CN114877864B - 结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变电站环境监测技术领域，公开了结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法及系统。本发明的系统包括监测装置、内部设有通讯模块的设备集成箱和服务器，监测装置包括分别设置于第一监测点、第一基准点、第二监测点和第二基准点的监测模块，监测模块包括北斗定位接收机和静力水准仪；方法包括：步骤S1，监测装置设置；步骤S2，数据采集与传输；步骤S3，数据处理和分析。本发明联合北斗定位和静力水准测量技术进行变电站楼宇的表面位移和沉降监测，使得测量精度能够满足规范要求，且在不同监测点和不同基准点布置静力水准仪，以通过高程传递的方式计算高程坐标值，能够有效解决测量设备布置不便的问题。
Description
技术领域
本发明涉及变电站环境监测技术领域，尤其涉及结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法及系统。
背景技术
变电站由于其地基的不均匀沉降和表面位移，会使站内电网设备结构发生倾斜、地表开裂和电缆沟错位，导致变电站不同程度的破坏，从而影响电力设备正常运行，对电网安全稳定运行造成严重威胁。
北斗高精度定位技术可应用于地质体的平面及高程位移变形监测，当采用静态测量方法时，其观测精度可提高到毫米级。在现有规范《建筑变形测量规范》(JGJ8-2016)中，三等监测要求位移监测点坐标中误差在±10mm，相应的沉降点高差中误差要求在±1.5mm。目前应用于变电站沉降位移监测的北斗卫星定位设备的位移监测精度可以满足位移监测点测量误差在±10mm的要求，但是无法满足沉降点测量误差在±1.5mm的要求，因此，仅仅采用北斗高精度定位技术进行变电站沉降位移监测，无法满足变电站沉降位移监测的高精度要求。
静力水准测量方法是利用自由流动的静止液面上各个点液面是等高的原理进行高程测量，其观测精度可达到亚毫米级，完全满足沉降点测量误差在±1.5mm的要求。采用静力水准测量变电站沉降位移时，若需要获得各测点的绝对沉降量，需要建立一个稳定的工作基点。对于实际工程常遇到无稳定基准点的情况，一般在距离变电站楼宇一定距离的地面稳定位置设置一个基准点，然后在变电站楼宇地基上埋设监测点，将基准点和监测点使用同一条管道串连起来进行高程的监测。然而，静力水准仪安装要求基准点和监测点尽量在一条水平线上，且基准点和监测点之间的上下高差不能超过静力水准仪量程的20％，而静力水准仪的量程一般在0.1m～2m之间，量程较短，在一些现场环境限制较多的场景，难以实现静力水准仪的布置。在楼宇的楼顶进行静力水准仪的布置会相对容易，但是楼层的高度一般较高，此时静力水准仪的量程无法满足要求。
因此，有必要提供一种既便于布置测量设备又能够满足变电站沉降位移监测的高精度要求的变电站沉降位移监测方案。
发明内容
本发明提供了结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法及系统，解决了目前变电站沉降位移监测方法存在测量精度不满足规范要求和测量设备布置不便的缺陷的技术问题。
本发明第一方面提供一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法，包括：
步骤S1，监测装置设置：在待监测变电站楼宇的顶部同一水平面上设置第一监测点和第一基准点，在所述待监测变电站楼宇的地基上设置与所述第一基准点位于同一竖直方向上的第二监测点，在所述待监测变电站楼宇附近的预置地面稳定位置设置与所述第二监测点位于同一水平面上的第二基准点，在所述第一监测点、所述第一基准点、所述第二监测点和所述第二基准点上均安装监测模块，所述监测模块包括北斗定位接收机和静力水准仪；将各所述监测模块与内部设有通讯模块的设备集成箱连接，将所述通讯模块与服务器连接；
步骤S2，数据采集与传输：所述监测模块中的北斗定位接收机采集所在位置处的北斗定位数据，所述监测模块中的静力水准仪采集所在位置处的沉降监测数据，所述通讯模块将所述北斗定位数据和所述沉降监测数据同步传输至所述服务器；
步骤S3，数据处理和分析：所述服务器以所述第二基准点作为北斗定位接收机和静力水准仪的基准点，对所述北斗定位数据和所述沉降监测数据进行处理和分析，其中对所述北斗定位数据仅提取平面坐标值，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述步骤S1包括：
在安装所述监测模块时，通过连接件将北斗定位接收机的底部与静力水准仪的顶部竖直连接。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述步骤S1还包括：
将北斗定位接收机的底部与静力水准仪的顶部竖直连接时，使北斗定位接收机与所连接的静力水准仪之间的距离不大于20cm。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，包括：
根据所述第一基准点和所述第一监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第一监测点相对于所述第一基准点的变化量ΔH1；
根据所述第二基准点和所述第二监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第二监测点相对于所述第二基准点的变化量ΔH2；
将所述变化量ΔH1与所述变化量ΔH2的和作为所述第一监测点相对于所述第二基准点的变化量，得到相应的高程坐标值。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述步骤S1还包括：
将所述服务器与监测平台连接；
所述方法还包括：
步骤S4，所述监测平台接收所述服务器上传的解析数据，对所述解析数据进行存储、展示和/或预警。
本发明第二方面提供一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统，包括：
监测装置，用于监测待监测变电站楼宇，所述待监测变电站楼宇的顶部同一水平面上设有第一监测点和第一基准点，所述待监测变电站楼宇的地基上设有与所述第一基准点位于同一竖直方向上的第二监测点，所述待监测变电站楼宇附近的预置地面稳定位置设有与所述第二监测点位于同一水平面上的第二基准点，所述监测装置包括多个监测模块，其中所述第一监测点、所述第一基准点、所述第二监测点和所述第二基准点上均安装有所述监测模块；每个所述监测模块包括北斗定位接收机和静力水准仪；所述监测模块中的北斗定位接收机用于采集所在位置处的北斗定位数据，所述监测模块中的静力水准仪用于采集所在位置处的沉降监测数据；
设备集成箱，其内部设有通讯模块，所述通讯模块与各所述监测模块连接，所述通讯模块将所述北斗定位数据和所述沉降监测数据同步传输至服务器；
服务器，与所述通讯模块连接，用于以所述第二基准点作为北斗定位接收机和静力水准仪的基准点，对所述北斗定位数据和所述沉降监测数据进行处理和分析，其中对所述北斗定位数据仅提取平面坐标值，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述监测模块中，北斗定位接收机的底部通过连接件与静力水准仪的顶部竖直连接。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述监测模块中，北斗定位接收机与所连接的静力水准仪之间的距离不大于20cm。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述服务器包括：
第一计算模块，用于根据所述第一基准点和所述第一监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第一监测点相对于所述第一基准点的变化量ΔH1；
第二计算模块，用于根据所述第二基准点和所述第二监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第二监测点相对于所述第二基准点的变化量ΔH2；
第三计算模块，用于将所述变化量ΔH1与所述变化量ΔH2的和作为所述第一监测点相对于所述第二基准点的变化量，得到相应的高程坐标值。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述系统还包括监测平台；
所述监测平台与所述服务器连接；所述监测平台用于接收所述服务器上传的解析数据，对所述解析数据进行存储、展示和/或预警。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的系统包括监测装置、内部设有通讯模块的设备集成箱和服务器，监测装置包括分别设置于第一监测点、第一基准点、第二监测点和第二基准点的监测模块，监测模块包括北斗定位接收机和静力水准仪；方法包括：步骤S1，监测装置设置；步骤S2，数据采集与传输；步骤S3，数据处理和分析；本发明联合北斗定位和静力水准测量技术进行变电站楼宇的表面位移和沉降监测，使得测量精度能够满足规范要求，且在不同监测点和不同基准点布置静力水准仪，以通过高程传递的方式计算高程坐标值，能够有效解决测量设备布置不便的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个可选实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法的流程图；
图2为本发明一个可选实施例提供的监测模块的布置示意图；
图3为本发明另一个可选实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法的流程图；
图4为本发明一个可选实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统的结构连接框图；
图5为本发明另一个可选实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统的结构连接框图。
附图标记：
1-监测装置；2-设备集成箱；3-服务器；4-监测平台；10-监测模块；20-通讯模块；30-第一计算模块；31-第二计算模块；32-第三计算模块；101-北斗定位接收机；102-静力水准仪；A-第一监测点；B-第一基准点；C-第二监测点；D-第二基准点；CL-柱子。
具体实施方式
本发明实施例提供了结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法及系统，用于解决目前变电站沉降位移监测方法存在测量精度不满足规范要求和测量设备布置不便的缺陷的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法的流程图。
本发明实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法，包括步骤S1-S3。
步骤S1，监测装置1设置：在待监测变电站楼宇的顶部同一水平面上设置第一监测点A和第一基准点B，在所述待监测变电站楼宇的地基上设置与所述第一基准点B位于同一竖直方向上的第二监测点C，在所述待监测变电站楼宇附近的预置地面稳定位置设置与所述第二监测点C位于同一水平面上的第二基准点D，在所述第一监测点A、所述第一基准点B、所述第二监测点C和所述第二基准点D上均安装监测模块10，所述监测模块10包括北斗定位接收机101和静力水准仪102；将各所述监测模块10与内部设有通讯模块20的设备集成箱2连接，将所述通讯模块20与服务器3连接。
本发明实施例中，通过将北斗定位接收机101和静力水准仪102结合起来，能够实现了在一个建筑物的点位上监测两种结果且满足规范要求。
作为一种具体的实施方式，如图2所示，可以在待监测变电站楼宇上下连接的一个柱子CL上设置第一基准点B和第二监测点C。其中第一基准点B位于柱子CL的顶部，第二监测点C位于柱子CL的底部，从而确保第一基准点B与第二监测点C位于同一竖直方向上。
在一种能够实现的方式中，所述步骤S1包括：
在安装所述监测模块10时，通过连接件将北斗定位接收机101的底部与静力水准仪102的顶部竖直连接。
其中，所述连接件可以是磁盘或者螺丝。
在一种能够实现的方式中，所述步骤S1还包括：
将北斗定位接收机101的底部与静力水准仪102的顶部竖直连接时，使北斗定位接收机101与所连接的静力水准仪102之间的距离不大于20cm。
北斗定位接收机101与所连接的静力水准仪102之间的距离不大于20cm，可以使得北斗定位接收机101与所连接的静力水准仪102所监测的变化保持一致，从而保障数据监测的准确性。
步骤S2，数据采集与传输：所述监测模块10中的北斗定位接收机101采集所在位置处的北斗定位数据，所述监测模块10中的静力水准仪102采集所在位置处的沉降监测数据，所述通讯模块20将所述北斗定位数据和所述沉降监测数据同步传输至所述服务器3。
步骤S3，数据处理和分析：所述服务器3以所述第二基准点D作为北斗定位接收机101和静力水准仪102的基准点，对所述北斗定位数据和所述沉降监测数据进行处理和分析，其中对所述北斗定位数据仅提取平面坐标值，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果。
本实施例中，服务器3以所述第二基准点D作为北斗定位接收机101和静力水准仪102的基准点，即将静力水准仪102在地面上的基准点和北斗定位接收机101的基准点放在同一个固定结构位置上，这样两种设备的基准一样，实现了基准的统一。进而利用两种设备各自的优势，对于监测点上的北斗定位数据只选取其平面坐标，其高程坐标值采用静力水准仪102的监测数据，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果，能够使得表面位移和沉降的测量精度满足规范要求。
在一种能够实现的方式中，所述采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，包括：
根据所述第一基准点B和所述第一监测点A对应静力水准仪102采集的沉降监测数据，计算所述第一监测点A相对于所述第一基准点B的变化量ΔH1；
根据所述第二基准点D和所述第二监测点C对应静力水准仪102采集的沉降监测数据，计算所述第二监测点C相对于所述第二基准点D的变化量ΔH2；
将所述变化量ΔH1与所述变化量ΔH2的和作为所述第一监测点A相对于所述第二基准点D的变化量，得到相应的高程坐标值。
本发明实施例，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，解决了静力水准仪102在变电站楼宇底部布设困难，因量程较短而无法传递的难题。
在一种能够实现的方式中，如图3所示，所述步骤S1还包括：
将所述服务器3与监测平台4连接；
所述方法还包括：
步骤S4，所述监测平台4接收所述服务器3上传的解析数据，对所述解析数据进行存储、展示和/或预警。
通过设置监测平台4，站内安全维护人员可通过查看监测平台4的数据，对近段时间内变电站所处区域的地质变化情况有一个数据方面的直接了解，并对变电站的安全性进行判断，从而可以针对情况及时做出调整，以保证变电站的安全运营。
本发明还提供了一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统。
请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统的结构连接框图。
本发明实施例提供的一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统，包括：
监测装置1，用于监测待监测变电站楼宇，所述待监测变电站楼宇的顶部同一水平面上设有第一监测点A和第一基准点B，所述待监测变电站楼宇的地基上设有与所述第一基准点B位于同一竖直方向上的第二监测点C，所述待监测变电站楼宇附近的预置地面稳定位置设有与所述第二监测点C位于同一水平面上的第二基准点D，所述监测装置1包括多个监测模块10，其中所述第一监测点A、所述第一基准点B、所述第二监测点C和所述第二基准点D上均安装有所述监测模块10；每个所述监测模块10包括北斗定位接收机101和静力水准仪102；所述监测模块10中的北斗定位接收机101用于采集所在位置处的北斗定位数据，所述监测模块10中的静力水准仪102用于采集所在位置处的沉降监测数据；
设备集成箱2，其内部设有通讯模块20，所述通讯模块20与各所述监测模块10连接，所述通讯模块20将所述北斗定位数据和所述沉降监测数据同步传输至服务器3；
服务器3，与所述通讯模块20连接，用于以所述第二基准点D作为北斗定位接收机101和静力水准仪102的基准点，对所述北斗定位数据和所述沉降监测数据进行处理和分析，其中对所述北斗定位数据仅提取平面坐标值，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果。
其中，监测模块10可以通过RS485线、RJ45网线或电源线连接至设备集成箱2，并可以采用站内供电的方式给设备集成箱2进行集中供电。
在一种能够实现的方式中，为保证网络信息安全，可以采用本地解算的方式进行部署，设置该服务器3为站内的本地服务器，从而将相应的监测数据解算程序部署在本地服务器内，监测模块10的监测数据直接以本地有线连接的方式连接到变电站内部网络上，通过内部网络发送至电站内的本地服务器上进行数据解算。
在一种能够实现的方式中，所述监测模块10中，北斗定位接收机101的底部通过连接件与静力水准仪102的顶部竖直连接。
在一种能够实现的方式中，所述监测模块10中，北斗定位接收机101与所连接的静力水准仪102之间的距离不大于20cm。
在一种能够实现的方式中，所述服务器3包括：
第一计算模块30，用于根据所述第一基准点B和所述第一监测点A对应静力水准仪102采集的沉降监测数据，计算所述第一监测点A相对于所述第一基准点B的变化量ΔH1；
第二计算模块31，用于根据所述第二基准点D和所述第二监测点C对应静力水准仪102采集的沉降监测数据，计算所述第二监测点C相对于所述第二基准点D的变化量ΔH2；
第三计算模块32，用于将所述变化量ΔH1与所述变化量ΔH2的和作为所述第一监测点A相对于所述第二基准点D的变化量，得到相应的高程坐标值。
在一种能够实现的方式中，如图5所示，所述系统还包括监测平台4；
所述监测平台4与所述服务器3连接；所述监测平台4用于接收所述服务器3上传的解析数据，对所述解析数据进行存储、展示和/或预警。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体有益效果，可以参考前述方法实施例中的对应有益效果，在此不再赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，监测装置设置：在待监测变电站楼宇的顶部同一水平面上设置第一监测点和第一基准点，在所述待监测变电站楼宇的地基上设置与所述第一基准点位于同一竖直方向上的第二监测点，在所述待监测变电站楼宇附近的预置地面稳定位置设置与所述第二监测点位于同一水平面上的第二基准点，在所述第一监测点、所述第一基准点、所述第二监测点和所述第二基准点上均安装监测模块，所述监测模块包括北斗定位接收机和静力水准仪；将各所述监测模块与内部设有通讯模块的设备集成箱连接，将所述通讯模块与服务器连接；
所述步骤S1包括：在安装所述监测模块时，通过连接件将北斗定位接收机的底部与静力水准仪的顶部竖直连接，使北斗定位接收机与所连接的静力水准仪之间的距离不大于20cm；
步骤S2，数据采集与传输：所述监测模块中的北斗定位接收机采集所在位置处的北斗定位数据，所述监测模块中的静力水准仪采集所在位置处的沉降监测数据，所述通讯模块将所述北斗定位数据和所述沉降监测数据同步传输至所述服务器；
步骤S3，数据处理和分析：所述服务器以所述第二基准点作为北斗定位接收机和静力水准仪的基准点，对所述北斗定位数据和所述沉降监测数据进行处理和分析，其中对所述北斗定位数据仅提取平面坐标值，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果；
所述采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，包括：
根据所述第一基准点和所述第一监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第一监测点相对于所述第一基准点的变化量；
根据所述第二基准点和所述第二监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第二监测点相对于所述第二基准点的变化量；
将所述变化量与所述变化量/>的和作为所述第一监测点相对于所述第二基准点的变化量，得到相应的高程坐标值。
2.根据权利要求1所述的结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：
将所述服务器与监测平台连接；
所述方法还包括：
步骤S4，所述监测平台接收所述服务器上传的解析数据，对所述解析数据进行存储、展示和/或预警。
3.一种结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统，其特征在于，包括：
监测装置，用于监测待监测变电站楼宇，所述待监测变电站楼宇的顶部同一水平面上设有第一监测点和第一基准点，所述待监测变电站楼宇的地基上设有与所述第一基准点位于同一竖直方向上的第二监测点，所述待监测变电站楼宇附近的预置地面稳定位置设有与所述第二监测点位于同一水平面上的第二基准点，所述监测装置包括多个监测模块，其中所述第一监测点、所述第一基准点、所述第二监测点和所述第二基准点上均安装有所述监测模块；每个所述监测模块包括北斗定位接收机和静力水准仪；所述监测模块中的北斗定位接收机用于采集所在位置处的北斗定位数据，所述监测模块中的静力水准仪用于采集所在位置处的沉降监测数据；
设备集成箱，其内部设有通讯模块，所述通讯模块与各所述监测模块连接，所述通讯模块将所述北斗定位数据和所述沉降监测数据同步传输至服务器；
服务器，与所述通讯模块连接，用于以所述第二基准点作为北斗定位接收机和静力水准仪的基准点，对所述北斗定位数据和所述沉降监测数据进行处理和分析，其中对所述北斗定位数据仅提取平面坐标值，采用高程传递法对所述沉降监测数据进行计算以得到高程坐标值，基于所述平面坐标值和所述高程坐标值解析得到所述待监测变电站楼宇的表面位移和沉降结果；
所述监测模块中，北斗定位接收机的底部通过连接件与静力水准仪的顶部竖直连接，北斗定位接收机与所连接的静力水准仪之间的距离不大于20cm；
所述服务器包括：
第一计算模块，用于根据所述第一基准点和所述第一监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第一监测点相对于所述第一基准点的变化量；
第二计算模块，用于根据所述第二基准点和所述第二监测点对应静力水准仪采集的沉降监测数据，计算所述第二监测点相对于所述第二基准点的变化量；
第三计算模块，用于将所述变化量与所述变化量/>的和作为所述第一监测点相对于所述第二基准点的变化量，得到相应的高程坐标值。
4.根据权利要求3所述的结合北斗和静力水准监测变电站沉降位移的系统，其特征在于，所述系统还包括监测平台；
所述监测平台与所述服务器连接；所述监测平台用于接收所述服务器上传的解析数据，对所述解析数据进行存储、展示和/或预警。
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