CN208522990U - 边坡监测gnss接收机调度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种边坡监测gnss接收机调度装置，包括：监测站和服务器，监测站安装于边坡附近用于监测边坡的偏移量，并收集边坡附近的边坡大气数据；监测站与服务器数据连接且服务器对监测站控制连接；服务器用于对边坡大气数据进行分析预测边坡附近未来天气情况，并根据天气情况控制监测站的开闭。本实用新型提供的边坡监测gnss接收机调度装置，通过接收机采集到的数据并结合地面传感器的数据反演监测区域上空的天气情况，由此来动态调度接收机的睡眠、唤醒，从而达到节省流量费用、省电、节省服务器运营成本的目的。

Description

边坡监测gnss接收机调度装置

技术领域

本实用新型涉及gnss变形监测技术领域，具体的涉及一种边坡监测gnss接收机调度装置。

背景技术

随着大型建筑物、桥梁、隧道的大量涌现以及滑坡、泥石流等地质灾害频繁发生，变形监测的理论与技术得到迅速发展。

得益于gnss技术的快速发展，空间定位技术由原来的单一卫星系统发展为多卫星系统组合，其相对定位精度也达到了毫米级，并且随着计算机数据处理能力的提高以及GPRS网络建设的完善，使用gnss技术对建筑物、桥梁、边坡等进行gnss自动化变形监测提供了可能。

gnss自动化变形监测技术的出现将变形监测带入了一个全新的领域，传统的变形监测一般使用全站仪、水准仪进行监测，这种方法不但耗费人力、物力，而且并不能够做到实时监测；gnss自动化变形监测可以对监测物进行实时监测，受天气影响较小，无需人工值守，在变形监测中得到大量应用。

现在的变形监测系统一般由电源、gnss接收机、数据传输模块(DTU)、服务器组成。其中采集端的电源一般采用太阳能供电，采集的数据通过GPRS网络传输到解算服务器，服务器对各个监测点的数据解算得到监测点位置信息。由于边坡、桥梁的变形监测项目一般位于山区，现场环境恶略，所以现在的监测系统存在以下几个问题：

1、由于高速公路、隧道等基本在山区，有线网不发达，所以数据传输方式一般采用GPRS网络传输，但是1s采样间隔的数据大约有40M/天，一个月共需要1200M流量，随着监测项目的增多，流量费也是一笔不小的开销；

2、解算服务器需要持续进行解算服务，由于计算复杂，并且随着监测点的增多，维护服务器的投入也在增加；

3、监测点一般布置在山区、边坡，缺少市电，所以大多监测点采用太阳能发电、蓄电池蓄电的方式供电，因此在多雨的南方区域采集设备常常会因为电量过低而停止工作。

4、在没有降雨的情况下大多监测点都是比较稳定的，因此在实时监测中常常会采集到许多的冗余数据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种边坡监测gnss接收机调度装置，该实用新型解决了现有边坡监测过程中，冗余数据量大、长时间开机监测费电费流量、服务器维护成本过高的技术问题。

本实用新型提供一种边坡监测gnss接收机调度装置，包括：监测站和服务器，监测站安装于边坡附近用于监测边坡的偏移量，并收集边坡附近的边坡大气数据；

监测站与服务器数据连接且服务器对监测站控制连接；

服务器用于对边坡大气数据进行分析预测边坡附近未来天气情况，并根据天气情况控制监测站的开闭。

进一步地，边坡监测gnss接收机调度装置还包括基准站，基准站与服务器数据连接；基准站安装于基础稳定地区，并收集基础稳定地区的稳定大气数据。

进一步地，监测站包括多个副监测站，副监测站均分别与服务器数据连接，且服务器与副监测站控制开闭连接；副监测站用于监测边坡的偏移量。

进一步地，监测站包括主监测站，主监测站与服务器数据连接，主监测站用于获取边坡大气数据。

进一步地，主监测站还包括边坡大气数据传感器，边坡大气数据传感器设置于边坡附近与主监测站数据连接，并用于收集边坡大气数据。

进一步地，边坡大气数据传感器包括湿度检测仪传感器、气压计传感器和/或雨量计传感器。

进一步地，边坡大气数据采用DTU设备通过GPRS网络传输数据。

进一步地，稳定大气数据采用DTU设备通过GPRS网络传输数据。

进一步地，边坡大气数据为大气湿度。

本实用新型的技术效果：

本实用新型提供的边坡监测gnss接收机调度装置，通过接收机采集到的数据并结合地面传感器的数据反演监测区域上空的天气情况，由此来动态调度接收机的睡眠、唤醒，从而达到节省流量费用、省电、节省服务器运营成本的目的。

本实用新型提供的边坡监测gnss接收机调度装置，在线监测系统包括解算服务器、每个监测区域配置一个基准站、一个主监测站、至少一个副监测站。解算服务器根据主监测站和基准站的大气延迟反演大气含水量，并根据主监测站的湿度检测仪校准，结合大气预测模型预测未来天气情况，从而动态调度副监测点。所述调度方案可以节省副监测点的流量费用；在副监测点休眠状态下解算服务器只需解算基准站和主监测点的数据，减轻服务器负担；另外在配置蓄电池、太阳能板时仅需要多考虑基准站和主监测点的电量情况即可。本系统降低了服务器的硬件要求，减小了流量的费用，降低了运营成本。

具体请参考根据本实用新型的边坡监测gnss接收机调度装置提出的各种实施例的如下描述，将使得本实用新型的上述和其他方面显而易见。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例边坡监测gnss接收机调度装置结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例中基准站结构示意图。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

参见图1，本实用新型提供的边坡监测gnss接收机调度装置，包括：监测站和服务器300，所述监测站安装于所述边坡附近用于监测所述边坡的偏移量，并收集所述边坡附近的边坡大气数据；所述监测站与所述服务器300数据连接且所述服务器300对所述监测站控制连接；所述服务器300用于对所述边坡大气数据进行分析预测所述边坡附近未来天气情况，并根据所述天气情况控制所述监测站的开闭。

本实用新型提出的接收机动态调度方法能够根据监测点的gnss数据实时反演监测点天顶方向的大气湿度情况，系统判断主监测点的大气湿度和位移是否超过某一阈值，由此对各个副监测点实行智能调度，不仅能节省电量、流量费用，而且也减少了服务器300的解算量，节省了服务器300资源。

优选的，还包括基准站100，所述基准站100与所述服务器300数据连接；所述基准站100安装于基础稳定地区，并收集所述基础稳定地区的稳定大气数据；所述服务器300用于根据所述稳定大气数据判断是否打开所述监测站。

参见图1，优选的，所述监测站包括多个副监测站220，所述副监测站220均分别与所述服务器300数据连接，且所述服务器300与所述副监测站220控制开闭连接；所述副监测站220用于监测所述边坡的偏移量。通过设置多个副监测站220，一方面可以实现对边坡的全方位监测，另一方面还能根据天气情况对多个副监测站220进行合理开闭，从而节省电量和流量，减少冗余数据。

参见图1，优选的，所述监测站包括主监测站210，所述主监测站210与所述服务器300数据连接，所述主监测站210用于获取所述边坡大气数据。通过设置主监测站210，能避免副监测站220关闭时，无法及时获取天气情况，服务器300还能再副监测站220关闭后，根据主监测站210反馈天气情况，对副监测站220的开闭进行调整。即实现了节能也避免了危险发生。

主监测站210设置在项目监测区域，长时间持续运行，通过DTU将监测数据、雨量计、空气湿度仪、气压计的数据实时发送到服务器300，用于服务器300分析、建模，并根据各方面数据预测监测区域未来降雨情况。

优选的，所述边坡大气数据和所述稳定大气数据均采用DTU设备通过GPRS网络传输数据。该设备结构小巧，传输质量高。

优选的，所述主监测站210还包括边坡大气数据传感器，所述边坡大气数据传感器与所述主监测站210数据连接，并用于收集所述边坡大气数据。

优选的，所述边坡大气数据传感器包括湿度检测仪传感器、气压计传感器和/或雨量计传感器。

优选的，所述边坡大气数据为大气湿度。

参见图2，所述基准站100包括：气压传感器110、温湿度传感器120、雨量传感器130、DTU数传模块140(数据传输模块)、电源150、无线遥控定时开关160和GNSS接收机170。气压传感器110、温湿度传感器120和雨量传感器130监测基准站100所处稳定区域的的气压、温度、湿度和雨量。气压传感器110、温湿度传感器120和雨量传感器130与DTU数传模块140数据连接。DTU数传模块140与服务器300数据连接。电源150分别与气压传感器110、温湿度传感器120和雨量传感器130供电连接。GNSS接收机170与DTU数传模块140数据连接。DTU数传模块140与服务器300数据连接。通过DTU数传模块140与服务器300远距离传输稳定地区的气象数据。电源150分别与GNSS接收机170与DTU数传模块140供电连接。无线遥控定时开关160设置于电源150分别与GNSS接收机170与DTU数传模块140供电连接的电路上进行开闭控制。

基准站要设置在稳定区域，监测站设置在被监测区域。每个项目均设置对应的基准站。主基准站主要是提供被监测区域的湿度、温度、变形情况。

具体的，提供了一种基于多源空气湿度检测的gnss接收机智能监测系统，包括解算服务器300、监测区域基准站100、至少一个主监测站210、多个副监测站220。基准站100和各监测站通过DTU设备将采集的数据通过GPRS网络传输到解算服务器300，服务器300解算得到各个监测站的偏移量以及各个监测站的大气延迟情况，根据大气延迟反演监测站天顶方向的大气含水量，利用大气预测模型预测未来降雨情况，然后根据多天的监测结果判断该监测点是否稳定，并且结合未来降雨预测情况进行判断，如果监测点稳定且降雨率低，则远程控制接收机休眠，反之服务器300发送指令唤醒所有监测点接收机。

本文中所用部件均未市售产品。例如，DTU数传模块为厦门才茂生产型号为CM510P。无线遥控定时开关为GPRS控制器型号CL2-GSM。GNSS接收机为南方测绘型号S8+。气压传感器：型号YZ1206-485的数字负压传感器。雨量传感器：金码高科牌雨量传感器。温湿度传感器：金码高科牌JMWS型号温湿度传感器。监测站按照基准站的模式适当增减传感器模块。

以下结合具体使用实例，对本实用新型提供的装置进行说明：

本申请基于gnss变形监测系统的实施方式动态调度gnss接收机，该系统包括一个基准站100、一个主监测站210、多个副监测站220、服务器300以及主监测站210配置的湿度检测仪、气压计、雨量计等传感器，另外每个监测点配置数据传输模块。

基准站100设置在基础稳定地区，长时间持续运行，通过DTU将监测数据持续发送到服务器300用于各监测站数据的解算。

主监测站210设置在项目监测区域，长时间持续运行，通过DTU将监测数据、雨量计、空气湿度仪、气压计的数据实时发送到服务器300，用于服务器300分析、建模，并根据各方面数据预测监测区域未来降雨情况。

副监测站220设置在项目监测区域，按照服务器300的指令进行休眠或唤醒，副监测站220唤醒后将监测数据发送到服务器300。

系统运行时，服务器300实时对基准站100和各个监测站的数据进行解算得到X、Y、Z三方向的位移情况，并解算得到各个监测站的大气总延迟，按照公式1根据大气总延迟实时反演得到各个监测站天顶的大气湿延迟，然后结合主监测站210的湿度检测仪、气压计，按照公式2反演得到各监测站的大气湿度，建立大气湿度模型，然后预测未来降雨情况。如果预测结果表明未来几天降雨几率小于20％，并且各个监测点三天以上位移量小于1cm，则由服务器300发送副监测点休眠指令，副监测点进行休眠以减少电量、流量的消耗。副监测点休眠时，服务器300持续对主监测点解算，实时监测副监测点位移情况，并且反演得到基准站100和主监测站210的大气湿度，结合大气湿度和位移情况判断是否需要唤醒各个副监测站220。如果位移或降雨几率大于某一阈值，则需要由服务器300向各个监测站发送唤醒指令，然后服务器300对唤醒后的监测站进行实时解算，实时监测位移情况。

上述系统中大气湿度具体计算方法如下：

解算GNSS数据可以获得高精度的对流层大气总延迟(ZTD)，而大气总延迟(ZTD)、大气湿延迟(ZWD)和大气静力学延迟(ZHD)有如下关系：

ZTD＝ZHD+ZWD (式1)

其中ZHD可由下面公式计算得到：

式中，P_s为站点地面气压，单位为hPa，为站点纬度，单位为°，H为站点高程，单位为KM。

大气总延迟减去大气静力学延迟即可计算得到各个监测站天顶方向的大气湿延迟(ZWD)。

本领域技术人员将清楚本实用新型的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本实用新型的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本实用新型，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本实用新型并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本实用新型时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本实用新型的范围的限制。

Claims (4)

1.一种边坡监测gnss接收机调度装置，其特征在于，包括：基准站、监测站和服务器，所述监测站安装于所述边坡附近；

所述监测站与所述服务器数据连接，所述服务器对所述监测站控制连接；

所述监测站包括多个副监测站，所述副监测站均分别与所述服务器数据连接，所述服务器对所述副监测站控制连接；

所述监测站包括主监测站，所述主监测站与所述服务器数据连接；

所述基准站与所述服务器数据连接，所述基准站安装于基础稳定地区。

2.根据权利要求1所述的边坡监测gnss接收机调度装置，其特征在于，所述主监测站还包括边坡大气数据传感器，所述边坡大气数据传感器设置于所述边坡附近与所述主监测站数据连接。

3.根据权利要求2所述的边坡监测gnss接收机调度装置，其特征在于，所述边坡大气数据传感器包括湿度检测仪传感器、气压计传感器和/或雨量计传感器。

4.根据权利要求1所述的边坡监测gnss接收机调度装置，其特征在于，所述主监测站与所述服务器通过DTU设备传输数据连接。