、報警等功能。
采用C/S架構(gòu)的CDMonitor軟件方便用戶在辦公室、監(jiān)控中心、家中監(jiān)測系統(tǒng)的健康狀況。
4.2 CDMonitor數(shù)據(jù)處理軟件
4.2.1 CDMonitor功能簡介：
4.2.1.1 CDMonitor的功能模塊
這里用框圖來表示CDMonitor的主要功能模塊。
CDMonitor功能模塊
4.2.1.2 CDMonitor的基本功能
CDMonitor實時差分變形監(jiān)控軟件具有下面的一些基本功能：
對GNSS原始數(shù)據(jù)進行7×24小時實時差分處理，進行變形監(jiān)測，永不間斷；
根據(jù)接收機的原始數(shù)據(jù)輸出率，數(shù)據(jù)更新率最高可達20Hz；
可根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，對不同的監(jiān)測站的實時差分結(jié)果進行Kalman濾波，達到不同的動態(tài)要求和精度要求；
可同時處理多個基站和監(jiān)測站的數(shù)據(jù)；
根據(jù)多天運行的結(jié)果，建立近期的大氣延遲（對流層、電離層）模型，提高定位精度和可靠性；
多基站支持，多基站不但提高了系統(tǒng)的可靠性，而且，根據(jù)多基站的觀測數(shù)據(jù)，可以建立電離層模型，提高長距離監(jiān)測的精度；根據(jù)多基站的處理結(jié)果，可以實現(xiàn)實時網(wǎng)平差功能，提高點位精度和可靠性；
原始數(shù)據(jù)后處理功能；
輸出接口（遠程服務(wù)）協(xié)議：TCP/IP；
實時顯示接收機的信號跟蹤狀況，如星空圖、信噪比、鐘差等；
實時顯示基線的變化情況，點位的移動情況等；
原始數(shù)據(jù)、解算結(jié)果的自動保存功能，可根據(jù)用戶需求進行設(shè)置；
對監(jiān)測站、基站接收機的遠程設(shè)置功能，軟件上有各個GNSS接收機的獨立監(jiān)控模塊，可以向GNSS接收機發(fā)送用戶更改參數(shù)的命令（如采樣間隔、高度截止角等）；
系統(tǒng)完備性監(jiān)測功能，可對整個系統(tǒng)的健康狀況進行監(jiān)測；
環(huán)境參數(shù)輸入功能。比如，輸入監(jiān)測站周圍障礙物的分布情況，在數(shù)據(jù)處理時，能剔除常規(guī)方法不能自動剔出的壞數(shù)據(jù)，提高定位精度。
具有防死機功能，一旦某個監(jiān)測站出現(xiàn)死機現(xiàn)象，軟件馬上會通過數(shù)據(jù)信號觸發(fā)的方式實現(xiàn)接收機自動重啟；
可以調(diào)整各個監(jiān)測站的位置更新率；
支持網(wǎng)絡(luò)分布式計算；
軟件實現(xiàn)C/S架構(gòu)，客戶端可以運行在遠程；
提供第三方軟件接口，如用COM組件的方式實現(xiàn)，可實現(xiàn)遠程查詢、管理、報警；
另外，CDMonitor軟件可用于橋梁、大壩、礦區(qū)等的監(jiān)測，可針對不同的工作環(huán)境對用戶圖形界面進行定制。如針對風電場沉降監(jiān)測，CDMonitor的客戶端能提供如下功能：
數(shù)據(jù)庫功能，長期觀測的數(shù)據(jù)能保存在數(shù)據(jù)庫中；
三維動畫；
整體變形示意圖；
歷史數(shù)據(jù)分析；
報警功能，報警項可根據(jù)用戶要求設(shè)定，可通過短信、電子郵件等方式進行報警。
權(quán)限管理：一般用戶只能瀏覽數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理員才可能對一些參數(shù)進行設(shè)置。
數(shù)據(jù)分析，即對監(jiān)控點進行頻域和時域分析。
4.2.1.3 數(shù)據(jù)記錄
連接數(shù)據(jù)庫，CDMonitor能夠記錄用戶需要保留的各項信息，根據(jù)用戶的選擇，記錄的內(nèi)容如下：
| GNSS定位數(shù)據(jù) |
坐標； 精度（水平和垂直）； PDOP值； 使用衛(wèi)星顆數(shù)； 解類型。 |
| 衛(wèi)星數(shù)據(jù) |
衛(wèi)星顆數(shù)； 每顆衛(wèi)星的坐標； 每顆衛(wèi)星的信噪比； 每顆衛(wèi)星的仰角； |
| 基線解信息 |
基線向量； 基線誤差（中誤差和相對誤差）； 比率值； 協(xié)方差陣。 |
| 系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù) |
軟件本身的工作狀態(tài)； 各個機站的工作狀態(tài)是否正常； 網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。 |
4.2.2 CDMonitor的軟件界面介紹
正常情況下，CDMonitor是在服務(wù)器端進行復(fù)雜的計算的，用戶不需要去瀏覽這些窗口。但在系統(tǒng)安裝階段或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，這些窗口提供的信息能幫助我們迅速地解決問題。
4.2.2.1 數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口
通過接收機數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口可以觀察串口和網(wǎng)絡(luò)來的數(shù)據(jù)的格式、數(shù)據(jù)的更新率、數(shù)據(jù)包的大小等，管理員通過這些信息可以快速地判斷系統(tǒng)的通訊是否正常。
4.2.2.2 接收機監(jiān)控窗口
通過每秒更新一次的接收機監(jiān)控窗口，管理員能知道接收機跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量、接收機的鐘差、衛(wèi)星的載噪比等接收機的關(guān)鍵信息，以確定接收機的工作狀況、信號質(zhì)量等。
4.2.2.3 監(jiān)測站變形曲線窗口
下面是某監(jiān)測點的變形曲線。CDMonitor能精確地反映監(jiān)測體的變形情況。
4.2.2.4 基線窗口
通過基線窗口，管理員能夠快速地知道軟件的解算狀態(tài)。
4.2.3 CDMonitor的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
典型的CDMonitor監(jiān)測系統(tǒng)由三部分組成：監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)傳輸和控制單元、數(shù)據(jù)處理分析及管理單元。這三部分形成一個有機的整體，監(jiān)測單元跟蹤GNSS衛(wèi)星并實時采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心，控制中心相關(guān)的CDMonitor軟件對數(shù)據(jù)處理并分析，實時滑坡體的形變。
監(jiān)測單元一個參考站（R1）和八個監(jiān)測站（M1，M2，…，M8）組成。其中參考站根據(jù)實際情況，確定其具體位置；八個監(jiān)測站根據(jù)實際情況，確定其具體位置。
數(shù)據(jù)傳輸采用先進的無線高頻網(wǎng)橋傳輸方式，一方面提高了系統(tǒng)通訊可靠性，另一方面提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。
控制中心配備一臺高性能服務(wù)器，用于數(shù)據(jù)分析和圖形處理，以及終端服務(wù)。結(jié)合CDMonitor軟件，實時對數(shù)據(jù)分析和圖形處理。
4.3基于B/S架構(gòu)數(shù)據(jù)分析軟件
B/S架構(gòu)的基于網(wǎng)頁的WEB發(fā)布系統(tǒng)，能實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，最終實現(xiàn)監(jiān)測解算數(shù)據(jù)以圖形化的方式顯示，具體流程時數(shù)據(jù)傳輸部分在存儲數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫的同時，也將解算結(jié)果傳輸給數(shù)據(jù)分析部分，以實現(xiàn)實時分析。也可以調(diào)用數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)歷史統(tǒng)計分析。
系統(tǒng)登錄
分析的主要方式是將監(jiān)測數(shù)據(jù)在點面的各方向以時間為橫軸生成曲線。對各監(jiān)測方向設(shè)置預(yù)警限值，當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到限值時便啟動報警功能，并且根據(jù)不同條件設(shè)置不同的報警級別。
預(yù)警管理
為了提供給上級專家和領(lǐng)導(dǎo)直觀的分析結(jié)果，將監(jiān)測數(shù)據(jù)生成日常報表。報表可設(shè)置周期一天、一周或一月。
數(shù)據(jù)管理
幫助您在了解本風電場智能預(yù)警系統(tǒng)的過程中，如果有遇到不明白的地方，可以聯(lián)系司南導(dǎo)航的技術(shù)人員，我們的工作人員將第一時間予以回復(fù)。
責任編輯：tzh
工商網(wǎng)監(jiān)
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