CN113788145B - 一种抛投式北斗监测装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抛投式北斗监测装置及安装方法，其中，抛投式监测装置包括集成监测箱(1)和安装底座(2)，所述安装底座(2)的下表面成形为与监测点的地形外貌特征相匹配，所述安装底座(2)的上表面适于与所述集成监测箱(1)的底面接合，以能够粘接或彼此吸附；所述集成监测箱(1)上设有适于飞行抛投装置抓取的监测箱抓取结构(11)，且所述安装底座(2)上设有适于所述飞行抛投装置抓取的安装底座抓取结构(21)。本发明的抛投式监测装置能够实现集成监测箱安装的稳定性，且能够便于抛投装置抛投作业。

Description

一种抛投式北斗监测装置及安装方法

技术领域

本发明涉及复杂山区地质灾害监测装置，具体地，涉及一种抛投式北斗监测装置，此外，还涉及一种抛投式北斗监测装置安装方法。

背景技术

地质灾害危害生命财产安全，影响国家社会经济可持续发展，地质灾害监测是确保重大交通基础设施、城镇居民区公共安全的重要工作，因此，对地质灾害的实时监测是保障山区重大工程和民生安全的重要措施。

在对地质灾害进行实时监测时，地形的变化是一个重要监测项目。

现有技术中，在进行地形变化监测时，一般需要将相关的监测装置安装在指定的检测地点，而由于检测地点一般处于地势复杂的山区地带，地形险要，且震后受灾严重，因此，若以人工安装的方式，让工人深入山区对相关检测装置进行安装，一方面，由于地形原因，工人很难深入山区或是震区进行作业，工作效率低，不利于地形变化监测项目的实行；另一方面，工人深入山区或是震区进行作业，对工人的生命安全也难以保证。

有鉴于此，需要提供一种抛投式北斗监测装置。

发明内容

本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种抛投式北斗监测装置，其能够实现集成监测箱安装的稳定性，且能够便于抛投装置抛投作业。

本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种抛投式北斗监测装置安装方法，其能够实现在复杂的地形环境下安装抛投式北斗监测装置。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种抛投式北斗监测装置，包括集成监测箱和安装底座，所述安装底座的下表面成形为与监测点的地形外貌特征相匹配，所述安装底座的上表面适于与所述集成监测箱的底面接合，以能够粘接或彼此吸附；所述集成监测箱上设有适于飞行抛投装置抓取的监测箱抓取结构，且所述安装底座上设有适于所述飞行抛投装置抓取的安装底座抓取结构。

具体地，所述监测箱抓取结构为监测箱抓取卡槽，且所述监测箱抓取卡槽设于所述集成监测箱的侧面的下部，所述监测箱抓取卡槽的监测箱抓取接触面在上下方向上倾斜设置，且相对设置的所述监测箱抓取接触面的上部的间距大于该对监测箱抓取接触面的下部的间距；所述安装底座抓取结构为底座抓取卡槽，且所述底座抓取卡槽设于所述安装底座的侧面，所述底座抓取卡槽的底座抓取接触面在上下方向上倾斜设置，且相对设置的所述底座抓取接触面的上部的间距大于该底座抓取接触面的下部的间距。

进一步具体地，所述集成监测箱包括北斗卫星接收单元、供电单元、驱兽单元和通讯模块，所述供电单元与所述北斗卫星接收单元、所述驱兽单元和所述通讯模块电连接；所述北斗卫星接收单元包括扼流圈北斗卫星天线和数据接收器；所述供电单元包括太阳能板、控制器和储电单元。

进一步具体地，所述驱兽单元为发声装置或发光装置。

进一步具体地，所述太阳能板与所述控制器电连接，所述控制器与所述储电单元电连接，以控制充电功率。

优选地，所述太阳能板设置于所述集成监测箱的所述侧面上且设置为多个，各所述太阳能板与所述侧面铰接，且所述控制器能够控制所述太阳能板与所述侧面之间的夹角。

进一步地，所述飞行抛投装置为无人机，所述无人机的下部设有抓取装置，所述抓取装置的卡爪能够与所述安装底座抓取结构和所述监测箱抓取结构相连接。

进一步地，本发明第二方面提供一种抛投北斗式监测装置安装方法其包括如下步骤：A)建立监测区域的三维形貌模型并确定监测点的位置，以提取监测点的三维形貌模型特征信息；

B)根据所述三维形貌模型特征信息生成安装底座，使所述安装底座的下表面与所述监测点的地形外貌特征相匹配；

C)控制飞行抛投装置飞行至所述监测点，在近地面位置将粘接剂投放至所述监测点上并返回；

D)控制所述飞行抛投装置搭载所述安装底座飞行至所述监测点，调整所述安装底座的方向，以在近地面将所述安装底座投放至所述监测点上并返回；

E)控制所述飞行抛投装置搭载集成监测箱飞行至所述监测点，在近地面将所述集成监测箱投放至所述安装底座上并返回。

具体地，步骤A)中所述三维形貌模型基于倾斜摄影方法建立,步骤B) 中所述安装底座为3D打印成型件。

进一步具体地，步骤E)中所述集成监测箱的底面涂覆有粘接剂。

通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明第一方面所提供的抛投式北斗监测装置，其包括集成监测箱和安装底座，其中，集成监测箱上集成有相关的监测装置，而安装底座能够对集成监测箱起到支撑作用，特别地，将安装底座的下表面设置为与监测点的形貌特征相匹配，使得安装底座的下表面能够与监测点表面的岩土紧密贴合，从而使得安装底座能够更为稳固的安装在监测点上，不易产生晃动或是倾斜，进而能够使得安装在安装底座上的集成监测箱能够更为稳定，不易产生晃动或是倾斜，从而提高了安装的稳定性；此外，在集成监测箱和安装底座上都设置有与抛投装置相配合的抓取结构，且监测箱抓取结构使得集成监测箱与飞行抛投装置连接后，能够相对于飞行抛投装置沿竖直方向移动，安装底座抓取结构能够使得安装底座与飞行抛投装置连接后，能够相对于飞行抛投装置沿竖直方向移动，该设计使得抛投装置在抛投集成监测箱或安装底座时，抛投装置无需与地面进行硬接触，即能够避免抛投装置与地面硬接触时造成损伤，又能够降低抛投的难度，提高抛投作业的速度。

本发明第二方面所提供的抛投式北斗监测装置安装方法，其通过建立监测区域的三维形貌模型，从而确定监测点的位置，并提取监测点的三维形貌模型特征信息，以根据监测点处的三维形貌模型特征信息来生产与该监测点的相貌特征相匹配的安装底座，能够使得安装底座的下表面能够与监测点表面的岩土紧密贴合，从而使得安装底座能够更为稳固的安装在监测点上，不易产生晃动或是倾斜，进而能够保证抛投式北斗监测装置整体的安装稳定性；此外，采用无人机对集成监测箱以及安装底座进行运输与安装，能够使得安装人员无需进入地形复杂的危险地带即可实现抛投式北斗监测装置的安装，既保证了安装人员的人身安全，又能够提高抛投式北斗监测装置的安装速度。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明抛投式北斗监测装置的结构示意图；

图2是本发明抛投式北斗监测装置的俯视图；

图3是本发明抛投式北斗监测装置安装方法的流程图。

附图标记说明

1-集成监测箱 11-监测箱抓取结构

111-监测箱抓取接触面 12-北斗卫星接收单元

121-扼流圈北斗卫星天线 122-数据接收器

13-供电单元 131-太阳能板

132-控制器 133-储电单元

14-驱兽单元 15-通讯模块

2-安装底座 21-安装底座抓取结构

211-底座抓取接触面 3-粘接剂

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。

如图1所示，在本发明第一方面所提供的抛投式北斗监测装置的一种实施例中，该抛投式北斗监测装置包括集成监测箱1和安装底座2，其中安装底座2的下表面与监测点的形貌特征相匹配，安装底座2的上表面适于与集成监测箱1的底面接合，以能够粘接或彼此吸附，例如两者通过粘接从而起到对集成监测箱的支撑作用且能够实现集成监测箱在水平方向上的限位；在集成监测箱1上设有适于飞行抛投装置相抓取的监测箱抓取结构11，且安装底座2上设有适于与飞行抛投装置抓取的安装底座抓取结构21，从而能够实现飞行抛投装置对集成监测箱1以及安装底座2的抓取、转运与抛投。

本发明第一方面所提供的抛投式北斗监测装置，其集成监测箱1上集成有相关的监测装置，而安装底座2能够对集成监测箱1起到支撑作用，特别地，将安装底座2的下表面设置为与监测点的形貌特征相匹配，使得安装底座2的下表面能够与监测点表面的岩土紧密贴合，从而使得安装底座2能够更为稳固的安装在监测点上，不易产生晃动或是倾斜，且需要保证安装底座 2抛投至监测点后，安装底座2的上表面应处于水平状态，进而能够使得安装在安装底座2上的集成监测箱1能够更为稳定，不易产生晃动或是倾斜，从而提高了安装的稳定性。

具体地，在本发明第一方面所提供的抛投式北斗监测装置的一种实施例中，监测箱抓取结构11可设置为如图1所示的监测箱抓取卡槽，且监测箱抓取卡槽设于集成监测箱1的侧面的下部，并可优选设置为两对，即四个，以90°的间隔角度，分布在集成监测箱1的侧面上，以保证抛投装置夹取以及转运集成监测箱1时的稳定性，监测箱抓取卡槽的监测箱抓取接触面111在上下方向上倾斜设置，且相对设置的一对监测箱抓取卡槽，其相对设置的监测箱抓取接触面111的上部的间距大于该对监测箱抓取接触面111的下部的间距；安装底座抓取结构21可设置为如图1所示的底座抓取卡槽，且底座抓取卡槽设于安装底座2的侧面，并可优选设置为两对，即四个，以90°的间隔角度，分布在安装底座2的侧面上，以保证抛投装置夹取以及转运安装底座2时的稳定性，底座抓取卡槽的底座抓取接触面211在上下方向上倾斜设置，且相对设置的一对底座抓取卡槽，其相对设置的底座抓取接触面211的上部的间距大于该底座抓取接触面211的下部的间距底座抓取卡槽的底座抓取接触面211在上下方向上倾斜设置，且相对设置的底座抓取接触面211的上部的间距大于该底座抓取接触面211的下部的间距。在集成监测箱1和安装底座2上都设置有与抛投装置相配合的抓取卡槽，且抓取卡槽的抓取接触面在上下方向上倾斜设置，且一对相对布置的抓取卡槽，其相对布置的抓取接触面的上部的间距大于该对抓取接触面的下部的间距，该设计使得抛投装置(如无人机)在抛投集成监测箱1或安装底座2时，集成监测箱1和安装底座2能够从抛投装置上滑落至设定的安装工位，因此，可使得集成监测箱 1和安装底座2在抛投前无需与地面进行硬接触，也即是可以使得无人机无需与地面进行硬接触，从而即能够避免无人机与地面硬接触时造成损伤，又能够降低无人机抛投集成监测箱1或安装底座2时的操作难度，提高了抛投作业的速度。当然，可以理解的是，为了使得集成监测箱1和安装底座2在抛投前无人机无需与地面进行硬接触，还可以将集成监测箱1和安装底座2 上的抓取结构设置为柔性抓取结构，例如绳索或铁链等，并在柔性抓取结构上与抛投装置连接的一端设置拉环，以方便抛投装置的抓取。

进一步具体地，如图1和图2所示，在本发明抛投式监测装置的一种实施例中，集成监测箱1中包括北斗卫星接收单元12、供电单元13、驱兽单元14和通讯模块15，供电单元13与北斗卫星接收单元12、驱兽单元14和通讯模块15电连接以维持抛投式北斗监测装置的正常运转；其中，北斗卫星接收单元12包括扼流圈北斗卫星天线121和数据接收器122，采用扼流圈北斗卫星天线121能够起到良好的滤波作用，能够有效消除接受信号中的杂波，扼流圈北斗卫星天线121接收到的信号将传递至数据接收器122进行储存，并能够通过通讯模块15将北斗卫星信号向客户端发送，以向监测人员提供监测数据实现地形变化的监测，具体地，北斗卫星接收单元12能够接收北斗卫星信号以收集外部信息或指令，并能够通过通讯模块15向北斗卫星发送收集的监测数据以实现信息反馈，利用北斗卫星作为信号接收或是发出的中转装置，能够便于布置在野外远离通讯基站的抛投式北斗监测装置与外界进行通讯连接，且卫星优选选择国产北斗卫星，以能够提高数据的保密性。特别地，集成监测箱1是一个形成有容纳腔的壳体结构，上述的卫星接收单元12、驱兽单元14和通讯模块15均应当置于容纳腔内，以起到防水，防生物破坏的作用。

进一步具体地，在本发明抛投式北斗监测装置的一种实施例中，驱兽单元14可以是发声装置，该发生装置可以发出高分贝的声音以吓退靠近抛投式北斗监测装置的动物，从而起到保护抛投式北斗监测装置的作用；该发生装置也可以发出超声波，以驱离靠近抛投式北斗监测装置的动物；或者该发声装置能够发出某些动物天敌的声音，以对靠近抛投式北斗监测装置的动物进行驱离。可以理解的是，该驱兽单元14也可以是发光装置，该发光装置能够发出激光，以使靠近抛投式北斗监测装置的动物产生炫目或是暂时性的致盲，以达到驱离的效果，从而起到保护抛投式北斗监测装置的作用。

进一步具体地，如图1所示，在本发明抛投式北斗监测装置的一种实施例中，供电单元13包括太阳能板131、控制器132和储电单元133，其中控制器132和储电单元133均应当置于集成监测箱1的容纳腔内，以起到防水，防生物破坏的作用，太阳能板131与控制器132电连接，控制器132与储电单元133电连接，以能够控制太阳能板131向储电单元133的充电功率以及是否向储电单元133充电，以起到保护储电单元133，延长储电单元133使用寿命的作用，储电单元133可优选为锂电池，以在保证储电量的前提下，实现集成监测箱1的小型化和轻量化，能够方便抛投装置对集成监测箱1的抓取与转运；太阳能板131设置于集成监测箱1的侧面上且设置为多个，例如，太阳能板131可设置为4个，且以90°为间隔均匀分布在集成监测箱1 的侧面上，使得在抛投集成监测箱1时，无需调整集成监测箱1的角度，即可保证能够有阳光照射在太阳能板131上，既方便了集成监测箱1的抛投安装，又增大了发电量；各太阳能板131可优选设置为与侧面铰接，且能够通过控制器132控制太阳能板131与集成监测箱1的侧面之间的夹角，从而使得太阳能板131能够尽可能多的处于与光线相垂直的状态，以保证发电量，且该设计能够在抛投装置夹取转运集成监测箱1时，将太阳能板131收紧贴合在集成监测箱1的侧面上，以方便抛投装置对集成监测箱1的夹取转运。

进一步具体地，在本发明抛投式北斗监测装置的一种实施例中，抛投装置可以是无人机，在该无人机的下部设有抓取装置，抓取装置通过卡爪与安装底座抓取结构21和监测箱抓取结构11的连接实现对集成监测箱1和安装底座2的抓取，且上述的安装底座抓取结构21和监测箱抓取结构11的设计方案可使在得集成监测箱1和安装底座2在抛投的过程中，无人机无需与地面进行硬接触，从而即能够避免无人机与地面硬接触时造成损伤，又能够降低无人机抛投集成监测箱1或安装底座2时的操作难度，提高了抛投作业的速度。

进一步地，如图3所示，基于上述的抛投式北斗监测装置，在本发明第二方面所提供的抛投式北斗监测装置安装方法包括如下步骤：

A)建立监测区域的三维形貌模型并确定监测点的位置，以提取监测点的三维形貌模型特征信息，其中，区域的三维形貌模型可通过控制无人机采用倾斜摄影方法对监测区域进行扫描来实现，且监测点的位置在满足监测项目规划时，还应当兼顾抛投安装的便利性；

B)根据三维形貌模型特征信息生成安装底座，使安装底座的下表面与监测点的地形外貌特征相匹配，其中安装底座可以是3D打印成型件，即是根据得到的监测点的三维形貌模型特征信息，利用3D打印技术生成安装底座，运用3D打印技术并优选采用塑料生产安装底座，能够免去传统的做模工序，极大地加快了安装底座的生产速度，更适合应用于不同监测点的安装底座的定制，使安装底座的下表面与监测点的形貌特征相匹配，且保证安装底座抛投至监测点后，安装底座的上表面应处于水平状态，从而能够使得安装在安装底座上的集成监测箱能够更为稳定，不易产生晃动或是倾斜，提高了抛投安装的稳定性；

C)控制飞行抛投装置飞行至监测点，在近地面位置将粘接剂3投放至监测点上并返回，其中，粘接剂3可以是混凝土或是结构胶，且以结构胶作为优选的粘接剂，以能够在保证连接稳固的前提下，减少粘接剂3的用量，从而能够便于飞行抛投装置的运载，并能够实现安装底座与地面的快速连接与固定，提高了抛投安装的速度；

D)控制飞行抛投装置搭载安装底座飞行至监测点，调整安装底座的方向，使得安装底座的下表面能够与监测点岩土表面紧密贴合，在近地面将安装底座投放至监测点上并返回，安装底座是通过粘接剂3固定粘结在监测点的岩土表面，且为了防止先前投放至监测点的粘接剂3风干失效，在安装底座的下表面上还可以涂一层粘接剂3，且安装底座的上表面也可以涂有粘接剂3以实现与集成监测箱的固定连接；

E)控制飞行抛投装置搭载集成监测箱飞行至监测点，在近地面将集成监测箱投放至安装底座上并返回，且为了防止先前涂抹在安装底座的上表面的粘接剂3风干失效，在集成监测箱的下表面上还可以涂一层粘接剂3，以保证集成监测箱与安装底座连接的牢固性。

本发明第二方面所提供的抛投式北斗监测装置安装方法，其通过对监测区域进行倾斜摄影，能够建立监测区域的三维形貌模型，从而确定监测点的位置，并提取监测点的三维形貌模型特征信息，以根据监测点处的三维形貌模型特征信息来生产与该监测点的相貌特征相匹配的安装底座，并在抛投时调整安装底座的方向，使得安装底座的下表面能够与监测点表面的岩土紧密贴合，从而使得安装底座能够更为稳固的安装在监测点上，不易产生晃动或是倾斜，进而能够保证抛投式北斗监测装置整体的安装稳定性；此外，采用无人机对集成监测箱以及安装底座进行运输与安装，能够使得安装人员无需进入地形复杂的危险地带即可实现抛投式北斗监测装置的安装，既保证了安装人员的人身安全，又能够提高抛投式北斗监测装置的安装速度。

以上结合附图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简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

以上结合附图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简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种抛投式北斗监测装置，其特征在于，包括集成监测箱（1）和安装底座（2），所述安装底座（2）的下表面成形为与监测点的地形外貌特征相匹配，所述安装底座（2）的上表面适于与所述集成监测箱（1）的底面接合，以能够粘接或彼此吸附；所述集成监测箱（1）上设有适于飞行抛投装置抓取的监测箱抓取结构（11），且所述安装底座（2）上设有适于所述飞行抛投装置抓取的安装底座抓取结构（21）。

2.根据权利要求1所述的抛投式北斗监测装置，其特征在于，所述监测箱抓取结构（11）为监测箱抓取卡槽，且所述监测箱抓取卡槽设于所述集成监测箱（1）的侧面的下部，所述监测箱抓取卡槽的监测箱抓取接触面（111）在上下方向上倾斜设置，且相对设置的所述监测箱抓取接触面（111）的上部的间距大于该监测箱抓取接触面（111）的下部的间距；所述安装底座抓取结构（21）为底座抓取卡槽，且所述底座抓取卡槽设于所述安装底座（2）的侧面，所述底座抓取卡槽的底座抓取接触面（211）在上下方向上倾斜设置，且相对设置的所述底座抓取接触面（211）的上部的间距大于该底座抓取接触面（211）的下部的间距。

3.根据权利要求2所述的抛投式北斗监测装置，其特征在于，所述集成监测箱（1）包括北斗卫星接收单元（12）、供电单元（13）、驱兽单元（14）和通讯模块（15），所述供电单元（13）与所述北斗卫星接收单元（12）、所述驱兽单元（14）和所述通讯模块（15）电连接；所述北斗卫星接收单元（12）包括扼流圈北斗卫星天线（121）和数据接收器（122）；所述供电单元（13）包括太阳能板（131）、控制器（132）和储电单元（133）。

4.根据权利要求3所述的抛投式北斗监测装置，其特征在于，所述驱兽单元（14）为发声装置或发光装置。

5.根据权利要求3所述的抛投式北斗监测装置，其特征在于，所述太阳能板（131）与所述控制器（132）电连接，所述控制器（132）与所述储电单元（133）电连接，以控制充电功率。

6.根据权利要求5所述的抛投式北斗监测装置，其特征在于，所述太阳能板（131）设置于所述集成监测箱（1）的所述侧面上且设置为多个，各所述太阳能板（131）与所述侧面铰接，且所述控制器（132）能够控制所述太阳能板（131）与所述侧面之间的夹角。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的抛投式北斗监测装置，其特征在于，所述飞行抛投装置为无人机，所述无人机的下部设有抓取装置，所述抓取装置的卡爪能够与所述安装底座抓取结构（21）和所述监测箱抓取结构（11）相连接。

8.一种抛投式北斗监测装置安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

A）建立监测区域的三维形貌模型并确定监测点的位置，以提取监测点的三维形貌模型特征信息；

B）根据所述三维形貌模型特征信息生成安装底座，使所述安装底座的下表面与所述监测点的地形外貌特征相匹配；

C）控制飞行抛投装置飞行至所述监测点，在近地面位置将粘接剂（3）投放至所述监测点上并返回；

D）控制所述飞行抛投装置搭载所述安装底座飞行至所述监测点，调整所述安装底座的方向，以在近地面将所述安装底座投放至所述监测点上并返回；

E）控制所述飞行抛投装置搭载集成监测箱飞行至所述监测点，在近地面将所述集成监测箱投放至所述安装底座上并返回。

9.根据权利要求8所述的抛投式北斗监测装置安装方法，其特征在于，步骤A）中所述三维形貌模型基于倾斜摄影方法建立, 步骤B）中所述安装底座为3D打印成型件。

10.根据权利要求8或9所述的抛投式北斗监测装置安装方法，其特征在于，步骤E）中所述集成监测箱的底面涂覆有粘接剂（3）。