吳釗平1，吳 巧1，毛清華1，劉海兵，全 軍，曹金華

(1.天生橋二級(jí)水力發(fā)電有限公司，貴州 興義，562400；2.重慶徠測(cè)科技發(fā)展有限公司，重慶 南岸，400060)

近年來(lái)隨著能源危機(jī)的爆發(fā)，水利水電工程在我們?nèi)粘Ｉ钪衅鸬降淖饔迷絹?lái)越突出。水利水電工程既可造福于人類(lèi)，但若管理不善又會(huì)給社會(huì)和人類(lèi)帶來(lái)慘重的災(zāi)難和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。歷史上因潰壩給下游造成毀滅性災(zāi)難的例子并不鮮見(jiàn)。因此，加強(qiáng)大壩與高邊坡的變形監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，是水利水電工程安全管理的必須內(nèi)容。

1 邊坡變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的意義及目的

1.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的意義

邊坡巖土體往往呈現(xiàn)出非均質(zhì)性和各向異性，在開(kāi)挖、堆載、降雨、河流沖刷、庫(kù)水位升降與地震等外部荷載作用下很容易進(jìn)入局部或瞬態(tài)大變形乃至失穩(wěn)滑動(dòng)。我國(guó)每年由于巖土體失穩(wěn)而引發(fā)的大小滑坡數(shù)百萬(wàn)次，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)100億元～200億元。因此，對(duì)于邊坡工程特別是大型復(fù)雜邊坡，除了進(jìn)行常規(guī)的工程地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)外，尚應(yīng)及時(shí)有效地開(kāi)展邊坡工程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)邊坡失穩(wěn)的可能性和滑坡的危險(xiǎn)性，并提出相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施，對(duì)于確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。

1.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的目的

(1)評(píng)價(jià)邊坡施工及其使用過(guò)程中邊坡的穩(wěn)定程度，并做出有關(guān)預(yù)報(bào)，為崩塌、滑坡的正確分析評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及治理工程等，提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)；

(2)為防治滑坡及可能的滑動(dòng)和蠕動(dòng)變形提供技術(shù)依據(jù)，預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)今后邊坡的位移、變形的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)監(jiān)測(cè)可對(duì)巖土體的時(shí)效特性進(jìn)行相關(guān)的研究；

(3)對(duì)已經(jīng)發(fā)生滑動(dòng)破壞的邊坡和加固處理后的滑坡，監(jiān)測(cè)結(jié)果也是檢驗(yàn)崩塌、滑坡分析評(píng)價(jià)及滑坡處理工程效果的尺度；

(4)為進(jìn)行有關(guān)位移分析及數(shù)值模擬計(jì)算提供參數(shù)。

2 水電站大壩邊坡變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及架構(gòu)

2.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)具備獨(dú)立的測(cè)記功能，所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)科學(xué)快捷，監(jiān)測(cè)成果能夠?yàn)榇髩伟踩\(yùn)行及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供依據(jù)；監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，滿(mǎn)足連續(xù)正常運(yùn)行需要，監(jiān)控成果及時(shí)可靠；在保證長(zhǎng)期可靠有效的前提下，采用最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案，操作均采用最簡(jiǎn)潔的設(shè)置，做到直觀方便、性能穩(wěn)定及維護(hù)簡(jiǎn)單；系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)信息采用國(guó)際或國(guó)內(nèi)通用的標(biāo)準(zhǔn)格式，便于系統(tǒng)功能擴(kuò)充和監(jiān)測(cè)成果的開(kāi)發(fā)利用；軟件系統(tǒng)支持其它監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)分析、支持人工巡檢記錄等。

2.2 Nova TM50測(cè)量機(jī)器人

測(cè)量機(jī)器人又叫全站儀，即是全站型電子測(cè)距儀(Electronic Total Station)，是一種集光、電、機(jī)為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集豎直角、水平角、平距、斜距、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)，是電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀及微處理器相結(jié)合的光電儀器。目前，世界上全站儀的品牌主要有徠卡、拓普康、尼康、南方、索佳等，而作為全天候自動(dòng)化系統(tǒng)，徠卡全站儀具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不論是精度還是驅(qū)動(dòng)馬達(dá)方面的技術(shù)都遙遙領(lǐng)先。

徠卡Nova TM50新一代精密監(jiān)測(cè)機(jī)器人集成了市場(chǎng)上最高精度的測(cè)角和測(cè)距系統(tǒng)，自動(dòng)照準(zhǔn)(ATR)距離達(dá)3000m，免去超遠(yuǎn)距離人工難以照準(zhǔn)的煩惱，降低外業(yè)人員工作強(qiáng)度。自動(dòng)照準(zhǔn)角度精度突破性地達(dá)到0.5″，從而確保TM50無(wú)與倫比的監(jiān)測(cè)精度。儀器還具備靈活多樣的數(shù)據(jù)交換方式，此外，儀器還具備IP65超高防塵防水等級(jí)、高分辨率的圖像測(cè)量技術(shù)、智能電源管理系統(tǒng)和高效便捷的WLAN傳輸模塊等，保障了儀器在惡劣環(huán)境下高精度、高效率，全天候智能化地完成監(jiān)測(cè)工作。集成了內(nèi)存、SD卡、U盤(pán)多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，可以隨時(shí)隨地拷貝數(shù)據(jù)到電腦，兼?zhèn)渌{(lán)牙、WLAN、USB、RS232多種通訊方式，數(shù)據(jù)傳輸更靈便。高頻率廣角相機(jī)幀頻率高達(dá)20Hz，實(shí)時(shí)獲取測(cè)量目標(biāo)高清影像，“點(diǎn)擊&轉(zhuǎn)動(dòng)”功能，在圖像上進(jìn)行點(diǎn)擊，驅(qū)動(dòng)儀器旋轉(zhuǎn)并照準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)獲取全景圖像，方便檢查測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。高分辨率望遠(yuǎn)鏡相機(jī)30倍變焦，高分辨率圖像，更加精確捕獲較遠(yuǎn)處測(cè)量目標(biāo)，并具有自動(dòng)對(duì)焦功能，對(duì)焦更快、更精確，取代人工對(duì)焦環(huán)節(jié)，提高測(cè)量效率，避免人員視力疲勞。TM50繼承了TM30(TM30為T(mén)CA2003的升級(jí)換代產(chǎn)品)的優(yōu)秀特征，獨(dú)特的小視場(chǎng)技術(shù)(可高達(dá)9.4′)賦予了TM50出色監(jiān)測(cè)性能。

2.3 邊坡變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、控制系統(tǒng)、告警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)管理等部分組成。外部變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括三個(gè)方面：

(1)土建施工與安裝，包括施工材料的準(zhǔn)備，儀器設(shè)備采購(gòu)運(yùn)輸，觀測(cè)房、工作基點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土建施工，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝；

(2)變形監(jiān)測(cè)，包括系統(tǒng)設(shè)置、自動(dòng)化采集、數(shù)據(jù)解算；

(3)數(shù)據(jù)分析處理及運(yùn)行維護(hù)，包括圖表輸出、報(bào)告編寫(xiě)、變形趨勢(shì)分析、預(yù)警預(yù)報(bào)；系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等。

圖1 自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架及組成

2.3.1 數(shù)據(jù)采集

測(cè)量機(jī)器人(TM50、反射棱鏡)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主體設(shè)備。觀測(cè)設(shè)備的性能和質(zhì)量直接影響著變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性及可靠性；同時(shí)，觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行周期長(zhǎng)，而且這些設(shè)備可能將在潮濕、多粉塵、炎熱的惡劣環(huán)境下工作，這對(duì)項(xiàng)目所采用的將長(zhǎng)期在室外運(yùn)行的設(shè)備提出了很高的要求。因此，測(cè)量機(jī)器人的選型須考慮其照準(zhǔn)精度、測(cè)角精度、測(cè)距精度、測(cè)量范圍、小角度視窗識(shí)別能力、穩(wěn)定性、可靠性、密封程度、制作工藝、防水性、防震性等因素。

2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是整個(gè)外觀自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的“神經(jīng)”，在自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，外業(yè)測(cè)量機(jī)器人采集到的數(shù)據(jù)都必須通過(guò)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)控制中心室，同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心也需要通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和控制?？焖?、穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊可以保證變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有序地連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)，通訊設(shè)備必須能經(jīng)受各種惡劣天氣(如冰凍、干旱、潮濕等)的侵蝕。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)距控制中心一般都有數(shù)百米乃至數(shù)十公里，數(shù)據(jù)傳輸方式通常而言有3種方式，即電纜(光纖)傳輸、無(wú)線網(wǎng)橋定向傳輸、GPRS(或其它公網(wǎng))傳輸。每種方式有其特點(diǎn)：電纜(光纖)傳輸方式效果最好，但距離長(zhǎng)的情況下布線困難，信號(hào)也會(huì)隨之衰減(需加信號(hào)放大器)，不適于遠(yuǎn)距離傳輸；無(wú)線網(wǎng)橋定向傳輸方式傳輸效果也很好，但每個(gè)網(wǎng)橋的傳輸距離有一定限制，長(zhǎng)距離需要多個(gè)網(wǎng)橋以接力方式傳輸；而GPRS方式在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)都能進(jìn)行，最適合遠(yuǎn)程傳輸，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)質(zhì)量直接受到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量的影響，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定的區(qū)域經(jīng)常會(huì)掉線。

TM50測(cè)量機(jī)器人出來(lái)后是RS232通訊協(xié)議，溫度氣壓傳感器是485通訊協(xié)議，但由于TM50測(cè)量機(jī)器人只有一個(gè)口，而且這個(gè)口同時(shí)擔(dān)負(fù)通訊和供電的任務(wù)，所以這個(gè)地方要先用徠卡專(zhuān)用的GEV220Y型電纜把供電和通訊分成2路，再用RS232通訊電纜同MOXA串口服務(wù)器相連，溫度氣壓傳感器直接使用帶485協(xié)議的串口服務(wù)器，把所有網(wǎng)信號(hào)的設(shè)備匯入交換機(jī)，然后使用光端機(jī)把網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)通過(guò)光纖進(jìn)行傳導(dǎo)到控制中心機(jī)房?jī)?nèi)，再通過(guò)光端機(jī)將光轉(zhuǎn)換為T(mén)CP/IP協(xié)議，通過(guò)通訊線連到交換機(jī)上(也可以直接連接服務(wù)器或工控機(jī))，再利用通信線同服務(wù)器或者工控機(jī)相連(把串口服務(wù)器放前端的好處就是維護(hù)的時(shí)候在能ping通串口服務(wù)器的情況下能保證通訊正常，不至于花費(fèi)更多時(shí)間到光纖通訊上，方便維護(hù)檢查系統(tǒng)不通的原因)。

2.3.3 系統(tǒng)供電

在系統(tǒng)建設(shè)中需要為控制中心服務(wù)器、監(jiān)測(cè)站供電，根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)供電設(shè)備功耗情況，遵循安裝方便可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單的原則。控制中心通常建立在后方，具備接入交流電的的條件，可以使用220V交流電，并配備UPS穩(wěn)壓備用電源，既保證電壓的穩(wěn)定性，又在斷電的情況下為設(shè)備提供不間斷電源，一般蓄電池應(yīng)配備能提供6h～8h的蓄電量。

水電站大壩邊坡一般通過(guò)鋪設(shè)電纜，由配電機(jī)房向全站儀觀測(cè)房供電。在觀測(cè)房安裝電源防雷設(shè)備、凈化設(shè)備、UPS設(shè)備，在觀測(cè)房放置一個(gè)設(shè)備保護(hù)機(jī)柜，固定在觀測(cè)房墻內(nèi)臨近觀測(cè)墩的一側(cè)，設(shè)備機(jī)柜內(nèi)將安裝設(shè)備專(zhuān)用電源適配器、防雷插排、串口服務(wù)器、485轉(zhuǎn)232模塊、光纖盒，空氣開(kāi)關(guān)和電源避雷器安裝在電源進(jìn)觀測(cè)房的壁裝控制盒內(nèi)。

2.3.4 防雷接地

外觀監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)由精密的電子設(shè)備組成，長(zhǎng)期運(yùn)行于野外環(huán)境中，需要建立對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸、供電設(shè)備有保護(hù)作用的防雷系統(tǒng)。直擊雷防護(hù)，應(yīng)設(shè)置避雷針和接地系統(tǒng)，接地電阻小于10Ω。

測(cè)量機(jī)器人安置于觀測(cè)房?jī)?nèi)，其包括防直接雷和感應(yīng)雷兩個(gè)方面。具體設(shè)備防雷措施包括：

(1)測(cè)站應(yīng)用有防直擊雷的防護(hù)措施，避雷針與地網(wǎng)作可靠連接。觀測(cè)房嚴(yán)格按規(guī)范布置其接地點(diǎn)；

(2)電力線進(jìn)入之前，加裝中光ZGG40-385電力線電涌防護(hù)設(shè)備，避雷器必須接地良好，接地電阻不得大于4Ω。

感應(yīng)雷防護(hù)：感應(yīng)雷的防護(hù)參考城區(qū)內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的防護(hù)措施，不使用市電的不需要加裝電源避雷器。本防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該從三個(gè)方面考慮，天饋線防雷、電源線防雷、信號(hào)線防雷。電器設(shè)備須加裝天饋線電涌防護(hù)設(shè)備，電力線電涌防護(hù)設(shè)備、通信線(數(shù)據(jù)線)電涌防護(hù)設(shè)備。

2.3.5 控制分析

外觀自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，控制、管理均需要在無(wú)人值守的情況下完成，因此，要將各子系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析)科學(xué)合理地組織起來(lái)，并在無(wú)人參與的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取、處理、分析、預(yù)警、預(yù)報(bào)等功能，系統(tǒng)的自我控制與管理則是及其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。系統(tǒng)控制與管理軟件必須能夠合理地分配系統(tǒng)的各項(xiàng)資源，及時(shí)調(diào)度作業(yè)命令，并時(shí)刻檢查系統(tǒng)各項(xiàng)硬件的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，用戶(hù)可以根據(jù)管理軟件的提示，準(zhǔn)確定位故障位置，保證維修工作的及時(shí)進(jìn)行。

數(shù)據(jù)處理與分析是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，邊坡、大壩在施工和運(yùn)營(yíng)期間，由于受到多種因素的綜合影響，會(huì)產(chǎn)生變形，變形如果超出了規(guī)定的限度，就會(huì)影響建筑物的正常使用，一旦潰壩，將導(dǎo)致巨大的損失。為此，要求系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)到幾個(gè)毫米的變形量。因此，數(shù)據(jù)處理軟件必須具有解算精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，為保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)分析軟件必須具有準(zhǔn)確評(píng)估計(jì)算精度，科學(xué)分析變形信息的能力；系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)觀測(cè)采集、數(shù)據(jù)解算處理、整編分析、預(yù)警、報(bào)警、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、報(bào)表(圖形)輸出、設(shè)備管理等功能的自動(dòng)化；數(shù)據(jù)庫(kù)采用開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，允許第三方以DLL或COM組件方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)。

中心控制分析處理系統(tǒng)軟件選用徠卡GeoMoS遠(yuǎn)程控制分析軟件。徠卡GeoMoS軟件是徠卡公司推出的專(zhuān)門(mén)用于永久監(jiān)測(cè)物體位移的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)軟件，該軟件分兩個(gè)部分：監(jiān)測(cè)模塊與分析模塊。監(jiān)測(cè)模塊集成了包括各種全站儀與GPS(包括徠卡新近推出的1200系統(tǒng))、氣象傳感器、地質(zhì)傳感器的數(shù)據(jù)采集，可進(jìn)行測(cè)量周期與測(cè)量點(diǎn)類(lèi)的管理、定義各種限差、用多種方法確定測(cè)站坐標(biāo)、選定測(cè)量數(shù)據(jù)的改正方式和自動(dòng)計(jì)算變形結(jié)果、顯示當(dāng)前各種測(cè)量信息，各種超限信息可通過(guò)E-MAIL自動(dòng)發(fā)送，可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與單機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)庫(kù)支持多用戶(hù)操作。分析模塊可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯與處理，結(jié)果能以圖形和數(shù)字方式顯示，并輸出各種兼容數(shù)據(jù)格式(如ASCII，DGN，WMF)?？蛇M(jìn)行超限探測(cè)、各種注記。用戶(hù)也可以自定義圖形和報(bào)告格式，并可加載其他后處理軟件。在硬件系統(tǒng)(徠卡測(cè)量機(jī)器人、GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng))也采用徠卡產(chǎn)品的情況下，它們之間能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的無(wú)縫連接。其功能如下：

(1)數(shù)據(jù)成果自動(dòng)分析：GeoMoS軟件分為監(jiān)測(cè)器和分析器兩部分，系統(tǒng)調(diào)試完成后，將進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，所以采集到的數(shù)據(jù)將由系統(tǒng)按照我們?cè)O(shè)定的觀測(cè)路線進(jìn)行自動(dòng)化觀測(cè)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳回控制中心GeoMoS軟件數(shù)據(jù)庫(kù)，分析器將對(duì)實(shí)時(shí)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析處理。

(2)站點(diǎn)圖生成：待第一次測(cè)量完成后，系統(tǒng)就可以自動(dòng)生成測(cè)點(diǎn)的網(wǎng)型圖，該圖包含了位置、點(diǎn)號(hào)、變形是否超限等，超限點(diǎn)會(huì)在圖上以不同的顏色表現(xiàn)出來(lái)，用戶(hù)還可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊超限點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成超限的測(cè)量具體數(shù)據(jù)，一目了然，方便用戶(hù)查看測(cè)量點(diǎn)的情況。

(3)縱向、橫向及高程位移分析：數(shù)據(jù)分析可以分為實(shí)時(shí)分析和歷史分析，單點(diǎn)分析和面狀分析?？v向(或橫向及高程)位移分析可以多點(diǎn)、也可以單點(diǎn)，隨著時(shí)間的延續(xù)，各個(gè)方向量值可以生成與時(shí)間相關(guān)的線性函數(shù)。縱軸表示監(jiān)測(cè)值，橫軸表示時(shí)間，可以給監(jiān)測(cè)值設(shè)置預(yù)警限值，并且按照?qǐng)?bào)警級(jí)別可以設(shè)置不同的限差值。

(4)速率分析：以曲線的形式顯示選中點(diǎn)的變化速度曲線，分X、Y、H方向分別表示。軟件從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取速度數(shù)據(jù)，以曲線的方法顯示。

(5)成果報(bào)送形式：日常報(bào)表可以根據(jù)以上各種分析結(jié)果，歸納出變化速率，最大變形值，最小變形值，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性，整體變形趨勢(shì)等信息。根據(jù)需要提供日?qǐng)?bào)、周報(bào)或月報(bào)等多種報(bào)表形式。相關(guān)專(zhuān)家和領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)報(bào)表分析可以對(duì)被監(jiān)測(cè)體及時(shí)作出診斷，并反饋意見(jiàn)。變形數(shù)據(jù)處理結(jié)果可用不同的方法來(lái)顯示。時(shí)間序列圖，表示在所選擇時(shí)間段上的移動(dòng)趨勢(shì)，多個(gè)測(cè)點(diǎn)可以同時(shí)在一個(gè)圖像上表示；矢量圖，將測(cè)點(diǎn)變形量按照用戶(hù)定義的方位角矢量分解成變形分量，更直觀、更具參考價(jià)值；累積位移圖，可直觀地提供長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)測(cè)點(diǎn)的累積位移量；多屬性圖表，可以將庫(kù)水位、降水量等環(huán)境因素變化與測(cè)點(diǎn)變形數(shù)據(jù)變化同時(shí)顯示。能輸出文本及圖形的觀測(cè)結(jié)果。

(6)設(shè)備接入：GeoMoS軟件能無(wú)縫連接到TM50測(cè)量機(jī)器人、遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)、溫度氣壓計(jì)，并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)TM50測(cè)量的距離結(jié)合溫度氣壓計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)化改正，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程重啟功能。

(7)系統(tǒng)擴(kuò)容：GeoMoS軟件為大型監(jiān)測(cè)控制軟件，可以接入多設(shè)備，后期如果需要擴(kuò)容，GeoMoS支持該功能，最大可以控制256臺(tái)測(cè)量機(jī)器人，同時(shí)支持接入本地或者相同內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)段下的徠卡GNSS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

(8)自動(dòng)運(yùn)行：系統(tǒng)軟件一旦設(shè)置好并開(kāi)始運(yùn)行后，無(wú)需人工干預(yù)，軟件可自動(dòng)運(yùn)行。

(9)預(yù)警預(yù)報(bào)：GeoMoS軟件可以設(shè)置四種限差(絕對(duì)限差、短時(shí)限差、長(zhǎng)時(shí)限差、回歸限差)，每種限差又分為三種等級(jí)(一級(jí)限差、二級(jí)限差、三級(jí)限差)，每種等級(jí)可以設(shè)置不同的報(bào)警方式。一旦位移量達(dá)到限差級(jí)別，系統(tǒng)將通過(guò)聲音、消息提示等方式報(bào)警。

(10)粗差：GeoMoS軟件可以實(shí)現(xiàn)粗差的探測(cè)，可以對(duì)粗差進(jìn)行剔除(例如：測(cè)錯(cuò)棱鏡后，不會(huì)認(rèn)為是監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移)。

(11)故障報(bào)警：GeoMoS軟件具有事件提醒消息報(bào)警功能，可以在軟件中編輯各種事件(例如設(shè)備電源損壞，設(shè)備無(wú)響應(yīng)等)的報(bào)警方式，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)該狀況，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。

(12)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：GeoMoS軟件具有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，能實(shí)現(xiàn)84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為54坐標(biāo)、施工坐標(biāo)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)量的投影，能將54坐標(biāo)、施工坐標(biāo)投影到用戶(hù)自己假定的坐標(biāo)系上(例如：投影到壩體的切向或者法向上)。

(13)測(cè)量錯(cuò)誤管理：GeoMoS軟件能實(shí)現(xiàn)超限重測(cè)，棱鏡遮擋等事情相應(yīng)處理動(dòng)作的設(shè)置，可以設(shè)定具體的處理辦法(如：重測(cè)幾次或者多長(zhǎng)時(shí)間后重測(cè))。

(14)數(shù)據(jù)備份：GeoMoS軟件采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與恢復(fù)，防止因系統(tǒng)崩潰而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，也可以在更換服務(wù)器時(shí)恢復(fù)到新的服務(wù)器上保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

3 應(yīng)用實(shí)例

天生橋二級(jí)電廠位于貴州省黔西南州，為了給電廠首部右岸邊坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)12個(gè)外觀監(jiān)測(cè)點(diǎn)(包括DS1、DS2、DS3、DS4、DS5、DS6、DS7、DS8、DS9、DS11、DS12，儀器架設(shè)于DS10點(diǎn))納入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，配備了徠卡Nova TM500.5″R1000測(cè)量機(jī)器人1臺(tái)，徠卡PAA-33X數(shù)字溫度氣壓儀1支，?？低旸S-2DC7520IW-A星光智能球機(jī)2臺(tái)。

變形觀測(cè)點(diǎn)共10個(gè)，分布在首部左岸邊坡，后視控制點(diǎn)在入廠道路旁邊的穩(wěn)固擋墻上(DS9)，整個(gè)系統(tǒng)在GeoMoS-cn監(jiān)測(cè)軟件的控制與管理下自動(dòng)運(yùn)行，每一變形點(diǎn)都采用盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)，11個(gè)點(diǎn)(包括后視控制點(diǎn)DS9在內(nèi))一個(gè)測(cè)回的觀測(cè)時(shí)間大約4min。

大壩邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立包括兩大部分：建筑工程、設(shè)備安裝工程。建筑工程包括觀測(cè)房修建，光纖電纜鋪設(shè)，自動(dòng)窗的安裝，屋頂防水，室內(nèi)刮白吊頂?shù)?。系統(tǒng)通訊路線如圖2。

圖2 天生橋二級(jí)電廠邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊路線

4 結(jié)語(yǔ)

水電作為可再生的清潔能源，在我國(guó)能源發(fā)展史中占有極其重要的地位，支撐著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在水電能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，安全無(wú)疑是每個(gè)水電站不可忽視的問(wèn)題，水電站大壩和高邊坡都是具有高勢(shì)能的危險(xiǎn)源，在地質(zhì)環(huán)境惡劣和氣候條件復(fù)雜多變的水電站，大壩和邊坡穩(wěn)定性受到嚴(yán)重考驗(yàn)，必須進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。徠卡自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)GNSS監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)機(jī)器人監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在野外惡劣的自然環(huán)境下24h不間斷地采集和傳輸數(shù)據(jù)，以多方位立體式實(shí)施監(jiān)控整個(gè)邊坡或大壩的實(shí)時(shí)變化情況，為分析邊坡或大壩的變形趨勢(shì)提供了真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源，為政府及相關(guān)科研單位研究和防治災(zāi)害，保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供了數(shù)據(jù)支撐。目前，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在水利水電、礦山、地鐵等監(jiān)測(cè)領(lǐng)域都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和令人滿(mǎn)意的結(jié)果，表現(xiàn)出了良好而廣泛的應(yīng)用前景。