储油罐北斗监测方案

• 前言

北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统。经过多年发展，北斗系统已成为面向全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航与授时服务的重要新型基础设施。

通过北斗监测技术可实现毫米精度的全天候、全天时的储罐沉降监测，当变形过大时，储罐可能会发生塌陷，这种微小的变形是不能被人眼查别到的，但是这种微小的位移是可以通过北斗系统监测发现，通过在储罐体上安装放置固定的北斗监测设备，就可以实时监测储罐体的的变形量，预测储罐体长期的变化趋势，一旦位移超过了我们的预警值，监测系统就会发出预警信息，提示有关管理单位提前做好应急准备，避免灾害造成人员和财产损失。

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  监测系统架构

监测系统架构如下图所示，主要由现场需要安装的差分基准站，监测终端，数据中心服务器和监测平台组成。

一个监测项目现场需要一台差分基准站，一台差分基准站可覆盖以自己为中心，半径5公里的范围内的监测终端，为区域内的监测终端提供差分改正数据。

一个罐体上需要安装若干台监测终端，建议安装不少于4台，监测终端通过DC供电，通过4G将监测数据实时传输到服务器的监测平台。

监测平台安装在服务器上，完成对监测数据的分析处理，同时实现预警、报警功能。

• 监测布点设计

如下图所示，需要在储罐的四角分别安装4个监测终端。

如下图所示可通过支架将监测终端天线固定在储罐上方。

• 监测终端介绍

如下图所示监测终端支持4G差分和数据回传，采用本安防爆设计，可以用于储罐这种需要防爆场所使用，采用IP67防护等级设计，支持北斗定位系统，终端定位精度水平可到±2.5毫米，垂直可到±5毫米精度，支持24h*365天连续工作。

设备尺寸

尺寸单位：毫米

设备参数

设备型号	HXZK-JZZD
电源输入	DC12V
指示灯	4个，1个RTK指示灯,个电源指示灯，1个4G信号指示灯，1个UWB指示灯
定位系统	北斗+GPS+GLONASS
定位频率	1HZ
定位频段	双频
静态精度	平面精度：±2.5mm+1ppm；  高程精度：±5mm+1ppm
北斗天线	外置全向
定位算法	融合定位算法
尺寸（mm）	122*137*45
重量（克）	1200
工作温度	-40℃~80℃
工作湿度	0%～90%无凝结
防护等级	IP67
防爆等级	EX IIC T4 GB
通讯方式	4G/RJ45

 

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  差分基准站介绍

华星智控差分基准站可为监测终端提供高精度的差分服务，产品采用IP67防护等级设计，支持北斗定位系统，差分基站支持365天*24h连续工作，工业级标准设计，支持恶劣环境使用。

产品特点

全方位全星座跟踪技术

能够跟踪BDS：B1、B2、B3，GPS：L1C/A、L2C、L2E、L5，GLONASS：L1 C/A、L1P、L2 C/A(仅GLONASS M)、L2P，GIOVE-A：同步L1 BOC、E5A、E5B和E5AltBOC（支持），GIOVE-B：同步L1 CBOC、E5A、E5B和E5AltBOC （支持）。SBAS:L1 C/A, L5支持WASS, EGNOS 和MSAS。

工业级设计

产品采用工业级标准设计，支持24小时*365天连续使用，工作温度可到-40℃~+80℃，定位稳定可靠。

覆盖范围广

单基站可覆盖方圆5km距离。

丰富的通信协议

设置支持TCP/UDP/HTTP协议也可以选配4G传输。

宽电压供电；

支持DC12-24V宽电压供电和标准POE供电模式。

安装简单

设备安装简单，没有复杂的安装流程。

设备照片

差分系统架构

差分定位系统架构如下图所示，差分接收机通过馈线和差分天线连接，天线需要固定安装在露天的室外，必要时候需要建设固定安装基座，差分接收机通过4G或者网线的方式将数据传输到服务器，服务器需要有固定的IP地址。

差分基站参数

产品型号	HXZK-CFJZ
静态定位	平面精度：±(2.5+ 0.5×10-6×D) mm 高程精度：±(5+0.5×10-6×D) mm
初始化时间	一般 <10 s
初始化可靠性	一般 >99.9%
输出频率	1Hz、2 Hz、5Hz、10 Hz、15Hz（可选）
差分数据格式	RTCM 2.x，RTCM 3.x、CMR、CMR+、CMRx等
输入	DC12~24V
指示灯	4个，1个RTK指示灯,个电源指示灯，1个4G信号指示灯，1个UWB指示灯
通信接口	网口
4G支持	全网通
GNSS天线接口	N头
4G天线接口	SMA
UWB功能	选配
工作温度	-40℃~+80℃
网络协议	支持、TCPClient、TCPServer、UDP、HTTP协议
尺寸/CM	122*137*45
重量/ 克	1200
工作湿度	0%～90%无凝结
防护等级	IP67

 

差分基站安装

如下图所示可将差分基站安装在附近办公楼顶。

基准站的建站环境应满足观测环境要求和依托保障要求，具体如下：

（1）观测环境要求

1）距易产生多路径效应的地物（如高大建筑、树木、水体、海滩和易积水地带等）的距离应大于200m。

2）应有10°以上地平高度角的卫星通视条件，困难环境条件下，高度角可放宽至25°，遮挡物水平投影范围应低于60°。

3）距微波站和微波通道、无线电发射台、高压线穿越地带等电磁干扰区距离应大于200m。

4）避开采矿区、铁路、公路等易产生振动的地带。

5）应顾及未来的规划和建设，选择周围环境变化较小的区域进行建设。

6）应进行连续24h以上的实地环境测试，对于国家基准站和区域基准站，数据可用率应大于85%，多路径影响小于0.5m；对于专业应用站网基准站，可按实际情况执行。

 

（2）依托保障要求

 

1）便于接入公共或专用通信网络；

2）具有稳定、安全可靠的电源；

3）交通便利，便于人员往来和车辆运输；

4）具有良好的土建施工条件；

5）具有建设用地及基本设施保障；

6）具有良好的安全保障环境，便于人员维护和站点的长期保存。

 

（3）选址规划

 

基准站主体有两部分组成，分别为观测墩和北斗接收机设备。观测墩建于室外，用于全天候GNSS卫星的观测，接收机一般放于室内，用于处理卫星信号生成观测数据并通过网络传输给服务器。接收机与观测墩之间通过馈线连接，结构如下图 。

（4）基准站室外部分

本项目观测墩建设位于建筑物屋顶，主要分为GNSS天线和GNSS观测墩两部分。屋顶观测墩的高度应大于0.8m，混泥土浇筑  内部钢筋与房屋主承重结构钢筋焊接（删除） ，结合部分应不少于0.1m。观测墩上安装强制对中标志，并严格整平。墩外壁设置钢或塑料的硬质线缆管道。

观测室应满足仪器设备正常运行的要求，分别设置电力和信号管线通道，并考虑防水、防风、防雷和动物防护等因素。

 

（5）屋顶观测墩的规格及用料

 

（1）观测墩建设为柱体，外设计直径为300mm的不锈钢水泥灰色调柱，内使用设计直径为115mmPVC浇筑混泥土；中间层用保温材料填充；系统设计的观测柱含底座和天线为总高度约为1100mm。

（2）观测墩底座浇筑尺寸为：800mm*800mm*100mm。

（3）用于安装线缆的管道平行于观测墩纵轴，平面位于纵轴圆心和观测墩边缘之间的中心位置。管道由最上面平台至地下传出，从顶上向下设一分管道，通至观测墩外壁。

（4）柱石钢筋Φ=10mm，裹筋Φ=8mm，竖向钢筋两端应有弯头。观测墩用8（横向4+纵向4）根钢筋与圆形柱石用4根钢筋捆扎。

（5）采用的水泥标号不应低于32.5。

（6）石子采用5-40 mm的天然卵石或坚硬碎石。

（7）沙子采用0.15-3 mm粒径的中砂，含泥量不得超过3%。

（8）水须采用清洁淡水，硫酸盐含量不得超过1%。

 

（6）施工内容及要求

 

（1）观测墩建设除按上述条款建立基础和柱石外，安装设备安放柜和通往控制间的线缆管。

（2）所有地基开挖和水泥浇筑等各施工环节均须采用数字相机拍摄资料照片，分辩率不低于300万相素。

（3）钢筋捆扎和用料要求详细按《中国地壳运动观测技术规程》要求执行。

（4）拆模时间不得少于12小时。

• 监测系统介绍

下图是地灾监测平台，通过监测平台可以看到每一个监测点的垂直和水平方向的位置变化情况。

下图为监测点的位置变化曲线图，通过曲线图可以看出位置变化趋势，判断是否要做应急处理。

下图为监测点的电量变化曲线图，通过曲线图可以查看到电源电量情况，保证监测点正常运行。

通过监测系统平台可以导出监测历史数据形成监测报表。

设备数据查看

差分基站管理