CN108332650A - 基于区域cors的城市大型建筑物安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于区域CORS的城市大型建筑物安全监测系统，包括安装在建筑物上的监测子系统和控制中心系统；所述监测子系统将接收到的卫星信号和区域CORS的高精度定位差分数据信息通过无线网络传输给控制中心系统；所述控制中心系统通过无线网络的方式接收监测子系统监测的数据，进行处理，并对处理结果进行相应的分析，得到建筑物的变形信息，并与预设的阈值对比，在超出阈值的时候发出相应的预警信号，同时将分析结果传给可视化预警系统，本发明实现了无需自建GNSS基准站或参考站来远程、实时、自动化监测城市大型建筑物安全状态，具有高精度、低成本、易实施的优点。

Description

基于区域CORS的城市大型建筑物安全监测系统

技术领域

本发明涉及变形监测系统，尤其涉及一种基于区域CORS的城市大型建筑物安全监测系统。

背景技术

超高层建筑物、异型建筑物等城市大型建筑物在运营期间由于受到自身荷载、地质条件、施工方法、环境条件以及其他外界条件的影响会发生沉降、倾斜等变形情况，当变形量超过允许值时会发生严重的安全事故，造成人员伤亡和严重的社会影响，因此，必须对其安全状况进行监测，及时掌握其变形状态，采取科学、合理的措施减少可能发生灾害造成的影响。传统的建筑物安全监测主要采用经纬仪、全站仪、铅垂仪、水准仪等测量设备，以前方交会、极坐标法、三维坐标法、激光铅直仪观测法和水准测量方法人工定期进行观测，从而获得建筑物的水平位移、垂直位移和倾斜量等变形状况，这些方法观测花费时间较长，劳动强度大，观测环境限制较多，自动化程度低，难以实现实时监测，不能满足及时掌握大型建筑物变形状态的要求。虽然有的大型建筑物已使用GNSS技术进行监测，或一些有关使用GNSS技术进行建筑物变形监测的专利，能够实现对建筑物的自动化监测，但是它们都需要自行在稳定区域布设一个或多个GNSS参考站或基准站，这不仅增加了监测的成本，而且增加了在城市中基准站或参考站的选址难度。

连续运行参考站系统(CORS)是将卫星定位技术、地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机的结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服务。目前多个省份和行业建立或正在建立区域CORS系统，尤其中国北斗卫星导航系统(BDS)已开始在亚太地区提供定位、导航与授时服务，同时，全国北斗地基增强系统即将建成与投入使用，使得无需自架GNSS参考站或基准站就能够实现城市大型建筑物的安全监测。

发明内容

本发明为解决上述问题，提出了基于区域CORS的实时、可靠、连续的城市大型建筑物自动化安全监测系统，科学、高效的评估大型建筑物的安全状态。

技术方案：

基于区域CORS的城市大型建筑物安全监测系统，包括安装在建筑物上的监测子系统和控制中心系统；

所述监测子系统包括GNSS接收机、接收机固定装置、避雷针、避雷针引下线以及UPS不间断电源；所述GNSS接收机通过所述接收机固定装置安装在建筑物监测点上；在所述GNSS接收机外安装有接收机保护罩；所述避雷针安装在所述GNSS接收机一侧，并通过避雷针引下线接地；所述GNSS接收机与所述UPS不间断电源连接，所述UPS不间断电源与建筑物已有电路线连接；在所述GNSS接收机内安装有收发信息的SIM卡，所述GNSS接收机通过所述SIM卡接收卫星信号和区域CORS的高精度定位差分数据信息，同时将所述信息发送至所述控制中心；

所述控制中心包括数据接收系统和数据处理与管理系统；所述数据接收系统通过无线网络的方式接收监测子系统监测的数据，并将其传输至所述数据处理与管理系统；所述数据处理与管理系统对所述数据接收系统传输过来的数据进行处理，得到建筑物的变形信息，与预设的阈值对比，在超出阈值的时候发出相应的预警信号。

所述控制中心还包括可视化预警系统，所述数据处理与管理系统将分析结果传给所述可视化预警系统，所述可视化预警系统实时显示建筑物监测点的变形状态。

所述接收机固定装置包括连接头、基座面板、底座、托盘和地脚螺栓；所述托盘安装在所述地脚螺栓上，所述地脚螺栓固定在建筑物上的支撑装置上；所述基座面板和底座设置在所述托盘上，上表面在同一平面；所述基座面板设置在所述底座两侧；所述连接头安装在所述底座中心位置上，所述GNSS接收机通过所述连接头固定安装在所述底座上，所述接收机保护罩固定在所述底座上。

在所述基座面板上端表面四周对称分布着六个螺栓孔，在所述接收机保护罩下端表面四周均匀布设对应的六个螺栓孔，所述接收机保护罩通过固定螺栓固定安装在所述基座面板上。

在所述地脚螺栓上设有微调螺旋，所述地脚螺栓通过所述微调螺旋在竖直方向上旋动从而调整所述地脚螺栓的长度，从而可以据此调整所述基座面板和底座的水平。

在所述基座面板上设有电源线穿孔，所述GNSS接收机的电源线穿过所述电源线穿孔与所述UPS不间断电源连接。

所述支撑装置为不锈钢观测墩、钢筋混凝土观测墩或其它支撑架，所采用支撑装置与建筑物紧密的连接在一起。

所述避雷针通过水平支撑杆和斜支撑杆固定；所述水平支撑杆水平固定在所述地脚螺旋上，所述避雷针竖直安装在所述水平支撑杆上；所述斜支撑杆有两根，分别设在所述避雷针两侧，所述斜支撑杆上端与避雷针相连，下端与所述水平支撑杆相连。

所述接收机保护罩采用半球形，材质为玻璃钢。

还包括UPS不间断电源保护箱，所述UPS不间断电源保护箱安装在所述GNSS接收机一侧，所述UPS不间断电源安装在所述UPS不间断电源保护箱内。

有益效果：本发明实现了无需自建GNSS基准站或参考站来远程、实时、自动化监测城市大型建筑物安全状态，具有高精度、低成本、易实施的优点。

附图说明

图1是监测系统结框图。

图2是监测子系统结构示意图。

附图中各部件的标记如下：

1、GNSS接收机；2接收机保护罩；3、连接头；4、电源线；5、底座；6、基座面板；7、托盘；8、固定螺栓；9、地脚螺栓；10、微调螺旋；11、电源线穿孔；12、避雷针；13、避雷针引下线；14、水平支撑杆；15、斜支撑杆；16、建筑物已有引下线；17、UPS不间断电源保护箱；18、UPS不间断电源；19、建筑物已有电路线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

图1是监测系统结框图。如图1所示，本发明提供了一个基于区域CORS的城市大型建筑物安全监测系统，包括若干监测子系统和控制中心系统。所述监测子系统包括GNSS接收机，所述GNSS接收机将接收到的卫星信号和区域CORS的高精度定位差分数据信息通过无线网络传输给控制中心系统；所述控制中心系统包括数据接收系统、数据处理与管理系统、可视化预警系统；数据接收系统通过无线网络的方式接收监测子系统监测的数据，数据处理与管理系统对监测数据进行处理，并对处理结果进行相应的分析，得到建筑物的变形信息，并与预设的阈值对比，在超出阈值的时候发出相应的预警信号，同时将分析结果传给可视化预警系统；所述可视化预警系统实时显示建筑物监测点的变形状态，达到不需要自建GNSS基准站和参考站实时监控建筑物安全状态的目的。

所述监测子系统安装在能够监测到且代表建筑物变形的位置，在本发明中，建筑物不一样，所述监测子系统安装的位置是不一样的，主要是安装在建筑物的关键部位和容易变形的部位；所述监测子系统包括自带SIM卡的GNSS接收机1、接收机保护罩2、接收机固定装置、避雷针12、避雷针引下线13、UPS不间断电源保护箱17、UPS不间断电源18。所述GNSS接收机1为多模多频接收机，机体内安装有接收卫星信号和区域CORS系统高精度定位差分数据的SIM卡，通过GPRS方式将接收机观测的数据传输给控制中心系统；所述GNSS接收机1通过接收机固定装置安放在空视条件较好的大型建筑物楼顶或其它易观测的监测点位上，并在GNSS接收机1外安装接收机保护罩2，在所述GNSS接收机1一侧位置安装所述避雷针12，并通过所述避雷针引下线13将所述避雷针12连接到建筑物已有引下线16上接地。所述GNSS接收机1的电源线4连接UPS不间断电源18；所述UPS不间断电源保护箱17安装在所述GNSS接收机1一侧，将所述UPS不间断电源18安装在所述UPS不间断电源保护箱17内，用于保护电源不受外界条件的干扰，尤其恶劣天气的影响。所述UPS不间断电源18连接到建筑物已有电路线19上。所述GNSS接收机1将接收到的卫星信号和区域CORS的高精度定位差分数据信息通过无线网络传输给控制中心系统。

所述控制中心系统包括数据接收系统、数据处理与管理系统、可视化预警系统。所述数据接收系统通过无线网络的方式接收监测系统观测的数据，并将数据传输给数据处理与管理系统；所述数据处理与管理系统是将数据接收系统传输过来的观测数据进行处理获得监测子系统所在的点的三维精密坐标，并分析三维坐标的时序变化量，同时将数据分析结果分发给可视化预警系统；所述可视化预警系统根据数据处理与管理系统分发的数据分析结果对建筑物监测点的三维坐标变化量进行可视化动态显示，并与预设的报警值进行比较，发出相应的预警信息。

所述接收机保护罩2采用半球形，材质为玻璃钢，并在下端表面四周均匀布设六个螺栓孔，并带六个与所述螺栓孔相适应的固定螺栓8。

所述接收机固定装置包括连接头3、基座面板6、底座5、托盘7和地脚螺栓9。所述基座面板6、底座5、托盘7和地脚螺栓9的材质均为不锈钢。所述基座面板6和底座5放在托盘7上，上表面在同一平面，所述基座面板6设置在所述底座5两侧；所述基座面板6上端表面四周对称分布着与接收机保护罩2对应的六个螺栓孔，所述接收机保护罩2通过所述固定螺栓8固定安装在所述基座面板6上；在所述基座面板6上设有电源线穿孔11，所述GNSS接收机1的电源线穿过所述电源线穿孔11与所述UPS不间断电源18连接。

所述地脚螺栓9为四个，其上端与托盘7相连，并均匀呈四角分布，下端与支撑装置相连；在所述地脚螺栓9上设有微调螺旋10，所述地脚螺栓9通过所述微调螺旋10在竖直方向上旋动从而调整所述地脚螺栓9的长度，从而可以据此调整所述基座面板6和底座5的水平。所述连接头3的大小与底座5中心螺栓孔相对应，采用铜质材料；所述连接头3安装在所述底座5中心的螺栓孔上，所述GNSS一体化接收机1安装在所述连接头3上；所述支撑装置为不锈钢观测墩、钢筋混凝土观测墩或其它支撑架，所采用支撑装置必须与建筑物紧密的连接在一起，而且保持稳固。

所述避雷针12通过水平支撑杆14和斜支撑杆15固定，所述水平支撑杆14水平固定在所述地脚螺旋9上，所述斜支撑杆15有两根，分别设在所述避雷针12两侧，所述斜支撑杆15上端与避雷针12相连，下端与所述水平支撑杆14相连。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护。

Claims (10)

1.基于区域CORS的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：包括安装在建筑物上的监测子系统和控制中心系统；

所述监测子系统包括GNSS接收机、接收机固定装置、避雷针、避雷针引下线以及UPS不间断电源；所述GNSS接收机通过所述接收机固定装置安装在建筑物监测点上；在所述GNSS接收机外安装有接收机保护罩；所述避雷针安装在所述GNSS接收机一侧，并通过避雷针引下线接地；所述GNSS接收机与所述UPS不间断电源连接，所述UPS不间断电源与建筑物已有电路线连接；在所述GNSS接收机内安装有收发信息的SIM卡，所述GNSS接收机通过所述SIM卡接收卫星信号和区域CORS的高精度定位差分数据信息，同时将所述信息发送至所述控制中心；

所述控制中心包括数据接收系统和数据处理与管理系统；所述数据接收系统通过无线网络的方式接收监测子系统监测的数据，并将其传输至所述数据处理与管理系统；所述数据处理与管理系统对所述数据接收系统传输过来的数据进行处理，得到建筑物的变形信息，与预设的阈值对比，在超出阈值的时候发出相应的预警信号。

2.根据权利要求1所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：所述控制中心还包括可视化预警系统，所述数据处理与管理系统将分析结果传给所述可视化预警系统，所述可视化预警系统实时显示建筑物监测点的变形状态。

3.根据权利要求1所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：所述接收机固定装置包括连接头、基座面板、底座、托盘和地脚螺栓；所述托盘安装在所述地脚螺栓上，所述地脚螺栓固定在建筑物上的支撑装置上；所述基座面板和底座设置在所述托盘上，上表面在同一平面；所述基座面板设置在所述底座两侧；所述连接头安装在所述底座中心位置上，所述GNSS接收机通过所述连接头固定安装在所述底座上，所述接收机保护罩固定在所述底座上。

4.根据权利要求3所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：在所述基座面板上端表面四周对称分布着六个螺栓孔，在所述接收机保护罩下端表面四周均匀布设对应的六个螺栓孔，所述接收机保护罩通过固定螺栓固定安装在所述基座面板上。

5.根据权利要求3所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：在所述地脚螺栓上设有微调螺旋，所述地脚螺栓通过所述微调螺旋在竖直方向上旋动从而调整所述地脚螺栓的长度，从而可以据此调整所述基座面板和底座的水平。

6.根据权利要求3所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：在所述基座面板上设有电源线穿孔，所述GNSS接收机的电源线穿过所述电源线穿孔与所述UPS不间断电源连接。

7.根据权利要求3所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：所述支撑装置为不锈钢观测墩、钢筋混凝土观测墩或其它支撑架，所采用支撑装置与建筑物紧密的连接在一起。

8.根据权利要求1所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：所述避雷针通过水平支撑杆和斜支撑杆固定；所述水平支撑杆水平固定在所述地脚螺旋上，所述避雷针竖直安装在所述水平支撑杆上；所述斜支撑杆有两根，分别设在所述避雷针两侧，所述斜支撑杆上端与避雷针相连，下端与所述水平支撑杆相连。

9.根据权利要求1所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：所述接收机保护罩采用半球形，材质为玻璃钢。

10.根据权利要求1所述的城市大型建筑物安全监测系统，其特征在于：还包括UPS不间断电源保护箱，所述UPS不间断电源保护箱安装在所述GNSS接收机一侧，所述UPS不间断电源安装在所述UPS不间断电源保护箱内。