CN110926324A - 基于北斗技术的工程时变测量装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于北斗技术的工程时变测量装置，用于测量高层建筑的层间位移，主要由北斗信号接收机天线支撑、北斗信号接收机天线、固紧螺栓、铁盒、三维加速度计、微型计算机、北斗信号接收机数据线、三维加速度计数据线、微型计算机数据线、抑径板、穿线孔和螺栓孔组成。其特征在于：通过北斗信号接收机支撑将北斗信号接收机天线固定在铁盒上方，将三维加速度计与微型计算机安装至铁盒内，并将铁盒固定在抑径板上，通过抑径板可将该装置固定在楼层测量部位。本装置可以通过内置的微型计算机将测得的位移与加速度振动进行相应处理，直接输出较精准的结构层间位移结果，可减少线下处理时间，且构件简单，易于安装。

Description

基于北斗技术的工程时变测量装置
技术领域
本发明属于土木工程结构健康监测技术领域，涉及一种基于北斗技术的工程时变测量装置。
背景技术
近年来，随着土木工程结构健康监测技术的日益成熟，楼层的变形监测方法也随之增加，常见的有北斗载波相对定位法以及加速度积分法等。
其中，我国自主研发的北斗监测技术，具有快速定位、为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务、定位精度与美国GPS相当。短报文通信，一次可传达多达120个汉字的信息，具有精密授时、观测时间短、各站点间无需通视等优点。
然而，传统的北斗载波相对定位法，需要在不同点安装多个北斗信号接收机，并与北斗卫星基点对比，得到测量点的坐标变化，然后相互对比，得到其位移变化。同时，北斗信号接收机造价昂贵，且其采样频率低，接收信号易受天气影响。
而对于加速度积分法，往往也需要在测量点安装一个或多个加速度计，虽然加速度计具有采样频率可高达1000Hz等优点，但该方法的缺点也非常明显：需要对测得的加速度响应进行两次积分，得到测量点的位移，但由于每次积分都将产生新的常数，这也导致其误差的产生，且误差较为明显。
目前，也已有部分研究人员，考虑过将两者的优点结合，但他们仅仅是将两种技术测得的位移进行比较，且线下仍需要花费大量时间对两者数据进行分析处理。因此，开发一种结合北斗和加速度计各自优点，且直接输出较精准的结构位移结果，减少线下处理时间的监测装置，对目前的结构健康监测具有重大意义。
发明内容
本发明旨在提供一种基于北斗技术的工程时变测量装置，以解决北斗技术只能监测低频振动特性、北斗信号不稳定导致结果不精准、线下处理时间过长等问题。
本发明采用的技术方案为：一种基于北斗技术的工程时变测量装置，包括北斗信号接收机天线支撑、北斗信号接收机天线、固紧螺栓、铁盒、三维加速度计、微型计算机、北斗信号接收机数据线、三维加速度计数据线、微型计算机数据线、抑径板、穿线孔和螺栓孔，其特征在于：所述北斗信号接收机天线通过固紧螺栓固定于北斗信号接收机天线支撑上，进而北斗信号接收机天线支撑固接于铁盒上；所述铁盒作为三维加速度计和微型计算机的容纳装置以及保护装置，以免其内部装置受到损坏；所述北斗信号接收机数据线通过穿线孔将北斗信号接收机天线与微型计算机相连，由此北斗信号接收机天线所获的数据可通过微型计算机进行处理；所述三维加速度计数据线将三维加速度计与同在铁盒内的微型计算机相连，将三维加速度计所测得结构加速度振动发送给微型计算机进行分析；所述微型计算机数据线通过穿线孔将微型计算机与外部信息存储设备相连，可直接输出较精确的结构层间位移结果，减少线下处理时间；所述抑径板上设置螺栓孔，铁盒焊接于抑径板上，并通过抑径板上的螺栓孔将整个装置固定在需要测量的位置。
作为优选，铁盒呈正六面体结构，该正六面体的六个面分别顶面、底面、左侧面、右侧面、前侧面和后侧面，在其顶面中心处设有穿线孔，在其前侧面处设有可开式按钮。
铁盒作为三维加速度计和微型计算机的容纳装置以及保护装置，保护其内部设置不受损坏，而其侧面设开关可打开铁盒，可以方便铁盒内部装置进行维修、更换。
作为优选，铁盒外表面需作防锈、防腐处理。
为使该装置适用于不同环境，需将铁盒外表面进行防锈、防腐处理，以免在户外，海边等腐蚀性较高环境下受到锈蚀、腐蚀损坏，影响其内部设备的正常工作。
作为优选，在铁盒下方设置抑径板。
抑径板可减少部分来自地面的噪声对北斗信号的影响。
作为优选，在穿线孔处作密封防水处理。
装置拼装完毕后，需在穿线孔处作密封防水处理，以防户外工作时，雨水等进入铁盒内影响其内部设备正常工作。
本发明具有以下有益效果。
1.本发明装置构件简单，易于安装，使用寿命长，具有广阔的应用前景。
2.北斗信号接收机天线和三维加速度计可同时监测结构低频位移振动和高频加速度振动响应。
3.通过将三维加速度计和微型计算机置于铁盒内，可有效防水。
4.北斗测得的位移振动和加速度计测得的加速度振动经由微型计算机相应的处理，可直接输出较精准的结构层间位移结果，减少线下处理时间。
附图说明
图1是基于北斗技术的工程时变测量装置的俯视图。
图2是基于北斗技术的工程时变测量装置的正立面图。
图3是基于北斗技术的工程时变测量装置的A-A剖面图。
图4是基于北斗技术的工程时变测量装置的B-B剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1。
如图1-4所示：一种基于北斗技术的工程时变测量装置，包括北斗信号接收机天线支撑（1）、北斗信号接收机天线（2）、固紧螺栓（3）、铁盒（4）、三维加速度计（5）、微型计算机（6）、北斗信号接收机数据线（7）、三维加速度计数据线（8）、微型计算机数据线（9）、抑径板（10）、穿线孔（11）和螺栓孔（12）；其特征在于：
所述北斗信号接收机天线通过固紧螺栓固定于北斗信号接收机天线支撑上，进而北斗信号接收机天线支撑固接于铁盒上；所述铁盒作为三维加速度计和微型计算机的容纳装置以及保护装置，以免其内部装置受到损坏；所述北斗信号接收机数据线通过穿线孔将北斗信号接收机天线与微型计算机相连，由此北斗信号接收机天线所获的数据可通过微型计算机进行处理；所述三维加速度计数据线将三维加速度计与同在铁盒内的微型计算机相连，将三维加速度计所测得结构加速度振动发送给微型计算机进行分析；所述微型计算机数据线通过穿线孔将微型计算机与外部信息存储设备相连，可直接输出较精确的结构层间位移结果，减少线下处理时间；所述抑径板上设置螺栓孔，铁盒焊接于抑径板上，并通过抑径板上的螺栓孔将整个装置固定在需要测量的位置。
铁盒呈正六面体结构，该正六面体的六个面分别顶面、底面、左侧面、右侧面、前侧面和后侧面，在其顶面中心处设有穿线孔，在其前侧面处设有可开式按钮，可以方便铁盒内部装置进行维修、更换。
为使该装置适用于不同环境，需将铁盒外表面进行防锈、防腐处理，以免在户外，海边等腐蚀性较高环境下受到锈蚀、腐蚀损坏，影响其内部设置的正常工作。
在铁盒下方设置抑径板，可减少部分来自地面的噪声对北斗信号的影响。
装置拼装完毕后，需在穿线孔处作密封防水处理，以防户外工作时，雨水等进入铁盒内影响其内部设备正常工作。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种基于北斗技术的工程时变测量装置，包括北斗信号接收机天线支撑（1）、北斗信号接收机天线（2）、固紧螺栓（3）、铁盒（4）、三维加速度计（5）、微型计算机（6）、北斗信号接收机数据线（7）、三维加速度计数据线（8）、微型计算机数据线（9）、抑径板（10）、穿线孔（11）和螺栓孔（12），其特征在于：
所述北斗信号接收机天线（2）通过固紧螺栓（3）固定于北斗信号接收机天线支撑（1）上，进而北斗信号接收机天线支撑（1）固接于铁盒（4）上；所述铁盒（4）作为三维加速度计（5）和微型计算机（6）的容纳装置以及保护装置，以免其内部装置受到损坏；所述北斗信号接收机数据线（7）通过穿线孔（11）将北斗信号接收机天线（2）与微型计算机（6）相连，由此北斗信号接收机天线（2）所获的数据可通过微型计算机（6）进行处理；所述三维加速度计数据线（8）将三维加速度计（5）与同在铁盒（4）内的微型计算机（6）相连，将三维加速度计（5）所测得结构加速度振动发送给微型计算机（6）进行分析；所述微型计算机数据线（9）通过穿线孔（11）将微型计算机（6）与外部信息存储设备相连，可直接输出较精确的结构层间位移结果，减少线下处理时间；所述抑径板（10）上设置螺栓孔（12），铁盒（4）焊接于抑径板（10）上，并通过抑径板（10）上的螺栓孔（12）将整个装置固定在需要测量的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的工程时变测量装置，其特征在于：所述铁盒（4），呈正六面体结构；该正六面体的六个面分别顶面、底面、左侧面、右侧面、前侧面和后侧面；在其顶面中心处设有穿线孔（11）；在其前侧面处设有可开式按钮。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的工程时变测量装置，其特征在于：所述铁盒（4）表面需作防锈，防腐蚀处理，以免户外或腐蚀环境等情况下工作时造成铁盒（4）的破损。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的工程时变测量装置，其特征在于：所述抑径板（10）可减少部分来自地面的噪声对北斗信号的影响。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的工程时变测量装置，其拼装步骤如下：
第一步，用四块正方形钢片制作一个可开式的正六面体铁盒（4），并在铁盒的顶面中心处开设一个穿线孔（11）；
第二步，将三维加速度计（5）安装在铁盒（4）内部左侧，微型计算机（6）安装在铁盒（4）内部右侧；
第三步，在铁盒（4）顶部中心处安装北斗信号接收机天线支撑（1），在北斗信号接收机天线支撑（1）上通过固紧螺栓（3）固定北斗信号接收机天线（2）；
第四步，将北斗信号接收机数据线（7）通过穿线孔连接微型计算机（6），将三维加速度计数据线（8）连接到微型计算机（6）上，再将微型计算机数据线（9）连接到外部信息存储设备上；
第五步，将铁盒（4）焊接到抑径板（10）上；
第六步，通过抑径板（10）上的螺栓孔（12）将装置固定在需要监测的部位。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗技术的工程时变测量装置，其特征在于：装置拼装完毕后，需在穿线孔（11）处作密封防水处理，以防户外工作时雨水等进入铁盒（4）内影响其内部设备正常工作。
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