铁路通信系统中的通信铁塔长期暴露在露天环境下，其运转的稳定性和效果会受到制约，进而影响铁路系统运行工作的安全推进。因此，需要关注通信铁塔的运行效率问题，做好日常监测和维护工作，利用全球导航卫星系统（GNSS）全面监测和科学维护通信铁塔，避免不良现象发生。1铁路通信与监测系统概述1.1铁路通信与监测发展概况随着铁路行业通信系统的应用普及化，在通信技术的支撑下，铁路通信与监测工作发展迅猛，受制于发展不平衡的影响，仍然存在铁路通信与监测工作效果较差的情况[1]。通信铁塔的建设需要依靠拉线塔、角钢塔和独管塔等钢塔桅结构，通信铁塔技术已经在诸多铁路系统和路线中应用，但技术始终在变动发展，工作人员需要科学合理地运用新技术和设备开展工作。1.2通信塔监测系统组成通信铁塔监测系统的构成要素具有明确规定，对其进行规范和约束，以此增强通信铁塔监测系统架构的科学性和合理性。通信铁塔监测系统包括信息数据采集部分、实时监测部分、控制中心和传输终端等。为实现对铁塔上下各个部位、各种信息的掌握，采集装置必须被安装在塔身位置，需要确保各项参数配置的合理性。GNSS自动化变形监测预警系统组成如图1所示。系统工作流程如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.020.F001图1GNSS自动化变形监测预警系统组成10.19301/j.cnki.zncs.2022.08.020.F002图2系统工作流程1.3通信塔的含义、功能与特征随着通信技术不断发展，其所在行业不断转型升级，通信技术转型升级和应用过程中发生了巨大的辐射效应，对其他行业领域造成影响。铁路行业中，铁路控制系统是核心，做好系统控制有助于保障铁路运输工作的安全和效率[2]。在铁路通信系统中应用铁塔能够实现信号微波的有效传送，提高铁路通信系统的稳定性和可靠性，避免信号干扰。设计科学合理的设计施工方案，可以有效减少周围环境对铁塔的影响，使信号传输变得更加顺畅。在铁塔上安装避雷针，可以降低恶劣气候条件对通信铁塔信号传输的影响。1.4通信塔的选址与设计（1）通信塔的选址。通信铁塔的变形问题与前期选址工作存在一定联系，应关注选址问题，尽可能减轻通信铁塔变形程度。工作人员需要依据铁路系统路线的实际需要，确保通信铁塔的数量合理，在此基础上开展选址工作；选择通信铁塔的建设位置时，工作人员应遵循一定原则，即尽可能选择环境良好的位置，避免周围事物对通信铁塔信号接收造成不良干扰；工作人员还需要关注通信铁塔的具体场地问题，远离高压线，防止铁塔倒塌。水文和地质情况也应该在通信铁塔选址时考虑。（2）通信塔的设计。选址工作完成后，由工作人员开展规划设计工作。科学合理的铁塔设计能够减少施工问题，提升工程质量和效益。与普通建筑物的基本结构不同，通信铁塔的结构具有特殊性，具体表现为高度较高、横截面较窄、基本结构柔性较强等。通信铁塔长期处于露天环境下，缺乏相应防护措施会导致通信铁塔面临老化、氧化等问题[3]。铁塔设计时，工作人员必须充分考虑后期的维护与保养等方面的工作内容，明确铁塔安装施工过程中涉及的范围，确保安装施工顺利。2铁路通信塔变形监测的必要性铁路通信铁塔存在安全隐患，铁路系统必须加强对通信铁塔的状况监测，改变传统监测方式，优化原有制度安排，积极应用新技术，对通信铁塔进行安全、高效的变形监测。通信技术能够实现生产、生活的高效连接。通信铁塔的应用范围广阔，对提升铁路行业通信铁塔的铁路运营效益具有重要作用。通信铁塔常受到外部自然环境和社会环境问题的影响，运转具有较强的不稳定性。地质不稳定可能导致地壳运动，在一定限度上影响铁塔运行。铁路运营总里程较长，线路常深入偏远地区，通信铁塔可能面临较恶劣的气候条件，铁塔的老化和氧化速度加快。维护方案和安排不合理，定期巡检的方式难以及时发现问题；巡检方式效率不高，受制于多种要素，大部分区域的通信铁塔观测仍然依靠人工，效率低下且精准性不够高；铁路系统发展过程中，高速铁路建设不断推进，对通信铁塔的数量要求提高，直接导致通信铁塔出现问题，对高速铁路运行产生极大安全危害。3在铁路通信塔变形监测中GNSS的应用3.1GNSS的发展与常见系统随着科学技术不断发展，全球导航卫星定位系统会持续发展，系统中的卫星系统具有较强的兼容性，能够为用户提供更高水平的服务。行业市场有限，全球导航卫星定位系统间面临激烈竞争，会推动系统不断实现自我革新和优化。全球导航卫星定位系统属于空基无线电导航定位系统，测量地球表面和近地空间中的事物信息时不会受地点限制，能够实现实时服务，对时间信息、位置信息和三维坐标等准确定位，其观测量通常为卫星发射时间、星历和卫星伪距、用户钟差。现阶段，空基技术已经取代对地基定位，实现导航定位和大地测量工作的创新发展，被应用在经济社会生活的各个方面，彰显国家的经济、科技和综合实力。全球导航卫星系统包括美国GPS系统、欧盟GALILEO系统、俄罗斯GLONASS系统。成功发射北斗导航卫星后，北斗导航卫星定位系统并列成为四大系统之一。存在一些增强系统和区域系统。3.2铁路通信塔中的GNSS应用（1）用于监测通信系统的安全运行。在现代社会，铁路凭借运量大、成本低的优势，占据运输量的主要组成部分。铁路运输过程的需求更加多元，要求更多。使用GNSS技术可以弥补传统铁路运输系统的不足。在铁路运输系统内部，通信系统的运行安全十分重要，工作人员应保证通信塔的安全性，防止其出现变形。除了提高设计施工水平，应做好变形监测工作，以便及时做出反应，减少问题出现。全球导航卫星系统的发展能够丰富人们的选择。为了提升系统的综合效益，工作人员必须推广导航系统的应用。定位、导航和定时是系统的基本功能，人们逐渐发现系统在铁路系统中的应用效益，尤其是应用在铁路通信与监测系统中的效益。应用系统可以有效改善通信塔的变形监测效果，确保铁路系统安全、稳定、高效运转。（2）管理列车。自动化技术和智能技术发展势头迅猛，各行业都在向自动化、智能化方向发展。为了能够实现有序管理，铁路部门制定了列车运行管理系统的规章制度，以便解决管理系统在技术、效率、精准性等方面的问题。铁路系统的运转依靠现代智能交通管理系统，可以实现对大量列车的运行管理，工作人员必须全面掌握列车运行数据，对于追踪危险货品、掌握乘客信息和了解调度情况等效果显著。列车定位数据的掌握能够保障铁路运输和乘客安全。（3）用于获取精准数据。应用全球导航卫星定位系统能够以最快速度实现铁路控制系统对接，精准定位并将获取到的信息数据借助传统通信设备传送至控制中心，为控制系统的运行提供数据支撑。GNSS应用过程中，应明确技术的定位性能，GNSS在航空领域的性能和在铁路领域的不同，需要工作人员对铁路系统展开研究，确定具体的方法。GNSS属于嵌入式无线系统，无法采用传统安装方式，应用过程中需要解决物理应答器可能出现的问题。工作人员可以使用虚拟应答器代替物理应答器。铁路系统内部标准对安全性等级提出明确的要求，使用GNSS时应尽可能减少风险。应用北斗导航卫星系统时，应用环境良好可以实现高精度监测，实现对五个以上卫星信号的稳定接收和安全接收。但北斗导航卫星系统容易受环境影响，信号接收出现问题会直接影响测量效果。将北斗导航卫星系统应用至铁路通信铁塔变形测量的过程中，面对复杂环境，工作人员可以采用差分技术建立定位模型，在一定限度上提升定位水平。工作人员应做好基站选址工作，确保环境稳定、可靠，实现对铁塔变形的精准测量。4铁路通信铁塔变形监测方法4.1针对多对点的距离差值开展监测针对多对点的距离差值开展监测时，使用有源射频识别（FRID）方法。计算对象是FRID标签发射的射频信号间的相位差，对关键点坐标进行有效计算，在数据库中寻找正常状态下的坐标信息，对比分析可以得到通信铁塔的变形情况。实施FRID方法时，需要在铁路铁塔沿线设置多个接收天线，可能导致信号面临干扰，影响监测结果稳定性和准确性。4.2对倾角值监测与射频识别技术相比，对倾角值监测方法更直接，测量人员可以直接借助惯性导航器件、倾斜角测量器等仪器测量通信铁塔变形角度。对倾角值监测方法便捷有效，但测量范围受限，只能测量放置位置一到两个坐标的角度变化数据。对倾角值监测方法对铁塔变形的测量会持续一段时间，以确保精确性，但测量设备过于精密，不适合在野外长期使用。4.3对铁塔三维坐标监测三维坐标监测方法是全球导航卫星系统在通信铁塔监测中的具体应用，要求工作人员在铁塔内部放置1个GNSS信号接收设备，通过测量监测点变化情况得到铁塔变形数据。三维坐标监测方法具有两方面优势，能够对铁塔倾斜角度进行精准测量；准确获取通信铁塔地理坐标，可以对地区的沉降情况进行合理监测。在铁塔变形监测过程中应用GNSS时，还需应用实时动态载波相位差分（RTK）技术。变形监测时，应用GNSS技术可能出现误差，为了提升监测精准性，需要采取针对性措施解决误差，研究人员可以借助抗差估计抵抗测量中的误差，应用卡尔曼滤波实现滤波平滑，减少偶然误差，改善测量结果。5结语北斗导航卫星定位系统的成功应用具有一定的意义，为了扩大其效益，必须提高系统的利用率，扩大系统的使用范围。铁路运输行业属于基础行业，为了获得更加全面的信息、精准的数据，提高服务能力和水平，铁路系统管理者必须致力于将GNSS应用于铁路系统，做好GNSS在通信塔变形测量中的应用，做好监测工作。