气田地质灾害监测系统中的GPS位移监测技术及应用

普光气田对原有的地灾监测系统实施了改造升级。主要包括将原先的GPS接收机升级为支持北斗卫星的北斗滑坡专用接收机和天线等。一旦地质灾害监测点附近发生滑坡、泥石流等地质灾害,该系统就会及时发现,并发出预警信号。

  普光气田是国家川气东送工程的气源地,属国家“十一五”重点建设项目。日前,在运行6年后,四川普光气田地质灾害在线监测系统完成了首次改造升级。此次系统升级运用了多项北斗卫星导航定位技术和监测设备,为该气田地质灾害安全监测提供有力技术保障。

普光气田地质灾害监测点

普光气田地质灾害监测点

  石油石化行业危险性高,若地处地质灾害多发地区,则更需要时刻保持警惕。普光气田所在的四川盆地地理条件特殊,常年雨水丰沛,易发生山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷及沉降等地质灾害,严重威胁到气田输气管道和站场设施安全。

  据了解,该气田首套地质灾害监测系统于2013年建成。系统拥有26个监测站和3个基准站,分布于气田19个集气站,4个阀室,4处穿跨越及2个隧道,可实现气田地质灾害监测全覆盖。

  该系统是如何运行的呢?一旦地质灾害监测点附近发生滑坡、泥石流等地质灾害,该系统就会及时发现,并发出预警信号,通过信号传输,气田调度室值班人员可以在电脑前看到,并根据应急预案采取措施。

地表位移监测站内部

地表位移监测站内部

  但是,此套系统地表位移监测站采用的是单星单频GPS接收机,其核心部件是GPS芯片。GPS接收机具有易操作,可全天候观测,不受地形土地条件限制,适应于不同变形阶段的地表三维位移监测。

  GPS位移监测的原理,简来说,就是GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出监测站的三维位置,甚至三维速度和时间。

  不过,由于单星单频GPS接收机存在卫星信号接受不稳定的缺点,且大部分地灾区域仅设立了一套地表位移监测站,监测数据较为单一。该系统在运行6年后,GPS主机、天线及其他通信器材、线缆与连接部件都出现了不同程度的老化和损坏。

升级后的GPS地表位移监测站点

升级后的地灾监测站点

  基于此,原有的地灾监测系统实施了改造升级。此次升级的亮点在于,将原先的GPS接收机升级为支持北斗卫星的三星八频北斗滑坡专用接收机和天线,可同时支持中国北斗二代BDS B1/B2/B3、美国GPS L1/L2/L2C以及俄罗斯GLONASS L1/L2的卫星系统,支持多星混合解算模式,具有更好的环境适应性和稳定性,设备达到毫米级精度,可全天候不间断对地灾点进行自动化监测、智能化变形分析和预警,具有部署灵活、自动运行、容灾信息交互等特点。

  另外,还增补了北斗高精度位移监测站,增加雨量、土壤含水量监测站,地缝和内部位移监测站,可全面监测滑坡体形变位移状况,消除系统误报警,为地质灾害的准确预判和提前预警,提供了更为精准的数据支撑。

  目前,该系统已全面完成升级改造并进入试运行阶段。

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