一城一北斗|庫區高陡邊坡位移監測預警項目

申報單位：青海大唐國際直崗拉卡水電開發有限公司

聯合申報單位：

主要完成人：杜禮斌、虞小兵、任世德、楊維才

一、案例簡介

直崗拉卡水電站庫區中段高陡邊坡距電站壩址2.5km,邊坡順河長約1200m,高達45m～100m,最高140m左右，坡度70°~80°,岸坡高陡且沿河分布多處孤立的危巖體，人員無法到達，無法用常規邊坡 監測手段對該部位進行安全監測。為此，本項目擬針對該高陡邊坡的區域分布特點，通過在庫區高陡邊坡 上人工配合無人機拋投的方式布設若干監測點，借助現代衛星空間定位技術手段對庫區形變體進行實時動 態跟蹤監測和事后周期性高精度監測，并采用我國自主研制的北斗衛星定位技術對該庫區形變體地表變形 進行實時動態高精度監測，以厘米至毫米級的精度及時發現庫區形變體變形狀況，進而掌握庫區高陡邊坡 的變形規律，為庫區形變體災害預警和水電安全生產提供重要基礎信息。

二、技術方案

1)測點布設：由于該區域局部部位人員無法到達，計劃采用無人投遞的方法將監測設備布設到監測 點。由于危險區域存在塌方量較大的風險，首先需要采用具備高清攝像頭的無人機進行選點，(為了盡可 能捕捉到危及庫區安全近萬方方量的較大型塌方，選點時至少至崖邊10米以上)確定點位后，采用重型 無人攜帶監測設備拋撒至監測點，對其進行連續實時監測。

2)設備研制：隨著芯片技術的日益發展，小型化接收機板卡需求趨勢日益明顯。基于此，在已有的 GNSS硬件設備研制工作基礎之上，該項目擬研制具有云存儲功能的GNSS多模接收機。產品不僅集成無 線傳輸模塊、電源控制模塊、存儲單元、主控單元和高精度GNSS定位板卡，將高精度的定位處理模塊移 至監測云平臺處理系統，使監測終端體積縮小為傳統GNSS接收機的1/4,使監測終端功耗大幅降低。利 用云平臺保障高變形監測精度的同時，為實現GNSS技術在變形監測領域的應用提供專業級硬件支持。根 據高陡邊坡現場環境，北斗監測終端分為兩類：常規型監測裝置和拋撒型監測裝置。常規型監測裝置主要 由北斗接收機、監測墩、太陽能電池板、蓄電池4部分構成。拋撒型監測裝置主要由無人機、北斗接收機、 拋撒遙控裝置、太陽能電池板、鋰電池4部分構成。拋撒時擬采用視頻遠程、位置智能識別、遠程遙控三 種形式；鋼釬采用特殊的倒鉤式設計，可以使其牢固的附著在形變體上。

3)平臺部署：監測云平臺部署主要包括：網絡云資源服務器的申請、安全策略配置、NTRIP Caster 的安裝、高精度監測軟件的安裝、SQL Server數據庫安裝、工作目錄創建、FTP服務軟件安裝、輔助產品 自動化腳本的安裝、數據文件管理自啟動程序安裝、數據庫備份與郵件服務功能開啟、網頁服務開啟和微 信小程序部署等內容。本平臺擬采用騰訊云網絡計算資源，實現主要由數據管理、實時數據處理和應用服 務三大子系統組成的變形監測服務云平臺，按照功能獨立分布于三臺服務器上。數據管理系統通過服務的 方式，通過專有網絡，實現公布于不同區域實時監測數據的實時接收、管理、存儲和下發；實時數據處理 系統通過從數據管理服務器自動獲取實時和事后數據進行實時處理實現多監測網并行監測；應用服務系統 通過部署WEB與小程序服務，將數據庫中監測結果按用戶請求的方式發播給不同用戶。

4)系統集成：系統集成主要包括終端、網絡、云平臺應用系統、微信小程序系統、郵件報表(E-mail) 等形式為用戶提供便捷監測應用服務。

三、創新亮點

1)高精度北斗衛星定位：北斗衛星定位技術主要依賴于衛星的良好跟蹤。高陡邊坡載體由于陡坡的 存在會導致衛星可視空間被大打折扣，甚至只存在半邊天的情況。針對這一情況，本項目針對高陡邊坡位 移高精度數據處理、定位算法研究。2)高陡邊坡地形模型構建：衛星定位數據處理一般采用各向同性地 形模型的假設。然后高陡邊坡各個方向的地面高度差異較大，嚴重影響衛星定位時算法的設計。針對這一 情況，本項目進行高陡邊坡地形模型構建，用于北斗衛星定位時的算法優化。3)無人拋撒裝置：國內外 目前針對無人到達地區的高精度定位終端的安裝技術研究較少。因此，本項目利用無人機技術進行拋撒型 北斗監測裝置研究，以解決無法安裝區域的設備實施問題。4)云平臺在線監測：北斗衛星定位技術較為 專業。針對這一情況，本項目設計采用云服務器、網頁應用系統、微信小程序系統、郵件報表(E-mail) 等形式為用戶提供云服務在線監測，即使非專業人員也可通過便捷獲取監測最新動態。