CN106767661B - 一种基于gnss技术的变形监测的基准站、监测站和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及变形监测技术领域，特别涉及一种基于GNSS技术的变形监测基准站、监测站和系统，该变形监测系统包括主服务器，并在每个检测区域配备一个基准站和至少一个监测站，基准站经中短距离通信网络将其监测到的基准端GNSS数据发送给监测站，监测站根据接收到的基准端GNSS数据和监测到的监测端GNSS数据来计算其坐标值和/或偏移量，因此，本系统的监测站不需要通过长距离通信与主服务器通信，提高了系统整体的传输稳定性；另外，由于将解算过程分配至各个监测站进行处理，大幅降低了专注服务器的软硬件要求；此外，本系统也大幅降低了通信成本高的长距离通信网络所传输的数据量，降低了运行成本。

Description

一种基于GNSS技术的变形监测的基准站、监测站和系统
技术领域
本申请涉及变形监测技术领域，特别涉及一种基于GNSS技术的变形监测基准站、监测站和系统。
背景技术
我国的地理位置比较特殊，位于亚欧板块和太平洋板块的交界地带，又处在印度洋板块与亚欧板块挤压碰撞的北东边界，构造断裂活动强烈，每年均有不同程度的地质灾害发生，是地质灾害频发的国家之一。同时，随着近年来气候条件的变化和人类经济活动的加剧对地质环境的影响明显增强，地质灾害呈现更加频发的态势。地质灾害不仅严重威胁着广大人民群众的生命财产安全以及生存环境，而且也进一步地加大了发生生产安全事故的可能性，加重了生产安全事故的危害性。
另外，因经济的发展，各地桥梁、楼宇、水库大坝雨后春笋的冒出，然而这些大型建筑却少有安装变形监测系统。随着时间的流逝，这些大型建筑因疲劳变形逐渐加大，所以存在很大的安全隐患。
因此，无论是单纯的地质灾害，还是大型建筑变形由此引发的事故，都给当地的经济发展、社会稳定以及自然环境带来严重的负面影响，这一问题已经引起了国家的高度重视，我国急需能够对地质灾害和大型建筑的变形进行实时、连续监测及预警的技术，为地质灾害预警和大型建筑工程安全监测提供了有力支持和可靠保障。
现在的变形监测系统方案是由监测点、基准站和服务器组成，服务器上加载有解算软件和发布平台；监测点和基准站收集各自点位的GNSS原始数据信息(含基准站和监测点)，并通过GPRS通讯技术将GNSS原始数据传输至服务器，服务器上的解算软件根据监测点和基站的GNSS原始数据进行高精度解算，得出各监测点的坐标位置或相对偏移量，并存储于数据库中，供发布平台使用。
现有系统存在以下问题：1、数据传输不稳定；中国地域宽广，地形复杂，有许多地方GPRS通讯网络无信号覆盖或信号较弱或信号不稳定；而上述方案采用的是GPRS通讯进行传输，所以一些基准站和监测点的GNSS原始数据无法传至服务器或传至服务器数据丢失过多，导致服务器解算软件解算失败，无法获取监测点的位置信息；
2、解算软件对服务器硬件需求较高；上述方案的监测点高精度解算都在服务器上，如果一个地灾监测项目的监测点在200个以上，服务器必需匹配十万级以上的服务器，而且如果是上千个监测点位必须使用多台服务器进行分布式布局；所以对服务器的硬件成本要求较高，而且数量越多，软件越复杂，出错的概率越大，无形中埋下了一大隐患；
3、中大型项目对网络要求较高；因每个点位每15秒上传的数据为2KB，数据量较大，对于当前物联网时代是不适合的，所以中大型项目对网络带宽和稳定性要求较高。
4、运营成本；上述方案中每一个基站和监测点都包含一张移动通讯的SIM卡，且每个月耗费流量500MB，并由运营商收取，所以数据传输的通讯成本较高；另外对于中大型项目对服务器要求较高，服务器维修服务费，电费，项目维护等费用较高；
发明内容
本申请的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够提高变形监测系统数据的有效率和稳定性，并且减少了运营成本；降低了对服务器的软硬件要求的基于GNSS技术的变形监测基准站、监测站和系统。
本申请的目的通过以下技术方案实现：
提供了一种基于GNSS技术的变形监测系统，包括主服务器，每个检测区域配备一个基准站和至少一个监测站，所述基准站经中短距离通信网络将其监测到的基准端GNSS数据发送给监测站，所述监测站根据接收到的基准端GNSS数据和监测到的监测端GNSS数据来计算其坐标值和/或偏移量，并将该坐标值和/或偏移量经监测端中短距离通信传送至基准站，基准站将接收到的坐标值和/或偏移量经长距离通信网络发向主服务器。
所述基准站配置有基准端中短距离通信模块、基准端长距离通信模块和用于获取基准端GNSS数据的基准端GNSS模块，所述基准端中短距离通信模块用于与监测端通信，所述基准端长距离通信模块用于与主服务器通信。
所述监测站配备有监测端中短距离通信模块、监测端GNSS模块和本地解算模块，所述本地解算模块一方面经监测端中短距离通信模块获取基准端GNSS数据，另一方面获取监测端GNSS模块监测到的监测端GNSS数据，并根据基准端GNSS数据和监测端GNSS数据计算出其所属的监测端的坐标值和/或偏移量。
所述中短距离通信网络包括Zigbee网络、LoRa网络或者LPWAN网络。
所述长距离通信网络包括北斗短报文网络或GPRS网络。
提供了一种基于GNSS技术的变形监测的监测站，包括：监测端中短距离通信模块、监测端GNSS模块和本地解算模块，所述经监测端中短距离通信模块经中短距离通信网络获取基准端GNSS数据并将将基准端GNSS数据发送至本地解算模块，所述本地解算模块获取监测端GNSS模块监测到的监测端GNSS数据，根据基准端GNSS数据和监测端GNSS数据计算出其所属的监测端的坐标值和/或偏移量，并将该坐标值和/或偏移量经中短距离通信模块发送给基准端。
提供了一种基于GNSS技术的变形监测的基准站，包括：基准端中短距离通信模块、基准端长距离通信模块和用于获取基准端GNSS数据的基准端GNSS模块，所述基准端中短距离通信模块于监测站进行通信，所述基准端长距离通信模块与主服务器进行通信
本申请的有益效果：本申请的在线监测系统包括主服务器，并在每个检测区域配备一个基准站和至少一个监测站，所述基准站经中短距离通信网络将其监测到的基准端GNSS数据发送给监测站，所述监测站根据接收到的基准端GNSS数据和监测到的监测端GNSS数据来计算其坐标值和/或偏移量，并将该坐标值和/或偏移量经监测端中短距离通信传送至基准站，基准站将接收到的坐标值和/或偏移量经长距离通信网络发向主服务器，因此，本系统的监测站不需要通过长距离通信与主服务器通信，仅仅需要通过稳定性较好的中短距离通信网络来与基准值通信，避免了GPRS通讯网络等长距离通信网络的不稳定性导致的数据丢失，提高了系统整体的传输稳定性；另外，由于将解算过程分配至各个监测站进行处理，因此主服务器仅需接收解算后的坐标值或偏移值，并进行存储和发布即可；大幅降低了专注服务器的软硬件要求；此外，本系统也大幅降低了通信成本高的长距离通信网络所传输的数据量，所以减小了对网络带宽压力，也降低了运行成本。
附图说明
利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本申请基于GNSS技术的变形监测系统的结构示意图。
在图1中包括有：
1——主服务器、2——基准站、21——基准端GNSS模块、22——基准端中短距离通信模块、23——基准端长距离通信模块、3——监测站、31——监测端GNSS模块、32——本地解算模块、33——监测端中短距离通信模块。
具体实施方式
结合以下实施例对本申请作进一步描述。
本申请基于GNSS技术的变形监测系统的具体实施方式，请参照图1所示，该系统包括主服务器1，并在每个检测区域配备一个基准站2和多个监测站3。
基准站2配置有基准端中短距离通信模块22、基准端长距离通信模块23和用于获取基准端GNSS数据的基准端GNSS模块21，所述基准端中短距离通信模块22用于与监测端通信，所述基准端长距离通信模块23用于与主服务器1通信。
测站配备有监测端中短距离通信模块33、监测端GNSS模块31和本地解算模块32，本地解算模块32一方面经监测端中短距离通信模块33获取基准端GNSS数据，另一方面获取监测端GNSS模块31监测到的监测端GNSS数据，并根据基准端GNSS数据和监测端GNSS数据计算出其所属的监测端的坐标值和/或偏移量。
系统运行时，基准站2经中短距离通信网络将其监测到的基准端GNSS数据发送给监测站3，所述监测站3根据接收到的基准端GNSS数据和监测到的监测端GNSS数据来计算其坐标值和/或偏移量，并将该坐标值和/或偏移量经监测端中短距离通信传送至基准站2，基准站2将接收到的坐标值和/或偏移量经长距离通信网络发向主服务器1。
具体的，中短距离通信网络采用Zigbee网络、LoRa网络或者LPWAN网络等能够在中短距离内进行高稳定性、低成本的通信网络，目前许多中短距离通信均具有该特点，本领域技术人员可以根据实际项目需要选择合适的中短距离通信网络。长距离通信网络可以采用GPRS网络等稳定性较佳的通信网络，但是这两者的稳定性不如中短距离通信网络，通信成本也较高。此外，本发明由于大幅降低了通信的数据量，因此，长距离通信网络还可以采用北斗短报文通讯网络等通信成本更高、带宽较小但稳定性更佳的长距离通信网络。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种基于GNSS技术的变形监测系统，包括主服务器，其特征在于：每个检测区域配备一个基准站和至少一个监测站，所述基准站经中短距离通信网络将其监测到的基准端GNSS数据发送给监测站，所述监测站根据接收到的基准端GNSS数据和监测到的监测端GNSS数据来计算其坐标值和/或偏移量，并将该坐标值和/或偏移量经监测端中短距离通信传送至基准站，基准站将接收到的坐标值和/或偏移量经长距离通信网络发向主服务器。
2.如权利要求1所述的一种基于GNSS技术的变形监测系统，其特征在于：所述基准站配置有基准端中短距离通信模块、基准端长距离通信模块和用于获取基准端GNSS数据的基准端GNSS模块，所述基准端中短距离通信模块用于与监测端通信，所述基准端长距离通信模块用于与主服务器通信。
3.如权利要求1所述的一种基于GNSS技术的变形监测系统，其特征在于：所述监测站配备有监测端中短距离通信模块、监测端GNSS模块和本地解算模块，所述本地解算模块一方面经监测端中短距离通信模块获取基准端GNSS数据，另一方面获取监测端GNSS模块监测到的监测端GNSS数据，并根据基准端GNSS数据和监测端GNSS数据计算出其所属的监测端的坐标值和/或偏移量。
4.如权利要求1所述的一种基于GNSS技术的变形监测系统，其特征在于：所述中短距离通信网络包括Zigbee网络、LoRa网络或者LPWAN网络。
5.如权利要求1所述的一种基于GNSS技术的变形监测系统，其特征在于：所述长距离通信网络包括北斗短报文网络或GPRS网络。
6.一种基于GNSS技术的变形监测的监测站，其特征在于包括：监测端中短距离通信模块、监测端GNSS模块和本地解算模块，所述经监测端中短距离通信模块经中短距离通信网络获取基准端GNSS数据并将将基准端GNSS数据发送至本地解算模块，所述本地解算模块获取监测端GNSS模块监测到的监测端GNSS数据，根据基准端GNSS数据和监测端GNSS数据计算出其所属的监测端的坐标值和/或偏移量，并将该坐标值和/或偏移量经中短距离通信模块发送给基准端。
7.一种基于GNSS技术的变形监测的基准站，其特征在于包括：基准端中短距离通信模块、基准端长距离通信模块和用于获取基准端GNSS数据的基准端GNSS模块，所述基准端中短距离通信模块于监测站进行通信，所述基准端长距离通信模块与主服务器进行通信。
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