名师讲堂

2024年5月7日

第13期

01 GNSS的卓越表现

近年来，随着科技的飞速发展和国家自主创新能力的不断提升，我国在GNSS（全球导航卫星系统）领域取得了显著成就，并在土建、桥隧、公路、水利、防灾减灾、勘探、农业、电力、海事等领域得到广泛应用，创造出巨大的社会效益和经济效益。

*数据图来源于行行查研究中心，侵联删

02 你了解GNSS吗？

GNSS（Global Navigation Satellite System）是指全球导航卫星系统，这是一个泛指所有卫星导航系统的术语。它由一组或多组卫星及其相应的地面控制系统、监测站和增强系统共同组成，向地球表面及近地空间的用户提供连续、实时、全天候的三维定位、导航和授时服务。在工程监测领域，它作为一种高精度、实时、远程且自动化程度高的位移变形监测技术被广泛应用。

其位移监测的基本原理是——

利用安装在目标结构上的GNSS接收机接收多颗卫星发射的信号，通过测量信号传播时间差（TOA）或伪距差（PRD）计算出接收机相对于卫星的精确三维坐标。通过对比不同时间点的坐标数据，可以精确计算出结构在三维空间中的位移变化。如果有多台接收机同时部署在同一个工程区域内，还可以实现相对位移监测或建立区域参考网络，从而提高监测精度。

WH-GNSS全球导航卫星系统 设备特点

• 安全

操作系统：采用自主特色的双操作系统设计，自动重启启用备份系统，确保接收机正常工作；

工业设计：工业级设计，IP67防水防尘；

• 高效

数据通信：内置4G全网通通信模块，支持mqtt协议，支持远程4G升级；

• 智能

工作模式：采用自主研发的北斗核心芯片技术，整机4G带GNSS天线野外正常工作模式下功耗低于2w，GNSS正常野外工作国内功耗最低；（实测100w，50anh太阳能供电系统连续15天阴雨天气可正常工作）。

产品参数

03 GNSS为何优于人工监测

我国结构位移变形监测手段的迭代历程，经历了传统监测手段到现代监测手段两个阶段。

传统监测手段主要包括人工巡视和人工测量。早期主要依靠监测人员的观测和经验判断，监测人员通过直观观察结构位移变形情况，来判断是否存在安全隐患，该种方法容易主观性过强、监测结论不准确。

后来引入测量仪器（如水准仪、经纬仪等），尽管提高了监测精度，但是监测工况复杂，需工作人员到现场观测，受限于现场、天气、人工等因素，存在监测精度低、观测范围狭窄、获取数据困难、工作强度大、数据反馈不及时等问题。

当GNSS技术出现后，因具备定位精度高、同时测定点的三维位移、测站间无需保持通视、全天候监测等特性，被引入到结构位移变形监测中，逐渐替代人工测量，成为结构位移变形监测的“守卫者”。

基于GNSS技术，在待测结构重点部位布设GNSS监测设备，实现了结构位移变形监测24小时全天候自动化监测和预警，极大提高了结构位移变形的监测和预警能力，有力保障了房屋、桥隧、公路、大坝、边坡工程等建、构筑物的安全。

因此，GNSS技术替代传统人工，应用于结构位移变形监测，这是科技发展和市场要求的必然结果。

04 GNSS结构健康监测应用

地质灾害监测

如滑坡（边坡）、地面沉降、地震活动区的位移监测，GNSS能够实时捕捉地表微小的形变，为预警系统提供关键数据，助力灾害防范与应急响应。

建、构筑物监测

高楼大厦、大型桥梁、隧道等基础设施在施工期间及运营阶段，使用GNSS监测结构的垂直沉降、水平位移变化，确保施工安全，评估结构稳定性，指导维护决策。

大型土木工程

如大坝、堤防、矿坑等工程，GNSS监测能够监测坝体沉降、边坡稳定性、采空区塌陷等情况，确保工程安全运行。

轨道交通

铁路、地铁线路的路基沉降、隧道收敛等位移监测，确保轨道几何状态良好，保障列车运行安全。

油气管道、输电线路监测

GNSS可监测长距离管线或架空线路的地形变化、冻土融化导致的位移，防止因地质活动引发的安全事故。

环境影响监测

例如大型建设项目对周边环境（如古建筑、文物保护区域）的影响评估，通过GNSS监测周边建筑物或遗址的微小位移，确保施工不会对其造成损害。

GNSS应用于工程监测，极大提高了监测的精度与效率，使工程安全监测自动化、智能化。通过高精度测量，有效监控建筑、桥梁、大坝、边坡等结构的微小位移，及时预警潜在风险，确保建、构筑物结构稳定和安全。

此外，GNSS技术简化了监测流程，减少了人力需求，对工程成本控制具有重要意义，也为行业的可持续发展注入了新的动力。

未来，华和物联将继续致力于技术创新和应用拓展，为更多工程安全项目提供优质服务，让工程安全惠及每一个人。