CN109631740A - 一体化gnss变形监测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一体化GNSS变形监测设备，包括观测墩、GNSS天线(11)和GNSS接收机(6)，所述观测墩包括观测筒体和观测底座(1)，所述观测筒体的顶部设有一体化观测结构；所述一体化观测结构包括安装盘(7)和形成半球形的安装空间的天线罩(10)，所述GNSS天线(11)为设于所述安装空间内正中间的圆盘状有源天线，其与所述安装盘(7)之间设置用于固定GNSS天线的GNSS天线安装支架(9)，所述观测筒体内设有用于接收所述GNSS天线(11)信号的GNSS接收机(6)，所述观测筒体的外侧设有能够绕所述观测筒体转动的固定抱挎，固定有防雨机箱(5)和太阳能电池板(2)。本发明的一体化GNSS变形监测设备实现快速安装调试，大大节省了监测设备的安装和调试时间。

Description

一体化GNSS变形监测设备
技术领域
本发明属于GNSS技术领域，更具体地，涉及一体化GNSS变形监测设备。
背景技术
在建筑领域，通常需要通过GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航卫星系统)对建筑物的屋面进行变形监测，通过在主楼关键部位设监测点，包含美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统。随着科学技术的发展，GNSS技术作为一种高精度变形监测手段应用的越来越多，可以应用于水库大坝监测、深基坑监测、公路铁路的路基监测、矿山安全监测、高层建筑倾斜监测及电力塔柱监测等领域。
现有的采用GNSS技术的变形监测设备，通过将各零部件运至监测现场，并在现场将各零部件进行拼装，拼装的过程中需要对监测设备进行调试，因为各处的地理位置环境不同，调试需要花费大量的时间。
即现有的GNSS技术的变形监测设备存在现场以下缺陷：各部分独立设计，现场安装难度大，需要专业人员进行组装；独立安装的设备调试负责，调试不准影响监测的质量。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一体化GNSS变形监测设备，通过将主要的需要调试的设备一体化设置，再与其他部件进行出厂预安装，大大节省了施工现场的安装时间，并降低调试难度。
为了实现上述目的，本发明提供一体化GNSS变形监测设备，包括观测墩、GNSS天线和GNSS接收机，所述观测墩包括观测筒体和用于固定的观测底座，所述观测筒体的顶部设有一体化观测结构；
所述一体化观测结构包括设于底部的安装盘和与所述安装盘两端固定连接形成半球形的安装空间的天线罩，所述GNSS天线为设于所述安装空间内正中间的圆盘状有源天线，其与所述安装盘之间设置用于固定GNSS天线的GNSS天线安装支架，以形成不需调试的一体化观测结构；
所述观测筒体内设有用于接收所述GNSS天线信号的GNSS接收机，所述观测筒体的外侧设有能够绕所述观测筒体转动的固定抱挎，所述固定抱挎包括第一固定抱挎和第二固定抱挎，所述第一抱挎上固定有防雨机箱，所述第二抱挎上固定有太阳能电池板，实现自行供电。
进一步地，所述固定抱挎包括U型抱挎和安装板，所述U型抱挎上设有U型槽，所述观测筒体置于在所述U型槽内，所述安装板的两端与所述U型抱挎的两端固定。
进一步地，所述U型槽的底部为半圆弧，所述半圆弧的直径与所述观测筒体的直径相匹配。
进一步地，所述U型槽两侧的长度与所述观测筒体的直径相匹配。
进一步地，所述太阳能电池板与所述第二固定抱挎之间设有安装支架，所述安装支架包括三角形安装框和置于所述三角形安装框上的安装条，所述太阳能电池板直接固定在所述安装条上。
进一步地，所述安装空间内还设有4G通信天线，所述4G通信天线为柱状结构，其底部设有与所述观测墩安装盘固定的磁铁吸盘。
进一步地，所述第一固定抱挎和第二固定抱挎成180度对称，所述防雨机箱和太阳能电池板成180度对称。
进一步地，所述GNSS天线安装支架的底部为杆状结构，顶部为漏斗状结构。
进一步地，圆盘状的所述GNSS天线固定在所述漏斗状结构的顶部。
进一步地，还包括CPU主控板，所述GNSS接收机中设有GNSS接收板卡，所述GNSS接收板卡、CPU主控板及所述4G无线通信模块采用插针的方式连接到底板。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的一体化GNSS变形监测设备，包括用于固定的观测墩和设于观测墩顶部的一体化监测设备，观测墩和观测墩顶部的一体化监测设备在出厂时即通过螺钉螺母安装固定，到安装地直接将整个设备固定在水泥基面上即可，大大节省了安装的时间，降低调试难度；一体化监测设备包括底部安装盘和天线罩，二者形成稳定受保护的球形安装空间，GNSS天线固定在正中间，避免了GNSS天线安装和调试；且通过设置的太阳能电池板和防雨机箱为监测设备供电。
(2)本发明的一体化GNSS变形监测设备，固定抱挎中的U型抱挎和安装板配合设置以将固定抱挎固定在观测筒体上，从而将固定在固定抱挎上的防雨机箱和太阳能电池板固定在观测筒体上，且U型抱挎的U型槽的弧形与观测筒体的弧形相匹配，实现固定抱挎相对观测筒体的转动，以将太阳能电池板转至最佳接收太阳光的位置。
(3)本发明的一体化GNSS变形监测设备，第一固定抱挎和第二固定抱挎成180度对称，所述防雨机箱和太阳能电池板成180度对称，从而更有效保证一体化野外观测墩的安装稳定性。
(4)本发明的一体化GNSS变形监测设备，GNSS天线安装支架的底部为杆状结构，顶部为漏斗状结构，GNSS天线为圆盘状有源天线，圆盘状的有源天线的信号接收性能更好，能够野外环境中有效地接收和监测信号，其中漏斗状结构更好地实现对圆盘状有源天线的固定，且底部杆状结构能够保证与底部观测墩安装盘的牢固连接，为GNSS天线提供稳定的环境避免出现晃动。
(5)本发明的一体化GNSS变形监测设备，GNSS接收机包含4G通信模块，其采用GNSS接收模块和4G通信模块一体化集成设计方式，在出厂时已固定安装在观测墩内，并将电源线和调试预留到观测墩侧面线缆接口处，用户在现场调试时，只需要完成将GNSS接收机上电的步骤既可，无需其他复杂的调试步骤。
附图说明
图1为本发明实施例中一体化GNSS变形监测设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中固定抱挎固定连接的结构示意图。
所有附图中，同一标记表示相同的结构或零件，其中：1-观测墩底座、2-太阳能电池板、3-第一固定抱挎、4-安装支架、5-防雨机箱、6-GNSS接收机、7-安装盘、8-第二固定抱挎、9-GNSS天线安装支架、10-天线罩、11-GNSS天线、12-网络天线、13-U形抱挎、14-安装板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例中一体化GNSS变形监测设备的结构示意图。如图1所示，本发明的GNSS变形监测设备包括观测墩、GNSS接收机6、安装盘7、GNSS天线11、GNSS天线安装支架9、天线罩10、太阳能电池板2、安装支架4、防雨机箱5、固定抱挎，观测墩包括观测筒体和观测墩底座1，固定抱挎包括第一固定抱挎3和第二固定抱挎8观测筒体为柱状结构，观测墩底座1设置在观测筒体的底部，用于观测筒体的支撑和固定，观测墩底座1上设有若干安装孔，并配有相应的膨胀螺丝，通过膨胀螺丝将其固定在相应的结构上，如通过膨胀螺丝将观测墩固定在水平水泥墩上。
观测筒体的顶部设有观测墩安装盘7，观测墩安装盘7为圆盘状结构搁置并固定在观测筒体的顶部，且观测墩安装盘7的直径大于观测筒体的直径，一方面为观测墩安装盘7顶部之上的结构的安装提供更大的空间，另一方面也为观测墩安装盘7顶部的结构提供稳定的支撑。
观测墩安装盘7的正中间设有GNSS天线安装支架9，GNSS天线安装支架9的底部为杆状结构，顶部为漏斗状结构，其中，杆状结构固定在观测墩安装盘7上，漏斗状结构固定在底部杆状结构上，GNSS天线11固定在漏斗状结构的顶部，GNSS天线为圆盘状有源天线，圆盘状的有源天线的信号接收性能更好，能够野外环境中有效地接收和监测信号，其中漏斗状结构更好地实现对圆盘状有源天线的固定，且底部杆状结构能够保证与底部观测墩安装盘7的牢固连接，为GNSS天线提供稳定的环境避免出现晃动。
观测墩安装盘7顶部的一侧设有网络天线12，网络天线12为柱状结构，其底部设有磁铁吸盘，网络天线12通过磁铁磁盘固定在观测墩安装盘7的顶部，其安装和拆卸方便。
观测墩安装盘7上设有天线罩10，天线罩10与观测墩安装盘7一起形成中空的半球形的安装空间，GNSS天线11和网络天线12均安装在天线罩10和观测墩安装盘7形成的安装空间内，天线罩10用于为GNSS天线和网络天线提供物理保护，并实现对整个观测墩的有效防雨、防虫、防腐保护；并为GNSS天线11和网络天线12电磁波传输提供保护，并支持4G全网通及BD/GPS/GLONASS等多个频段的电磁波的有效传输。优选地，天线罩10由玻璃钢材料制作而成，并通过螺钉固定在观测墩安装盘7上，为GNSS天线11和网络天线12提供有效保护。
观测墩安装盘7、GNSS天线11、网络天线12和天线罩10为预制的一体化观测结构，在设备出厂时已安装完成，在现场安装式时直接与其他结构组装，接收信号的GNSS天线11和网络天线12不用现场安装，GNSS天线11已安装在观测墩安装盘7的正中位置，不用在现场进行调试，安装方便快捷准确率高，不需要反复的调试，节约安装时间。
优选地，观测墩采用碳钢材料制作而成，其内部和外表面经过磷化防锈处理，并在表面进行双层有其涂覆保护，满足长时间的野外环境下的工作要求，防止生锈。
GNSS接收机6设于观测筒体内并置于观测墩安装盘7的底部，并通过两芯室外屏蔽电缆和超五类室外屏蔽网线将设备电源和调试网络接口引出。所述GNSS接收机包括机箱、主板、GNSS导航模块、4G通信模块等，GNSS导航模块通过插针与主板进行连接，并用螺钉固定，4G通信模块通过插针与主板进行连接，并用螺钉固定。连接上GNSS模块与4G通信的主板采用螺钉固定到机箱中。GNSS接收机6与GNSS天线11之间通过射频电缆进行连接，通过GNSS天线11获取BD/GPS/GLONASS的卫星数据；GNSS接收机6与网络天线12通过射频射频电缆进行连接，通过网络天线12进行全网通频段的数据收发。
所述GNSS接收机能够实现对GNSS导航模块进行1秒、5秒、15秒和30秒间隔时间的RTCM数据采样，并通过网络通信模块实时上传至GNSS管理平台的云服务器，供云服务器进行综合差分解算，并得到小于5mm的位移监测精度。GNSS接收机的功耗小于5W，在100W的太阳能供电系统下可以满足连续阴雨天气下运行7天。
观测筒体的两侧设有防雨机箱5和太阳能电池板2，防雨机箱5通过第一固定抱挎3固定在观测筒体上，太阳能电池板2通过安装支架4和第二固定抱挎8固定在观测筒体上。
安装支架4包括三角形安装框和两个长方体安装条，两个长方体安装条间隔固定在三角形安装框的斜面上，天阳能电池板2固定在两个长方体安装条上，从而将太阳能电池板2固定在安装支架4上。安装支架4的上设有两个第二固定抱跨8，且两个第二固定抱挎8设于安装支架4的上下两端，并通过上下两端的第二固定抱挎8固定在观测筒体上，形成太阳能电池板2的有效固定。
优选地，所述太阳能电池板为免维护单晶太阳能电池板，其功率为100W；且组成的太阳能供电系统主要包含：蓄电池、太阳能电池板和充放电控制器，蓄电池为免维护铅酸蓄电池，其容量为100AH、电压为直流12V，充放电控制器的额定充放电的电流为10A。其中太阳能供电系统为GNSS接收机提供稳定的12V直流供电。
防雨机箱5的上下两端均设有第一固定抱挎3，并通过第一固定抱挎3固定在观测筒体上，实现防雨机箱5的有效固定。GNSS接收机6提供的供电线缆和网络调试线缆通过防雨机箱5的线缆孔进入防雨机箱5内，所有的线缆连接头均位于防雨机箱5内进行保护。
优选地，防雨机箱5内设有固定供电装置，包括蓄电池、充放电控制器和连接线缆，优选地，所述防雨机箱5内置蓄电池安装支架、并附带防雨通风窗，机箱的箱门配备防盗门锁。
图2为本发明实施例中固定抱挎固定连接的结构示意图。如图2所示，固定抱挎包括U形抱挎13和安装板14，U抱挎13上设有U型槽，且U型槽与观测筒体相匹配，U型槽的底部为半圆弧，观测筒体置于U型槽内，半圆弧与观测筒体的直径相匹配，便于将U型抱挎13卡在观测筒体上，U型槽两侧的长度与观测筒体的直径相匹配，安装板14与观测筒体相切，且两端与U型抱挎13的两侧端部固定，从而将U型抱挎固定在观测筒体上。由于U型抱挎13与观测筒体为圆弧匹配，因此U型抱挎13能够沿着观测筒体转动到不同的角度，然后通过安装板14进行固定，从而实现固定在第一固定抱挎上的防雨机箱5的转动和固定在第二固定抱挎上的太阳能电池板2的转动，使太阳能电池板2安装方向进行360度旋转调整直到调整到接收阳光的最佳位置。
优选地，调整到与太阳能电池板成180度对称关系，从而更有效保证一体化野外观测墩的安装稳定性。
本发明的GNSS变电监测设备中GNSS接收机、GNSS天线、4G天线、天线罩在GNSS站设备出厂时均已一体化安装完成，用户在现场进行安装调试时，只需要安装太阳能板、防雨机箱及蓄电池，并进行上电即可，用户可以在1小时内完成整个设备的安装调试工作，从而实现快速建设的目的。
优选地，采用模块化设计方式将GNSS接收板卡、CPU主控板、4G无线通信模块采用插针的方式连接到底板，实现接收机将GNSS信号采集和处理、4G无线通信传输、设备管理等功能进行一体化设计。并提供串口一、串口二、12V输入、12V输出、以太网接口等多种硬件接口，进一步提供指示灯一、指示灯二、指示灯三等3种设备状态指示标志。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体化GNSS变形监测设备，包括观测墩、GNSS天线(11)和GNSS接收机(6)，其特征在于，所述观测墩包括观测筒体和用于固定的观测底座(1)，所述观测筒体的顶部设有一体化观测结构；
所述一体化观测结构包括设于底部的安装盘(7)和与所述安装盘(7)两端固定连接形成半球形的安装空间的天线罩(10)，所述GNSS天线(11)为设于所述安装空间内正中间的圆盘状有源天线，其与所述安装盘(7)之间设置用于固定GNSS天线的GNSS天线安装支架(9)，以形成不需调试的一体化观测结构；
所述观测筒体内设有用于接收所述GNSS天线(11)信号的GNSS接收机(6)，所述观测筒体的外侧设有能够绕所述观测筒体转动的固定抱挎，所述固定抱挎包括第一固定抱挎(3)和第二固定抱挎(8)，所述第一抱挎(3)上固定有防雨机箱(5)，所述第二抱挎(8)上固定有太阳能电池板(2)，实现自行供电。
2.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述固定抱挎包括U型抱挎(13)和安装板(14)，所述U型抱挎(13)上设有U型槽，所述观测筒体置于在所述U型槽内，所述安装板(14)的两端与所述U型抱挎(13)的两端固定。
3.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述U型槽的底部为半圆弧，所述半圆弧的直径与所述观测筒体的直径相匹配。
4.根据权利要求2或3所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述U型槽两侧的长度与所述观测筒体的直径相匹配。
5.根据权利要求1所述的一种一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述太阳能电池板(2)与所述第二固定抱挎(8)之间设有安装支架(4)，所述安装支架(4)包括三角形安装框和置于所述三角形安装框上的安装条，所述太阳能电池板(2)直接固定在所述安装条上。
6.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述安装空间内还设有4G通信天线(12)，所述4G通信天线(12)为柱状结构，其底部设有与所述观测墩安装盘(7)固定的磁铁吸盘。
7.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述第一固定抱挎(3)和第二固定抱挎(8)成180度对称，所述防雨机箱(5)和太阳能电池板(2)成180度对称。
8.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，所述GNSS天线安装支架(9)的底部为杆状结构，顶部为漏斗状结构。
9.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，圆盘状的所述GNSS天线(11)固定在所述漏斗状结构的顶部。
10.根据权利要求1所述的一体化GNSS变形监测设备，其特征在于，还包括CPU主控板，所述GNSS接收机(6)中设有GNSS接收板卡，所述GNSS接收板卡、CPU主控板及所述4G无线通信模块采用插针的方式连接到底板。
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