CN114322968B - 一种gnss矿山基准点装置及基准点健康状态监控方法 - Google Patents

Abstract

该发明涉及矿山控制测量技术领域，尤其涉及一种GNSS矿山基准点装置及基准点健康状态监控方法。包括观测墩和设备安装腔，所述设备安装腔和观测墩固定连接，所述设备安装腔的上部设有隔板，所述隔板将设备安装腔分为上部安装腔和下部安装腔，所述下部安装腔内设有GNSS主机和控制盒，所述下部安装腔的一侧面上设有第一接线口，所述隔板上设有将上安装腔和下安装腔连通的第二接线口，所述上部安装腔内设有GNSS天线，所述GNSS天线的下端固定设置于隔板的中部，所述上部安装腔的上端面为透波板。本技术方案用以解决现有技术中的基准点装置的功能单一的问题，以及在其上安装附加设备时易对天线的信号传输和接收造成阻挡，导致其测量精度降低的问题。

Description

一种GNSS矿山基准点装置及基准点健康状态监控方法

技术领域

该发明涉及矿山控制测量技术领域，尤其涉及一种GNSS矿山基准点装置及基准点健康状态监控方法。

背景技术

基于互联网的测量标志管理信息系统，逐步实现对测量标志的实时、动态管理是发展的必然趋势。地面矿山在生产过程中，爆破矿山放孔、储量核查、矿山施工等工作都是基准点为基础的，以往矿山基准点一般采用螺钉固定在岩石中，或者是螺钉固定在水泥墩子上，要想实现基准点装置的动态化和信息化管理，那么在传统的基准点装置中需要加入接收和传输信号的天线。

市面上也出现了一些具有动态化和信息化管理功能的基准点装置，但是现有的基准点装置在实际的使用过程中，其功能单一，只能作为基准点使用，同时在基准点上方安装全站仪等设备时极易对天线的信号传输和接收造成阻挡，造成其测量精度降低的问题。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种GNSS矿山基准点装置及基准点健康状态监控方法，用以解决现有技术中的基准点装置的功能单一的问题，以及在其上安装附加设备时易对天线的信号传输和接收造成阻挡，导致其测量精度降低的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种GNSS矿山基准点装置，包括观测墩和设备安装腔，所述设备安装腔和观测墩固定连接，所述设备安装腔的上部设有隔板，所述隔板将设备安装腔分为上部安装腔和下部安装腔，所述下部安装腔内设有GNSS主机和控制盒，所述下部安装腔的一侧面上设有第一接线口，所述隔板上设有将上安装腔和下安装腔连通的第二接线口，所述上部安装腔内设有GNSS天线，所述GNSS天线的下端固定设置于隔板的中部，所述上部安装腔的上端面为透波板，所述透波板的中部设有基准点，所述透波板的上表面还设有“X”形状分布的涂层标识，所述“X”涂层的中心、基准点和GNSS天线的中轴线位于同一铅垂线上，所述GNSS主机和GNSS天线用于卫星数据的采集、存储和传输，还包括供电系统，所述控制盒用于对供电系统进行控制。

进一步限定，其特征在于，所述GNSS天线的外侧设有天线罩，所述天线罩为透波材料，其有益之处在于，天线罩可以避免天线被水蒸气或者是外界环境的中介质所腐蚀，同时天线罩为滤波材料，不会影响天线的信号接收和输送。

进一步限定，所述上部安装腔和下部安装腔内的一侧面上均设有散热风扇，所述上部安装腔上安装的为排气扇，所述下部安装腔上安装的散热风扇为进气扇，所述上部安装腔和下部安装腔的内部设有温度传感器，所述温度传感器与散热风扇电性连接，其有益之处在于，传感器检测到上部安装腔或者是下部安装腔内的的温度较高时，则通过发送信号给控制系统，控制系统则使散热风扇打开，对上部安装腔和下部安装腔内进行降温，保证其内部设备的工作环境适宜，同时上部为排风扇的原因是，热空气向上漂浮，即可通过排风扇排出。

进一步限定，所述上部安装腔和下部安装腔的散热风扇外侧分别设有排气管和进气管，所述进气管和排气管的一端将散热风扇的外侧面包覆其内，且与设备安装腔的表面固定连接，所述进气管的另一端上设有拦截机构，所述拦截机构包括第一拦截板、第二拦截板、进气部、排气部和转轴，所述第一拦截板和第二拦截板上均设有若干均匀分布的进气孔，且第一拦截板和第二拦截板的中部设有方形通孔，所述第一拦截板和第二拦截板贴合，且进气孔错开设置，所述第一拦截板和第二拦截板的方形通孔内设有方形转轴，所述方形转轴的一端位于方形通孔内，所述方形转轴的另一端位于轴承内，所述轴承固定连接于进气管上，所述进气部的一端固定连接于进气管上，另一端贴合于第一拦截板的表面，所述排气部的一端固定于排气管的出口端上，另一端倾斜贴合与第一拦截板上。

拦截机构的工作原理为：进气扇通过进气管吸取空气时，此时第二拦截板在吸力的作用下贴合在第一拦截板上，且由于二者的进气孔错开设置，所以进气部覆盖下的实际进气孔的面积较小，因此能起到过滤杂质和灰尘的作用，由于排气扇通过排气管将热空气排出，且排气部的另一端倾斜指向第一拦截板，而第一拦截板和第二拦截板通过方形转轴和轴承连接，因此当排气部的空气倾斜吹向第一拦截板时，方形转轴会带动第一拦截板和第二拦截板旋转，排气部排出的空气从第一拦截板的进气孔进入，将会对第二拦截板有一个向外的作用力，此时第二拦截板位于排气部一侧的部分，将会与第一拦截板脱离贴合的状态，即此时实际排气孔的面积大于实际进气孔的面积，因此排气部排出的空气很容易就能对第一拦截板和第二拦截板上的灰尘进行吹扫清理。

进一步限定，所述观测墩的下端固定于矿山开采的边界线处，所述安装腔的上端面处于水平状态，且和设备安装腔地面固定连接，其有益之处在于，观测墩的上表面水平，即其上安装的设备安装腔也易处于水平状态，即可保证基准点处于水平状态，即可提升测量的精度。

进一步限定，所述观测墩的上表面上开设有安装槽，且安装槽的底面处于水平状态，所述设备安装腔的下部安装腔固定于安装槽内，其有益之处在于，这样的安装方式，可以使设备安装腔的固定更加的稳固，同时安装槽的四周对设备安装腔的外壁进行限位，使设备安装腔更容易处于水平状态下。

进一步限定，所述观测墩和设备安装腔的安装范围外侧设有保护栅栏，所述保护栅栏内部的底面上铺设有混凝土，其有益之处在于，地面铺设混凝土以及保护栅栏的作用为防止杂草生长对本装置造成遮挡和损坏，以及在一定程度上避免动物进入对装置造成破坏。

进一步限定，所述供电系统包括楔形水泥墩，所述楔形水泥墩的斜面上铺设有太阳能电池板，所述楔形水泥墩的内部设有蓄电池，所述太阳能电池板、蓄电池和控制盒电性连接，其有益之处在于，因为本装置安装于矿山和野外，市电的搭接不方便，所以太阳能电池板可以提升本装置在野外的实用性能。

进一步限定，所述供电系统包括立柱，所述立柱的上端设有安装架，所述安装架上设有与之固定连接的太阳能电池板，所述立柱的底部设有蓄电池，所述蓄电池、太阳能电池板和控制盒电性连接，其有益之处在于，通过将电池板安装在支架上，可升高太阳能电池板接收阳光的高度，不易被遮挡。

本技术方案中还公开了一种GNSS矿山基准点健康状态监控方法；

(1)依据矿山的规模大小，在开采区外选取3个及以上矿山基准点埋设点位；

(2)进行平场处理和基准点墩的浇筑和埋设，将GNSS设备固定在基准点墩上方，且让基准点标志和下方的GNSS设备相位中心要在同一铅锤线上；

(3)将通电和传输线路与基准点墩旁的太阳能板和4G传输设备连接；

(4)GNSS主机按照GPS静态测量D级标准每天采集两次，每次1小时的GNSS主机数据，将测量的数据存储在接收机内，并将获取的数据通过4G网络传输至服务器；

(5)服务器对数据进行解算和平差，得到点位精确的坐标数据。然后将测的数据与初始值进行对比，差值小表示基准点健康无位移，基准点坐标可靠；差值大表示基准点不健康有位移，基准点坐标不可靠；

(6)根据每天测得的数据，进行时间序列分析得到基准点位移变化趋势，判断基准点是否稳定；

(7)服务器将基准点的健康状况通过web端或者短信发送给相关管理人员。

本发明的技术效果如下：

(1)上部安装腔的上端面为透波板，GNSS天线安装于上部安装腔的内部，使信号能够进行接收和输送，保证了GNSS天线的工作状态，同时这样的设计和传统基准点装置相比较，可避免基准点上方安装全站仪等仪器时，对传输信号造成阻挡的问题。(2)GNSS天线的中轴线和基准点位于同一铅垂线上，减少了GNSS天线中心到基准点的测量误差传递，极大的降低了测量误差。(3)在传统基准点装置上设置了涂层，出了提供传统的三维坐标外(平面和高程基准点)，还可以作为无人机拍摄时的像控点使用，增加了基准点装置的拓展功能。

附图说明

图1为矿山基准点装置的与保护栅栏的安装关系示意图。

图2为矿山基准点装置的与保护栅栏安装关系俯视图示意图。

图3为矿山基准点装置的与保护栅栏安装关系的正视图剖视图示意图。

图4为矿山基准点装置立体视图的剖视图示意图。

图5为矿山基准点装置中拦截机构的立体示意图。

图6为矿山基准点装置中拦截机构的俯视图。

图7为矿山基准点装置中拦截机构的正视图。

附图编号

保护栅栏1、基准点2、涂层标识3、设备安装腔4、隔板5、透波板6、GNSS天线7、GNSS主机8、控制盒9、观测墩10、安装孔11、第一拦截板12、第二拦截板13、进气部14、进气管15、方形转轴16、轴承17、排气管18、排气部19。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

一种GNSS矿山基准点装置，包括观测墩10和设备安装腔4，用于设置与矿山开采区域的边缘，一般一个区域内至少布置3-4个本基准点装置，优选为4个，设备安装腔4和观测墩10固定连接，设备安装腔4的上部设有隔板5，隔板5将设备安装腔4分为上部安装腔和下部安装腔，下部安装腔内设有GNSS主机8和控制盒9，下部安装腔的一侧面上设有第一接线口，隔板5上设有将上安装腔和下安装腔连通的第二接线口，上部安装腔内设有GNSS天线7，GNSS天线7的下端固定设置于隔板5的中部，上部安装腔的上端面为透波板6，透波板6的中部设有基准点2，透波板6的上表面还设有“X”形状分布的涂层标识3，“X”涂层的中心、基准点2和GNSS天线7的中轴线位于同一铅垂线上，GNSS主机8和GNSS天线7用于卫星数据的采集、存储和传输，还包括供电系统，控制盒9用于对供电系统进行控制。

优选地，其特征在于，GNSS天线7的外侧设有天线罩，天线罩为透波材料天线罩可以避免天线被水蒸气或者是外界环境的中介质所腐蚀，同时天线罩为滤波材料，不会影响天线的信号接收和输送。

优选地，上部安装腔和下部安装腔内的一侧面安装孔11上均设有散热风扇，上部安装腔上安装的为排气扇，下部安装腔上安装的散热风扇为进气扇，上部安装腔和下部安装腔的内部设有温度传感器，温度传感器与散热风扇电性连接传感器检测到上部安装腔或者是下部安装腔内的的温度较高时，则通过发送信号给控制系统，控制系统则使散热风扇打开，对上部安装腔和下部安装腔内进行降温，保证其内部设备的工作环境适宜，同时上部为排风扇的原因是，热空气向上漂浮，即可通过排风扇排出。

如图5-图7所示，在上部安装腔和下部安装腔的散热风扇外侧分别设有排气管18和进气管15，如进气管15和排气管18的一端将散热风扇的外侧面包覆其内，且与设备安装腔的表面固定连接，进气管15的另一端上设有拦截机构，拦截机构包括第一拦截板12、第二拦截板13、进气部14、排气部19和转轴，第一拦截板12和第二拦截板13上均设有若干均匀分布的进气孔，且第一拦截板12和第二拦截板13的中部设有方形通孔，第一拦截板12和第二拦截板13贴合，且进气孔错开设置，第一拦截板12和第二拦截板13的方形通孔内设有方形转轴16，方形转轴16的一端位于方形通孔内，方形转轴16的另一端位于轴承17内，轴承17固定连接于进气管15上，进气部14的一端固定连接于进气管15上，另一端贴合于第一拦截板12的表面，排气部19的一端固定于排气管18的出口端上，另一端倾斜贴合与第一拦截板12上，此处的倾斜贴合指的是排出空气方向与第一拦截板12的旋转方向相切，或者其他便于推动方形轴承17旋转的倾斜方向也可，方形轴承17的目的是不使第一拦截板12和第二拦截板13之间发生相对转动。

在本具体实施方式中，优选第一拦截板12的厚度大于第二拦截板13，因为这样第一拦截板12不会在风力作用下出现弯曲或者偏移的情况，第二拦截板13板的风力的作用下，会出现轻微变形和偏移的情况，其目的是为了第一拦截板12和第二拦截板13在经过排气部19时，二者脱离贴合状态，具体可为厚度不同的钢片制作，同时还可使用将过滤网固定于X框架上的方式替代第一拦截板和第二拦截板。且需要说明的是，贴合使为了便于描述连接关系，实际就是相互接触，在本实施方式中，即使将贴合理解为二者之间存在较小的间隙也可。还需要进一步说明的是，进气部14可以在转轴的一侧与第一拦截板12大面积贴合，最优状态下贴合面积接近于第一拦截板12面积的一半，而排气部19的长度方向最优长度为接近第一拦截板12半径，宽度方向可根据实际情况而定。优选地，第二拦截板13位于外侧的一面上设有挡板，用以阻挡吹扫清除脱离的灰尘从进气管15处进入。

拦截机构的工作原理为：进气扇通过进气管15吸取空气时，此时第二拦截板13在吸力的作用下贴合在第一拦截板12上，且由于二者的进气孔错开设置，所以进气部14覆盖下的实际进气孔的面积较小，因此能起到过滤杂质和灰尘的作用，由于排气扇通过排气管18将热空气排出，且排气部19的另一端倾斜指向第一拦截板12，而第一拦截板12和第二拦截板13通过方形转轴16和轴承17连接，因此当排气部19的空气倾斜吹向第一拦截板12时，方形转轴16会带动第一拦截板12和第二拦截板13旋转，排气部19排出的空气从第一拦截板12的进气孔进入，将会对第二拦截板13有一个向外的作用力，此时第二拦截板13位于排气部19一侧的部分，将会与第一拦截板12脱离贴合的状态，即此时实际排气孔的面积大于实际进气孔的面积，因此排气部19排出的空气很容易就能对第一拦截板12和第二拦截板13上的灰尘进行清理。

优选地，观测墩10的下端固定于矿山开采的边界线处，安装腔的上端面处于水平状态，且和设备安装腔4地面固定连接观测墩10的上表面水平，即其上安装的设备安装腔4也易处于水平状态，即可保证基准点2处于水平状态，即可提升测量的精度。

优选地，观测墩10和设备安装腔4的安装范围外侧设有保护栅栏1，护栏距离中间的设备安装腔42-3米远，优选为3米，保护栅栏1内部的底面上铺设有混凝土地面铺设混凝土以及保护栅栏1的作用为防止杂草生长对本装置造成遮挡和损坏，以及在一定程度上避免动物进入对装置造成破坏。

优选地，供电系统包括楔形水泥墩，楔形水泥墩的斜面上铺设有太阳能电池板，楔形水泥墩的内部设有蓄电池，太阳能电池板、蓄电池和控制盒9电性连接因为本装置安装于矿山和野外，市电的搭接不方便，所以太阳能电池板可以提升本装置在野外的实用性能。

实施例2

实施例2和实施例1的不同之处在于，设备安装腔4和观测墩10的位置关系，具体为观测墩10的上表面上开设有安装槽，且安装槽的底面处于水平状态，设备安装腔4的下部安装腔固定于安装槽内这样的安装方式，可以使设备安装腔4的固定更加的稳固，同时安装槽的四周对设备安装腔4的外壁进行限位，使设备安装腔4更容易处于水平状态下。

实施例3

实施例3和实施例1的不同之处在于，供电系统的安装方式，具体为优选地，供电系统包括立柱，立柱的上端设有安装架，安装架上设有与之固定连接的太阳能电池板，立柱的底部设有蓄电池，蓄电池、太阳能电池板和控制盒9电性连接通过将电池板安装在支架上，可升高太阳能电池板接收阳光的高度，不易被遮挡。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于，包括观测墩和设备安装腔，所述设备安装腔和观测墩固定连接，所述设备安装腔的上部设有隔板，所述隔板将设备安装腔分为上部安装腔和下部安装腔，所述下部安装腔内设有GNSS主机和控制盒，所述下部安装腔的一侧面上设有第一接线口，所述隔板上设有将上安装腔和下安装腔连通的第二接线口，所述上部安装腔内设有GNSS天线，所述GNSS天线的下端固定设置于隔板的中部，所述上部安装腔的上端面为透波板，所述透波板的中部设有基准点，所述透波板的上表面还设有“X”形状分布的涂层标识，所述“X”涂层的中心、基准点和GNSS天线的中轴线位于同一铅垂线上，所述GNSS主机和GNSS天线用于卫星数据的采集、存储和传输，还包括供电系统，所述控制盒用于对供电系统进行控制；

所述上部安装腔和下部安装腔内的一侧面上均设有散热风扇，所述上部安装腔上安装的为排气扇，所述下部安装腔上安装的散热风扇为进气扇，所述上部安装腔和下部安装腔的内部设有温度传感器，所述温度传感器与散热风扇电性连接；

所述上部安装腔和下部安装腔的散热风扇外侧分别设有排气管和进气管，所述进气管和排气管的一端将散热风扇的外侧面包覆其内，且与设备安装腔的表面固定连接，所述进气管的另一端上设有拦截机构，所述拦截机构包括第一拦截板、第二拦截板、进气部、排气部和转轴，所述第一拦截板和第二拦截板上均设有若干均匀分布的进气孔，且第一拦截板和第二拦截板的中部设有方形通孔，所述第一拦截板和第二拦截板贴合，且进气孔错开设置，所述第一拦截板和第二拦截板的方形通孔内设有方形转轴，所述方形转轴的一端位于方形通孔内，所述方形转轴的另一端位于轴承内，所述轴承固定连接于进气管上，所述进气部的一端固定连接于进气管上，另一端贴合于第一拦截板的表面，所述排气部的一端固定于排气管的出口端上，另一端倾斜贴合与第一拦截板上。

2.根据权利要求1所述的一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于：所述GNSS天线的外侧设有天线罩，所述天线罩为透波材料。

3.根据权利要求1所述的一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于，所述观测墩的下端固定于矿山开采的边界线处，所述安装腔的上端面处于水平状态，且和设备安装腔地面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于，所述观测墩的上表面上开设有安装槽，且安装槽的底面处于水平状态，所述设备安装腔的下部安装腔固定于安装槽内。

5.根据权利要求1所述的一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于，所述观测墩和设备安装腔的安装范围外侧设有保护栅栏，所述保护栅栏内部的底面上铺设有混凝土。

6.根据权利要求1所述的一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于，所述供电系统包括楔形水泥墩，所述楔形水泥墩的斜面上铺设有太阳能电池板，所述楔形水泥墩的内部设有蓄电池，所述太阳能电池板、蓄电池和控制盒电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种GNSS矿山基准点装置，其特征在于，所述供电系统包括立柱，所述立柱的上端设有安装架，所述安装架上设有与之固定连接的太阳能电池板，所述立柱的底部设有蓄电池，所述蓄电池、太阳能电池板和控制盒电性连接。

8.一种根据权利要求1所述装置的矿山基准点健康状态监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)依据矿山的规模大小，在开采区外选取3个及以上矿山基准点埋设点位；

(2)进行平场处理和基准点墩的浇筑和埋设，将GNSS设备固定在基准点墩上方，且让基准点标志和下方的GNSS设备相位中心要在同一铅锤线上；

(3)将通电和传输线路与基准点墩旁的太阳能板和4G传输设备连接；

(4)GNSS主机按照GPS静态测量D级标准每天采集两次，每次1小时的GNSS主机数据，将测量的数据存储在接收机内，并将获取的数据通过4G网络传输至服务器；

(5)服务器对数据进行解算和平差，得到点位精确的坐标数据，然后将测的数据与初始值进行对比，差值小表示基准点健康无位移，基准点坐标可靠；差值大表示基准点不健康有位移，基准点坐标不可靠；

(6)根据每天测得的数据，进行时间序列分析得到基准点位移变化趋势，判断基准点是否稳定；

(7)服务器将基准点的健康状况通过web端或者短信发送给相关管理人员。