名師講堂

2024年5月7日

第13期

01 GNSS的卓越表現

近年來，隨著科技的飛速發展和國家自主創新能力的不斷提升，我國在GNSS（全球導航衛星系統）領域取得了顯著成就，并在土建、橋隧、公路、水利、防災減災、勘探、農業、電力、海事等領域得到廣泛應用，創造出巨大的社會效益和經濟效益。

*數據圖來源于行行查研究中心，侵聯刪

02 你了解GNSS嗎？

GNSS（Global Navigation Satellite System）是指全球導航衛星系統，這是一個泛指所有衛星導航系統的術語。它由一組或多組衛星及其相應的地面控制系統、監測站和增強系統共同組成，向地球表面及近地空間的用戶提供連續、實時、全天候的三維定位、導航和授時服務。在工程監測領域，它作為一種高精度、實時、遠程且自動化程度高的位移變形監測技術被廣泛應用。

其位移監測的基本原理是——

利用安裝在目標結構上的GNSS接收機接收多顆衛星發射的信號，通過測量信號傳播時間差（TOA）或偽距差（PRD）計算出接收機相對于衛星的精確三維坐標。通過對比不同時間點的坐標數據，可以精確計算出結構在三維空間中的位移變化。如果有多臺接收機同時部署在同一個工程區域內，還可以實現相對位移監測或建立區域參考網絡，從而提高監測精度。

WH-GNSS全球導航衛星系統 設備特點

? 安全

操作系統：采用自主特色的雙操作系統設計，自動重啟啟用備份系統，確保接收機正常工作；

工業設計：工業級設計，IP67防水防塵；

? 高效

數據通信：內置4G全網通通信模塊，支持mqtt協議，支持遠程4G升級；

? 智能

工作模式：采用自主研發的北斗核心芯片技術，整機4G帶GNSS天線野外正常工作模式下功耗低于2w，GNSS正常野外工作國內功耗最低；（實測100w，50anh太陽能供電系統連續15天陰雨天氣可正常工作）。

產品參數

03 GNSS為何優于人工監測

我國結構位移變形監測手段的迭代歷程，經歷了傳統監測手段到現代監測手段兩個階段。

傳統監測手段主要包括人工巡視和人工測量。早期主要依靠監測人員的觀測和經驗判斷，監測人員通過直觀觀察結構位移變形情況，來判斷是否存在安全隱患，該種方法容易主觀性過強、監測結論不準確。

后來引入測量儀器（如水準儀、經緯儀等），盡管提高了監測精度，但是監測工況復雜，需工作人員到現場觀測，受限于現場、天氣、人工等因素，存在監測精度低、觀測范圍狹窄、獲取數據困難、工作強度大、數據反饋不及時等問題。

當GNSS技術出現后，因具備定位精度高、同時測定點的三維位移、測站間無需保持通視、全天候監測等特性，被引入到結構位移變形監測中，逐漸替代人工測量，成為結構位移變形監測的“守衛者”。

基于GNSS技術，在待測結構重點部位布設GNSS監測設備，實現了結構位移變形監測24小時全天候自動化監測和預警，極大提高了結構位移變形的監測和預警能力，有力保障了房屋、橋隧、公路、大壩、邊坡工程等建、構筑物的安全。

因此，GNSS技術替代傳統人工，應用于結構位移變形監測，這是科技發展和市場要求的必然結果。

04 GNSS結構健康監測應用

地質災害監測

如滑坡（邊坡）、地面沉降、地震活動區的位移監測，GNSS能夠實時捕捉地表微小的形變，為預警系統提供關鍵數據，助力災害防范與應急響應。

建、構筑物監測

高樓大廈、大型橋梁、隧道等基礎設施在施工期間及運營階段，使用GNSS監測結構的垂直沉降、水平位移變化，確保施工安全，評估結構穩定性，指導維護決策。

大型土木工程

如大壩、堤防、礦坑等工程，GNSS監測能夠監測壩體沉降、邊坡穩定性、采空區塌陷等情況，確保工程安全運行。

軌道交通

鐵路、地鐵線路的路基沉降、隧道收斂等位移監測，確保軌道幾何狀態良好，保障列車運行安全。

油氣管道、輸電線路監測

GNSS可監測長距離管線或架空線路的地形變化、凍土融化導致的位移，防止因地質活動引發的安全事故。

環境影響監測

例如大型建設項目對周邊環境（如古建筑、文物保護區域）的影響評估，通過GNSS監測周邊建筑物或遺址的微小位移，確保施工不會對其造成損害。

GNSS應用于工程監測，極大提高了監測的精度與效率，使工程安全監測自動化、智能化。通過高精度測量，有效監控建筑、橋梁、大壩、邊坡等結構的微小位移，及時預警潛在風險，確保建、構筑物結構穩定和安全。

此外，GNSS技術簡化了監測流程，減少了人力需求，對工程成本控制具有重要意義，也為行業的可持續發展注入了新的動力。

未來，華和物聯將繼續致力于技術創新和應用拓展，為更多工程安全項目提供優質服務，讓工程安全惠及每一個人。