3.2. Ứng dụng GNSS-RTK trong quan trắc chuyển dịch cầu dây văng
3.2.2. Bố trí lắp đặt máy thu GNSS trong quan trắc chuyển dịch cầu dây văng
Để theo dõi chuyển dịch cầu dây văng, phương pháp GNSS - RTK được áp dụng gồm có trạm Base và trạm Rover.
Trạm Base được đặt tại điểm đã biết tọa độ, được xây dựng kiên cố, đặt trên nền đá gốc, có độ ổn định cao, thơng thống và bố trí ngồi phạm vi ảnh hưởng của độ chuyển dịch cơng trình (Hình 3.2).
Trạm Rover được đặt tại các vị trí nhạy cảm với các thay đổi về độ cứng của kết cấu cầu, phải phản ánh được các dao động thực của cầu. Đó là điểm đặc trưng của cầu như đỉnh tháp, chân tháp, gia nhp chớnh, ẳ nhp chớnh, ắ nhp chớnh.
Hỡnh 3.2: Sơ đồ bố trí trạm Base tại cầu Cần Thơ [28]
Hệ thống GNSS bố trí trên cầu dây văng thể hiện trên Hình 3.3, Hình 3.4, Hình 3.5.
Hình 3. 5: Anten máy thu GNSS trên bản mặt cầu [28]
Các bộ phận chính trong hệ thống quan trắc liên tục có lắp đặt GNSS gồm: - Anten GNSS và máy thu GNSS
Hình 3. 6: Anten và máy thu GNSS
Các đầu thu GNSS chủ yếu là của hãng Trimble, Leica,... Các thiết bị này có thể đo dữ liệu có độ chính xác cao, liên tục.
- Hệ thống thu nhận và chuyển đổi dữ liệu
Hệ thống này có nhiệm vụ thu nhận, hiệu chỉnh, chuyển đổi và truyền dữ liệu tới máy tính. Dữ liệu GNSS sau khi chuyển đổi thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu tương
này sẽ được biến đổi thành dạng số để máy tính có thể làm việc. Các bộ thu nhận dữ liệu phải có bộ nhớ đệm để làm bộ nhớ tạm thời khi tính tốn và lưu trữ trong một khoảng thời gian nhất định trước khi truyền đi.
- Hệ thống truyền dẫn dữ liệu
Dữ liệu sau khi thu thập, phân tích sẽ được truyền dẫn trực tiếp hoặc qua mạng đến khối điều khiển trung tâm.
+ Thiết bị truyền dẫn dữ liệu trực tiếp
Việc truyền dữ liệu bằng các dây dẫn hoặc qua cáp quang rất thông dụng. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, nguyên lý truyền tín hiệu của sợi cáp quang dựa trên phản xạ ánh sáng tồn phần và cơng nghệ mã hóa thơng tin vào các xung ánh sáng có các bước sóng khác nhau. Do đó mà cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao, truyền xa hơn so với truyền dẫn bằng dây cáp đồng.
+ Thiết bị truyền dẫn dữ liệu qua mạng
Sử dụng hệ thống truyền dẫn dữ liệu thông qua mạng không dây, mạng cục bộ (LAN) hoặc hệ thống mạng Internet đến các máy trạm giúp khắc phục được các khiếm khuyết của truyền dẫn trực tiếp.
Hiện nay, trên thế giới, đối với các cầu dây văng lớn, khi phải xử lý, quản lý, phân tích số liệu quan trắc ở nhiều nơi khác nhau với khoảng cách rất xa lên đến hàng nghìn km thì thiết bị truyền dẫn trực tiếp khơng cịn được áp dụng phổ biến nữa vì nhược điểm của nó là bị hạn chế về khoảng cách truyền, gặp nhiều khó khăn trong lắp đặt, vận hành, bảo trì hệ thống cáp và chi phí cao. Song ở Việt Nam, việc truyền dữ liệu bằng mạng vẫn bị hạn chế do hệ thống mạng thường không ổn định cho nên đối với hệ thống SHM của cầu hệ dây chủ yếu là truyền dữ liệu bằng cáp quang.
- Phần mềm xử lý số liệu quan trắc
Một số phần mềm xử lý số liệu quan trắc như Leica GNSS Spider của hãng Leica, 3D TRACKER của Condor Earth Technologies Inc, GOCA (GPS-based Online Control and Alarm), INTETRAK by Orion Monitoring Systems Inc, … Trong đó phần mềm Leica GNSS Spider được sử dụng thông dụng hơn cả. Phần
mềm này được thiết kế cho Leica GR/GM series, GNSS 1200, GNSS 900, GPS 500 với một hoặc nhiều trạm tham chiếu và nhiều trạm quan trắc.
Phần mềm Spider gồm 2 phần cơ bản: phần 1 là GNSS Spider thực hiện các tính tốn cơ bản của trạm tham chiếu và trạm quan trắc trong hệ tọa độ WGS - 84, tọa độ tương đối được tính theo thời gian thực; trung bình theo phút, giờ, ngày tháng. Phần 2 là Monitoring nhận kết quả tính tốn từ Spider, chuyển kết quả sang hệ tọa độ địa phương hoặc hệ tọa độ cơng trình, chuyển cơ sở dữ liệu đến máy chủ, quản lý tập tin. Sự kết nối dữ liệu của GNSS - RTK trong quan trắc chuyển dịch cơng trình cầu được thể hiện trên Hình 3.7.
Hình 3. 7: Sơ đồ kết nối dữ liệu của GNSS - RTK trong quan trắc cầu [28]
Trước khi hệ thống SHM trong đó có GNSS hoạt động, phần mềm hệ thống phải cài đặt các thông số về trạm base, trạm rover, hệ tọa độ, trạng thái “0” của máy rover và phải thiết lập các giá trị tới hạn. Các giá trị tới hạn này được sử dụng trong đánh giá tình trạng của cầu, trong cảnh báo giao thông và kiểm tra lại thiết kế. Các giá trị này có thể được thay đổi trong quá trình sử dụng cầu. Tất cả các giá trị đo GNSS đều được lưu ở máy tính dưới dạng số, sau khi cài đặt các thơng số cơ bản thì màn hình sẽ hiển thị kết quả đo một cách trực quan dưới dạng biểu đồ quan hệ giữa
Hình 3. 8: Màn hình thời gian thực (Realtime), xử lý thống kê (Statistic)[28]
Hình 3. 9: Màn hình xử lý thống kê (1giờ, 1ngày) [28]
3.3. Nghiên cứu đánh giá độ chính xác quan trắc chuyển dịch theo phương đứng cầu dây văng bằng phương pháp GNSS - RTK trong điều kiện Việt Nam.
Độ chính xác giá trị hiệu độ cao GNSS tại 1 điểm theo thời gian khi đo bằng GNSS - RTK được tính tốn và đánh giá độ chính xác này có đáp ứng u cầu phân