位移传感器在平台沉降监测领域中也有着广泛的应用，由于其测量原理、制作工 艺多样且成本低廉，拥有着很高的性价比。

但是位移传感器也有很大的缺陷。首先，他是一种接触式的传感器，必须与测点 相接触，且对于难以接近的物体无法测量，测量时更不能有较大的振动出现。也正是 由于不同的位移传感器的测量原理各不相同，所以在当前工作环境下能正常工作的系 统，在另外一个环境中却可能出现严重的错误，系统的适应性较差。

1。3。3  北斗/GPS 监测法

GPS 4和北斗系统 5是一种常见的大地测量工具，在滑坡、地震和地面沉降等相

关领域有着广泛的应用。今年来也有很多的研究人员和企业将这一技术应用于平台沉 降的检测领域，并取得了良好的测量效果。

由于 GPS 和北斗系统均采用卫星定位的方式测量，所以基本不受天气等因素的影 响，同时能够取得很高的测量精度。在地面基站的辅助下，还能够很容易实现远程化、 信息化并且保证很高的实时性，非常适合大型风力发电场大面积应用。

相比于其他的监测方法，GPS 和北斗系统在测量精度、系统实时性和维护难度方 面都有着巨大得优势。但是 GPS 和北斗系统的设备成本却相对较高，尤其是在规模较 小的风力发电场，较高的价格限制了它的推广和应用。

1。3。4 激光监测法

激光具有高方向性、高亮度和高单色性等特点，利用激光的这些性质很容易实现 无接触远距离的测量。应用于平台沉降中的激光监测法 6原理相对简单，利用激光的 特点，借助 CCD（Charge-coupled Device）可以很容易地获得激光的位置偏移量， 并将其转化为平台的沉降量 7。

激光监测法相对其他传统的常用测量方式来说，拥有高实时性、高测量精度、系 统适应性强等优势。相对于先进的 GPS/北斗监测法来说，激光监测法在保证测量精 度、系统实时性等基本要求的情况下，同时具有很高的成本优势。

1。4 基于 CCD 的沉降监测系统设计的意义

上文提到了一些目前常用的平台沉降监测方法，全站仪监测法和位移传感器监测 法在系统实时性和稳定性上都存在着一些缺陷，GPS/北斗监测法很好地解决了这些问 题，但是由于系统成本较高，不利于较小规模的风力发电场的平台沉降监测。

针对以上的几种监测系统的特点，本文主要提出一种基于 CCD 的平台沉降监控系

统的设计方法。该种监测方法属于激光监测法的一种，是激光监测法的几种常见的解 决方案之一，由于激光监测法并不受天气等因素影响，借助 CCD 器件的高分辨率，很 容易实现监测系统的高测量精度、高系统实时性和较强的系统适应性。今年来，由于 半导体工艺的提升和生产成本的下降，CCD 器件的性能成倍增加，价格却显著下降， 因此，采用 CCD 和激光来设计平台沉降监控系统能够将系统的成本控制在较低的水平 下。此外，由于激光测量法的低成本和高性能，也很容易将此种测量法推广并应用到 其他的相关沉降监测系统中。

因此，基于 CCD 的平台沉降监控系统的设计具有很高的现实应用价值和研究意义， 研究这一监控系统，对相关的沉降监测领域也有着重要的借鉴意义。

第二章 基于 CCD 的沉降监测系统的基本原理

2。1 设计的基本思路及技术关键

风力发电场不同于其他的发电场，由于其特殊的运行环境（包括地理环境和气候 环境），风力发电塔的基座常常会发生不同程度的沉降，进而由沉降导致基座平台的 倾斜，而这些沉降及倾斜可能会严重地威胁着风力发电塔的稳定运行 8，甚至影响到 整个风力发电场的稳定运行。在风力发电塔的施工过程中需要一套实时的沉降监测系