Sử dụng GPS đa ăng ten trong quan trắc chuyển dịch ngang đập Manwan - Trung Quốc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Sử dụng GPS đa ăng ten trong quan trắc chuyển dịch ngang đập Manwan - Trung Quốc giới thiệu về hệ thống GPS đa ăngten và kết quả nghiên cứu quan trắc chuyển dịch tại đập thủy điện Manwan, Trung Quốc với mong muốn đem đến một giải pháp mới mang tính tham khảo trong lĩnh vực quan trắc chuyển dịch ngang đập thủy lợi, thủy điện và khu vực lân cận.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sử dụng GPS đa ăng ten trong quan trắc chuyển dịch ngang đập Manwan - Trung Quốc

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 SỬ DỤNG GPS ĐA ĂNG TEN TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG ĐẬP MANWAN - TRUNG QUỐC Bùi Thị Kiên Trinh1, Đoàn Văn Chinh2, Jingui Zou3 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: bktrinh@tlu.edu.vn 2 Học viện Kỹ thuật Quân sự 3 Wuhan University - China 1. GIỚI THIỆU CHUNG phụ thuộc chủng loại máy sử dụng, thời gian đo, kỹ thuật đo và phần mềm xử lý số liệu. Quan trắc chuyển dịch ngang là công việc Một cải tiến của công nghệ GPS trong có ý nghĩa rất quan trọng trong xây dựng và quan trắc là hệ thống GPS đa ăng-ten, hiện đã quản lý công trình, nhất là đối với các công được sử dụng cho nhiều công trình ở một số trình đầu mối thủy lợi, thủy điện. Kết quả quốc gia trên thế giới nhưng vẫn còn hoàn tính toán chuyển dịch ngang là số liệu quan toàn mới ở Việt Nam. Trong bài báo này, trọng để phát hiện những sự cố tiềm ẩn của chúng tôi giới thiệu về hệ thống GPS đa ăng- công trình, từ đó có phương án xử lý kịp thời ten và kết quả nghiên cứu quan trắc chuyển nhằm tránh được những rủi ro ảnh hưởng đến dịch tại đập thủy điện Manwan, Trung Quốc công trình và vùng hạ du, đặc biệt là thiệt hại với mong muốn đem đến một giải pháp mới về con người và tài sản [1]. mang tính tham khảo trong lĩnh vực quan trắc Phương pháp trắc địa trong quan trắc chuyển dịch ngang đập thủy lợi, thủy điện và chuyển dịch ngang công trình được sử dụng khu vực lân cận. rộng rãi bởi có độ chính xác cao, chi phí thấp hơn nhiều phương pháp khác. Đặc biệt, việc 2. HỆ THỐNG GPS ĐA ĂNG-TEN xác định chuyển dịch nhờ so sánh tọa độ điểm theo thời gian hoàn toàn phù hợp với tất Hệ thống quan trắc GPS đa ăng-ten bao cả các kiểu loại và quy mô công trình [1.2]. gồm những thành phần như sau [4]: Công tác quan trắc trước đây sử dụng thiết bị quang học nên quy trình đo phức tạp và kéo dài, việc xử lý số liệu đòi hỏi kiến thức chuyên môn. Khi thay thế bằng thiết bị điện tử thìthời gian quan trắc được rút ngắn đáng kể, số liệu được lưu trữ tự động và xử lý dễ dàng hơn mà vẫn đảm bảo độ chính xác cỡ 1-2mm [2]. Gần đây, công nghệ định vị vệ tinh (GPS) đã tạo ra cuộc cách mạng trong đo đạc và quan trắc. Có nhiều đề tài nghiên cứu áp dụng GPS trong quan trắc chuyển dịch công trình đã được triển khai, kết quả nghiên Hình 1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống cứu đều khẳng định quan trắc GPS vừa đảm quan trắc GPS đa ăng-ten bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa tăng hiệu quả kinh i. Máy thu GPS thông thường đặt tại điểm đã tế [1, 2, 3, 4]. Tuy vậy,độ chính xác cũng như biết tọa độ và độ cao nằm ngoài phạm vi công tính kinh tế của công tác quan trắc GPS còn trình gọi là các trạm cơ sở (hay trạm Base); 78
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 ii. Máy thu GPS đa ăng-ten (Hình 2) có tỉnh Vân Nam, Trung Quốc. Tháng 5 năm cấu tạo đặc biệt để có thể kết nối đồng thời 2007 đập được hoàn thiện với quy mô chiều với nhiều ăng-ten đặttại các điểm quan trắc. dài đỉnh đập 420m, chiều cao đập 132m, Máy thu GPS đa ăng-ten gồm 3 bộ phận cơ dung tích 920 triệu m3, tổng công suất phát bản là bộ chuyển đổi RF, bộ thu tín hiệu GPS điện là 1.55 triệu kWh (Hình 3). OEM và khối khiển trung tâm CPU. CPU có chức năng điều khiển bộ chuyển đổi RF kết nốimột ăng-ten với GPS OEM theo chu kỳ định sẵn để tự động thu nhận và lưu trữ tín hiệu GPS. Các số liệu đo sau đó được tự động (hoặc bằng cách thủ công) chuyển đến trung tâm điều khiển và xử lý; Hình 3: Đập thủy điện Manwan Trung Quốc Công trình đầu mối thủy điện Manwan là một trong những công trình được lắp đặt hệ thống quan trắc tự động có sử dụng thiết bị GPS đa ăng-ten từ năm 2011. Hệ thống này bao gồm 2 trạm cơ sở (nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng của đập) và 2 máy thu GPS đa ăng-ten, trong đó 1 máy nối với 6 ăng-ten gắn trên đỉnh đập để quan trắc chuyển dịch đập, Hình 2. Máy thu GPS đa ăng-ten máy còn lại nối với 6 ăng-ten gắn trên mái dốc vai trái đập để giám sát trượt lở. Các máy iii. Nguồn cấp điện, có thể là điện lưới, pin thu GPS được kết nối với trung tâm điều hoặc ắc-quy; khiển xử lý số liệu của hệ thống quan trắc iv. Trung tâm điều khiển và xử lý số liệu là thông qua mạng vô tuyến nội bộ (Hình 4). máy tính đã cài đặt phần mềm chuyên dụng có các chức năng: (1) Điều khiển quá trình thu thập số liệu đo từ các máy thu GPS qua đường truyền vô tuyến hoặc cáp hữu tuyến, lưu trữ; (2) Xử lý số liệu tạo file định dạng chuẩn RINEX, tính cạnh GPS (Baseline), đánh giá độ chính xác của số liệu đo, bình sai lưới và đánh giá độ chính xác lưới quan trắc GPS; (3) Tính toán các giá trị chuyển dịch, Hình 4. Hệ thống quan trắc công trình đầu phân tích và đánh giá chuyển dịch, đưa ra các mối thủy điện Manwan Trung Quốc dự báo, cảnh báo khi giá trị tính được tiệm Trong khuôn khổ bài báo, chúng tôi đưa ra cận giá trị giới hạn trong thiết kế. một số kết quả tính toán giá trị chuyển dịch Trong thực tế, hệ thống quan trắc GPS đa của điểm G512 gắn trên đỉnh đập chính công ăng-ten được thiết kế hoạt động theo cơ chế trình thủy điện Manwan. Các kết quả này được tự động và liên tục, có thể cung cấp kết quả tính toán từ bộ số liệu ở định dạng chuẩn quan trắc, dự báo, cảnh báo cho nhà quản lý RINEX thu được sau 25 chu kì hàng tháng, theo các chu kỳ định trước. mỗi chu kì là một ca đo liên tục trong 1 tiếng đồng hồ. Hình 5 thể hiện số liệu chuyển dịch 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ QUAN TRẮC dx, dy theo phương trục X và trục Y của hệ tọa TẠI ĐẬP MANWAN (TRUNG QUỐC) độ công trình cũng như chuyển dịch mặt bằng Đập Manwan nằm trên sông Lancang, (CDMB) tính theo công thức: thượng nguồn sông Mê-kông thuộc địa phận CDMB = ( dx )2 + ( dy )2 (1) 79
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 như hoàn toàn các loại sai số này do ăng-ten được gắn cố định tại các điểm quan trắc. Một ưu thế nữa của hệ thống quan trắc GPS đa ăng-ten là giảm đáng kể chi phí lắp đặt hoặc thuê mướn. Sử dụng máy thu GPS thông thường thì mỗi điểm quan trắc phải đặt Hình 3. Các yếu tố chuyển dịch mặt bằng 1 máy thu kèm ăng-ten. Tuy nhiên, với máy của điểm quan trắc G512 trên đập Manwan thu GPS đa ăng-ten thì chỉ cần 1 máy kết nối Độ chính xác quan trắc chuyển dịch mặt với 8 ăng-ten, mà giá của ăngten GPS rẻ hơn bằng của điểm G512 được đánh giá dựa vào nhiều so với máy thu nên giá thành của cả hệ độ lệch chuẩn σˆ , đây là đại lượng tin cậy thống giảm được từ 50% đến 70% tùy theo số trong xác suất thống kê và cũng được sử lượng ăng-ten sử dụng. dụng phổ biến trong trắc địa. Giá trị của độ Ưu điểm nổi trội của thiết bị GPS đa ăng- lệch chuẩn tính cho điểm G512 và toàn bộ ten so với các thiết bị quan trắc truyền thống mạng lưới được thể hiện trong bảng 1. còn là khả năng tự động hóa toàn bộ quá trình thu nhận, truyền tải và lưu trữ dữ liệu, Bảng 1. Độ chính xác quan trắc của hệ phân tích dữ liệu, dự báo và cảnh báo chuyển thống GPS đa ăng-ten dịch. Từ những kết quả trong nghiên cứu này, Độ lệch chuẩn (mm) mong rằng hệ thống GPS đa ăng-ten sẽ được Số liệu nghiên cứu thêm và có ứng dụng thực tiễn σˆ x σˆ y σˆ MB trong lĩnh vực quan trắc chuyển dịch công G512 ±0.82 ±0.68 ±1.07 trình đập thủy lợi, thủy điện nói riêng và các Tất cả lưới (12 điểm) ±1.70 ±1.57 ±2.32 loại công trình khác tại Việt Nam. 4. MỘT SỐ KẾT LUẬN 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Với kết quả quan trắc như trên, đối chiếu với [1] Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Báo tiêu chuẩn quan trắc công trình xây dựng của cáo tổng kết đề tài, “Nghiên cứu ứng dụng Việt Nam [5] và tiêu chuẩn quan trắc đập của công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử để Trung Quốc [6] có thể khẳng định: Máy thu quan trắc và đánh giá chuyển dịch ngang GPS đa ăng-ten hoàn toàn thỏa mãn độ chính của các công trình”, 2005. [2] Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Báo cáo tổng xác quan trắc chuyển dịch ngang đập thủy lợi, kết đề tài, “Nghiên cứu các biện pháp nâng thủy điện. Ngoài ra, theo công bố [1] về sử cao độ chính xác thành lập lưới GPS trong dụng máy thu GPS 1 tần số Trimble 4600LS Trắc địa công trình”, 2007. để xác định tọa độ mốc quan trắc thủy điện [3] Cục giám định nhà nước về chất lượng công Yaly (chu kỳ thứ 11) cùng phương pháp đo trình xây dựng, Tài liệu Bồi dưỡng nghiệp nhưng thời gian mỗi ca đo là 45 phút, sai số thu vụ, “Bồi dưỡng nghiệp vụ quan trắc công được là mx = ±2.1mm, my = ±2.8mm, mP = trình xây dựng”, 2017. [4] Bui Thi Kien Trinh, PhD dissertation, ±3.5mm có giá trị lớn hơn kết quả của chúng “Research on the key technologies of dam tôi. Nói cách khác, kết quả quan trắc của hệ deformation monitoring multi-source data thống GPS đa ăng-ten có độ chính xác cao acquiring and processing in Vietnam”, 2016. tương đương với đo GPS thông thường. [5] TCVN 9399:2012. Nhà và công trình xây Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra các nguồn sai dựng- Xác định chuyển dịch ngang bằng số lớn nhất trong quan trắc chuyển dịch phương pháp Trắc địa. Tổng Cục Tiêu ngang công trình bằng công nghệ GPS là sai chuẩn Đo lường chất lượng, 2012. [6] SL601-2013. 混凝土坝安全监测技术规范- số định tâm máy, lệch tâm pha ăng-ten và đo Technical specification for concrete dam chiều cao ăng-ten [1,4]. Sử dụng hệ thống safety monitoring . 中华人民共和国水利部, GPS đa ăng-ten có thể khắc phục được gần 2013. 80