CN107192328A - 基于双通信模块的形变监测终端设备及实现方法 - Google Patents

基于双通信模块的形变监测终端设备及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于双通信模块的形变监测终端设备，包括双通信模块、通信调度和监测模块、智能切换模块、观测数据上传模块和卫星观测模块；所述双通信模块包括主通信模块和从通信模块；所述双通信模块与后处理解算系统连接，双通信模块向后处理解算系统上传卫星观测数据；主通信模块和从通信模块与通信调度和监测模块连接；通信调度和监测模块与智能切换模块和观测数据上传模块连接；观测数据上传模块和卫星观测模块连接。本发明解决了高可靠性的问题，即使某一种通信网络发生故障，形变监测终端设备也能通过另一种通信网络与后处理解算平台连接，从而能继续监测待监测对象的形变状态。

Description

基于双通信模块的形变监测终端设备及实现方法
技术领域
本发明涉及卫星定位导航技术领域，具体涉及一种基于双通信模块的形变监测终端设备及实现方法。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星定位系统)自八十年代中期投入民用后，已广泛地在导航、定位等各领域应用，尤其在测量界的控制测量中起了划时代的作用。正因为是它在相对定位中的高精度、高效益、全天候、不需通视等优点，使人们普遍采用其来代替常规的三角、三边、边角等方法，并在理论、实践中取得了可喜的成果。在精密工程变形监测中也逐步得到广泛的应用。
形变监测(变形监测)是一项利用精密仪器和专业方法对发生形变的物体进行长时间的观察检测的工作。同时也将对发生形变的物体做出相应的预测和分析。形变监测技术主要是用来确定变形体的形状、大小以及发生变化的位置空间和时间，并且需要结合变形体的性质和地基情况后在做出相应的分析。一般研究分析的变形体有建筑物、边坡、大坝、桥梁等，这些属于精密工程测量当中的变形体。
GPS技术是形变监测技术史上的重大进步，已经成为测量技术常用的重要手段。根据相关资料显示，有的国家在20世纪80年代就开始使用GPS进行变形监测。使用GPS进行变形监测的优点在于该系统能够快速精确地监测分析地壳运动。这就使其成为在监测地壳变形和板块运动时的有效手段。通过建立多个地区的GPS监测网，可以进行多起的连续观测和复测，而得到充分的资料以便确定中国大陆地壳变形和板块运动的特征。此外，由于GPS能够实时地评估变形的现状并预测发展趋势，这将为在灾难来临之前做好准备起着重要作用。
随着社会经济和科学技术的快速发展，为了更有效保障国家财产及人生安全，利用传统的变形监测手段越来越不能满足变形监测要求，这就迫切需要性能更可靠的设备来监测大桥的形变。目前，随着GNSS技术的不断成熟，GNSS自动化监测系统已经在桥梁、滑坡、建筑、地震、大坝等行业中应用并取得很好的效益。
形变监测的终端设备一般安装在监测对象的表面或附近。终端设备通过有线网络(光纤、电缆等)或者无线通信网络(2G、3G、4G、WiFi等)与后处理解算平台连接。
对于需要高可靠形变监测服务的终端设备来说，必须要实时的将观测数据回传到服务端解算模块，现有技术中，形变监测终端设备只通过某一种有线网络有着无线通信网络与后处理解算平台连接，如果通信模块发生故障或者通信模块所属的通信网络发生故障，观测数据无法回传，会导致服务端解算失败，也就无法知道监测点(作为卫星接收机，连续观测卫星定位数据，用于后续进行精密后续处理，得到高精度位置)的实际状况。对于某些灾害事故导致的形变，如滑坡等，可能会导致灾难性的后果。
举例说明，一个形变监测终端设备可能有3G通信模块，但是3G通信模块发生故障，或者整个地区的3G网络发生故障，都有可能导致形变监测终端设备无法回传观测数据，从而服务端无法知道监测点的真实情况。
发明内容
本发明解决了以下技术问题：
1、通信模块本身发生故障；
2、通信模块所属通信网络发生故障。
本发明采用的技术方案是：
一种基于双通信模块的形变监测终端设备，包括双通信模块、通信调度和监测模块、智能切换模块、观测数据上传模块和卫星观测模块；所述双通信模块包括主通信模块和从通信模块；主通信模块和从通信模块与通信调度和监测模块连接；通信调度和监测模块与智能切换模块和观测数据上传模块连接；卫星观测模块与观测数据上传模块连接。
进一步地，所述双通信模块与后处理解算系统连接，双通信模块向后处理解算系统上传卫星观测数据。
进一步地，所述双通信模块为2G、3G、4G、5G、IOT、WiFi或者光纤。
进一步地，主通信模块和从通信模块与后处理解算系统连接，并同时向后处理解算系统上传卫星观测数据。
进一步地，主通信模块和从通信模块与后处理解算系统连接，主通信模块仅向后处理解算系统上传卫星观测数据，执行切换时从通信模块向后处理解算系统上传卫星观测数据。
进一步地，所述后处理解算系统包括主后处理解算系统和双活后处理解算系统；主后处理解算系统和双活后处理解算系统连接；主通信模块与主后处理解算系统连接，并向主后处理解算系统上传卫星观测数据；从通信模块与双活后处理解算系统连接但不上传卫星观测数据，执行切换时从通信模块向双活后处理解算系统上传卫星观测数据。
进一步地，所述后处理解算系统包括主后处理解算系统和双活后处理解算系统；主后处理解算系统和双活后处理解算系统连接；主通信模块与主后处理解算系统连接，并向主后处理解算系统上传卫星观测数据；从通信模块与双活后处理解算系统连接，并向双活后处理解算系统上传卫星观测数据。
一种基于双通信模块的形变监测实现方法，包括以下步骤：
步骤1，形变监测终端设备通过卫星观测模块开始观测卫星；
步骤2，形变监测终端设备通过主通信模块上传卫星观测数据到后处理解算系统；
步骤3，通信调度和监测模块同时监测主通信模块和从通信模块的健康状态；
步骤4，监测到主通信模块发生故障；
步骤5，监测从通信模块是否存在故障；如否，执行步骤6；如是，执行步骤7；
步骤6，主通信模块自动切换到从通信模块，并触发报警，执行步骤8；
步骤7，触发报警，并等待手动切换命令；
步骤8，更新状态机的主备状态。
进一步地，所述步骤3中通信调度和监测模块通过主通信模块和从通信模块通信链路上的应用层心跳包同时监测主通信模块和从通信模块。
进一步地，所述步骤6中主通信模块通过智能切换模块自动切换到从通信模块。
本发明提出的基于双通信模块的差分服务形变监测终端设备及实现方法，即使在某一种通信网络发生故障的情况下，形变监测终端设备也能通过另一种通信网络与后处理解算系统连接，从而能继续监测待监测对象的形变状态，因此具有高可靠性的有益效果。
附图说明
图1是本发明形变监测终端设备结构图。
图2是本发明形变监测终端设备与后处理解算系统连接方式一。
图3是本发明形变监测终端设备与后处理解算系统连接方式二。
图4是本发明形变监测终端设备与后处理解算系统连接方式三。
图5是本发明形变监测终端设备与后处理解算系统连接方式四。
图6是本发明流程图。
具体实施方式
下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
本发明形变监测终端设备如图1所示，包括双通信模块、通信调度和监测模块103、智能切换模块104、观测数据上传模块105和卫星观测模块106；所述双通信模块包括主通信模块101和从通信模块102；主通信模块101和从通信模块102与通信调度和监测模块103连接；通信调度和监测模块103与智能切换模块104和观测数据上传模块105连接；卫星观测模块106和观测数据上传模块105连接。
双通信模块与后处理解算系统连接，双通信模块向后处理解算系统上传卫星观测数据。
主通信模块101：可以是任意一种通信网络需要的模块，如2G、3G、4G、WiFi，也可以扩展到5G，IOT等，也可以是有线网络如光纤。
从通信模块102：可以是任意一种通信网络需要的模块，如2G、3G、4G、WiFi，也可以扩展到5G，IOT等，也可以是有线网络如光纤。
通信调度和监测模块103：负责监测主通信模块101和从通信模块102的健康状态。
智能切换模块104：当某个通信模块发生故障时，执行智能切换的操作。
观测数据上传模块105：负责将卫星观测数据上传到后处理解算系统，一般是通过NTRIP协议上传。
NTRIP(Networked Transport of RTCM via Intemet Protocol)协议：通过互联网进行RTCM网络传输的协议。
RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services)：国际海运事业无线电技术委员会。
卫星观测模块106：负责观测卫星数据。
形变监测终端设备与后处理解算系统有四种连接方式，可以根据实际场景和成本等因素进行选择。
方式一：形变监测终端设备的主通信模块101和从通信模块102与后处理解算系统连接，主通信模块101和从通信模块102都同时往后处理解算系统发送卫星观测数据，如图2所示；
方式二：形变监测终端设备的主通信模块101和从通信模块102与后处理解算系统连接，主通信模块101往后处理解算系统发送卫星观测数据，发生主从切换后，从通信模块102往后处理解算系统发送卫星观测数据，如图3所示；
方式三：基于双活后处理解算系统的方案，后处理解算系统包括主后处理解算系统12和双活后处理解算系统13；主后处理解算系统12和双活后处理解算系统13连接；形变监测终端设备的主通信模块101与主后处理解算系统12连接，并向主后处理解算系统12上传卫星观测数据；形变监测终端设备的从通信模块102与双活后处理解算系统13建立连接连接但不上传卫星观测数据，发生通信模块切换时形变监测终端设备的从通信模块102向双活后处理解算系统13上传卫星观测数据，如图4所示。
方式四：基于双活后处理解算系统的方案，后处理解算系统包括主后处理解算系统12和双活后处理解算系统13；主后处理解算系统12和双活后处理解算系统13连接；形变监测终端设备的主通信模块101与主后处理解算系统12连接，并向主后处理解算系统12上传卫星观测数据；形变监测终端设备的从通信模块102与双活后处理解算系统13连接，并向双活后处理解算系统13上传卫星观测数据，如图5所示。
基于双通信模块的实现方法如图6所示，包括以下步骤：
步骤1，形变监测终端设备通过卫星观测模块106开始观测卫星。
步骤2，形变监测终端设备通过观测数据上传模块105将卫星观测数据上传到后处理解算系统。
步骤3，通信调度和监测模块103同时监测主通信模块101和从通信模块102的健康状态。一般通过主通信模块101和从通信模块102通信链路上应用层的心跳包进行监测。
步骤4，监测到主通信模块101发生故障。
步骤5，监测从通信模块102是否存在故障；如果从通信模块102此时没有故障，执行步骤6；如果从通信模块102此时也有故障，执行步骤7。
步骤6，主通信模块101通过智能切换模块104自动切换到从通信模块102，并触发报警，执行步骤8；
步骤7，智能切换模块触发报警，等待手动切换命令，响应手动切换的操作，用户可自主决定是否进行手动主从切换。
步骤8，更新状态机的主备状态，如果发生切换，能够自动更新状态机并切换主通信模块101和从通信模块102的状态。
本发明对于计算机编程语言没有特别要求，优选采用JAVA语言。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，包括双通信模块、通信调度和监测模块(103)、智能切换模块(104)、观测数据上传模块(105)和卫星观测模块(106)；所述双通信模块包括主通信模块(101)和从通信模块(102)；主通信模块(101)和从通信模块(102)与通信调度和监测模块(103)连接；通信调度和监测模块(103)与智能切换模块(104)和观测数据上传模块(105)连接；卫星观测模块(106)与观测数据上传模块(105)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，所述双通信模块与后处理解算系统连接，双通信模块向后处理解算系统上传卫星观测数据。
3.如权利要求1所述的一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，所述双通信模块为2G、3G、4G、5G、IOT、WiFi或者光纤。
4.如权利要求2所述的一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，主通信模块(101)和从通信模块(102)与后处理解算系统连接，并同时向后处理解算系统上传卫星观测数据。
5.如权利要求2所述的一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，主通信模块(101)和从通信模块(102)与后处理解算系统连接，主通信模块(101)仅向后处理解算系统上传卫星观测数据，执行切换时从通信模块(102)向后处理解算系统上传卫星观测数据。
6.如权利要求2所述的一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，所述后处理解算系统包括主后处理解算系统(12)和双活后处理解算系统(13)；主后处理解算系统(12)和双活后处理解算系统(13)连接；主通信模块(101)与主后处理解算系统(12)连接，并向主后处理解算系统(12)上传卫星观测数据；从通信模块(102)与双活后处理解算系统(13)连接但不上传卫星观测数据，执行切换时从通信模块(102)向双活后处理解算系统(13)上传卫星观测数据。
7.如权利要求2所述的一种基于双通信模块的形变监测终端设备，其特征在于，所述后处理解算系统包括主后处理解算系统(12)和双活后处理解算系统(13)；主后处理解算系统(12)和双活后处理解算系统(13)连接；主通信模块(101)与主后处理解算系统(12)连接，并向主后处理解算系统(12)上传卫星观测数据；从通信模块(102)与双活后处理解算系统(13)连接，并向双活后处理解算系统(13)上传卫星观测数据。
8.一种基于双通信模块的形变监测实现方法，其特征在于，应用于权利要求2所述的形变监测终端设备中，包括以下步骤：
步骤1，形变监测终端设备通过卫星观测模块(106)开始观测卫星；
步骤2，形变监测终端设备通过主通信模块(101)上传卫星观测数据到后处理解算系统；
步骤3，通信调度和监测模块(103)同时监测主通信模块(101)和从通信模块(102)的健康状态；
步骤4，监测到主通信模块(101)发生故障；
步骤5，监测从通信模块(102)是否存在故障；如否，执行步骤6；如是，执行步骤7；
步骤6，主通信模块(101)自动切换到从通信模块(102)，并触发报警，执行步骤8；
步骤7，触发报警，并等待手动切换命令；
步骤8，更新状态机的主备状态。
9.如权利要求8所述的一种基于双通信模块的形变监测实现方法，其特征在于，所述步骤3中通信调度和监测模块(103)通过主通信模块(101)和从通信模块(102)通信链路上的应用层心跳包同时监测主通信模块(101)和从通信模块(102)。
10.如权利要求8所述的一种基于双通信模块的形变监测实现方法，其特征在于，所述步骤6中主通信模块(101)通过智能切换模块(104)自动切换到从通信模块(102)。
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