地質災害監測預警系統解決方案
作者：奧斯恩凈化
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崩塌
又稱崩落、垮塌或塌方，是指由于地殼活動等內動力地質作用、日曬雨淋等外動力地質作用引發的巖土體開裂。
1.成因
崩塌又稱崩落、垮塌或塌方，是指由于地殼活動等內動力地質作用、日曬雨淋等外動力地質作用引發的巖土體開裂。用四個字概括就是：裂、陡、空、落。
2.危害
崩塌會使建筑物，有時甚至使整個居民點遭到毀壞，使公路和鐵路被掩埋。由崩塌帶來的損失，不單是建筑物毀壞的直接損失，并且常因此而使交通中斷，
給運輸帶來重大損失。
3. 監測方法
無線低功耗崩塌計主要通過對危巖體的振動進行監測，達到對整個崩塌過程實時監測預警的目的。
在山區、公路、鐵路周圍的危巖體上加裝監測點，當監測數據超過設定預警閾值時即時啟動報警程序，以避免人員傷亡和減小財產損失。
滑坡
是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現象。
1. 成因
滑坡的活動時間主要與誘發滑坡的各種外界因素有關，如地震、降溫、凍融、
海嘯、風暴潮及人類活動等。
2. 危害
滑坡對鄉村最主要的危害是摧毀農田、房舍、傷害人畜、毀壞森林、道路以及農業機械設施和水利水電設施等，有時甚至給鄉村造成毀滅性災害。
3. 監測方法
高邊坡監測主要采用傾角計、GNSS、深部位移、水位、降雨量監測等手段。
按照監測斷面部署相應監測設備，從高邊坡傾斜、裂縫已經表層到深部進行立監測，同時對降雨量、地下水等誘發因素進行全面監測。整體監測邊坡的穩定性。
泥石流
因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點。
監測內容
基于北斗GNSS定位技術的位移監測技術對邊坡位移沉降進行實時全天候監測，并配合其他物聯網監測設備采集露天煤礦區整體地質環境與氣象環境數據，通過大數據智能化云監測平臺進行綜合數據分析，實時掌握監測體的變形情況與地質環境、氣象環境變動情況，對潛在地質安全隱患進行全方位監測。
地災監測系統
地質災害監測預警系統利用各種傳感器如位移傳感器、雨量計、視頻網絡監測等專業設備，基于遙感技術RS、地理信息系統GIS及地質災害監測技術，以一定范圍(區域)的滑坡、泥石流及崩塌等地質災變體為監測對象，對其在時空域的變形破壞信息和災變誘發因素信息實施連續、實事、動態的監測，及時獲取全面準確的數據。通過對變形因素、相關因素及誘因因素信息的相關分析處理，對災變體的穩定狀態和變化趨勢做出判斷，同時揭示滑坡、泥石流、崩塌的空間分布規律，對未來可能發生災害的地段(點)做出預測，從而協助相關管理部門的地質災害業務工作能夠高效協調進行，從而預防地質災害發生，減少生命財產的損失。
系統架構
地質災害監測預警系統由前端數據采集傳感器、數據傳輸子系統、數據處理子系統、地質災害預警監測平臺等部分組成。
技術架構
監測數據展示
監測設備選型
監測設備
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監測項目
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監測儀器
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特點
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地表沉降
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無線傾角傳感器
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精度高、性價比高
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北斗GNSS
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全天候觀測、輸出三維坐標
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地表變形
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微功耗地災監測儀
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傾角、方位角、軸面角，崩塌、滑坡、泥石流一機多用，免維護
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降雨量
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雨量計
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不銹鋼翻斗式，安裝方便、體積小巧
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土壤含水率
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土壤水分傳感器
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操作簡單、高精度高、寬量程、自動連續監測
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地下水位
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滲壓計
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精度高、長期穩定性好
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地表裂縫
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裂縫傳感器
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尺寸小、量程大、精度高、性能可靠
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深部變形
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柔性陣列測斜儀
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可埋入、維護成本低
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預警語音
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預警廣播
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實現遠程電話告警
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周邊建筑
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無線傾角傳感器
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部署方便，精度高、靈敏度
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視頻監控
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紅外網絡球機
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200萬7寸23倍紅外，補光100m，偵等智能偵測聯動跟蹤
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設備選取
根據地質災害的變化情況和發展規律，通過對隱患災體的地表變形、深部變形、滑坡推力、地下水位、降雨量、視頻監控等進行監測，對不同的隱患災體布設相關監測傳感器，并將傳感器采集的數據傳輸至通用數據采集箱中進行初步的解算后，上傳云平臺進行遠程在線實時監控，提前預測隱患危害。
設備參數
無線傾角傳感器
NB-IOT,4G可選；自帶太陽能充電系統，輸出傾角。
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監測項目
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技術指標
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數據信息
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傳輸到云端
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X,Y雙軸傾角
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測量范圍±60°，精度0.005°
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分辨力
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0.001°
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接收靈敏度
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-90~-67dBm
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零點溫度漂移
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±0.001°/℃
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平均無故障工作時間
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≥90000 小時
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供電
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6000mAH鋰電池，也可外接專用充電器快速充電
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通信卡
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LoRa/2G/4G全網通多種網絡通訊方式
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通訊協議
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MQQT-V3.1.1
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通訊功能
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Nano-SIM 小卡， 4G全網通，用戶可換卡
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GNSS 地表位移監測站/基準站
4G，GPRS可選；自帶太陽能充電系統。
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監測項目
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技術指標
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產品型號
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ZK-01（監測站）、ZK-02（基站）
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傾斜測量精度
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不低于0.01°
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靜態定位精度
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平面：（2+1ppm）mm；高程：（3+1ppm）mm；
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RTK定位精度
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平面：（20+1ppm）mm；高程：（30+1ppm）mm；
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衛星通道數
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432通道
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加速度測量精度
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不低于0.01g
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衛星觀測量
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GPS,BDS,GLONASS,GALILEO
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供電
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太陽能供電，兼容大容量鋰電池（工作時長大于30天）
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通訊協議
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RS485
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防護
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IP67 防雷擊，防電磁干擾，衛星追蹤
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微功耗多功能地災監測儀
多種通訊方式智能切換；低功耗；集成傾角、軸面角、方位角、加速度。
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監測項目
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技術指標
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報警信息
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集成聲光報警
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X,Y,Z三軸傾角
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測量范圍±90°，精度0.01°
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X,Y,Z三軸加速度
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測量范圍±2000g，精度0.2mg
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軸面傾角
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測量范圍±90°，精度0.01°
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方位角
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0~360°量程，0.1°精度
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定位信息
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經度、緯度、高程，精度3m
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供電
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性能鋰亞電池，可使用3年以上
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通信卡
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LoRa/2G/4G全網通多種網絡通訊方式
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通訊協議
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MQQT-V3.1.1
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通訊功能
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Nano-SIM 小卡， 4G全網通，用戶可換卡
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雨量計
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雨量計
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技術指標
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量程
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0.01mm～4mm/min（允許通過最大雨強8mm/min）
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分辨率
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0.2mm
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測量精度
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±3%FS
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信號接口
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4-20mA
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供電電壓
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12-24 V DC
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功率
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0.6W
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工作溫度
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－10℃～50℃
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重量
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2.5kg
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接口類型
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直接出線/5m電纜
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土壤水分傳感器
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土壤水分傳感器
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技術指標
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溫度量程
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-30～70℃
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溫度分辨率
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0.1℃
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溫度測量精度
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±0.2℃
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濕度量程
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0～100%
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濕度分辨率
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0.1%
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濕度測量精度
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±2%
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信號接口
|
4-20mA
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供電電壓
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12～24V DC
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功率
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0.3W
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工作溫度
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-40℃～80℃
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防護等級
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IP67
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重量
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0.4kg
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接口類型
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直接出線/2米電纜線
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滲壓計
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滲壓計
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技術指標
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量程
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0.3MPa/0.6MPa/1MPa/2MPa/4MPa
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分辨率
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0.001MPa
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測量精度
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0.1% F.S
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信號接口
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頻率
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供電電壓
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5 V DC
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工作溫度
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-40℃~70℃
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防護等級
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IP68
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接口類型
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直接出線/電纜長度定制
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溫度補償
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是
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裂縫計
裂縫計通過傳感器監測到位移量變化，經過采集電路轉化為數字量，最終配套裂縫計采集儀進行數據傳輸。
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裂縫計
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技術指標
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供電電源
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15 - 28 V DC
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工作電流
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電壓輸出型供電電流≤ 12 m A
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二線4 - 20 m A電流輸出型LVDT，供電電流4 - 20 m A
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位移量程
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10 mm、25 mm、50 mm、100 mm
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輸出信號
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0 - 5 V（ 9 - 12 V DC供電電壓）
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0 - 10 V（ 15 - 28 V DC供電電壓）
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4 - 20 m A（二線制， 15 - 28 V DC供電電壓）
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RS 485 數字式輸出（ 9 - 12 V DC供電電壓）
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線性誤差
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± 0 . 5 ％
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分辨率
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≤ 0 . 1 μm（最高），數字式輸出是16 bit
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工作溫度
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－ 25 ℃~＋ 85 ℃
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溫度系數
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零點≤ 0 . 01 %/ ℃
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靈敏度≤ 0 . 025 %/ ℃
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拉繩裂縫計
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拉繩裂縫計
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技術指標
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量程
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10～10000mm（量程可選）
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重復精度
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0.005% -0.01%
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線性精度
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0 .0 5 % - 0 .0 8 %
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信號接口
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標準輸出模擬信號，配專用模塊輸出RS485信號
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供電電壓
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24-48 V DC
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鋼絲繩
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直徑0 .6 8 m m 繩內擁有1 3 2根鋼絲
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工作溫度
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-40℃ ～ 70℃
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防護等級
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IP65
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產品壽命
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500萬次極限全往復行程
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接口類型
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直接出線
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溫度補償
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是
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柔性陣列測斜儀
4G全網通（向下兼容3G 2G）；形變軌跡實時回放。
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監測項目
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技術指標
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測量方向
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3維度(X、Y、Z 三向)
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角度量程
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0～360°
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角度分辨率
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優于±0.0003°(±1.08") (±0.000005rad)
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位移分辨率
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優于 0.005mm@500mm/節
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系統穩定性
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優于±0.5mm(32m)
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測量精度
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±0.002°(0.0006%F.S.) (0.02mm@500mm)
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抗扭轉校正精度
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優于±1°
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電氣功耗
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DC12V 3.2mA/節點
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組裝方式
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任意長度自由拼裝
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分段長度
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20 米、10 米、5 米、2 米、1 米、其它長度定制
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衛星接收機
|
衛星接收機
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技術參數
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信號跟蹤
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GPS：L1C/A、L2C BDS：B1、B2
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精度指標
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平面精度：±(2.5+0.5×10-6×D)mm
高程精度：±(5+0.5×10-6×D)mm
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信號跟蹤
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冷啟動時間<50s；溫啟動時間<30s
熱啟動時間<15s；信號重捕獲<1s
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RTK初始化時間
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<10s
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物理性能
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工作溫度：-40°C~+70°C
存儲溫度：-45°C~+80°C
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重量
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1.3kg
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物理尺寸
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237mm×53mm×134mm
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防護等級
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IP65
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數據輸出
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RTCM3.2 MSM4
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接口方式
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RJ45，RS232
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GNSS天線接口
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1/2
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聲光報警器
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聲光報警器
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技術指標
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報警聲音
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（100±3）dB@10cm
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報警方式
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聲光報警
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發光強度
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≥2cd@10cm
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防爆等級
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Exd II CT6Gb
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供電電壓
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12 V DC
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功率
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0.6W
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工作溫度
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-40℃ ～ 70℃
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防護等級
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IP65
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接口類型
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直接出線
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紅外網絡球機
7寸200萬像素，支持區域入侵偵測越界偵測，進入區域偵測和離開區域偵等智能偵測。內置加熱玻璃，有效除霧。
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紅外網絡球機
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技術指標
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通信方式
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4G全網通
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傳感器類型
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1/2.8＂CMOS
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最低照度
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彩色：0.005 Lux
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焦距
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4.8 mm~110 mm，23倍光學變倍
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紅外照射距離
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100 m
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水平范圍
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360°
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供電方式
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DC：12 V
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防護等級
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IP66
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重量
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2 kg
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系統特點
1. 開放式結構
具有良好的拓展性，方便后續系統可不斷的升級。
2. 時段化處理
系統可預置多個時段，將實時數據轉化為時段數據。
3. GIS模塊
以GIS技術為支撐，建立數據空間和屬性特征的拓撲關系，實現地圖查詢管理，界面友好，操作靈活簡單，功能組織條塊合理。
4. 可拓展性
系統總體結構設計上采用新的設計理念，增強了系統的靈活性、可升級性和均衡性。系統以模塊式結構為核心，軟件在基于數據庫的原則下納入分屏技術，適合未來發展的需求。
5. 靈活的硬件配置
用戶可以任意升級、更換被控硬件設備，而不需要更換軟件。
6. 抗干擾性
抗電磁干擾的能力強，保證系統在野外強電磁干擾的惡劣環境下能可靠運行