CN201867184U

CN201867184U - Gps跨断层测量仪

Info

Publication number: CN201867184U
Application number: CN201020573952XU
Authority: CN
Inventors: 王喜珍; 滕云田; 胡新康; 崔笃信; 张旸; 张炼
Original assignee: FIRST CRUST DEFORMATION MONITORING AND APPLICATION CENTER OF CEA; No2 Monitoring Centre Of China Seismological Bureau; INSTITUTE OF GEOPHOSICS OF CHINA EARTHQUAKE ADMINISTRATION
Current assignee: FIRST CRUST DEFORMATION MONITORING AND APPLICATION CENTER OF CEA; No2 Monitoring Centre Of China Seismological Bureau; INSTITUTE OF GEOPHOSICS OF CHINA EARTHQUAKE ADMINISTRATION
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2020-10-15

Abstract

本实用新型公开了一种GPS跨断层测量仪，包括主控站、从控站和终端，主控站和从控站间保持无线数据传输，终端连接在主控站上。通过将从控站和主控站任意分布在天然块体或工程构筑物可能形变的不同测点上，完成对不同测点的实时GPS观测数据接收，经解算后得出不同测点间的实时三维相对坐标及二者间的位移变化情况，最终确定天然块体或工程构筑物可能发生的形变，起到防灾减灾的作用。整个结构实现了远程监控、远程传输等功能，解算速度快、架设方便，既满足了实时、高精度的监测要求，也满足了野外观测的需要，可广泛适用于地震、地质灾害和工程建筑变形监测的研究中。

Description

GPS跨断层测量仪

技术领域

本实用新型涉及地震监测、地质灾害监测、工程建筑变形监测以及工程测量、地球物理资源勘探等领域的一种测量仪器，是一种监测天然块体和工程构筑物形变并且输出为三分量位移数字信号的装置。

背景技术

多年来，地震、滑坡、泥石流等自然灾害给我们的生活、生产造成了巨大的损失，每年国家都要拨付巨款进行抗灾；同时，随着大型工程如高楼大厦、大坝、桥梁等的建设完成并投入使用，其一旦损坏也会给人们带来不可估量的损失。如何实时、高精度的监测，及时了解这些灾害的形成、发展和发生，一直是人们追求的目标，高精度、实时了解天然块体和工程结构体变形对防灾减灾、科学研究、工程安全等具有十分重要的意义。

GPS技术对监测形变具有很好的效果。差分GPS技术的出现，使得GPS定位精度大大提高，推动了GPS应用的巨大发展。同时，高性能GPS模块的开发，网络技术、通讯技术的发展，使得GPS得到了广泛应用，为开发实时、高精度的形变监测设备提供了可能。

发明内容

本实用新型利用差分GPS技术的特点，旨在提供一种能够实时监测两个测点间三维相对坐标及位移变化，依靠单频观测值实时解算三维基线向量，最终确定测点间的位移变化情况，达到实时监测的目的。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

GPS跨断层测量仪，包括主控站、从控站和终端，主控站和从控站间保持无线数据传输，终端连接在主控站上；从控站用于接收所在测点的GPS观测数据，并将数据传送到主控站；主控站用于接收所在测点的GPS观测数据和从控站上测点的GPS观测数据，并将主控站数据和从控站数据解算后，计算得出主控站测点和从控制测点间三维相对坐标及位移变化；终端为一台计算机，计算机用于显示计算结果和对主控站及从控站进行远程监控。

所述主控站包括顺序信号连接的主控GPS接收天线、主控站主机、主控无线数传电台和接收天线，主控站主机包括主控GPS接收模块、主控存储模块、主控CPU、解算模块和主控接口模块，主控GPS接收天线连接在主控GPS接收模块上，主控无线数传电台连接在主控接口模块上，主控存储模块、解算模块和主控接口模块分别连接在主控CPU上，解算模块和终端分别与主控接口模块单独连接。

所述主控站上还设有主控独立电源。

所述从控站包括顺序信号连接的从控GPS接收天线、从控站主机、从控无线数传电台和发射天线，从控站主机包括从控GPS接收模块、从控存储模块、从控CPU和从控接口模块，从控GPS接收天线连接在从控GPS接收模块上，从控无线数传电台连接在从控接口模块上，从控存储模块和从控接口模块分别连接在从控CPU上。

所述从控站上还设有从控独立电源。

所述计算机通过有线或无线方式与主控站连接。

本实用新型所述的GPS跨断层测量仪，通过将从控站和主控站任意分布在天然块体或工程构筑物可能形变的不同测点上，利用从控站和主控站分别集成的高性能GPS接收模块、GPS天线、无线数传电台、存储模块、CPU等设备，完成对不同测点的实时GPS观测数据接收，并通过解算模块对测点数据进行解算，得出测点的三维相对坐标及不同测点间的位移变化情况，为最终确定天然块体或工程构筑物可能发生的形变提供数据依据，有效避免灾害发生。其中，解算模块采用相位模糊度解和周跳剔除技术，实现了用单频观测值实时解算三维基线向量，解算精度达到了亚毫米水平。整个GPS跨断层测量仪具有远程监控、远程传输功能，速度快、存储容量大、架设方便，既满足了实时、高精度的监测要求，也满足了野外观测的需要，可广泛适用于地震、地质灾害和工程建筑变形监测的研究中。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型中主控站的结构框图；

图3为本实用新型中从控站的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3对本实用新型做进一步的描述：

本实用新型所述的GPS跨断层测量仪，包括一个主控站2、一个从控站1和一个终端11。其中，从控站1包括顺序信号连接的从控GPS接收天线9、从控站主机3、从控无线数传电台5和发射天线7，从控站主机3包括从控GPS接收模块33、从控存储模块34、从控CPU31、从控接口模块32和为它们提供电能的从控独立电源36。从控独立电源36为一个可充电蓄电池，从控GPS接收天线9连接在从控GPS接收模块33上，发射天线7连接在从控无线数传电台5上，从控无线数传电台5连接在从控接口模块32上，从控GPS接收模块33、从控存储模块34和从控接口模块32分别连接在从控CPU31上，从控CPU31协调并控制各个模块工作。

主控站2包括顺序信号连接的主控GPS接收天线10、主控站主机4、主控无线数传电台6和接收天线8。主控站主机4包括主控GPS接收模块23、主控存储模块24、主控CPU 21、解算模块25、主控接口模块22和主控独立电源26，主控独立电源26为一个蓄电池，用以保证主控站2在野外的正常、独立使用。主控GPS接收天线10连接在主控GPS接收模块23上，接收天线8连接在主控无线数传电台6上，主控无线数传电台6连接在主控接口模块22上，主控GPS接收模块23、主控存储模块24、解算模块25和主控接口模块22分别连接在主控CPU 21上。解算模块25除接受主控CPU 21的管理外，还与主控接口模块22连接，以便将解算后数据传输到终端11。终端11为一台计算机，计算机通过有线的方式连接在主控接口模块22上，用于显示解算结果，观察不同时段测点间的位置变化情况，同时对主控站及从控站进行远程监控。当然，计算机也可通过无线方式与主控站连接。

以观测地震灾害为例，使用中，首先将从控站1和主控站2放置在自然环境中不同的两个同能发生断裂的观测点上，从控站1通过从控GPS接收天线9和从控GPS接收模块33接收其所处测点的GPS观测数据，主控站2相应通过主控GPS接收天线10和主控GPS接收模块23接收其所在测点的GPS观测数据。由于主控站2和从控站1间保持着无线数据传输，在设定好的时间段内，从控站1利用从控CPU31控制从控GPS接收模块33和从控存储模块34，通过从控接口模块32和从控无线数传电台5及发射天线7进行数据发射，主控站2则通过主控无线数传电台6和接收天线8进行发射数据的接收，同时，结合主控GPS接收模块23接收到的自身所在测点的GPS观测数据，并在主控CPU 21及主控存储模块24的统一调控下，在解算模块25中对两套数据进行相应的解算，解算模块25采用了独特的相位模糊度解和周跳剔除技术，实现了用单频观测值实时解算三维基线向量，从而确定出两个观测点间随着时间推移的三维相对坐标及其位移变化，并通过主控接口模块22在终端计算机中显示出来，既利于观测，又方便实时对比观测结果，为天然块体的变形研究提供数据依据，其解算精度可以达到亚毫米水平，对防灾减灾起到了良好的警示作用。这种监测过程，同样也可以针对工程构筑物，以及时发现构筑物的异常形变。

Claims

1.GPS跨断层测量仪，其特征在于，包括主控站、从控站和终端，主控站和从控站间保持无线数据传输，终端连接在主控站上；

所述从控站用于接收所在测点的GPS观测数据，并将数据传送到主控站：

所述主控站用于接收所在测点的GPS观测数据和从控站上测点的GPS观测数据，并将主控站数据和从控站数据解算后，计算得出主控站测点和从控制测点间三维相对坐标及位移变化；

所述终端为一台计算机，计算机用于显示计算结果和对主控站及从控站进行远程监控。

2.根据权利要求1所述的GPS跨断层测量仪，其特征在于，所述主控站包括顺序信号连接的主控GPS接收天线、主控站主机、主控无线数传电台和接收天线，所述主控站主机包括主控GPS接收模块、主控存储模块、主控CPU、解算模块和主控接口模块，所述主控GPS接收天线连接在主控GPS接收模块上；所述主控无线数传电台连接在主控接口模块上；所述主控存储模块、解算模块和主控接口模块分别连接在主控CPU上；所述解算模块和终端分别与主控接口模块单独连接。

3.根据权利要求2所述的GPS跨断层测量仪，其特征在于，所述主控站上还设有主控独立电源。

4.根据权利要求1所述的GPS跨断层测量仪，其特征在于，所述从控站包括顺序信号连接的从控GPS接收天线、从控站主机、从控无线数传电台和发射天线，所述从控站主机包括从控GPS接收模块、从控存储模块、从控CPU和从控核口模块，所述从控GPS接收天线连接在从控GPS接收模块上；所述从控无线数传电台连接在从控接口模块上；所述从控存储模块和从控接口模块分别连接在从控CPU上。

5.根据权利要求4所述的GPS跨断层测量仪，其特征在于，所述从控站上还设有从控独立电源。

6.根据权利要求1所述的GPS跨断层测量仪，其特征在于，所述计算机通过有线或无线方式与主控站连接。