测量机器人解决方案案例

一、徕卡测量仪器在地铁、隧道、盾构引导工程中的应用
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地铁、隧道变形监测
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012 011
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隧道整体动态安全监测系统
隧道
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隧道盾构自动引导测量系统
Ｂa
u
n e
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隧道测量系统
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隧道测量系统
适合所有TPS测量模块的软件平台. 工程数据的定义和输入 平曲线 竖曲线 设计断面 系统数据管理 工程数据 测点数据 测量数据 采用图形在线显示的方式定义工程数据 设计数据计算功能 断面报告输出功能
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隧道测量系统 徕卡TPS 桌面后处理软件
连接你的全站仪的强大接口. 复杂的点组数据和设计数据轻松定 义和输入，满足自动放样和定位 工作 可定义CAD图输入或输出 以文本的方式通过PCMCIA卡输出所 有工程数据到徕卡TPS1200系列 全站仪 相对隧道轴线的点偏移值 相对工程轴线的垂直变换 清晰的计算报告和列表
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地下顶管施工自动引导测量系统
TCA顶管自动引导测量系统解决了传统顶管施工过程中人 工测量作业费时、费力、占用工时的问题，系统由计算机 远程控制TCA测量机器人来自动完成作业。
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地下顶管施工自动引导测量系统
A β3 β1 T1 S1 β2 S2 T2 T3 P β4 S3 T4 S4
计算机控制箱
全站仪控制箱 AC 220V
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仪器站
信号控制箱
工业用计算机
二、徕卡测量仪器在桥梁工程中的应用
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徕卡测量仪器在桥梁工程中的应用
1. 动态目标安装 2. 桥梁安全监测系统 3. 精密工程控制网测量
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动态跟踪定位工程
客户名称 上海振华港口机械股份有限公司 项目难点 1. 大车移动速度快（2.5 米/ 秒 ），对动态定位精度要求高。这 就要求全站仪必须具有很好的锁 定跟踪功能、失锁处理功能、较 高的采样频率和数据处理能力。 2. 整个设备需要长时间连续工作 ，从而对全站仪的稳定性和耐受 性提出了很高的要求。 执行日期 2005 年6 月20 日 项目介绍 硬件产品：2 台TCA2003 软件产品：机载TCA 轨道式龙 门吊跟踪定位系统 户外作业
1. 将两台TCA2003 分别安装于 龙门吊轨道的两端，整平。 2. 将两台全站仪分别通过串口线 连接到单片机的串口。 3. 单片机通过光缆与电气控制部 分连接，光缆通过光电转换模块 14 连接到单片机的串口。 4. 初瞄：操纵两台全站仪大致瞄准置于大车上的棱镜。 5. 向两台仪器通电，通电后自动启动机载应用程序。 6. 应用程序启动后约10 秒钟开始自动采集数据，并实时地把两 台全站仪的测量数据通过光缆传送给电气控制设备。
动态目标安装
发挥徕卡TCA系列全站仪的 ATR (锁定)功能来控制动

态目 标的安装 成功地用于上海卢浦大桥的安 装测量
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桥梁安全监测
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香港青马安全监测软件实例
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三、徕卡测量仪器在高铁、公路工程中的应用
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高铁轨道板的精调
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自动机械引导系统
这一系统配置不同软件广泛应用于摊铺机、盾构、压路 机、等建筑机械中
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公路施工机械引导
农业机械引导
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四、徕卡测量仪器在油罐计量工程中的应用
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立式油罐容积标定
方法 检定精度 费用 劳动强度 高空作业 测量作业 测量速度
围尺法 高 高 高 有 外测 慢
光学垂准线法 较高 低 低 有，但危险性大大降低 内测/外测 快
全站仪电子速测法 高 高 低 没有 内测/外测 特别快
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五、徕卡测量仪器在钢结构安装、高精度控制测量上的应用
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国家大剧院施工测量方法与实践
客户名称 北京城建勘测设计研究院有限责任公司 项目难点 1. 国家大剧院造型独特，工程结构复杂，精密的安装设计使放样 工作难度加大，同时对施工测量提出了更高的精度要求。 2. 工期紧、内业计算和现场放线工作量大，为施工测量工作带来 了新的挑战。 执行日期 2001 年12 月13 日开工，2006年底基本建成， 2007 年中旬正式对外 27 演出。
施工测量特点 （1）精度要求高 在国家大剧院的施工过程中，对测量 精度的要求主要有： 平面精度：轴线放线误差 3mm，细部 线放线误差 5mm，放样点位相对误差 3mm，轴线竖向投测允许误差 20mm。 高程精度：测站上抄平标高允许误差 3mm，标高传递允许误差 5mm/ 层，总 高累计传递允许误差 20mm。 （2）放样工作难度大 工程建筑设计多为圆曲线、椭圆曲线 2.2 次方的超级椭圆曲线，竖直面内 也有曲面的变化，各种曲线约占70%； 加之混泥土结构、钢结构并存，各层 平面标高变化多，结构复杂，因此在 施工测量过程中，不仅内业计算和现 场放线工作量巨大，工程的复杂程度 也为施工测量工作带来了新的挑战。 （3）测量管理要求严 因工期所决定，单独给测量工作的作 业时间几乎没有，要求测量工作迅捷 、高效、准确，不能因为测量工作的 延误或失误造成工序的窝工、返工现 象。
六、徕卡测量仪器在自动化监测领域的应用
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上海宝钢二号高炉框架变形监测
客户名称 上海宝冶建设集团有限公司技术工程公司 项目难点 宝钢二号高炉是中国乃至亚洲最 高的高炉之一，在运行了多年之 后，要进行必要的大修工程。精 度要求高，24 小时连续观测，现 场条件恶劣等问题是本次项目所 面临的困难。 执行日期 项目执行从2006 年4月开始准

备， 2006 年8 月现场施工，至 2006 年10 月底项目结束。 户外作业 硬件产品 +45.400M 和+81.500M 平台的 1 徕卡GPS1230 4 台 2 徕卡全自动全站仪TCA2003 2 台 四个框架柱顶水平方向和垂直方向的变形监测 +45.400M 平台的四个框架梁跨中水平方向和垂 3 徕卡NA2+GPM3 水准仪 1 台 直方向的变形监测 4 强制对中基座 6 个 +45.400M 四个上升管支座处垂直方向的变形 软件产品 监测提吊环梁下翼缘的变形监测 徕卡LGO 基线解算及平差软件
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黄河小浪底水利枢纽工程变形监测
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安徽港口湾水库大坝外部形变监测
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浙江青山水库大坝－观测站
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浙江青山水库大坝－监测点和控制点目标棱镜（带保护罩）
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浙江青山水库大坝－GeoMoS监测系统
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浙江青山水库大坝－基于GeoMoS的Web分析器
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石门子水库
莲花水电站 公伯峡水电站 龙羊峡水电站
乌鲁瓦提水库 李家峡水电站
武都引水工程 万家寨水利枢纽 沙牌电站 紫坪铺水库 龚咀/铜街子电站 二滩水电站 盘南电厂 洪家渡水电站 索风营水电站 引子渡电站 天生桥一级水电站
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肖家沟水库 天荒坪电站 彭水电站 柘林电站 欧阳海水库 碗米坡水电站 艳洲水电站 红枫水电站 凤滩水电站 弹子台电站 天宝寺水库 江口水电站
天生桥二级水电站
七、徕卡GeoMos监测解决方案
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七、徕卡GeoMos监测解决方案
1．意大利 Carbonia 水坝监测 Contenova 滑坡稳定性监测 Limone Piemonte 滑坡稳定性监测 Bologna 高速铁路建设 Stromboli 滑坡稳定性监测 2．瑞士 阿尔卑斯山的地面形变监测 大型挖掘场地的稳定性测量 Interlaken 岩石稳定性监测 Ennetbdaen 挖掘过程监测 Zermatt 滑雪场缆车监测
3．博茨瓦纳 Jwaneng 矿的斜坡稳定性监测 Letlhakane 矿的斜坡稳定性监测 Orapa 矿的斜坡稳定性监测 4. 南非 Kalgold 矿的斜坡稳定性监测 PPL 矿的斜坡稳定性监测 Venetia 矿的斜坡稳定性监测 5. 西班牙 M-111 公路隧道的集中控制 6．香港 上水车站的铁路轨道监测
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意大利Carbonia 水坝监测
Basso Sulcis 的Consorzio di Bonifica 是意大利管 理水资源的众多协会之一。Carbonia 水坝是意大利撒丁岛 最大的水坝之一，为成千上万人供水。 中央政府要求这些协会定期或者实时监测水坝，以防止 裂缝、结构受损、水坝建筑材料老化以及由水压引起的水 坝变形等有关问题。 日期 安装在Carbonia 水坝上的系统使用TCA2003，每四小时 对水坝正面和顶部的一系列棱镜观测一遍。安装在地下主 2002 隧道里面的一排7 个Nivel 20 每5 分钟收集一次数据，目 软件 的是探测由水位上涨引起水坝主体可能的扭转。
年12 月安装

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1×GeoMoS 专业版 1×GeoMoS 遥测 1×Eyes_on_nivel 仪器 1 台徕卡TCA 2003 30 个徕卡棱镜 8 个Nivel20 电子水平仪 通讯 有信号放大器的RS232 目标 监测水坝的三坐标移动量
意大利Contenova 滑坡稳定性监测
2002 年12 月在意大利北部发生了极端强烈的气象变 化，引起阿尔卑斯山不同地区的许多山体滑坡。其中最 重大的事故之一是Valsassina 山谷的一座山整个崩塌， 泥石流倾泻到位于主山谷的一个叫做Bindo 的小城，摧 毁了小城的一部分，导致四个小山体滑坡，严重威胁位 于山谷下游的Cortenova 市的安全。 灾难发生之后，政府疏散了当地居民，并决定安装一 个综合的（测量和地勘）实时监测系统，以便能够在现 场发出警报提醒当地居民。 在山体滑坡地区安装了两台TCA2003全站仪和一定数 量的棱镜，每四个小时测量一组棱镜。数据库中心采集 数据并实时分析。这样一个良好的报警系统能够给管理 整个系统和负责居民安全的人打电话或者发GSM 信息。
日期 2003 年6 月安装 软件 1×GeoMoS Lite 1×系统 1×Analisys 1×GPS_Anywhere 1×NDA（变形网分析） 仪器 2 台徕卡TCA 2003 80 个徕卡棱镜 4 个徕卡SR520GPS 通讯 3AS 无线Satelline 调制解调器 目标 监测山崩并定时发送警报，以便使当地居 民撤离
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意大利Bologna 高速铁路建设
Bologna 是其中一个重要的铁路交叉点。将来Bologna 车站将是唯一与地铁相连接的车站。2003 年开始挖掘隧 道，政府部门要求建筑公司实时监测可能受挖掘影响的 建筑物（房屋、街道、商店等）。 为了发现隧道上方的一个药店的可能沉降SanRuffillo 监测工程使用3台TCA1800（2 个在药店外面，1 个在药 店里边），每四小时对监测棱镜观测一遍，一个经验丰 富的工程师实时分析数据。
日期 2003 年7 月安装 软件 1×GeoMoS Lite 1×系统 1×分析软件 仪器 3 台徕卡TCA 1800 50 个徕卡棱镜 通讯 3AS Satelline 无线电调制解调器 目标 在TBM 挖掘时监测柱子的沉降情况 任务 在隧道挖掘机(TBM)掘进期间监测 一个药店的地基稳定性
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瑞士阿尔卑斯山的地面形变监测
Gotthard 山底隧道竣工之后将是世界上最长的铁路 隧道。隧道修筑过程中由于岩石块中水的排出导致土 地移动，使隧道建筑存在一定的风险。隧道的上面是 瑞士的三个最大的水坝。 承包当局（Alp Transit Gotthard AG）决定对三 个水坝、附近山谷以及山峰进行不间断监测。监测系 统安装在高海拔（约2000m）、荒芜而严寒的遥远场地 上。监测系统使用太阳能供电，数据经由GSM 电话与 传感器通讯 监测系统已经成功地运行了几年，莸得了毫米精 度的土地位移成果 日期 2000－2015 软件 3×GeoMoS 专业版 仪器 10

台徕卡TCA 2003 14 个Meteo 传感器 83 个徕卡GPR121 Pro 棱镜 通讯 24×Satelline 3AS 无线调制解调器 任务 在瑞士阿尔卑斯山下面建筑57km 长的Gotthard 底部隧道时，监测三个主要水坝区的地面形变
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瑞士大型挖掘场地的稳定性测量
在日内瓦的Plan-les-Ouates 场地上，一个钟表厂 的建筑已经迫使工程的每一步都要使用革新技术。紧 紧固定的保护面支撑着一个很大的挖掘场地（ 120×160m）。一个60m 半径的圆环保护面使用直径1m 的螺丝固定。这是在世界上第一个应用这个比例和结 构的工程技术。 场地上安装了80 个反射镜，在八个多月的时间内不 分昼夜连续不断地测量。数据分析帮助工程师了解该 结构的变化要素。将测量变形值与理论变形模型比较 ，用来确保没有超过临界要求。 日期 2002 年2 月－11 月 软件 1×GeoMoS 专业版 仪器 1 台徕卡TCA 2003 2 台Alimentation exteme 2 个无线调制解调器 80 个徕卡棱镜 通讯 Sattelline 无线调制解调器 目标 探测环的运动，预防坍塌事故伤害工人 任务 45 大尺寸开挖及其支撑的稳定性测量。
瑞士Ennetbdaen 挖掘过程监测
Straub AG 是瑞士的一个开展多项业务的工程公司， 具有40 年在全世界进行工程测量的经验。 为了建设一条通过瑞士人口稠密区的新隧道，需要挖 掘的长度达360m，深度达17m。从地勘技术的观点看， 具有高度的危险性。挖掘保护是利用一堵基于钢筋凝土 柱并辅以成排的固定锚杆的混凝土墙。出于对居民和施 工工人的保护，工程使用了一个固定的监测系统在长达 18个月的时间段内精确地观测混凝土墙。作为监测补 充，工程还使用了一个警报系统，该系统把限差比较的 结果经由SMS 发送给负责人。在发生位移事件时，建 筑管理者能够立即采取对策。 除了全站仪之外，还用倾斜仪和压敏元件监测挖掘。日期
2004 年3 月安装 软件 1×GeoMoS 专业版 1×GeoMoS 专业遥测版 仪器 2 台徕卡TCA 1800 50 个徕卡棱镜 通讯 TCPS26 无线电 RS485 电缆连接 自动消息系统 任务 一个开挖侧面的固定（连续）监测
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瑞士Zermatt 滑雪场缆车监测
Zermatt 是瑞士最受欢迎的滑雪胜地之一。新的 Furggsattel 冰河缆车在夏季和冬季每四小时运送 2400 人之多。海拔高度3365m 的Furggsattel 有欧洲 最长的缆车，长达2600m。缆车建筑在有固定位移量 的冰河上，因此，缆车的支柱必须根据冰河的移动规 则地调节。缆车支柱的冰上支撑可以在钢基座上移动 75cm。监测时在12 个支撑物上各安放2 个棱镜，在 顶部站的建筑物上设置了一个调节系统方向的参考 点。一个Excel Macro 用来分析所有支撑在平面、高 度方面的位移和旋转。所有的设备都用一个太阳电

池 板供电。所有点以ATR 模式按最高精度测量，其中最 远点的距离大约1200m。不久的将来，这里将安装一 个具有消除玻璃上冰雪的加热装置的新窗户。 日期 2004 年2 月安装 软件 1×GeoMoS 专业版 仪器 1 台徕卡TCRA1103 26 个徕卡棱镜 通讯 无线Sateline 3Asd (距离1200m) 目标 监测空中缆车支柱位置，以便调节因冰河移动 引起的缆索支柱位移
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博茨瓦纳Jwaneng 矿的斜坡稳定性监测
Jwaneng 矿是徕卡测量的新用户，在安装GeoMoS 之 前没有有效的检测系统。矿区位于Jwaneng 附近，在 博茨瓦纳首都加博罗内的西面170km 处。 Jwaneng 矿的矿体是由3 个无沉淀岩的金伯利钻石 管状矿组成的。Jwaneng 的矿坑尺寸约为 1500m×1000m×260m。该矿大约每年开采10m 吨矿 石和40m 吨废料，在它的矿石中，大约每100 吨中 含有125 克拉钻石，因此被称为世界上最富有的钻石 矿。2003 年，Jwaneng 矿的生产量超过14m 克拉。 矿区温度在夏季常常达到40°C。这是一个贫瘠的干 旱地区，降雨量很低，热和灰尘是斜坡监测的限制因素 。监测距离长度也是一个ATR 的限制因素。
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日期 2004 年3 月安装 任务 软件 一个露天深坑矿井的斜面稳定性监测 1×GeoMoS 专业版 仪器 1 台徕卡TCA 2003 30－40 个徕卡棱镜 1 个STS meteo 传感器 1 台徕卡TCA 2003 备用 30 个徕卡棱镜备用 通讯 2 个PacificCrest PDL 无线电台 2 个PacificCrest PDL 无线电台备用
博茨瓦纳Letlhakane 矿的斜坡稳定性监测
Letlhakane 矿是徕卡的新用户，在安装GeoMoS 之 前没有有效的检测系统。矿区位于Letlhakane 附近， 在博茨瓦纳的弗朗西丝镇的西面，距离190km，在Orapa 东南面，距离50km。 Letlhakane 矿的矿体是1 个无沉淀岩的金伯利钻石 管状矿。Letlhakane 的矿坑尺寸约为1200m 直径的圆 ×260m。该矿大约每年开采4m 吨矿石和16m 吨废料， 在它的矿石中，大约每100 吨中含有26 克拉钻石。 2003 年，Letlhakane 矿的生产量超过1.4m 克拉。 矿区温度在夏季常常达到40°C，这是一个贫瘠的干 旱地区，降雨量很低，因此热和灰尘是斜坡监测的限制 因素。 日期 2003 年5 月安装 软件 1×GeoMoS 专业版 仪器 2 台徕卡TCA 2003 40－60 个徕卡棱镜 2 个STS meteo 传感器 通讯 4 个PacificCrest PDL 无线电台 目标 预报事故，防止人和设备伤害
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任务 一个敞开的深坑矿井斜面稳定性监测 用户 博茨瓦纳，Debswana，Letlhakane矿 好处 降低Letlhakane 矿的人身伤害风险 降低Letlhakane 矿的财产和设备损害风险 减少因处理事故损失的时间，提高生产率 更好地预报事故
南非Kalgold 矿的斜坡稳定性监测
Kalgold 矿是徕卡长期的固定用户，先已使用TC1800 人工进行监测，后来升级到GeoMoS。矿区位于Manfi

keng 西 南面，距离80km，在南非的最北边，靠近博茨瓦纳边界。 Kalgold 矿的矿体几乎与地面垂直，平均宽度45m，矿的 平均等级为1.5g每吨。Kalgold 矿的矿坑尺寸约为 1200m×800m×240m。该矿大约每月从一个低等级的矿体中 生产250kg 黄金。该矿通过增加矿坑倾斜角使成本保持最低 ，倾斜角达78°，深度100m。这就使得监测成为作业的重要 部分。 矿区温度在夏季常常达到40°C，夏季的暴风雨进入矿 井面后面的裂缝，给矿井造成极大的危害。 日期 2002 年8 月安装 软件 1×GeoMoS 专业版 仪器 1 台徕卡TCA 2003 40－60 个徕卡棱镜 1 个STS meteo 传感器 通讯 2 个PacificCrest PDL 无线电台 2 个PacificCrest PDL 无线电转发器
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南非PPL 矿的斜坡稳定性监测
PPL 矿是徕卡长期的固定用户，先已使用TC2002 人 工进行监测，后来升级到GeoMoS。矿区位于南非北部，靠近 Limpopo 省的Mokopane（Potgietersrust）市。 PPL 矿的矿体由2 个分别叫做Sandsloot 和Zwartfontein 的露天矿组成。Sandsloot 的矿坑约2km长、600m 宽、200m 深。Zwartfontein 矿是一个新矿，开采时间不超过2 年。 PPL 矿大约每天开采150 000吨矿石，其中白金矿石超过20 000 吨。 该矿区每年降雨量为330mm，夏季温度常常达到40°C以上 ，再加上相当大的灰尘降低能见度，因此，监测很困难。 日期 2003 年10 月安装 软件 1×GeoMoS 专业版 仪器 1 台徕卡TCA 2003 40－100 个徕卡棱镜 通讯 9 个PacificCrest PDL 基础无线电台 好处 降低减少PPL 矿的人身伤害风险 降低PPL 矿的财产和设备损害 风险 消除因处理事故损失的时间，提高生产率 更好地预报事故
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西班牙M-111 公路隧道的集中控制
M-111 公路隧道，穿过Barajas-Madrid 机场跑道，必须 监测预防结构的变形。由于隧道要承受20m 厚的地面重量加 上飞机的运输重量及其它重量，因此，必须进行监测。 为了控制四个隧道的结构，4 台TCA2003 仪器在每个隧道 内测量，一小时一个周期，每天24 小时不间断。每一区段 安装7 个棱镜，每个隧道要监测的区段超过20 个，要求监 测的平均精度要达到毫米级。这就是说，有300 个位置要以 高精度和高可靠性监测。 运行GeoMoS 的PC 计算机放在隧道的控制和安全中心，它 与TCA2003 之间的通讯从4km 远的地方靠IP地址建立。系统 的控制可以从任何遥远的地方通过访问互联网进行。 日期 2003 年5 月安装 软件 1×GeoMoS 专业版，选项2 (>3 个传感器) 仪器 8 台徕卡TCA 2003 350 个GPR112 矿业监测棱镜 通讯 4 个具有2 个COM 端口的以太网转换器 2 个网络集线器(hub) 控制中心经由内部网与任选光缆连接，遥控距离约4km 目标 为了控制变形，探测小范围位移 55
香港上水车站的铁路轨道监测

为了减轻在罗湖终点站的拥堵，KCRC 已 经开始建造落马州支线。上水车站是两个线 路的交叉点。该车站的每日客流量约为 180,000 人。2003 年6 月开始了一项改进计 划，计划包括扩充上水车站的广场、拓宽站 台和建筑新的车站出入口。这些工程的建筑 可能会引起上水车站已有铁路的移位，为了 减轻因铁路移位引起的危险，用户决定建立 自动监测系统来监测铁路
GeoMoS 配合TCA2003 能 够达到在100m 内的1mm精度 。所有测量点将存贮在SQL 数据库，通过网页来提供实 时的数据报告。铁路超过预 定限差的任何移位都将激活 报警系统，报警系统可发出 SMS 信息和email。那些移位 点也在数据报告中以不同颜 色显示出来
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