武汉德希科技 | GNSS位移监测站 DX‑GNSS‑1地质与结构形变监测应用指南

武汉德希科技 | GNSS位移监测站 DX‑GNSS‑1地质与结构形变监测应用指南

前言

随着国内水利、交通、矿山等基建工程持续运营，边坡滑移、坝体沉降、路基变形等安全风险日益突出。传统人工巡检仅能实现周期性现场核查，毫米级早期形变难以被识别，隐患发现滞后容易引发安全事故。

武汉德希科技 DX‑GNSS‑1 为一体化北斗 GNSS 位移监测终端，集成卫星定位、MEMS 姿态传感、无线通信模块，结合监测云平台形成完整监测体系，可实现全天候自动化形变采集、数据分析与风险预警，广泛应用于滑坡隐患、大坝、路基、桥梁墩台等形变监测场景。

1 自动化监测技术优势

传统巡检模式受地形、雨雪大雾等外部条件约束，无法实现不间断观测。DX‑GNSS‑1 北斗 GNSS 位移监测站依托北斗全星座接收能力，可在复杂野外环境下开展无人值守作业。

1）可同步采集水平偏移、竖向沉降、倾斜、扭转多维形变信息；

2）具备毫米级解算精度，捕捉岩土及构筑物早期微小变形；

3）无需测点通视，适应大范围、长距离监测布设；

4）内置 MEMS 传感器，可根据测点运动状态动态调整采集频率，控制整机功耗。

研究人员认为，国产化北斗 GNSS 监测终端的落地应用，使地质灾害隐患点自动化预警能力有所提升，连续输出的原始观测数据可为风险研判提供可靠依据。

2 DX‑GNSS‑1 核心技术参数

2.1 定位性能

- 信号支持：北斗全星频，完整兼容北斗三号信号体制

- 静态相对定位精度：水平 ±2.5mm + 0.5ppm；垂直 ±5.0mm + 0.5ppm

- 单点定位精度：平面≤1.5m，高程≤3.0m

- 数据输出：支持 RTCM3.x 原始观测量输出，适配第三方解算平台

2.2 MEMS 姿态传感

- 三轴倾角范围：±90°

- 倾角精度：±0.1°

- 加速度量程：±2g

- 加速度精度：±1mg

- 工作模式：运动触发高频采集，自适应功耗调节

- 整机功耗：＜1.5W

2.3 通信与供电

- 无线通信：4G 全网通、蓝牙 5.1（2.4GHz）

- 卡体方案：内置 ESIM + NanoSIM 物理卡槽，上电即可联网

- 供电规格：DC 9‑36V 宽压输入，集成太阳能控制器，简化现场布线

- 电路防护：反接保护、光电隔离，抵御野外供电波动

2.4 接口与存储

- 本地存储：标配 32G SD 卡，断网状态下本地缓存监测数据

- 硬件接口：RS232、RS485；支持选配 7 芯网口，便于多系统对接

2.5 环境适应性

- 防护等级：IP67

- 工作温度：‑40℃ ~ +75℃

- 适用环境：可在高湿、多粉尘、昼夜温差大的野外环境长期运行

3 系统整体架构

整套监测系统由感知层、网络层、平台层、应用层四部分组成，终端不可独立完成全流程业务，各层级协同完成数据采集‑传输‑解析‑预警全闭环。

3.1 感知层

以 DX‑GNSS‑1 位移监测站作为核心采集设备，可扩展接入雨量计、裂缝计、孔隙水压力计、视频监控等外设。多源数据同步采集，实现变形结果与环境诱因交叉比对，丰富风险研判的数据维度。

3.2 网络层

承担双向数据传输任务，4G 蜂窝网络作为主传输链路；兼容 TCP、MQTT、NTRIP 主流通信协议。公网信号较差的山区点位，可搭配其他通信方式保障数据稳定回传。

3.3 平台层

支持公有云部署或本地私有化服务器部署，采用 B/S 访问模式。

主要业务包含：设备状态管理、原始数据接收存储、变形曲线分析、阈值判别告警；集成 GIS 点位地图、历史数据导出、远程参数下发、预警记录归档；预留标准化接口，可对接自然资源、水利、交通行业监管平台。

3.4 应用层

面向运维管理人员输出可视化成果，监测实况、变形曲线、分级告警信息可通过网页、移动端、监控大屏展示。当监测数值触发告警阈值，系统启动多级告警机制，风险提示推送至相关责任人，缩短隐患处置响应时间。

4 现场安装布设控制要点

DX‑GNSS‑1 适用于滑坡崩塌隐患点、水库大坝、铁路公路路基边坡、大型桥梁墩台。测点布设方案需要依据工程地质勘察报告编制，安装条件直接决定监测数据可靠性。

1）基座要求

天线基座必须浇筑于完整基岩或实体混凝土基础，基座不得出现晃动位移。基座发生位移会直接产生虚假形变监测结果。

2）卫星观测条件

测点上空 15° 仰角范围内，避开树木、建筑物遮挡。遮挡会造成卫星信号丢失，引发多路径效应，降低定位解算精度。

3）电磁环境要求

与变压器、高压输电线、雷达通信基站等强电磁辐射源保持安全距离。电磁干扰会降低卫星信号信噪比，影响定位精度。

4）设备调试校验

硬件安装完成后，通过蓝牙 APP 或远程云平台配置采集频率、通信链路、坐标基准、预警阈值等关键参数。设备正式投用前，需开展静态观测试跑，校验输出数据稳定性。

5 站点运维管理及数据工程价值

5.1 常态化运维管理

1. 远程定期巡检：核查设备在线状态、数据上传连续性、供电电压等运行指标；

2. 异常现场排查：当数据跳变、明显偏离历史变化规律时，现场排查基座松动、光伏遮挡、通信衰减、周边信号反射物体等故障诱因；

3. 现场养护：及时清理太阳能板、天线表面积雪、尘土、藤蔓杂物；防雷接地装置禁止随意拆除；雷雨环境严禁登高检修作业。

5.2 工程应用价值

设备输出连续时序形变数据，便于技术人员解析边坡、坝体等构筑物变形演化规律，历史监测数据可为同类工程设计、施工提供实测参考。

整套系统实现 24 小时无人值守监测，可提前捕捉灾害前期变形征兆，为应急处置、人员疏散争取时间，降低工程运营阶段地质变形带来的安全风险。

总结：DX‑GNSS‑1 一体化 GNSS 位移监测站，依靠北斗定位、低功耗设计、完善的软硬件配套，为地质灾害、构筑物结构安全，提供一套从前端采集到预警输出的完整解决方案。