CN205228401U - 一种表面位移监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种表面位移监测系统，该系统将GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置作为监测区域内的控制点，通过通讯链路利用北斗通讯型接收机短报文功能发送采集到的测量信息，可保证获取处于变形区域的控制点实时的准确坐标，供测量机器人自由设站计算使用。该系统结构简单，安装方便，可实现测量机器人和北斗卫星接收机监测优势的互补，降低监测成本，显著提高表面位移坐标数据精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及土木工程领域应用于地质灾害监测行业中的一种表面位移监测系统。
背景技术
表面位移监测是对地质灾害成因机理研究及预警预报很重要的一环，目前表面位移监测主要采用测量机器人和GNSS技术。测量机器人一般都要求观测站、控制点(后视点)必须埋设于变形区域以外，由于测量机器人受观测距离的限制，观测站和后视点基本都位于变形区域内，点位就会发生变化，测量机器人无法实时获得控制点精确坐标，观测点的坐标精度就难以满足要求。而GNSS监测技术可以实现无通视、全天候的表面位移监测，但GNSS监测精度略逊于测量机器人，且设备成本过高，成为限制其应用的一个重要因素。
若监测区域位于GPRS/CDMA信号无法覆盖的偏远地区，同时控制点还位于变形区域内，采用测量机器人监测技术，会给表面位移测量带来很多的问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种新的表面位移监测系统，并采用一种基于GPS/BDS/GLONASS三星联合解算相对定位算法，在保证监测精度和监测成本的情况下完成表面位移监测。
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种表面位移监测系统，其特征在于，包括GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置，所述组合装置固定在变形区域控制点的观测墩上，用于测量控制点的三维坐标；测量机器人，用于自由设立测站，并计算测站坐标；通讯链路，所述链路用于发送GNSS和测量机器人监测信息到监测中心，并将经后台处理的控制点三维坐标数据传送给测量机器人，供测量机器人自由设站计算测站坐标使用；电源模块，用于为GNSS接收机和测量机器人提供电力；监测中心，用于收集控制点和观测点监测信息，利用基于GPS/BDS/GLONASS联合解算相对定位算法处理GNSS定位信息，并校验分析GNSS和测量机器人获取的控制点坐标信息，判断控制点点位是否发生变化，可实时地对测量机器人的后视点坐标进行校正，保证观测点坐标的测量精度。
优选地，GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置中GNSS接收机通过电缆与天线相连，GNSS天线、360°反射棱镜和基座通过连接器依次连接，同时GNSS天线相位中心、棱镜中心、基座中心重合，并与连接器保持垂直。
优选地，所述GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置中GNSS天线相位中心1到基座底端3的固定高差为h1，360°反射棱镜中心2到基座3底端的固定高差为h2，可计算GNSS天线相位中心1和360°反射棱镜中心2的高程差Δh＝h1-h2。
优选地，所述GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置中的连接器为铝合金材料。
优选地，通讯链路可采用北斗卫星通讯模块、无线通讯模块或有线通讯模块。
优选地，北斗卫星通讯模块，包括硬件接口一、信息集成器、硬件接口二、北斗通讯终端一、北斗一号卫星、北斗通讯终端二和硬件接口三。
优选地，北斗卫星通讯模块，所述北斗卫星通讯模块，利用信息集成器对测量机器人和GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置采集数据进行编码打包，发送给北斗通讯终端一；北斗通讯终端一发出通信指令，将打包的监测数据通过北斗卫星信道发送给北斗通讯终端二，北斗通讯终端二将数据发送给中心服务站；同理，监测中心也可通过北斗通讯设备将后台解算的控制点坐标发送给测量机器人。
优选地，所述北斗卫星通讯模块，其特征在于，硬件接口一采用的是RS485或RS232串口，硬件接口二与硬件接口三，采用的也是RS232串口，北斗通讯终端和外设通信采用的是RS232串口。
优选地，所述北斗卫星通讯模块，其特征在于监测中心与GNSS接收机、测量机器人之间的通信，采用的是神州天鸿终端协议。
优选地，电源模块采用的是太阳能+蓄电池和/或市电+UPS。
优选地，所述监测中心采用的是一种高精度GPS/BDS/GLONASS三星座联合解算算法，实时获取控制点坐标数据，可进行平差计算，并对GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置和测量机器人获取的控制点数据进行校验分析，判断控制点点位是否发生变化，对测量机器人后视点坐标进行校正。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型通过连接器将GNSS接收机天线、360°反射棱镜与基座依次固定，埋设在变形区域控制点的观测墩上，作为测量机器人的后视点，监测中心采用组合相对定位算法对GPS/BDS/GLONASS定位信息处理，可得到精确的后视点实时坐标，与测量机器人获取的控制点坐标信息进行校验分析，可对后视点坐标实时校正，保证了测量机器人表面位移监测的精度。
2、在变形区域的控制点上设置GNSS接收机和360°反射棱镜的组合装置，相对于GNSS接收机，监测点上布设360°反射棱镜，降低了设备监测成本。
3、由于可获得实时的控制点精确坐标，测量机器人观测站可在变形区域内自由设站，不再受地质条件的限制。
4、通讯链路采用北斗卫星通讯系统，覆盖范围大，没有通讯盲区，适用于其他通讯手段GPRS/CDMA无法覆盖的监测区域。
附图说明
图1为本实用新型表面位移监测系统的组成示意图。
图2为本实用新型表面位移监测系统中GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置的结构示意图。
图3为本实用新型表面位移监测系统中GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置和测量机器人与监测中心间的工作示意图。
附图标记说明：1.GNSS天线，2.360°反射棱镜，3.基座，4.电缆，5.GNSS接收机，6.电源模块一，7.连接器，8.测量机器人，9.控制点一，10.控制点二，11.观测点一，12.观测点二，13.观测点三，14.控制点三，15.通讯链路一，16.通讯链路二，17.通讯链路三，18.通讯链路四，19.电源模块二。
具体实施方式
如图1所示，一种表面位移监测系统，包括：
GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置，所述组合装置固定在变形区域控制点的观测墩上，用于测量控制点的实时三维坐标。
测量机器人，用于进行自由设站，并计算测站坐标。
通讯链路，所述链路用以发送GNSS和测量机器人监测信息到监测中心，并传送经监测中心处理后的控制点三维坐标数据给测量机器人，供测量机器人自由设站计算测站坐标使用。
电源模块，用以为GNSS接收机和测量机器人提供电力。
监测中心，用以收集控制点GNSS接收机预处理后的定位信息和测量机器人获取的控制点、观测点坐标信息，并利用GPS/BDS/GLONASS联合解算相对定位算法处理GNSS定位信息，同时对GNSS和测量机器人获取的控制点数据，进行校验分析。
其中，GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置主要设置在变形区域3个控制点9、10、14上，360°反射棱镜位于监测点11、12、13上。GNSS接收机5将天线1接收到的定位信息进行预处理后，通过北斗通讯模块一传输给北斗1号卫星，再将预处理的信息经北斗1号卫星发送给监测中心，进行GPS/GLONASS/BDS实时联合解算控制点坐标；将解算得到的控制点9、10、14坐标经北斗1号卫星传送给测量机器人8(测站)，供测量机器人8自动设站计算测站坐标使用，同时可利用精度最高的后视点进行定向，获取观测点11、12、13和其他控制点的坐标，再将测量机器人和GNSS实时解算得到的控制点数据进行对比分析，判断点位是否发生变化，若点位无变化，则测量机器人继续进行循环观测，无须更新后视点坐标；若点位发生变化，则测量机器人将再次获取GNSS实时解算得到的控制点坐标，重新计算测站坐标，进行后视定向，对控制点和观测点重新进行循环观测，重复以上计算，可保证测量机器人后视点坐标的精度，同时提高了观测点的精度和鲁棒性。
上述表面位移监测系统，其中，通讯链路15、16、17、18采用北斗通讯方式，接收机5和测量机器人8的监测信息都是数字信号，若GNSS接收机5和测量机器人8之间的通讯距离较远的时候，硬件接口一采用RS485串口，通信较近时采用RS232串口，北斗通讯终端和外设通信采用的是RS232串口，硬件接口二与硬件接口三采用的也是RS232串口。监测中心与GNSS接收机、测量机器人之间的通信，根据神州天鸿终端协议，数据采集仪利用外部通信RS485接口，以及与北斗通讯终端相连的RS232接口，通过通讯链路15、16、17、18，实现监测信息传送给中心服务器，同时中心服务器也可通过通讯链路16传给测量机器人。
如图2所示，上述表面位移监测系统中的GNSS接收机与360°反射棱镜的组合装置包括：GNSS天线1、GNSS接收机5、电缆4、电源模块6、360°反射棱镜2、连接器7和基座3。GNSS天线1通过电缆4与GNSS接收机5相连，电源模块一6为接收机提供电力，GNSS天线1、360°反射棱镜2和基座3利用连接器7叠放固定一起，GNSS天线1中心、棱镜2中心和基座3中心必须严格重合，并与连接器7垂直。GNSS天线1将接收到的GPS/BDS/GLONASS卫星信号，通过电缆4传输给GNSS接收机5。
该基于GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置的表面位移监测过程包括：
步骤1，获取安装在组合装置中GNSS天线1相位中心和360°反射棱镜中心的高程差Δh；如图2所示，h1为GNSS天线1相位中心到基座3底端的固定高差，h2为360°反射棱镜中心到基座3底端的固定高差，则GNSS天线1的相位中心和360°反射棱镜2的中心的高程差为Δh＝h1-h2。
步骤2，GNSS接收机将控制点9、10、14的预处理GPS/BDS/GLONASS定位信息和高程差信息，通过通讯链路15、17、18传送给监测中心；
步骤3，监测中心采用基于部分模糊度法的GPS/BDS/GLONASS组合相对定位解算模型，对控制点GNSS定位信息进行实时解算和处理，获取控制点9、10、14的GNSS天线相位中心的坐标(X，Y，Z)，并进行平差处理，对比分析控制点的精度。
步骤4，获取控制点9、10、14的反射棱镜坐标，该反射棱镜的坐标为：(X，Y，Z-Δh)。
步骤5，反射棱镜坐标通过通讯链路16传送给测量机器人8(测站)，测量机器人8采用徕卡TM30全站仪，利用机载软件进行自由设站，并计算测站坐标，直到测站坐标满足精度要求。
步骤6，选取精度最高的控制点作为测量机器人的后视点进行定向，对观测点11、12、13和其他控制点进行循环观测。
步骤7，测量机器人将观测点11、12、13和控制点(作为后视点定向的控制点除外)的坐标数据，通过通讯链路16传送回监测中心，同时与此前步骤4获取的反射棱镜坐标进行对比，分析控制点点位是否变化，若点位无变化，重复测量。若点位发生变化，重复上述监测过程，将GNSS实时解算的控制点9、10、14棱镜坐标再通过通讯链路16传送给测量机器人，重新计算测站坐标，再对观测点11、12、13和控制点(除了作为后视点定向的控制点)进行循环观测。
实时校验分析控制点点位是否发生变化，当控制点点位发生变化时，采用以上监测过程，即可保证控制点和监测点坐标的精度，而监测点采用360°反射棱镜，相对于高精度测地型接收机，降低了设备成本，同时采用北斗通信设备，解决了其他通讯手段GPRS/CDMA无法覆盖的监测区域的数据传输问题。
如图3所示，示出了GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置和测量机器人通过北斗一号卫星与检测中心建立通信的工作示意图。
本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种表面位移监测系统，其特征在于，所述表面位移监测系统包括：
GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置，所述组合装置固定在变形区域控制点的观测墩上，用于测量控制点的实时三维坐标；
测量机器人，用于自由设立测站，并计算测站坐标；
通讯链路，所述链路用于发送GNSS和测量机器人监测信息到监测中心，并将经监测中心处理后的控制点三维坐标数据传送给测量机器人，供测量机器人自由设站计算测站坐标使用；
电源模块，用于为GNSS接收机和测量机器人提供电力；
监测中心，用于收集控制点GNSS接收机预处理后的定位信息和测量机器人获取的控制点、观测点坐标信息，并利用GPS/BDS/GLONASS联合解算相对定位算法处理GNSS定位信息，同时对GNSS和测量机器人获取的控制点数据，进行校验分析。
2.根据权利要求1所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置中GNSS接收机通过电缆与天线相连，GNSS天线、360°反射棱镜和基座通过连接器依次连接，同时GNSS天线相位中心、棱镜中心、基座中心重合，并与连接器保持垂直。
3.根据权利要求1所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置中GNSS天线相位中心到基座底端的固定高差为h1，360°反射棱镜中心到基座(3)底端的固定高差为h2，GNSS天线相位中心和360°反射棱镜中心的高程差为Δh＝h1-h2。
4.根据权利要求2所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置中的连接器为铝合金材料。
5.根据权利要求1所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述通讯链路可采用无线通讯模块或有线通讯模块。
6.根据权利要求5所述的表面位移监测系统，其特征在于，北斗卫星通讯模块，利用信息集成器对测量机器人和GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置采集数据进行编码打包，发送给北斗通讯终端一；北斗通讯终端一发出通信指令，将打包的监测数据通过北斗卫星信道发送给北斗通讯终端二，北斗通讯终端二将数据发送给中心服务站；同理，监测中心也可通过北斗通讯设备将后台解算的控制点坐标发送给测量机器人。
7.根据权利要求1所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述电源模块采用的是太阳能+蓄电池和/或市电+UPS。
8.根据权利要求1所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述监测中心采用高精度GPS/BDS/GLONASS三星座联合解算方法，实时获取控制点的坐标数据，进行平差计算；并对GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置和测量机器人获取的控制点数据进行校验分析，判断控制点点位是否发生变化，对测量机器人后视点坐标进行校正。
9.根据权利要求1所述的表面位移监测系统，其特征在于，所述GNSS接收机与360°反射棱镜组合装置和测量机器人获取的控制点数据，处于同一坐标系。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106526636A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 梁晓东 | 一种基于北斗定位的高精度变形监测装置和方法 |
| CN106597486A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-04-26 | 梁晓东 | 一种用于检测北斗定位天线定位精度的验证装置和方法 |
| CN106846736A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-13 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种山体滑坡地质灾害监测的传感器系统 |
| CN106871776A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-20 | 千寻位置网络有限公司 | 一种基于gnss的实时变形监测系统 |
| CN106970577A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-21 | 长江空间信息技术工程有限公司(武汉) | 枢纽工程安全监测自动化系统集成方法 |
| CN107101624A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-08-29 | 中国水利水电科学研究院 | 地质变形三维观测系统及其安装埋设方法、测量方法 |
| CN110849254A (zh) * | 2018-08-20 | 2020-02-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管道位移监测系统及方法 |
| CN110879053A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-13 | 湖北楚航电子科技有限公司 | 一种多传感器集成的边坡变形自动监测装置 |
| CN111190205A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-05-22 | 南通四建集团有限公司 | 用于施工过程的北斗/gnss高精度快速定位设备及方法 |
| CN114545453A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-27 | 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 | 一种多用途的空间定位信息精度对比分析设备及方法 |
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- 2015-05-18 CN CN201520322219.3U patent/CN205228401U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106846736A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-13 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种山体滑坡地质灾害监测的传感器系统 |
| CN106526636B (zh) * | 2016-12-30 | 2023-09-26 | 湖南联智科技股份有限公司 | 一种基于北斗定位的高精度变形监测装置和方法 |
| CN106597486A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-04-26 | 梁晓东 | 一种用于检测北斗定位天线定位精度的验证装置和方法 |
| CN106526636A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-22 | 梁晓东 | 一种基于北斗定位的高精度变形监测装置和方法 |
| CN106597486B (zh) * | 2016-12-30 | 2023-09-26 | 湖南联智科技股份有限公司 | 一种用于检测北斗定位天线定位精度的验证装置和方法 |
| CN106871776A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-20 | 千寻位置网络有限公司 | 一种基于gnss的实时变形监测系统 |
| CN106970577A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-21 | 长江空间信息技术工程有限公司(武汉) | 枢纽工程安全监测自动化系统集成方法 |
| CN107101624A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-08-29 | 中国水利水电科学研究院 | 地质变形三维观测系统及其安装埋设方法、测量方法 |
| CN107101624B (zh) * | 2017-05-23 | 2023-11-17 | 中国水利水电科学研究院 | 地质变形三维观测系统及其安装埋设方法、测量方法 |
| CN110849254A (zh) * | 2018-08-20 | 2020-02-28 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管道位移监测系统及方法 |
| CN110849254B (zh) * | 2018-08-20 | 2021-08-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种管道位移监测系统及方法 |
| CN110879053A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-13 | 湖北楚航电子科技有限公司 | 一种多传感器集成的边坡变形自动监测装置 |
| CN111190205A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-05-22 | 南通四建集团有限公司 | 用于施工过程的北斗/gnss高精度快速定位设备及方法 |
| CN114545453A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-27 | 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 | 一种多用途的空间定位信息精度对比分析设备及方法 |
| CN114545453B (zh) * | 2022-01-24 | 2024-05-07 | 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 | 一种多用途的空间定位信息精度对比分析设备及方法 |
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