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1.1选定基准站
基准站是GPS-RTK测量技术的核心,支撑测量技术的顺利进行。准确选定基准站的位置,有利于GPS-RTK发挥测量优势,因此,针对基准站的选择,提出三点要求:(1)确保基准站的高度,基准站发射信号时,需借助天线电台,为避免传输受阻,尽量保障足够高的选址;(2)避开反射作业区,部分水域、建筑对传输系统造成影响,导致GPS-RTK的测量信息无法顺利传输,丢失诸多信息数据,基准站在安置时,必须在无反射物的环境中;(3)基准站安置在无线电通信稳定地区,如果选定地区存在信号干扰,需根据地籍测量的需求,重新选定基准站的位置,用于控制基准站的测量环境,避免产生电波干扰。
1.2基于GPS-RTK的测绘作业
GPS-RTK测量技术在地籍中的测绘作业,也称为外业测量,分配测绘人员。一般测绘由两名测绘人员构成,一人留守在基准站处,另一人实行定点测绘,即:记录每一个测绘点的数据,便于绘制测量图。规划GPS-RTK在测绘作业中的具体应用流程如下。第一,确定GPS-RTK所使用的坐标系,可以根据地籍测绘的需求设定,也可直接采用国家标准级坐标系,再规划投影参数,如:GPS-RTK确定地籍测量的已知点,规定中央子午线,如果子午线为已知,直接选定,如为未知,则需选择合适的子午线,以地籍测绘的当地环境为主。第二,关闭GPS-RTK测量装置的参数,设置基准站。基准站同样分为已知、未知两种,两种布设方式主要取决于基准站的设置点:(1)已知点处基准站进入测量状态时,需要经过人工操作,通过Tab功能存储基准点并命名,所有待测点的目标值输入完成后,提取存取的基准点,规划GPS-RTK的测量时间,完成基准站的布设;(2)未知点与已知点存在明显差异,其在定位基准站坐标时,需以高程为主,尽量拉近高程值,由此才可确定基准站的布设效果。第三,实质操作,促使GPS-RTK测量技术进入工作状态,测量人员根据操作项目,执行地籍测量。基准点中包含GPS-RTK的测量结果,根据对应按键,测量人员准确获取测量结果,必要时可实行转换参数,如果测量点的数据存在较大误差,GPS-RTK还需执行重测,控制误差在标准范围内。
1.3内业处理
测绘作业中得出的测量参数组成GPS-RTK的数据库,无法直接应用在地籍绘图上,所以还需转化数据格式,转化的数据格式需要与所用的绘制软件保持一致,促使测量人员迅速完成地籍绘制[3]。比较常用的绘制软件为CASS5.0,GPS-RTK数据转化时,可以该软件为主,保障地籍测量的真实性。由此,提高测量数据的应用能力,确保各项数据的可用程度,不会出现无用数据,发挥GPS-RTK数据存储的优势。
2GPS-RTK在地籍测量中的质量控制
GPS-RTK在地籍测量中的应用,有效提高测量数据的质量和精准度,成为地籍测量中不可缺少的技术。GPS-RTK在应用的过程中,必须依靠科学的质量控制措施,才能完善地籍测量。
2.1构建控制网约束测量数据
控制网是GPS-RTK在地籍测量中的基础,由传统GPS测量技术获取相关数据,用于检测地籍测量中的各项数据。控制网在检测数据的同时,控制GPS-RTK测量技术的准确度,重点检测转换、输入中的测量数据,以免干预数据的准确度。控制网可以控制GPS-RTK测量技术在任何情况下的测量质量,基本不会出现测量误差,完善GPS-RTK在地籍测量中的各个数据链。
2.2排除干扰控制测量误差
虽然控制基准站的位置,但是难免会出现不同情况的误差干扰,通过质量控制的方式,主动解决地籍测量中的误差,排除干扰。GPS-RTK在地籍测量中的实际应用,基本会产生误差,证实质量控制的重要性,测量人员在排除误差时,以手簿为主,通过核实、观测的方式,判断测量数据的真实价值,还可在测量点上实行重复测量,分析多次测量的结构,得出最准确的测量数据[4]。GPS-RTK在地籍测量中的质量控制,有利于稳定测绘结果,体现数据准确的价值,规避地籍测量中的误差。防止由于测量误差引发地籍纠纷,保障地籍测量的质量。
2测量方法的选择
船板的形状尺寸测量是一个典型的外表面三维曲面测量。由于船板是一个连续而光滑的曲面,因此,可以将整个曲面离散成m×n个点,通过测量得到这些点的坐标值后,即可通过软件拟合出整个曲面。由于传统的接触式测量,存在探头易磨损,需要人工干预,价格昂贵,对使用环境有一定要求,测量速度慢,效率低等问题,因此,虽然其有较高的测量精度,但确并不适合应用在船板多点成形在线测量中。对比三种常用的激光测量方法,测量精度均能满足船板的测量要求。本着实用而不浪费的原则,由于干涉法测量所需的测量设备成本较另外两种方法高出很多,并且使用时需反射镜,现场在线使用不方便,速度慢效率低,因此,采用飞行时间法或三角法的激光测量传感器比较适合船板三维测量,其设备价格较低,对测量表面的要求不高,并且可直接测量,使用灵活方便。
3扫描装置
扫描装置是激光测量头的安装平台,其作用是带动激光测量头沿X轴和Y轴运动,完成对整个测量表面的扫描,并在测量的同时给出测量点的X方向和Y方向的坐标值。为了提高测量效率,最终确定扫描装置采用多点方式,这样可以大大提高船板多点成形的生产效率。由于多点测量方式使用的激光测量头数量较多,因此,在满足测量精度要求的前提下,选择了价格相对较低的飞行时间法激光测量头。扫描系统由电动滑台、联轴器、接轴、减速机、伺服电机、测量架、测头等部分组成(见图1)。电动滑台和减速机通过架子固定在上模座上,伺服电机与减速机相连,并通过接轴与电动滑台连接,测量架固定在电动滑台上。测量时,在伺服电机驱动下,电动滑台带动测量架沿X方向移动,每走一个步长测头测量当前X坐标下各点的Z坐标值,直到测量完整个板材表面点阵(见图2)。
2GPS-RTK测量控制要点
(1)控制点确定。设计测量控制点收集,根据需要,收集高级控制点参心坐标、高程成果与坐标转换参数等。其次确定平面控制点,把平面控制点划分等级成:一级、二级与三级。其三确定高程控制点,按精度可分成五等。最后布设平面控制点,用逐级布设与越级布设结合方式,争取控制点保证一个以上等级点和其通视。(2)测量方法。GPS-RTK测量用参考站RTK与网络RTK两种方法。通信困难时,可用后处理测量模式测量。(3)平面控制点测量。用GPS-RTK测平面控制点,先应该用流动站采集观测数据,用数据链接收参考站数据,系统中组成差分值实时处理,用坐标转换将观测地心坐标转为坐标系平面坐标。其次获取坐标转换参数时,直接用已知参数。最后,GPS-RTK测量起算点应均匀,且能控制测区。转换时根据测区与具体情况,检验起算点,采用数学模型,进行点组合式分别计算与优选。
3GPS-RTK测量土地测量中应用
(1)技术路线。土地开发所要求绘图比例为1∶10000或1∶2000,这对一定范围精度达到厘米的GPS-RTK测量将完全达到要求。准备工作。测量前检查仪器能否正常;精度检验;项目地基处理与行政界线等资料收集,为保证精度,在控制网中选取已知点求转换参数,校正应选4个以上校正点,且待测点位于校正点范围内。(2)数据采集。测量要素与综合取舍可能和普通测量不同,具体需参照指导书。外业采集时徐绘制草图。每天外业完成后要及时把观测数据输到计算机。一般主要有两种采集,即连续测量与非连续测量。(3)GPS数据处理阶段。开展传输时把电脑与测控设备放一起,就能把当天信息与内容融汇,以表格展示出来,非常便利。(4)图形编辑。用AutoCAD编辑图形,参照外业草图或外业点记录编号把测量区地物按实际连接与形成矢量图,等高线生成与地类符号等作业。(5)图幅整饰与面积统计。依据规范与指导书要求,将绘制土地现状图图号、坐标系、制图单位与其他说明上图。(6)界址点放样与埋设界桩。界址点放样测量方法,用接收机在放站为固定站,用RTK移动站放样和定位时。按这几个步骤:①建立项目与坐标管理。选择参考椭球与参数输入,选择和输入投影带等。②移动站频率选择。根据无线电频率。选一理想频率,移动站与基准站要使用一个频率。③坐标输入。将界址坐标及控制点坐标输入建立项目作为放样与检查使用。(7)测量菜单选择RTK形式,并初始化,完成后启动RTK,然后进行测量。(8)定位放样。从手薄中调出项目放样点坐标,手簿屏幕上放样点距移动站方位与距离,背着接收机,它会提醒走到放样点位置,迅速与方便。移动站正对放样点时,手簿有提示声,表明该点定位成功。然后挖坑和埋设界桩,埋设时不断纠正界桩位置到达到误差要求。良好条件下,PTK初始化需时间几十秒;不良条件下,先进PTK需几分钟或十几分钟。
1密集光波分复用(DWDM)系统
DWDM系统主要由光合波器、光分波器和掺铒光纤放大器(EDFA)组成。其中EDFA的作用是由比信号波长低的高能量光泵源将能量辐射进一段掺铒光纤中,当载有净负荷的光波通过此段光纤一起传播时,完成光能量的转移,使在1530-1565m波长范围内各个光波承载的净负荷信号全都得到放大,弥补了光纤线路的能量损失。这样,当用EDFA代替传统的光通信链路中的中继段设备时,就能以最少的费用直接通过增加波长数增大传输容量,使整个光通信系统的结构和设计都大大简化,并便于施工维护。
EDFA在DWDM系统中实际应用时又分为功放或后置放大器(BA),预放或前置放大器(PA)和线路放大器(LA)3种,但有的公司为了简化,尽量减少设备品种,统一为OA,以便于维护。
目前商用的DWDM系统的每个波长的数据速率是2.5Gbps,或10Gbps,波长数为4、8、16、32等;40、80甚至132个波长的DWDM系统也已有产品。常用的有两类配置。一类是在光合波器前与在光分波器后设置波长转换器(WavelengthTransponder)OTU。这一类配置是开放式的,采用这种可以使用现有的1310nm和1550nm波长区的任一厂家的光发送与光接收机模块;波长转换器将这些非标准的光波长信号变换到1550nm窗口中规定的标准光波长信号,以便在DWDM系统中传输。美国的Ciena公司、欧洲的pirelli公司采用这类配置,他们是生产光器件的公司,通常,所生产的光分波合波器有较好的光学性能参数。如Ciena公司采用的信道波长间隔为0.8nm,对应100GHz的带宽,在1545.3-1557.4nm波长范围内提供16个光波信道或光路。但他们没有SDH传输设备,因此,在系统配置、网络管理方面不能统一考虑。此类配置的优点是应用灵活、通用性强,缺点是增加波长转换器、成本较高。另一类配置是不用波长转换器,将波分复用、解复用部分和传输系统产品集成在一起,这一类配置是一体的或集成的,这样简化了系统结构、降低了成本,而且便于将SDH传输设备和DWDM设备在同一网管平台上进行管理操作。这类配置的生产厂家如Lucent、Siemens、Nortel等,他们是SDH传输系统设备供应商,有条件这样做。他们在做4×2.5G32bpsDWDM系统设计时就考虑与4×10Gbps速率的兼容,考虑增加至8个波长、16个波长、基至40个波长、80个波长,以及2.5Gbps和10Gbps的混合应用,确保系统在线不断扩容,平滑过渡,不影响通信网的业务。当然,他们也提供开放式配置,或发送是开放式,接收为一体式的DWDM系统设备。
由于初期商用的EDFA带宽平坦范围在1540-1560nm,故早期使用的DWDM系统的复用光波长多在1550nm附近。后来实际EDFA的增益谱宽为35nm,约4.2THz,其中增益起伏小于1dB的谱宽在1539-1565nm之间,若以1.6nm(对应200GHz)的波长间隔,则最少可实现8波长,乃至16波长的同步放大;若以0.8nm(对应100GHz)的波长间隔,则最少可实现16个波长,乃至32个波长的DWDM系统,再加上EDFA约40dB的高增益,大于100mW的高输出功率,以及4-5dB的低噪声值等优越性能,故极大地促进了DWDM系统的快速发展。
正如电放大器那样,光放大器在放大光信号的同时也要引入噪声。它由光子的自发幅射(SpontaneousEmission)产生。此种噪声和光信号在光放大器中一起放大,并逐级积累形成干扰信号,即熟知的放大自发辐射(AmplifiedSpontaneousEmission,简写为ASE)干扰信号。这种ASE干扰信号经多经光放积累的功率会大到1-2mW,其频谱分布与波长增益谱对应。
这就是为什么经过若干个OLA放大后必须经过光电变换,分别取出各波长光路的电信号进行定时、整形与再生(3R),完成光数字信号处理的主要原因,它决定了电中继段或复用段的最大距离或最大光中继段数。当然,其他因素例如允许的总的色散值也决定此电中继段的最大距离,这要由系统设计作光功率预算时,哪个因素要求最严格来确定。
2DWDM系统的测试要求
以SDH终端设备为基础的多波长密集光波分复用系统和单波长SDH系统的测试要求差别很大。首先,单波长光通信系统的精确波长测试是不重要的,只需用普通的光功率计测量了光功率值就可判断光系统是否正常了。设置光功率计到一个特定的波长值,例如是1310nm还是1550nm,仅用作不同波长区光系统光源发光功率测试的较准与修正,因为对宽光谱的功率计而言,光源波长差几十nm时测出的光功率值的差别也不大。可是,对DWDM系统就完全不同了,系统有很多波长,很多光路,要分别测出系统中每个光路的波长值与光功率大小,才能共发判断出是哪个波长,哪个光路系统出了问题。由于各个光路的波长间隔通常是1.6nm(200GHz)、0.8nm(GHz),甚至0.4nm(50GHz),故必须有波长选择性的光功率计,即波长计或光谱分析仪才能测出系统的各个光路的波长值和光功率的大小,因此,用一般的光功率计测出系统的总光功率值是不解决问题。其次,为了平滑地增加波长、扩大DWDM系统容量,或为了灵活地调度、调整电路和网络的容量,需要减少某个DWDM系统的波长数,即要求DWDM系统在增加或减少波长数时,总的输出光功率基本稳定。这样,当有某个光路、某个净负荷载体,即光波长或光载频失效时,又用普通光功率计测量总光功率值是无法发现问题的,因为一两个光载频功率大大降低或失效,对总的光功率值影响很小。此时,必须对各个光载频的功率进行选择性测量,不仅测出光功率电平值,而且还准确地测出具体的波长数值后,才能确切知道是哪个波长哪条光路出了问题。这不仅在判断光路故障时非常必要,而且在系统安装、调测和日常维护时也很重要。
此外,为了测量光放大器增益光谱特性,尤其是增益平坦度,需找出各波长或各光路的功率电平差值时,也必须测量出各光路的波长值和光功率值。
为便于查寻光线路放大器的故障,除测量各个光路的波长值和光功率外,还要测量出各个光路的信噪比(OSNR)。这里,在测量OSNR时要注意测量仪表的噪声带宽。例如用HP70952B光谱分析仪(噪声带宽1nm)测量的OSNR要比用Agilent86121AWDM光路分析仪(噪声带宽0.1nm)测量出的OSNR低约10dB;这是因为前者取出的噪声功率是后者取出的噪声功率的10倍,自然,前者测出的OSNR要低约10db(因光信号功率测量有差别)。
由于DWDM系统有n个波长,n个光路,等效于n个虚SDH光通信系统,故在系统的重要测量点必须有光分路器(分光器),以避免在做波长和功率测量时中断系统,造成大量业务丢失。
为便于比较对照,将OSP-102/OMS-100组合测试仪和一个典型的实验室用光谱分析仪OSA的技术规范列在一起。
3可调谐光滤波器
为使具有光谱分析仪功能的仪表适合现场测试,需要有轻便灵巧的可调谐光滤波器选择光波长。它是一个可调法布里-泊罗(Fabry-Perot)滤波腔体,它的基本结构是由两块部分镀银的板构成反射平面,两块板相对分开的距离是可普的。其滤波原理是:对某个波长的光,当调节两块板之间的距离,使在两块板之间反射引起的部分射线在相位上完全重叠时,滤波器对该波长的光是直通的,而对其他波长的光会引入很大的衰减。
这种可调谐光滤波器与光分度计或旋转干涉滤波器相比有很多优点。它没有轴承、轴、马达等,不存在由于连续持久的操作引起磨损、破裂等问题;结构非常坚实,对振动不敏感。它是不可逆的光器件,无论是衰减,还是通常波长均与输入光波的射线极化无关;这一优点在有几个波长激光器都调整到有相同输出光功率时尤其重要。
4便携式光谱分析仪
适用于DWSM系统现场安装调测与日常维护的便携式光谱分析仪,除去前已介绍的HP70952B,Agilent86121A外,现举OSP-102插件和OMS-100主机配合专用于DWDM系统测试的便携式光谱分析仪为例,说明采用可调谐光滤波器一方面使成本显著降低,一方面使重量减轻。体积缩小,有利于便携。为便于使用,还增加了下述分立的应用方式。
(1)光谱分析仪方式
用可调谐光滤波器沿着要选测的波长范围调整移动,将以图形方式显示测量结果,可用游标定位估计波长、功率数值,以及各波长和功率差值的测试数据。还可用存储器存储两个光谱的测试数据进行比较。
(2)光纤系统方式
用表列出直到16个光路或波信道的被测试的波长、功率和S/N。这种应用方式对光纤通信系统的日常维护测试特别有用。因为在DWDM系统的运行过程中,通常不希望光载频信号的功率超过规定的容限。
(3)光功率计方式
可调谐光滤波器固定调整到所选的波长,以数字显示该波长的光功率,就可以用来检测该光路或信道光载频功率随时间的变化,即稳定程度。这一方式在检测中断故障时尤其有用。
(4)监视器输出方式
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参考文献:
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1.1加速度采集接口设计
加速度传感器选用具有坚固耐用、受外界干扰小等特点的压电式加速度传感器,压电式加速度传感器采集对击锤的加速度,将加速度信号转换成相应的电荷信号,电荷信号经过电荷放大器的处理,最终输出与之相对应电压信号;最后,通过高速串行ADS8325实时高速采集电荷放大器输出的电压信号,获得打击过程中加速度变化的时域曲线,从而计算出最大打击力和打击能量,通过无线方式将数据传输给主机。STM32有两个标准SPI,该接口被配置成主模式时可以为外部的其他从设备提供通信时钟。STM32与ADS8325之间通过标准SPI接口连接,STM32使用SPI的单主模式,采集加速度信号只需要ADS8325到STM32串行数据传输,SCK为ADS8325提供通信时钟,将ADS8325片选管脚CS拉低则为从模式。
1.2位移采集接口设计
选用欧姆龙编码器进行位移数据的采集,将E6B2-CWZ6C编码器与机械滑轮相连形成一个位移传感器,机械滑轮的半径为17.49mm,锤头将移动2×3.14R的距离,即109.9mm,即锤头移动109.9mm时编码器刚好转一圈,脉冲计数为2000个。为了增加安全性,减小电压的干扰,减少电路设计,增量式编码器和STM32接口采用光耦器件TPL521—4进行隔离。
1.3无线通信模块接口设计
STM32与SI4432通过SPI接口相接,实现SI4432的基本工作状态。SI4432通过nIRQ向STM32发送中断。串行数据通过MOSI从STM32传输到SI4432;MISO正好相反;通过SCK向SI4432提供时钟,同步两者的串行数据传输。nSEL引脚电平为低时,SI4432片选为从模式,STM32才能有效操作SI4432。SI4432的工作模式位SDN为高时,SI4432处于关闭模式,为低时,则处于工作模式,因此,在芯片工作期间,工作模式位必须为低。
2系统软件实现
系统软件在KeiluVision4平台上采用模块化思想设计开发,将所需模块的主要功能全部编译成相对独立的函数以供主程序需要时调用。模块需要完成的功能是首先对STM32,SI4432及SPI进行初始化配置,其次,从机模块采集加速度数据并传输,最后,主机模块接收数据并处理。软件采用同步传输的模式,同步字传输完之后才会开始传输数据。
2.1从机模块软件实现
从机模块主要实现加速度数据的采集与发送。数据采集与发送过程如下:首先,完成初始化后开始采集数据,数据采集未完成,则等待至数据采集完成,然后清空SI4432的发送FIFO,写入将要发送的加速度数据;其次,打开发送完成中断并关闭其他中断,该中断使能正常后开始发送数据;再次,数据发送完成后nIRQ引脚转为低电平状态,读取中断引脚状态后并将nIRQ引脚转为高电平状态,准备下次检测。如果数据发送成功,则主机模块上绿色指示灯会变亮;最后,关闭发送功能,准备下一次数据发送。
2.2主机模块软件实现
主机模块软件实现加速度数据接收与处理。首先,完成初始化并清空SI4432的接收FIFO;其次,打开接收完成中断并关闭其他中断,该中断使能正常后开始接收数据;再次,数据接收完成后nIRQ引脚转为低电平状态,读取中断引脚状态后并将nIRQ引脚转为高电平状态,准备下次检测,然后,关闭接收功能,准备下次数据接收;最后,对接收到的数据进行相应的处理得到打击能量和打击力,并将数据通过RS485通信传输给工控机和LED大屏。
绝对误差:X=X-X0。
其中:X为绝对误差,X为被测量的给出值,X0为被测量的真值。
绝对误差能够表示测量结果与真值的偏离程度,但不能反映测量的准确程度,因此提出了相对误差:
Y=(X/X0)*100%
2测量误差的类型
根据误差的性质,测量误差可以分为系统误差、随机误差和疏失误差三类。
2.1系统误差
系统误差是指相同条件下多次测量同一量时,误差的绝对值和符号保持恒定,或在条件改变时按某种确定规律而变化的误差。
系统误差是由固定不变的或按确定规律变化的因素造成的,如:(1)测量仪器方而的因素,如仪器结构设计原理的缺点;仪器零件制造偏差和安装不正确等。(2)环境方而的因素,如测量时的实际环境条件对标准环境条件的偏差。(3)测量方法的因素,如采用近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差。(4)测量人员方面的因素,如由于测量人员的个人特点,在刻度上估计读数时,习惯偏于某一方向。
2.2随机误差
随机误差是指在同一测量条件下(指在测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同的条件下),多次重复测量同一量值时(等精度测量),每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差。
随机误差的产生原因:对测量值影响微小但却互不相关的大量因素共同造成。这些因素主要是噪声干扰、电磁场微变、空气扰动、人地微震、测量人员感官的无规律变化等。
2.3粗大误差
粗大误差是一种显然与实际值不符的误差,又称疏失误差。
产生粗大误差的原因有:(1)测量操作疏忽和失误。如测错、读错、记错等。(2)测量方法不当或错误。如用普通力用表电压档直接测高内阻电源的开路电压。(3)测量环境条件的突然变化。如电源电压突然增高或降低,引起测量仪器小值的剧烈变化等。
3误差的处理
在这里将依据误差的分类,分别讨论对不同误差的处理方法,来减小误差。
3.1系统误差的处理
要处理系统误差,首先应该发现系统误差。在多次重复测量同一量值时,系统误差不具有低偿性。根据不同的系统误差发现的方法不同。
一是不变的系统误差。可采用校准、修正、实验比对法。
二是变值系统误差。
①马利科夫判据。马利科夫判据是判别有无累进性系统误差的常用方法。把n个等精度测量值所对应的残差按测量先后顺序排列,把残差分成两部分求和,再求其差值D。若D近似等于零,则上述测量数据中不含累进性系差,若D明显地不等于零(与νi|值相当或更大),则说明上述测量数据中存在累进性系差。
②阿贝赫梅特判据。通常用阿贝赫梅特判据来检验周期性系差的存在。把测量数据按测量顺序排列,将对应的残差两两相乘,然后求其和的绝对值,再与实验标准方差相比较,若下式成立,则可认为测量中存在周期性系统误差。即
3.2系统误差的削弱或消除方法
(1)从产生系统误差根源上采取措施减小系统误差。如测量中,从测量原理和测量方法尽力做到正确、严格;对测量仪器定期检定和校准;减少周围环境对测量的影响等等。
(2)用修正方法减少系统误差。修正方法是预先通过检定、校准或计算得出测量器具的系统误差的估计值,作出误差表或误差曲线,然后取与误差数值人小相同方向相反的值作为修正值,将实际测量结果加上相应的修正值,即可得到已修正的测量结果。
(3)采用一些专门的测量方法。如替代法、交换法、对称测量法、减小周期性系统误差的半周期法。
最后,需要说明,通过一系列的方法减弱和消除了系统误差,但是总会残留部分。这部分误差在具体的测量条件下,通过现有的技术是无法消除,或者是技术过于复杂和经济价格昂贵。因此,残余的系统误差在满足测量要求的同时,可忽略不计,其准则是:如果系统误差或残余系统误差代数和的绝对值不超过测量结果扩展不确定度的最后一位有效数字的一半,就认为系统误差已可忽略不计。
3.3随机误差的处理
在测量中,随机误差是不可避免的。多次测量,测量值和随机误差服从概率统计规律。可用数理统计的方法,处理测量数据,从而减少随机误差对测量结果的影响。在很多情况下,测量中随机误差的分布及测量数据的分布大多接近于服从正态分布。
3.4粗大误差的处理
粗大误差对应的测量值应将剔除。对粗大误差,除了设法从测量数据中发现和鉴别而加以剔除外,重要的是采取各种措施,防止产生粗大误差。如要加强测量者的工作责任心和以严格的科学态度对待测量工作,保证测量条件的稳定等等。
参考文献
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2间接计算法
这种方法需要获知几种变压器其绕组的热点温度,通过套入公式来间接计算需要测量的变压器的温度。这种计算方法的模型有三种,分别基于技术标准、热路和热阻。这种方法的优点是计算结果准确,实用性非常强。
3在线测量技术的优越性
上文中提到,直接测量法成本高昂且结果不精准,光纤光栅法结果精准,但成本高昂,而热模拟法虽然在日德等许多国家都有应用,但理论分析与实际情况有着巨大差别,导致了测量结果的较大偏差。仅间接计算法按照《油浸式变压器负载导则》中提到的计算公式[2],可以较准确地计算出变压器的热点温度。间接计算法经济实用、操作简便的优越性使其在变压器测温方面得到了广泛应用。由于间接计算法要通过几种变压器来间接获得最终结果,计算过程耗费时间较长,对计算机运算能力要求极高,待结果得出后向有关部门反应,有关部门再派出维护人员进行维修,这使得间接计算法暴露出一个非常明显的缺点——计算复杂、反应不及时。为此,业界许多研究人员对变压器的温度测量方法进行了深入的研究,目前已经取得了一定的研究成果,制作出一种在线监测仪器。这种仪器基于负载导则,模型依循旧版导则的简单计算公式,受到外界影响的可能非常小,结果的精确度非常高。由于计算公式涉及到的温度是稳态温度,不必考虑不同时间段温度的变化会对最终结果造成影响。在线监测仪器内置GPRS模块,可以与距离较远的变电站实现远程监测与控制。
4在线测量系统
4.1在线测量系统的工作原理
在线测量系统包括上位机、下位机、传感器和变压器本身。电力人员在油浸式变压器内安装在线监测仪器,在线监测仪器包括N个温度传感器,传感器在变压器温度上升时通过下位机中内置的GPRS模块将信息传送至变电站的控制中心,变电站的工作人员通过上位机获得变压器的温变信息,可以及时快速地安排人员前去维护。下位机的主要部件有温度传感器与单片机处理单元。下位机在变压器上只需安置五个检测点,即可对变压器的底部、油面、顶部、箱体以及环境五处温度进行及时的监测。下位机内置微处理器,与传感器相连,通过液晶屏显示即时温度。五处检测点,有任何一点的温度值超过内置的温度标准,将会引发微处理器发生报警信息。下位机通过内置的GPRS模块将信息传输至变电站内的上位机,上位机内的相关软件通过代码编译,迅速显示出工作人员可以理解的曲线和数据结果,并作出音像报警和故障分析。
4.2硬件
4.2.1下位机下位机的温度传感器通常为产自美国Dallas公司的DS18-B20半导体,微处理器一般为Atmel公司生产的AT89-S52。这种微处理器的串口可以跨越较远的距离,与GPRS模块进行数据传输。YM-12684液晶屏可以显示温度信息与故障代码。温度传感器通过屏蔽双绞线将温度信号传送至单片机中,鉴于屏蔽双绞线的特性,有效距离最多为50m。4.2.2GPRS模块GPRS模块是远距离无线通信的核心,通过TCP/IP协议,数据可以畅通到达终端设备处。
4.3软件
4.3.1通信协议在线测量系统的通信协议就是上文所提到的TCP/IP协议,AT指令集也能支持。4.3.2上位机和下位机软件上位机的软件可以借助GPRS模块查询到来自下位机的变压器温度信息,并显示温变数据、绘制温度曲线、打印温度报表、做出音像报警、记录故障信息、分析故障原因。下位机的软件依托于C语言指令,循环读取各个端口的温度信息,依照内置命令完成监控、报警功能。
2煤矿地质测量在煤矿生产中的工作方法
2.1了解煤矿开采的地理状况
地测部门要对于煤矿开采作业的设计、施工、财会等部门提供的地质、测量材料进行分析,根据煤矿开采作业的情况给煤矿作业带来较为准确的指导,而且煤矿的开采要集中在地理测量中,才能保障其生产作业具有安全性。地理情况不是表面看到的现象,而是根据其内部的构造原理和结构特点来判断是否具有安全性和可靠性,所以在煤矿的地质测量中首先掌握地理情况才是进行地质测量工作的首要方法,周围的建筑特点、地表承受力度、水文情况、山势结构等地理情况一定要进行及时的排查,全面的落实煤矿开采的地理情况。
2.2应用地质测量数据进行方案设计
由于地质性质的差异,开采方案的设计一定要根据地测部门提供的各项数据进行综合分析,然后制定科学合理的开采方案,遵循地质变化规律,根据自然状况的客观条件,进行与之相适应的开采活动。这样能够避免生产过程中安全事故的发生,减少意外矿难给工作人员生命和煤矿企业经济效益带来的双重损害。另外,每种开采方案都要有相应的矿难应急预案,应急预案应该由三部分组成,一是该地质开采过程中技术设备引发问题的应对方案,二是所提供的地质测量数据失误引发问题的对应方案,三是任何安全事故发生后相关工作人员的逃脱方案。
2.3提高地质测量工作地位,增强工作安全意识
由于地质测量工作开展过程中涉及到的范围非常广泛,并且其数据的准确度要求比较高,所以地测人员的工作任务非常艰巨,但是煤矿生产企业常常将关注焦点放在开采过程当中,而忽视地质测量部门的作用。有的煤矿将地测的准备工作仅仅当做是例行公事,但是实际上地测数据贯穿于整个生产当中,对于煤矿开采的安全性至关重要,因此,要提高地质测量部门在煤矿开采作业过程中的地位,引起相关部门的高度重视。由于从事煤矿开采作业的相关人员的平均学历不是非常高,对于地质结构和生产流程以及生产流程的重视程度不够,这就使得由于人为操作失误导致的矿井安全问题时常出现,这些问题完全可以通过提高相关从业人员的安全意识来解决。
(1)GPS技术在测量方面提供了较高的精确率,使效率以及质量得到很大的提高。GPS在测量方面的技术不仅仅能够给工程建设带来更方便快捷的操作,而且在时间上也能大量节省时间,在三维坐标以及速度上,也得到了很大的帮助,不仅对于导航时候能够起到作用,而且在测试时间以及速度测试之间也得到了很方便的操作。目前随着社会的发展,科技的不断进步,GPS的技术已经越来越发展完善,对于各方面行业,特别是在测量行业上,更是显示出GPS的优势,技术上的优势已经不仅仅只限制于建设工程,而且还能广泛运用到海洋上、航空摄影上、以及地面测量上等各行业的测量上。(2)GPS测量技术的定位精准。GPS在测量方面的技术不仅仅能够给建设工程施工过程带来更方便快捷的操作,而且还能在测量过程中运用定位技术,在50千米下的基线当中,就能到1×10–6到2×10–6的准确定位,当基线在100千米到500千米之间,定位依然能够准确的达到10-6到10-7,由于社会不断发展带动着科学发展,即使在1000千米以上的基线,GPS的定位技术依然能够维持在10-8左右,GPS在测量方面的技术所表现出来的精准度能够达到几乎完美,没有出现错误,对于建设工程所需要的要求更是很好的达到。(3)GPS在自动化以及智能化方面的操作性能特点。GPS测量方面操作在建设工程实际运用当中,不仅仅能够带来高精准度的测量,而且还能实现一定程度的自动化操作,给建设工程带来更便利的操作,使用人员根据气象采集数据,并且安装好开关的仪器,以及进行监测工作就可以做到一定程度的自动化操作,运用起来也是非常简单便利。例如在建设工程当中采用观测以及卫星捕捉系统等工作实现自动化,观测结束之后使用人员只需要把电源关闭,就很完好无损的把收集的数据进行接受并且保存。不仅仅能够给操作员带来非常便利的操作,而且在操作上GPS能够给建设工程的施工带来更高的工作效率,精准度也随着提高,对于建设工程中GPS的自动化操作是有着一个举足轻重的作用的。
2在实际操作过程中,工程测绘对于GPS测量技术的需求
在码头以及海港的建设工程施工过程当中,缺少不了水下地形图。并且在进行建设工程测绘当中,不仅要给测量的位置进行一个三维定位,而且还需要进行一个水深的测试。水深测试的主要使用的仪器是采用测深仪,并且在测量的过程当中要根据超声波的工作原理来进行测量具体水深。在水深测量的过程当中,不仅要同步进行着使用潮位仪进行测量,这样才能得到更为精准的数据进行测量,最后得出较为精准的水下地形深度的数据。传统手段是根据位置所需的要求进行采样测量,经过经纬仪以及应答器等设备进行测量,这些设备操作要求不仅高,而且极其复杂,在使用过程中会出现很多没必要的错误。但是随着GPS的出现,其实时的三维定位技术解决了位置测量方面的大量问题,能够更大比例的进行水下测量,而且效率以及质量方面也得到了很大的提高,并且通过测深仪以及一系列测量设备的共同测量之下,建立起了一个相对更为精准的一个测量系统。
3GPS操作上所需注意并且了解的问题
对于GPS的实际使用过程中,或多或少在操作上会存在一些问题需要我们去了解注意,所以在操作过程当中需要使用员工仔细的检查一下作业,确确实实的了解好每一道工序,并且将失误的可能性降到最低。并且在建设工程施工当中也会对员工有一定的要求,要求的员工也是必须要有责任心以及上进心,不仅仅要对公司负责,更重要的是对自己工作负责。所以在新员工上岗之前必须要进行一系列的培训教育,让整个建设工程尽量的按照预期的发展而进行下去。因为GPS所测量出来的数据以及测绘技术准确率要求是非常高的,如果当中有一丝丝的差错可能会导致整个建设工程会出现极大的麻烦。所以必须要让员工了解每一个操作的步骤,而且经过反复练习,在每一个工序中都要经过细心的检查,做到尽量减少差错的出现。并且公司也应该为员工的安全负责任,必须为员工买一份安全保险,并且进行科学性的管理,进行科学性的工作以及休息,让建设工程施工的员工得到一定的调节,发挥出更好的工作效率以及更大的质量,让建设工程跟预期一样完美的完成。