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在8月31日于北京举办的无线充电技术国际标准“Qi”首发仪式上,这个模仿无线充电过程的动作,让人联想到美国麻省理工学院的著名实验:2007年6月,马林•索尔贾希克领导的麻省理工学院研究团队给一个直径60厘米的线圈通电,点亮了2米之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡。
该实验在美国《科学》杂志上发表后,引起巨大反响,使得电磁感应发电这项诞生于100多年前的技术,再度进入大众视线,点燃了市场对无线充电技术的热情。
Powercast、WildCharge和Powerbeam等多家专门从事无线充电产品开发的公司相继浮出水面,马林•索尔贾希克也成立了一家名为WiTricity的公司,继续推进无线充电技术的改进和商业化。
2008年12月17日,WPC应时而生。不过,与麻省理工学院的实验方向不同,WPC认为远距离无线充电没有效率,倡导近距离电磁感应技术。
作为飞利浦公司标准化部门主管,WPC主席曼诺•特里夫斯希望将已经在飞利浦电动牙刷上实现商用的无线充电技术,应用在更为普遍的设备和领域中。
技术比拼
“充电牙刷主要是应用电磁感应技术,而麻省理工大学的实验来自电磁谐振原理。”中国科学院电工研究所前沿探索部顾问童建忠告诉《财经国家周刊》记者,“一直应用于传递信息的无线电波,也是无线能量传输的一种方式。利用天线实现发射和接收无线电波方式可实现80%以上的传输效率。此外,还可以靠激光束传输,但应用难点在于激光束需要有固定通道。”
不过,在目前无线充电主要的几种方式中,最为常见的还是电磁感应技术。“类似于传统的变压器,通过初级和次级线圈的互感作用产生电流。”童建忠介绍说,当两个线圈距离很近时,其中一个产生的磁场分布,将在空气中与另一个线圈勾连起来,感应出电动势,实现功率的传递。
而当线圈间距逐渐增大时,磁场能量会随距离的增加而衰减,传输随之受到影响,直到不再发生感应。而利用电磁谐振原理,可在稍远的距离上实现磁耦合,使得两个振动频率相同的物体之间高效地传输能量。
在实际的实验中,马林•索尔贾希克小组还使用了谐振天线。当发射端通电时,并不会直接向外发射电磁波,而是在周围形成一个非辐射的磁场,用来与接收端联络并激发谐振。一旦发射端与接收端频率相同,就会形成一个谐振系统,能量可以在系统内部传输,而不会对外面的物体产生影响。这同时解决了传输能量时的损耗问题。
2007年的公开演示中,利用电磁谐振原理实现的无线充电效率只能达到40%。
2008年8月,在英特尔开发者论坛(IDF)上,约书亚•史密斯领导的研究小组向麻省挑战,将基于电磁谐振技术的无线充电传输效率提升到75%。而马林•索尔贾希克也随即宣称已将传输效率提高到了90%,下一步研发目标将转向缩小线圈体积,同时增加传输距离。
随着无线充电成为技术比拼的擂台,各种无线充电产品也成为各种消费电子展上的常客。从戴尔Latitude Z笔记本的无线感应充电基座,到微软uPad无线充电板装置;从Palm Pre手机无线充电底座,到海尔“无尾”概念电视。各大消费电子厂商都在尝试引入无线充电功能。
而无论电磁感应还是谐振技术,得以实现的基石,都来自于迈克尔•法拉第在1831年发现的电磁感应理论,以及1890年尼古拉•特斯拉确立的无线输电构想。
“尽管各种技术的历史悠久,但我们现在才开真正了解无线充电解决方案的市场潜力。”市场研究公司In-Stat公司首席技术战略专家吉姆•麦格雷戈表示。
根据In-Stat的报告,到2014年,用于移动设备无线充电的市场收入将高达43亿美元。
应用难题
与之相比,国内无线充电研究和应用尚处于起步阶段,但从事手机无线充电产品的大小公司已不在少数。在国家知识产权局的专利检索页面,输入“无线 充电”字样,各种专利认证达63个之多,其中大多与手机无线充电技术相关。
在很多公司的宣传页面上,甚至可以看到各色山寨版的“线圈灯泡”实验,以证实其无线充电技术所言非虚。
“不是说两个线圈一弄,灯泡亮了,就是无线充电。”深圳市启欣科技有限公司无线充电项目技术负责人薛金海对《财经国家周刊》记者说,“基本原理大家都知道,但能否真正安全和高效地应用到手机上,还有很多难题需要解决。”
具体到安全问题,主要包括两个层面。一是如何保证电磁波只辐射到手机接收部分,不会影响到人体健康,或干扰其他设备;二是让电磁辐射在错误使用情况下不至于损坏电池和充电器,比如识别无线充电器上的异物,防止锂电池过热导致的变形或爆炸的危险等。
“这些都要通过大量的软硬件工作来实现。”薛金海表示,“在传输效率方面,号称能达到90%以上的不大可信。有线充电的效率大概也就是87%左右,对于无线充电来说,外壳的厚度也会影响到充电效率。在5mm厚度情况下,传输效率最高能达到70%。”
7月23日,WPC历时18个月,推出首个无线充电标准Qi,用于手机和数码相机等不超过5瓦的低功率设备。针对市场上主要采取的电磁感应技术,Qi标准在“界面规范、测试程序、最低性能要求”三个方面进行了规定。
不过WPC也承认,在市场发展上仍需分阶段逐步过渡,尚有很多问题待解决。
不确定的未来
“我觉得中国无线充电市场还没有形成,实际的接受程度怎么样还值得探讨。”薛金海说。
无线充电技术此前多应用在专业领域,需要保证产品密闭性的地方,如水下设备、体内医疗装置等。但面对庞大的消费级设备市场,这项处于起步阶段的技术,能否说服人们“摆脱最后一根线缆”,还是未知数。
据悉,WPC将在10月启动中等功率(不超过120瓦)技术规范的制定工作,以求将Qi继续拓展到笔记本电脑、上网本、电动工具、家用电器等更多领域。
但薛金海认为,在具体实现过程中,仍然面临很多新的技术课题。
这项技术面临的最大问题是和现今充电桩所面临的问题一样――基础设施的建设。一旦建成了这样的高速公路,新能源车的长途出行就不再是问题了。
超级电容技术
这里的超级电容是一个泛称,因为超级电容本身分很多种。不过它们共同的特性是具有超快充电速度、超长使用寿命、更轻质量、安全等优点,最大的杀手锏是可以瞬间吸收或释放极高的能量,充电时间仅需几分钟,而当前的锂电池电动汽车则需要几个小时。
而超级电容们最大的弱点就是能量密度很低,因此当前对超级电容的研究主要集中在了如何提高超级电容的能量密度上。
混动新技术的应用
当前大部分的混动车重要专利都集中在丰田公司的手上,尤其是那个目前独一无二的行星齿轮系统专利。丰田在混动车专利的持有方面基本上达到了近乎垄断的局面。因此中国和美国的公司都曾想方设法规避丰田的专利,但是现今仍未能提出一个比丰田的行星齿轮系统更好的方案。这也是中国政府决定大力发展纯电动车的原因。
因此大家都在等待能够比肩丰田的行星齿轮系统的新技术出现,只有这样才能够形成良性竞争,符合市场发展规律。
更低的电池个体差异
前文提到了特斯拉轿车使用的电池是来自松下的18650电池,而这7104节电池能够一起使用,除了良好的能量管理系统以外,极低的电池个体差异也占了很大的功劳:18650电池单体电压、容量较小,为了满足增大电池容量的要求,一般将电池单体串联使用,但由于单体的个体差异,在长时间使用后会导致单体的容量各不相同,对整个电池组的效率产生严重的影响。因此对电池组各单体的容量均衡就非常重要。
更高的电池循环充电次数
目前来讲新能源车的电池寿命并不理想,即使是特斯拉这样的轿车,再经过几年的使用之后,最大电量都会下降到原来的80-90%,因此当下更高的电池循环充电次数是一个十分受人关注的发展方向。
毕竟对于一辆纯电动车来说,电池的成本占了整车成本很大比重,如果行驶五六年就需要更换价值不菲的电池,恐怕新能源车对人们的吸引力会大幅降低。
更低的电池自放
关键词:地质勘查;物探;特点比较
在地质勘查工作实践中,相对于钻探法的成本高、风险大、周期慢、连续性较差等弊端,地球物理勘查方法(简称物探法)以其成本低、效率高、方便快捷、整体性/连续性较好而备受关注,应用范围也日益拓展。随着科技的发展,物探技术、设备、手段也日益完善和多样化。但各种物探技术也不是万能的,都有其自身的特点和一定的适用范围。
1电法勘探
1.1传导类电法勘探
(1)电测深法:最常用的对称四极电测深法可以探测水平或倾角<20°岩层电性层的电阻率和埋深。(2)电剖面法:联合剖面法可探测产状较陡的层状、脉状低阻体或断裂破碎带;中间梯度法可探测产状较陡的高阻薄脉如石英岩脉、伟晶岩脉。(3)高密度电法:可用于地基勘查、坝基选址、水库或堤坝查漏和探测裂缝、岩溶塌陷、煤矿采空区。(4)自然电场法:勘查埋藏较浅的金属硫化物矿床和部分金属氧化物矿床,寻找石墨和无烟煤,确定断层位置,寻找含水破碎带,确定地下水流向。(5)充电法:判定充电导体的形状和范围、顶部和边界,主要用来勘探良导性多金属矿床、无烟煤、石墨以及水文地质、工程地质问题的解决。(6)激发极化法:判断脉状体的产状。
1.2感应类电法勘探
(1)连续电导率剖面法:岩土电导率分层、地下水探测、基岩埋深调查、煤田高分辨率电探、金属矿详查和普查、环境调查、咸/淡水分界面划分,勘探深度1000m。(2)CSAMT:电性源CSAMT探测深度较大,通常可达2km,主要用于探测地热、油气藏、煤田和固体矿产深部找矿。(3)TEM:剖面法:同点装置剖面法即共圈回线法经常用于勘查金属矿产;大回线装置剖面法采用边长达数百米矩形回线。由于TEM用宽频带观测,在音频干扰大地区如有线广播工作时比较困难。(4)甚低频率法VLF:主要用于探测金属矿床、水资源和地质填图。(5)地质雷达法GPR:划分花岗岩风化带,可清晰地分辨出表土以下全风化带、强风化带、弱风化带之间的界面,主要用于隧道探测。(6)管线探测法。主要是在非开挖的情况下探测地下管线的走向与埋深。一类是利用电磁感应原理探测金属管线、电/光缆,以及一些带有金属标志线的非金属管线,这类简称管线探测仪。另一类是利用电磁波探测所有材质的地下管线,也可用于地下掩埋物体的查找,俗称管线雷达。(7)核磁共振找水法(NMR):是目前唯一直接找水的新方法。与传统物探方法相比,其优点是具有高分辨率、高效和唯一性解,在探测地下淡水时更具优越性,可高效地用于区域水文地质调查,确定远景找水区,圈定地下水三维空间分布状态,选定可靠水井位置。应用范围:①探测古河床、古墓、覆盖层、滑坡体、砂卵砾石层;②探测隐伏地质构造、岩溶、地下暗河、人工坑洞;③探测含水层富水带,划分咸淡水界线,测水库漏水点;④工程质量检测、探测地下管线。特点:①电测深法、电剖面法、高密度电法:抗干扰性强,但受地形限制大;②自然电场法:方便快捷,但受地电干扰大;③充电法:能探测地下水流向;④激发极化法:适用于探测地下水、金属矿体等高极化体,但受地形限制大;⑤连续电导率剖面法:受地形影响较小,探测深度1km。但探测深度不如CSAMT,而且抗干扰性弱;⑥CSAMT:受地形影响较小,探测深度2km~3km,但设备笨重(期望随着科技发展能大大减小仪器的体积和重量,使之轻便化);⑦TEM:受地形影响较小,探测深度随线圈长度而增加(可达数百米),但受地电干扰大;⑧甚低频率法:可探测高极化体,但受地电干扰大;⑨地质雷达:分辨率高,但探测深度小(10m~30m);⑩管线探测法:可探测地下管线,但只限于地表浅层。
2弹性波法
弹性波法包括地震勘探(地震勘探又分为折射波法、反射波法、瑞雷波法)、超声波法、场地波速测试,地脉动测试。地震勘探:勘探深度较大、分辨率较高、解释结果较直观。能迅速查明复杂储油气构造和含煤构造。探测地下含水层、地下水位、基岩起伏、断裂带、覆盖层厚度。间接探测与构造有关的矿产(如铝钒土、砂金、铁、磷、铀)。应用范围:①探测地质构造;②探测覆盖层厚度、断层破碎带、滑动面、潜水位;③探测岩体动弹性模量;④探测地脉动卓越周期、桩基及建筑物基础;⑤测定岩体完整性系数。特点:①折射波法。能探测100m以浅土石界限、围岩分级、低速带;②反射波法:探测断层、采空区,探测深度较大,但要求场地相对平缓;③瑞雷波法。优势:场地评价、计算横波,方法简便,但探测深度较小;④超声波法:构件评价;⑤场地波速测试:场地类型评价,模量参数,沙土液化;⑥地脉动测试:安全性评价。
3重力勘探
应用范围:探测区域地质构造,深部断层,大溶洞,巨大的埋藏谷。特点:可探测密度体异常、采空区边界,推测深大断层、断裂。
4磁法勘探
应用范围:探测岩浆岩体界线,断层带,地下管线,考古。适用条件:探测地质体与围岩有明显密度差异,探测对象规模与埋深比要足够大。特点:探测磁性体异常,深大断层、断裂。
5放射性勘探
应用范围:探测基岩裂隙水、断层带,测量土的湿度、密度,环境监测。适用条件:探测对象与围岩有放射性差异,探测对象埋深较浅。特点:探测断层、裂隙带、采空区边界。
6地温勘探
应用范围:判定地温异常的深大断裂位置,探测地表与深部地温的变化规律。适用条件:地质体之间有温度差异,在深部钻孔中探测地温变化情况。特点:深大断层定位。
7井下物探
井下物探包括电测井、放射性测井、水文测井、单孔声波测井、跨孔声波测井、声波及超声成像测井、孔间电磁波透射法、孔间地震波透射、钻孔技术测量。基本原理:用仪器观测钻井及井间岩土物理差异所引起的天然或人工物理场变化规律,以研究井壁和井周空间地质构造,测定岩土自然状态下物理力学和水文地质参数。应用范围:划分软弱夹层、风化层厚度,探测断裂带和岩溶位置,探测测井中出水位置、水文地质参数,探测岩土物理力学参数,监测地下水污染,核处理场地的选址。适用条件:电测井、无线电波透视、声波测井应在有泥(水)浆无套管的孔中进行,水文测井应在无套管或有滤管经洗井后的清水井中进行。用途:①电测井:划分地层;②放射性测井:井液电阻率与电位电阻率反向;③水文测井:划分地层,确定含水层位;④单孔声波探测、跨孔声波探测、声波及超声成像测井、孔间电磁波透射波、孔间地震波透射:查找孔间裂隙带、溶洞。
8建议
鉴于物探技术是一种间接的勘探方法,由于各种地质条件和围岩条件的差异性,以及解释方法的多解性,再加上环境和人为因素的干扰,单独基于物探技术进行的判断和解释都有程度不一的误差甚至是误判,所以,在地质勘查工作中应用各种物探技术进行分析时必须紧密结合已有的地质资料科学研究,有时要运用不同的物探方法进行相互印证,才能提高物探成果的准确性和解析精度。
作者:杨占军 单位:河北省煤田地质局
参考文献:
[1]刘天佑.地球物理勘探概论[M].北京:地质出版社,2007:207-217.
早在2011年初,“T-ROBOT”已在北京天安门广场和长安街上震撼应用,展现出了极强的市场吸引力;3月初全国“两会”期间,“T-ROBOT”作为安保方案中重要辅助设备,保障了天安门地区的安保巡逻工作。
革命性产品的设计源头
毫无疑问,这样的新能源机器人代步车在我们人类工业设计史上是一款革命性的产品。
机器人代步车,也叫自平衡两轮车,其发明源于美国发明家狄恩·卡门与他的DEKA研发团队的设计。
其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上,也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态,透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后,驱动马达来做到平衡的效果。
假设我们以站在车上的驾驶人与车辆的总体重心纵轴作为参考线。当这条轴往前倾斜时,车身内的内置电动马达会产生往前的力量,一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩,一方面产生让车辆前进的加速度,相反的,当陀螺仪发现驾驶人的重心往后倾时,也会产生向后的力量达到平衡效果。因此,驾驶人只要改变自己身体的角度往前或往后倾,车体就会根据倾斜的方向前进或后退,而速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。
原则上,只要正确打开电源且能保持足够运作的电力,车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能。
新能源机器人代步车“T-ROBOT”就是在这样的基础上进行了技术创新与再设计。
T-ROBOT的产品特色
智能操控、车随身动 T-ROBOT以其内置的精密陀螺系统来感知车身所处的姿势状态,透过高速的中央微处理器计算出适当的指令后,驱动伺服马达完成平衡控制。驾驶者只要改变身体的角度往前或往后倾,T-ROBOT就会智能的根据倾斜的方向前进或后退,而速度则与驾驶者身体倾斜的程度呈正比。其具有的零转弯半径,可以完美地实现原地转弯,所以驾驶它可以随意地走街串巷出外勤,不用担心空间狭窄无法转弯的问题。
坐立两用、随心所欲 与原型的两轮平衡车不同的是,T-ROBOT所具有的坐立两种驾驶方式可以适应不同的驾驶需求。采用坐式驾驶可以避免长时间操纵带来的疲劳问题,而采用站式驾驶则具备更好的操控性。站在T-ROBOT的脚垫上,驾驶者的视点可以提高22cm,大大增加了视野范围,路上行人能够更为醒目的看到驾驶者,在警用领域能够给予犯罪分子极大的震慑力。
智能驻车、随行随止 由于采用持久耐用的锂离子电池,可以保证T-ROBOT一次充电行驶30公里,同时在工作过程中不产生任何二氧化碳,保护了环境健康。其采用的一键锁车技术,可以实现驾驶人员迅速完成上下车、停车以及锁车的动作。而电子指纹密码或智能卡安全锁则让车辆在驻车后的数秒内自动落锁,所有非法移动和拆卸的动作都将引起语音告警。
物联相应、智慧安保 最具有特色的是T-ROBOT的数据传输与处理平台可实现远端即群组间的信息交换和网络通信,通过各类感应器、全球定位系统等信息传感设备,进行声音、图像以及视频资料的即时交换和通信,已达成各类智能化识别、定位、跟踪、监控和管理上的应用。具体包括车载前段证据收集与存储以及车载无线音视频传输。通过T-ROBOT车载的音、视频采集器和随车携带的硬盘录像机,警务人员能够第一时间将现场的声音和图像进行采集和存储,这些信息将及时为指挥中心处理突发事件提供执行依据,并可成为处理相关嫌疑人的证据。T-ROBOT车载无线传输系统具有无线图像传输功能、GPS定位功能、视频点播功能、漫游与切换管理功能、动态系统拓扑显示功能以及灵活的扩展功能。
移动警务、百宝随身 T-ROBOT在车身两侧设有辅助附件箱,在附件箱内可配备小型干粉灭火器、警务工具以及其他便民用品,这相当于警务人员随身携带了一个警务支持平台,能够随时处理各类警务工作和突发事件。
引进吸收,实现自主创新
新世纪机器人有限公司是以智能控制技术为核心,真正拥有自主知识产权和核心技术的新型科技企业,成立前经过了5年的技术筹备,主要致力于新能源机器人代步工具的研发、生产和销售,并以实现“智能科技服务社会”为自身发展、定位的基本目标。
【关键词】RFID,定位,监狱人员定位系统,Zigbee
Abstract:To help solve the problems in management of prison staff, the personnel location information is renewed slowly and accurately which is not enough or cannot have effective early warning when the escape or other issues happened. This paper presents a personal orientation system which is based on ZigBee technology. It introduces the working principle of RFID technological orientation. Also, introduces the network architecture of RFID and different functions in the personal orientation system, and compared with the Zigbee, WIFI technology.
Keywords: Zigbee, Orientation, Prison Personal Orientation System, RFID.
中图分类号:P228.1文献标识码:A 文章编号:
1.引言
目前监狱人员定位管理,基本还处于人工管理阶段,以监狱狱警巡查记录加摄像机监视报警方式进行管理,对于移动中的人员,信息更新慢,准确度不高。监狱人员位置信息采集主要靠狱警巡查然后手工记录完成,无法将实时位置和在押人员真正关联起来。
这种人工管理存在着许多弊端,其中最主要的一点就是无法及时发现和制止恶性越狱事件的发生,给社会造成极大危害。因此,建立数字化的监狱人员定位管理系统要求便迫在眉睫了。
现在可用于人员定位的技术主要有RFID、ZigBee和Wifi技术是三种,他们拥有各自的优缺点,其中RFID技术较为成熟,应用较为广泛,标识的体积比较小,标签价格比较低。本文详细介绍了RFID技术在监狱定位中的应用,并与Zigbee和Wifi技术进行了对比。
2.RFID技术
2.1 RFID技术简介
RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写,中文称为无线射频身份识别、感应式电子芯片或是近接卡、感应卡、非接触卡等,是非接触式自动识别技术的一种。RFID技术是一种无接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。
射频识别系统的基本模型如下图所示。其中,电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置,扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。
发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。
(1)电感耦合。变压器模型,通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律,如图所示。
(2) 电磁反向散射耦合:雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。
电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有:125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20mc。
电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有:433MHz,915MHz,2.45GHz,5.8GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m。
2.2 RFID技术在实现监狱人员定位功能中的应用
目前实现人员定位的技术很多,如GPS定位、手机基站定位、Zigbee定位、WIFI定位等。GPS定位与手机基站定位因需要类似手机终端,不便于管理,虽然定位功能不错,但并不适合监狱这一个管理严格的场所。RFID、WIFI、ZigBee技术都能很好的完成监狱人员定位功能。
ZigBee与WIFI采用同样的算法实现定位,但是WIFI设备的耗电量太大,设备需要频繁更换电池或充电,对人员定位功能有影响以及不方便管理;RFID不同于ZigBee和WIFI技术,是发展比较早,应用比较成熟的一种定位算法,其在监狱里的应用常与门禁一卡通联用,节省了系统的组装成本。但与目前发展较快的Zigbee技术相比,还是存在一定的不足之处,主要是RFID采用的是有线传输需要布线,安装工程量都比较大。因此,对于单独铺设人员定位系统,而不考虑与其他系统联用的情况下,ZigBee技术成本更低 。监狱建设中需要根据实际情况进行取舍。
3.监狱人员定位系统的系统组成级工作原理
3.1系统组成
定位系统有软件系统和硬件系统组成,其中软件系统用于完成信息采集、识别、分析及其传输,硬件系统由地面监控计算机、传输适配器、射频基站、射频读卡器、射频身份卡和天线等组成,用于完成信息采集和识别,从而实现人员识别、定位的功能。软件系统和硬件系统共同支撑着整个系统的运行,并演绎出各种不同的功能应用。各硬件设备功能如下:
(1) 射频身份卡。具有唯一的全球眼ID,其内部储存着一个人员的信息,用来识别目标对象。射频身份卡分为干警用和犯人用2种,干警武警等人员使用的射频卡带有主动发送数据的按键,具有主动发信号让读卡器接收数据功能,用于值班人员定时上报所在位置,以防止人卡分离情况;犯人用射频卡安装与防插卸电子腕带上,由读卡器主动采取射频卡数据,不主动上传。
(2) 射频读卡器。根据监狱的定位要求,在每个定位点安装一个射频读卡器,射频读卡器能主动发送信号激活在定位范围内的射频卡上传射频卡数据,也可接收主动上传的干警射频身份卡数据。然后将数据通过RFID网络传至附近的射频基站。
(3) 射频基站。根据监狱的定位要求,将监狱分为几个定位区域,分别安装一个射频基站,用于接收射频读卡器上传的射频卡数据,并将数据传至人员定位系统,再由软件系统对数据进行识别、分析人员位置信息。
【关键词】露天矿测量;GPS(RTK)技术
1.GPS一RTK系统原理及构成
1.1基本原理
实时动态测量(RTK)RealTimeKinematicRTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。
1.2 RTK测量系统的构成
RTK测量系统主要由CPS接收设备、数据传输系统和软件系统构成。
1.2.1 GPS接收设备
在基准站和用户站上,分别设置双频GPS接收机。由于双频观测值不仅精度高,而且有利于快速准确的解算整周未知数。当基准站为多用户服务时,其接收机的采样率应与用户接收机采用率最高的相一致。
1.2.2数据传输设备
数据传输设备也称数据链,由基准站的无线电发射台与用户站的接收机组成,其频率和功率的选择主要取决于用户站与基准站的距离、环境质量、数据的传输速度。
1.2.3软件系统
支持实时动态测量的软件系统的质量和功能,对于保障实时动态测量的可行性、测量结果的可靠性和精确性,具有决定性意义。这种软件系统突出的功能是能够快速解算整周未知数,选择快速静态、准动态、和实时动态等作业模式,实时完成对解算结果的质量分析和评价。
1.3实时动态RTK测量模式主要有3种:
1.3.1快速静态测量
采用这种测量模式,要求GPS在每一用户站上静止地进行观测。它可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪,其定位精度达1~2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测量,工程测量和地籍测量。
1.3.2准动态测量
这种测量模式,要求流动的接收机在观测工作开始之前,首先在某一起始点上静止地进行观测,也就是进行初始化。初始化后,在其他观测站上只需测量1~2s,即可获得该点的三维坐标。
1.3.3动态测量
动态测量模式和准动态测量一样,一般需要在起始点上进行初始化,之后,运动的接收机按预定的时间间隔进行自动观测,并连同基准站的同步观测数据,实时地确定采样点的空间位置。其定位精度也可达到厘米级。这种测量模式,也要求对所测卫星进行连续跟踪。适用于航空摄影测量、航道测量以及运动目标的精密导航。
2.GPS技术在矿山测量中的作业流程
2.1准备工作
(1)检查和确认:基准站接收机、流动站接收机开关机正常,所有的指示灯都正常工作,电台能正常发射,其面板显示正常,蓝牙连接是否正常。
(2)充电:确保携带的所有的电池都充满电,包括接收机电池、手簿电池和蓄电池,如果要作业一天的话,至少携带三块以上的接收机电池。
(3)检查携带的配件:出外业之前确保所有所需的仪器和电缆均已携带,包括接收机主机,电台发射和接收天线,电源线,数据传输线,手簿和手簿线等。
(4)已知点的选取:避免已知点的线性分布(主要影响高程。
避免短边控制长边;作业范围最好保证在已知点连成的图形以内或者和图形的边线垂直距离不要超过两公里;如果只要平面坐标选取两到三个已知点进行点校正即可,如果既要平面坐标又要高程,选取三个或四个已知点进行点校正;检查已知点的匹配性即控制点是否是同一等级,匹配性差会直接影响RTK测量的精度。
(5)手簿的设置(在内业或外业做均可),在“坐标系统管理”里面新建一个新的坐标系统或配置己有的坐标系统(尤其要确定中央子午线和已经知点相同),如果已知点的当地平面坐标和WGS84坐标都有,点校正就可以进行,设置好后保存任务。
(6)出外业前,关掉手簿和接收机的电源,带上已知点的坐标。
2.2架设基准站
基准站可设立在已知的控制点上,也可以任意选择,基准站一定要架设在视野比较开阔,周围环境比较空旷的地方,地势比较高的地方;避免架在高压输变电设备附近、无线电通讯设备收发天线旁边、树荫下以及水边,这些都对GPS信号的接收以及无线电信号的发射产生不同程度的影响。
2.3启动移动站
在基准站启动成功,并且差分数据也从电台正常的发射以后,在基准站旁边就要把移动站架好,并让其得到固定解,这样是为了确保移动站能正常的工作。
2.4点校正
在绝大部分测量工作中,都使用国家坐标系统或地方坐标系统,而GPS测量结果是基于WGS84的坐标系统,这就存在WGS84坐标与所使用的当地坐标系的坐标转换问题,由于RTK作业要求实时给出当地坐标,这使得坐标转换工作非常重要,所以在进行一项新的任务之前,必须要做点校正,以求出两种坐标系统的转换参数,从而得到正确的测量结果。
2.5重设当地坐标
每次开始作业前应对已知控制点进行检查,确保系统无误后,即可进行测量,RTK测量既可以实时提供点位坐标和高程,又可实时知道测量点位精度,能够较大地提高工作效率。同时从测量结果来看,RTK 测量点位精度可达厘米级,完全能够满足矿山测量的需要。
3.RTK测量的技术特点
(1)降低了作业条件要求。
测站之间无需通视,测站间相互通视一直是测量学的难题。CPS(RTK)的这一特点,使得选点更加灵活方便(但测站上空必须开阔,以使接收GPS卫星信号不受干扰),全天候作业,GPS观测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般受地形、天气能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。特别适合露天矿的测量作业。
(2)定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。
(3)观测时间短,作业人员少,定位速度快,综合效益高。
CPS 接收机仅需一个人操作,GPS布设控制网时,每个测站上的观测时间一般在30-40秒左右,碎部测量时待测点的观测时间在l-2秒即可获得该点的三维坐标,外业效率高,内业便于计算机处理,节省了时间和人力。
(4)综合测绘能力强,RTK作业自动化、集成化程度高,可胜任各种测量内、外业工作。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。
(5)作业效率高,操作简便,对作业条件要求不高,不用严格对中整平,方便快捷,省时省力;不用量取仪器高,最大限度的减少量取误差,提高精度;RTK设站一次即可测完5km半径左右的测区,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了测量效率。数据传输、处理、存储能力强,与计算机、全站仪等测量仪器通信方便。
实践证明(GPS)RTK测量技术给现代矿山测量带来了重大的技术手段变革 ,极大地方便了矿山测量工作者的日常工作 ,随着其技术的不断进步,必将给矿山测量带来更大的便利 ,其在矿山测量中的应用领域将更为广泛。 [科]
【参考文献】
[关键词]水工环,地质勘测,技术应用
中图分类号:U652.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)03-0146-01
一、前言
随着近年来由于水工环管理不到位,而引发的水文问题不时发生,这无疑更应该为我们关注水工环地质勘测工作中的技术应用敲响警钟。
二、水工环地质工作存在的问题
虽然说随着我国经济水平的不断提升和科学技术的不断创新,使得水工环地质工作的勘探技术和勘探手段都有了显著的提高和进步,但是相较于其他专业来说,水工环地质工作仍然存在薄弱之处,尚需要进行加强和改进。
1、水工环地质工作的勘探队伍建设不够健全
为了对水工环地质工作进行长期有效的管理,中国地调局机关专门成立了水工环部,对水工环地质工作进行统一管理模式,但是各个城市的地调中心和地调院均缺乏相应的水工环地质工作的管理力量,对水工环地质工作的统一管理造成严重阻碍,需要尽快加强和完善。
水工环地质工作的勘探队伍主要是具有较深专业知识的地质勘探科技人员和具有较强能力的市场经营技术人员共同组成的,但是老一代的水工坏地质勘探队伍人员都已达到退休离职的年龄,而新进的“新鲜血液”中青年水工坏地质勘探队伍却还没有培养出足够强硬的能力和技术,还不能够胜任独立进行水工环地质勘探的重任。
2、水工环地质工作的勘探技术比较落伍,高新科技应用性差
虽然说随着我国国民经济和综合国力的不断提升,科技水平不断日新月异,有了长足的发展,但是由于水工环地质工作的工作周期长、勘探范围广、地形地貌多样,加之气候条件复杂多变等因素,水工环地质工作的勘探人员无法携带大型有利的勘探工具,只能携带一些轻巧便利的勘探工具,极大的制约了水工环地质勘探技术水平。甚至有的地势特别崎岖难行的地方的勘探工作,无法携带任何勘探工具,只能依靠水工环工作人员多年工作经验进行肉眼观察和记录,最后进行统计研究。
三、水工环地质勘测方法
1、水工环地质勘测工作初测和技经阶段
水工环地质勘察的初测和技经阶段,由于地质前期工作尚不充分,而钻探和山地工作也没有全面展开,在地质资料成果的精度要求方面不是很高,因此勘测的技术手段可选用精确度较低的方案,根据勘测的任务确定应用。
(一)、地质填图。
高电阻岩层的致密,低电阻岩层分布范围的疏松;磁法,由于中性岩石、酸性岩石、基性火成岩和变质岩都是强磁岩石,而沉积岩呈弱磁性状态,因此。强磁岩石和若磁岩石地质勘测可应用磁性勘测技术,自然电位:炭质、黄铁矿含量、地下水较为丰富的岩石分布范围,以地下水渗透活动地区分布范围的圈定。
(二)、基岩顶板深度
电测探法高程图制作;电测剖面法I地质和电性条件一般,而勘测成果误差在15%左右,采用这种方法,地震勘测;当基层埋藏的深度>30公尺,地震勘测法获得的精度会更高。
(三)、地下水位勘测
在干旱地区,地下水位较低,含水层电阻低,用电测剖面法和电测深法进行勘测;矿水的电阻高于淡水。因此可采用电剖面法将高电阻的范围圈定,并结合地质材料.用钻探对地下水位进行勘测验证。
2、水工环地质勘测工作初步设计阶段
(一)、建筑材料勘测
由予建筑材料如砂石、土壤等,对勘测的精度要求不是很高,因此建筑材料地延深和分布范围,通常是应用电阻法进行勘测.并且能够对地下水的水深进行确定。
(二)、地下水流速和流向的勘测
在水文地质的勘测中,地下水流速和流向的勘测通常是在钻孔附近较为平坦的地形上,在钻孔下套管进行充电法勘测。
(三)、破碎带厚度和范围的勘测
在利用电测探法进行破碎带范围和厚度勘测的之前,要对破碎带进行充水或者湿土处理,以降低破碎带的电阻;如果遇到磁性破碎带岩石的时候,可利用磁法勘测;而地震震波在破碎带的传播速度会下降,因此也可用地震法勘测。
(四)、滑坡的勘测
水文地质工作和山地工作经常遇到滑坡地段的地质断面,其厚度和坡底基岩的性质必须应用电测法进行勘测。
(五)、基岩裂缝的勘测
基岩裂缝的勘测是在基岩上设置一个定点,沿着定点再设置若干个方向进行电勘测,将标在平面图上得电阻率连成椭圆形曲线,从而判断裂缝的方向。
3、水工环地质勘测工作技术的设计阶段
(一)、岩性分层和岩性对比
钻孔岩性柱状图,由于测井法的精确度高于钻探,可利用电阻测井、放射性测井和自然电位进行勘测,为不采岩心钻探的采取提供实现的可能性;钻孔地质柱状图的补充和校准,电阻测井、放射性测井和自然电位可以在岩心获取率低得情况下进行勘测。岩层的倾向和倾角,电阻测井。
(二)、钻孔勘测
井孔变化情况的测量测定范围是井孔德直径、倾向、倾角;测量方法是具有测井法功能的物探仪器;由于含水层的电阻低,而且能够产生过滤电测,因此其位置和厚度要用电阻测井法或者温度测井法。
(三)、地下管道
腐蚀地段由于管道腐蚀地段的自然电位异常,因此通常利用自然电位法对地下管道腐蚀地段进行查明,以便防护;地下管道线路的低电阻带和自然电位带可用自然电位法勘测。
(四)、勘察埋藏或者淹没物品
铁质类的遗失物品,譬如钢铁器材,可以用磁法和电法勘测迅速找出;其他类得遗失物品一般使用电法勘测找出。
四、水工环地质勘察中的技术应用
1、GPS技术
GPS卫星定位的基本原理是将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上,组成一个卫星导航定位系统,应用无线电测距交会的原理,便可由3个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置,反之利用3颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。用户使用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗以上的GPS卫星信号,测量出测站点(接收机天线中心)到3颗以上GPS卫星的距离,并解算出该时刻GPS卫星的窄间坐标,据此利用交会法解算出测站点的位置。实时动态测量的基本工作方法是,在基准站上安置l台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续的观测,并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站)。在流动站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据和转换参数,然后根据GPS相对定位的原理,即时解算出相埘基准站的基线向量,解算出基准站的WGS-84坐标;再通过预设的WGS-84坐标系与地方坐标系的转换参数,实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度。
2、IRTK技术
RTK技术采用差分GPS位置差分、伪距差分、相位差分3类中的相位差分。这3类差分方式都是由基准站发送改正数,由流动站接收并对其测量结果进行改正,以获得精确的定位结果。RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上,另一台或几台接收机置于流动站上,基准站和流动站同时接收同一时间、相同GPS卫星发射的信号,将基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS差分改正值,然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传送给流动站,以求得流动站较准确的实时位置。流动站可处于静止或运动状态。数据采集与处理:90年代初,GPS资料由单点采集过渡到连续采集。使GPS技术的应用向前迈了一大步。地震资料处理的方式基本适用于GPS资料的处理。
五、结束语
水工环地质勘测工作在水工环中呈面极其重要的地位,我们不仅要努力做好各项工作,还要与其它方面协调一致、相辅相成。从而使地质勘测工作中的技术更好的应用到水工环工作中。
参考文献
电子、计算机、通信等专业都是既有深刻的理论基础和丰富内涵,又有强烈应用背景和超高收益前景的高新技术学科。目前,这些学科都具有两个基本特征:
①技术发展日新月异,知识更新速度加快,已有技术不断被替代或淘汰;
②技术渗透力强,其渗透的深度和广度已涉及社会的政治、经济、军事、科技和其他各个领域,形成了以高新技术为催化剂,孵化多学科交叉、相互推进的发展局面。这在客观上要求我们认清这些学科的发展状况和对工程教育的影响,使我们培养的专业技术人才在全面提高素质的同时,还具有比较坚实的理论基础;在掌握较高的专业技能的同时,还具有较宽的知识面和较强的创新意识。然而,目前我国信息科学相关专业的高等教育还存在着一些问题。
(1)各专业课程封闭、自成体系,学科之间的融合不够。在通信与信息系统紧密结合、ICT产业兴起的今天,应该考虑将电子、计算机和通信等学科的教学内容适度融合,至少能够在技术基础课程方面做到相互学习。
(2)知识内容滞后、教材陈旧,教学内容一成不变,过分注重课程的知识传承价值,新技术和新方法相对较少。知识更新快和教学内容更新相对缓慢的矛盾日趋严重。
(3)过分强调理论知识和经典内容,忽视工程实践能力。现代社会需要科学家,也需要各类工程师,大学培养的毕业生有进一步深造的可能,也有很大一部分进入企业工作,他们是从事研究与开发、系统设计、制造、营销等环节不可缺少的人才,因此,人才培养结构的合理性也是我们要考虑的问题。以上这些问题导致了高校培养目标和社会需要的严重脱节,造成毕业生综合能力薄弱,不适应工程技术发展的要求,就业压力不断加大,同时也严重制约了我国信息产业的发展。
2教学改进和其他措施
2.1教学计划的修订和课程调整
21世纪是以创造为特征的时代,不同学科间的交叉、融合将更深刻、更广泛。世界上许多重大科学技术的突破都是从多学科的角度,运用多种知识、理论和方法得以解决的。信息科学相关专业更是如此,新一代的科技产品不仅仅利用单一领域的技术,而是将计算机、通信、消费电子领域的技术综合起来,结合芯片和硬件知识(电子工程专业和微电子专业)、软件知识(计算机专业)、通信知识(通信专业和无线电专业),将这些知识糅合在一起。我们建议所有的信息科学相关专业都以专业选修课的形式开设通信原理课程、软件工程课程和至少一门与硬件相关的底层程序设计语言课程(汇编语言、C语言或MATLAB)。通信原理课程的主要任务在于研究通信系统中的基本概念和基本原理,让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、实现方法和系统性能。它是一门理论性、应用性和工程性都很强的课程,具有相当大的难度和理论深度,在电子、通信类专业中占有非常重要的地位。对于其他专业的学生,由于前序课程承接性的问题,在教学方面应有所折中,建议教师以介绍通信发展史为切入点,以数字通信为重点,以日常生活中接触到的通信技术(宽带、固话、手机等)为案例,要求学生掌握最基本的通信知识和最核心的工程实践技术。软件工程是研究和指导软件开发和维护的工程类学科,它采用工程化的概念、原理、规范、技术和方法进行软件工程项目的开发和维护,是计算机专业的主干课程。但除了软件厂商之外,很多的硬件和芯片制造商、系统集成公司和CT企业也使用软件工程思想来指导和规范产品的研发,所以学习软件工程知识对毕业生大有益处。对于非计算机学科的信息科学相关专业学生,该课程主要讲授软件工程的基本原理,内容包括开发和测试、瀑布模型、风险控制、项目管理等。在自动化控制、通信技术、嵌入式系统、单片机等众多电子工业领域,编程的思想得到普遍运用。例如在NGN、三网融合中被反复提及的软交换(SoftSwitch)就是通过软件实现基本的呼叫控制功能代替传统PSTN(公共交换电话网)中通过专用硬件实现的“硬”交换。与底层硬件设备联系最密切的就是汇编语言和C语言,汇编语言能够直接控制硬件系统进行工作,速度快;C语言开发效率更高,比汇编语言更容易理解和掌握。另一方面,MATLAB在信号处理、控制系统、通信系统等领域的应用也非常广泛。通过编程语言的讲授,教师重点培养学生的基本编程技能、程序设计思想和逻辑思维能力,让学生学会用计算机语言解决工作中的实际问题。此外,教师还要鼓励学生选择跨专业公共选修课,移动通信技术、数字电子技术、计算机高级语言、数据库等都是不错的课程,既能开阔视野,对以后的工作也非常有帮助。高校通过以上措施创造条件,让学生在打好专业基础的同时,尽可能多地涉猎其他领域的知识,打好学科交叉基础,这既有利于学生发挥专业潜力,也有益于学生毕业后多方位适应社会需求和实际工作。
2.2“双师型”教师授课
以微电子、计算机和通信技术为代表的ICT是所有高新技术中最核心、最活跃、最具有战略性的技术,其技术的发展极为迅速,也具有很强的实践性和应用性,这决定了讲授这类课程的教师必须既有扎实的专业基础知识和教育理论素养,又有丰富的实践经验和较强的动手能力。高校教师,尤其是年轻教师,要有“充电”的意识,可以通过进修、交流学习来扩大知识面、提高业务能力。高校各部门也要努力创造条件,促进教师积极参与各种项目实践,更要鼓励教师大胆走出去,到企业去工作,在实践中积累先进的技术知识、丰富的管理经验和创新进取精神。教师在授课过程中要结合实践经验潜移默化地影响学生,要及时、准确地向学生展示当今的技术成果与发展动态,增强教学的时代感、认同感和荣誉感,同时也把科技创新的思维方法、经验体会等带入课堂,引导学生思考、讨论各种新问题,使他们感受到科学技术的进步,并不断增强创新意识。
2.3深度校企合作
在当前科学技术高速发展的时代里,避免教学内容过时是很困难的,在学习时学到的先进知识,往往到毕业时就变成无用的东西了。为了避免或尽量减少这样的负面影响,我们需要强化校企合作,建立一种长期的伙伴关系:
①定期请企业一线工程人员开展系列讲座,使学生了解当今ICT产业的最新成果和发展趋势;
②共建实训机房和培训基地,把企业的真实工程环境搬到实验室来,并通过项目驱动的方式提高学生的实践应用及开发能力;
③把年轻教师输送到企业一线去做短期实训,参与企业工程项目研发;
④与企业共同制定培养方案,将企业需要的理论知识和工程技术嵌入到课程中,最终培养出适合企业需求的毕业生,同时也解决了学生的就业问题和企业的招聘压力。
2.4课外阅读
由于课程时间不允许,对新技术、新方向,调整的讲解无法特别深入。如果学生对此有浓厚兴趣,教师可以指导学生进行课外阅读。信息科学方面的书籍比较丰富,挑选书籍有一定的技巧:阅读本专业的书籍,可以选择一些经典读物;如果跨专业阅读,建议挑选内容浅显、通俗易懂的书籍。如果学生基础扎实,教师可以引导学生直接阅读外文文献。课外阅读是课堂教学的延伸、扩展和有益补充,可以激发学生学习专业知识的热情,拓宽学生的认知领域,使学生掌握相关学科的发展动态和交叉学科的前沿信息。
3结语
【关键词】露天矿测量;GPS(RTK)技术
1.GPS一RTK系统原理及构成
1.1基本原理
实时动态测量(RTK)定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。
1.2 RTK测量系统的构成
1.2.1 GPS接收设备
在基准站和用户站上,分别设置双频GPS接收机。由于双频观测值不仅精度高,而且有利于快速准确的解算整周未知数。当基准站为多用户服务时,其接收机的采样率应与用户接收机采用率最高的相一致。
1.2.2数据传墉设备
数据传输设备也称数据链,由基准站的无线电发射台与用户站的接收机组成,其频率和功率的选择主要取决于用户站与基准站的距离、环境质量、数据的传输速度。
1.2.3软件系统
支持实时动态测量的软件系统的质量和功能,对于保障实时动态测量的可行性、测量结果的可靠性和精确性,具有决定性意义。这种软件系统突出的功能是能够快速解算整周未知数,选择快速静态、准动态、和实时动态等作业模式,实时完成对解算结果的质量分析和评价。
1.3实时动态RTK测量模式主要有3种
(1)快速静态测量。采用这种测量模式,要求GPS在每一用户站上静止地进行观测。它可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪,其定位精度达1~2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测量,工程测量和地籍测量。
(2)准动态测量。这种测量模式,要求流动的接收机在观测工作开始之前,首先在某一起始点上静止地进行观测,也就是进行初始化。初始化后,在其他观测站上只需测量1~2s,即可获得该点的三维坐标,目前,其定位精度可达厘米级。它要求在观测过程中,要保持对观测卫星的连续跟踪。这种方法主要应用于地籍测量、碎部测量、线路测量和工程放样等。
(3)动态测量。动态测量模式和准动态测量一样,一般需要在起始点上进行初始化,之后,运动的接收机按预定的时间间隔进行自动观测,并连同基准站的同步观测数据,实时地确定采样点的空间位置。其定位精度也可达到厘米级。这种测量模式,也要求对所测卫星进行连续跟踪。适用于航空摄影测量、航道测量以及运动目标的精密导航。
2.GPS 技术在矿山测量中的作业流程
2.1准备工作
(1)检查和确认:基准站接收机、流动站接收机开关机正常,所有的指示灯都正常工作,电台能正常发射,其面板显示正常,蓝牙连接是否正常。
(2)充电:确保携带的所有的电池都充满电,包括接收机电池、手簿电池和蓄电池,如果要作业一天的话,至少携带三块以_L 的接收机电池。
(3)检查携带的配件:出外业之前确保所有所需的仪器和电缆均已携带,包括接收机主机,电台发射和接收天线,电源线,数传线,手簿和手簿线等。
(4)己知点的选取:避免己知点的线性分布(主要影响高程)。
避免短边控制长边;作业范围最好保证在已知点连成的图形以内或者和图形的边线垂直距离不要超过两公里;如果只要平面坐标选取两到三个己知点进行点校正即可,如果既要平面坐标又要高程,选取三个或四个已知点进行点校正;检查己知点的匹配性即控制点是否是同一等级,匹配性差会直接影响RTK测量的精度。
(5)手簿的设置(在内业或外业做均可),在“坐标系统管理”里面新建一个新的坐标系统或配置己有的坐标系统(尤其要确定中央子午线和已经知点相同),如果己知点的当地平面坐标和WGS84坐标都有,点校正就可以进行,设置好后保存任务。
(6)出外业前,关掉手簿和接收机的电源,带上已知点的坐标。
2.2架设基准站
基准站可设立在已知的控制点上,也可以任意选择,基准站一定要架设在视野比较开阔,周围环境比较空旷的地方,地势比较高的地方;避免架在高压输变电设备附近、无线电通讯设备收发天线旁边、树荫下以及水边,这些都对GPS信号的接收以及无线电信号的发射产生不同程度的影响。
2.3启动移动站
在基准站启动成功,并且差分数据也从电台正常的发射以后,在基准站旁边就要把移动站架好,并让其得到固定解,这样是为了确保移动站能正常的工作。
2.4点校正
在绝大部分测量工作中,都使用国家坐标系统或地方坐标系统,而GPS测量结果是基于WGS84的坐标系统,这就存在WGS84坐标与所使用的当地坐标系的坐标转换问题,由于RTK作业要求实时给出当地坐标,这使得坐标转换工作非常重要,所以在进行一项新的任务之前,必须要做点校正,以求出两种坐标系统的转换参数,从而得到正确的测量结果。点校正时的注意事项:已知点最好要分布在整个作业区域的边缘,能控制整个区域,如果用四个点做点校正的话,那么测量作业的区域最好在这四个点连成的四边形内部;一定要避免已知点的线形分布,如果用三个已知点进行点校正,这三个点组成的三角形要尽量接近正三角形,如果是四个点,就要尽量接近正方形,一定要避免所有的已知点的分布接近一条直线,这样会严重的影响测量的精度,特别是高程精度;点校正完成以后,使用移动站测量所得的所有坐标都是在当地平面坐标系下的,就可以直接进行测量和放样了。
2.5重设当地坐标
由于基站是任意架设的,是随意单点定位的坐标发射,如果移动站是固定解,那么所测坐标相对于基站是准确的,但相对于控制点就是错误的,会发生偏移(包括:平移,旋转和缩放),在每次进行测量和放样工作时,为了避免每天都重复进行点校正工作或者每次都把基站架在已知点上的麻烦,可以在每天开始测量工作前先做一下“重置当地坐标”的工作,就不用重新的做点校正,省时省力。
每次开始作业前应对已知控制点进行检查,确保系统无误后,即可进行测量,RTK测量既可以实时提供点位坐标和高程,又可实时知道测量点位精度,能够较大地提高工作效率。同时从测量结果来看,RTK测量点位精度可达厘米级,完全能够满足矿山测量的需要。