基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置的制作方法

本发明专利涉及安全监控的技术领域，具体而言，涉及基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置。

背景技术：

公路是联接城市之间、乡村之间、工矿基地之间的按照国家技术标准修建的，由公路主管部门验收认可的道路。公路不含田间或农村自然形成的小道，它主要供汽车行驶并具备一定技术标准和设施。它有一般公路与汽车专用公路之别，后者越来越多出现了公路等级，二级公路因此就有两种规格。总而言之公路一般泛指供汽车行驶的道路。

公路的长度一般都较长，其包括覆盖在土体上的路基层，由于路基层底部的土体性质存在不同，且针对环境的变化以及路基层本身的材料等因素，会发生路基层沉降或者坍塌的现象。

现有技术中，对于公路的安全监测，均通过摄像头进行监测，这样，不仅存在监测不准确的缺陷，且难以实现预警以及应急指挥的功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置，旨在解决现有技术中，公路安全监测难以实现预警以及应急指挥的问题。

本发明是这样实现的，基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置，包括后台控制中心、设置在路基层上且监测路基层的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站以及安装在公路待监测位置的压力辊，所述后台控制中心建立有公路的可视化的三维模型，所述北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯；

所述压力辊设置在路基层下方的土体中，且沿着所述路基层的宽度方向延伸布置；所述压力辊的表面贴附有条状的压力传感器，所述压力传感器沿着压力辊的轴向延伸布置；所述压力辊的内部设置有定位器；所述北斗监测器的外周环绕有转动环，所述转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，所述转动环上连接有倾斜布置的太阳能板，所述太阳能板的上设有感光传感器；

所述压力传感器及定位器通过无线网络与后台控制中心通讯，并将压力数据及定位数据嵌入在三维模型中显示；所述北斗监测器将采集的路基层的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，所述后台控制中心将空间移动数据嵌入所述三维模型中显示。

进一步的，所述北斗监测器的底部设有固定在路基层上的安装座，所述安装座中设有上端开口的安装槽，所述北斗监测器的下部嵌入固定在所述安装槽中，所述北斗监测器的底部与安装槽的底部之间具有安装间隔，所述安装间隔中填充有弹性安装块。

进一步的，所述安装座包括固定在路基层上的环座以及座体，所述环座围合形成有内环空间，所述座体位于所述内环空间中，所述座体的外周与环座的内侧壁之间具有间隔；所述环座的内侧壁设有多个倾斜条，多个所述倾斜条沿着所述环座的内侧壁的周向间隔布置，所述倾斜条的外端朝向内环空间中部倾斜延伸，且固定连接在座体的外周；所述安装槽设置在所述座体中。

进一步的，所述压力辊的两侧分别朝外延伸有延伸条，所述延伸条沿着所述压力辊的轴向延伸布置，所述压力传感器包括两个侧边压力传感器，所述侧边压力传感器设置在延伸条上，且朝向路基层布置。

进一步的，所述压力辊的底部形成有朝下布置的平整端面，所述平整端面沿着压力辊的轴向延伸布置，所述压力传感器包括底部压力传感器，所述底部压力传感器设置在所述平整端面上，且背离路基层布置。

进一步的，所述基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置包括置于路基层下方的土体中的横向条，所述横向条沿着所述路基层的宽度方向延伸布置；所述横向条的两侧分别设置有朝上延伸布置的应变片，沿着路基层自下而上的方向，所述应变片偏离所述横向条布置，所述应变片的顶部抵接在路基层的底部。

进一步的，所述应变片处于朝向预变形状态。

进一步的，所述应变片的顶部背离横向条朝外延伸布置，形成片状的抵接端，所述抵接端抵接在路基层的底部。

进一步的，所述抵接端设有多个凸起结构。

进一步的，所述横向条两侧的应变片呈错位布置。

与现有技术相比，本发明提供的基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置，通过在压力辊上布置压力传感器，监测路基层的压力数据，在压力辊的内部设置定位器，监测压力辊的定位数据，通过对压力数据及定位数据的监测，则可以随时监测路基层的状态，且将压力数据以及定位数据嵌入在三维模型中显示；通过北斗监测器与北斗卫星的定位监测，可以准确的监测路基层的空间位移，通过建立公路的三维模型，将北斗监测器监测的空间位移数据嵌入在三维模型中，随时随地监测到路基层的空间位移数据，通过三维模型直观显示，为公路实现高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。

附图说明

图1是本发明提供的基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置的主视示意图。

图2是本发明提供的安装座的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

参照图1-2所示，为本发明提供的较佳实施例。

基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置，包括后台控制中心、设置在路基层101上且监测路基层101的空间移动数据的北斗监测器、北斗基站以及安装在公路待监测位置的压力辊200，后台控制中心建立有公路的可视化的三维模型，根据实际构建物大小比例以及位置等信息，通过三维立体建模，在后台控制中心中建立三维模型，北斗监测器通过北斗基站与北斗卫星通讯。

通过北斗卫星结合北斗监测器，可以达到厘米级别的空间位移监测，实现高精度监测。本实施例中，采用湖南联智科技股份有限公司的北斗监测器进行构建物的空间位移监测。

压力辊200设置在路基层101下方的土体100中，且沿着路基层101的宽度方向延伸布置；压力辊200的表面贴附有条状的压力传感器，压力传感器沿着压力辊200的轴向延伸布置；这样，通过压力传感器则可以监测路基层101的压力数据，压力辊200的内部设置有定位器，可以监测压力辊200的位置，当路基层101发生破坏等问题时，压力辊200的位置会发生变化。

北斗监测器的外周环绕有转动环，转动环由电机驱动相对于北斗监测器转动，转动环上连接有朝下倾斜布置的太阳能板，太阳能板的上设有感光传感器。利用太阳能板收集太阳能为北斗监测器提供电能，并且，通过设置感光传感器，可以监测太阳光的朝向，通过电机驱动转动环的转动，进而使得太阳能板可以随时朝向太阳，保证足够的电能。

压力传感器及定位器通过无线网络与后台控制中心通讯，并将压力数据及定位数据嵌入在三维模型中显示。北斗监测器将采集的路基层的空间移动数据通过北斗基站及北斗卫星实时传输至所述后台控制中心，后台控制中心将空间移动数据嵌入三维模型中显示。

上述提供的基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置，通过在压力辊200上布置压力传感器，监测路基层101的压力数据，在压力辊200的内部设置定位器，监测压力辊200的定位数据，通过对压力数据及定位数据的监测，则可以随时监测路基层101的状态，且将压力数据以及定位数据嵌入在三维模型中显示；通过北斗监测器与北斗卫星的定位监测，可以准确的监测路基层101的空间位移，通过建立公路的三维模型，将北斗监测器监测的空间位移数据嵌入在三维模型中，随时随地监测到路基层101的空间位移数据，通过三维模型直观显示，为公路实现高精度的三维安全监测，实现预警以及应急指挥的效果。

当公路的路基层101出现异常时，通过后台控制中心的三维模型，结合北斗监测器的监测数据，则可以迅速判断事故的准确位置，实现快速应急指挥的效果。

北斗监测器的底部设有固定在路基层101上的安装座，安装座中设有上端开口的安装槽404，北斗监测器的下部嵌入固定在安装槽404中，北斗监测器的底部与安装槽404的底部之间具有安装间隔，安装间隔中填充有弹性安装块，弹性安装块处于预压缩状态。

这样，当路基层101的正常震动时，带动安装座震动，从而北斗监测器也随之震动，通过弹性安装块缓冲北斗监测器的上下震动，起到保护北斗震动器的作用，其通过北斗监测器的上下震动，可以获取路基层101的震动数据。

安装座包括固定在路基层101上的环座400以及座体403，环座400围合形成有内环空间401，座体403位于内环空间401中，座体403的外周与环座400的内侧壁之间具有间隔；环座400的内侧壁设有多个倾斜条402，多个倾斜条402沿着环座400的内侧壁的周向间隔布置，倾斜条402的外端朝向内环空间401中部倾斜延伸，且固定连接在座体403的外周；安装槽404设置在座体403中。

这样，随着路基层101的震动，由于环座400与路基层101固定一起，随着路基层101震动，且座体403与环座400之间通过倾斜的倾斜条402连接，这样，倾斜条402起到震动缓冲的作用，配合弹性安装块的弹性作用，安装座对北斗监测器进行二次缓冲作用，起到保护北斗监测器的作用，且更为准确的获取路基层101的震动数据。

本实施例中，相邻的倾斜条402的倾斜方向相异，这样，在朝上以及朝下的方向，均可以起到缓冲调节作用。

压力辊200的两侧分别朝外延伸有延伸条201，延伸条201沿着压力辊200的轴向延伸布置，压力传感器包括两个侧边压力传感器，侧边压力传感器设置在延伸条201上，且朝向路基层101布置。

通过在压力辊200的两侧设置延伸条201以及侧边压力传感器，在正常状态时，两个侧边压力传感器的压力数据相差不大，当路基层101出现断层或断裂等现象时，两个侧边压力传感器的压力数据则发生较大变化，从而可以实时监测以及预警路基层101的断层错位现象。

延伸条201与路基层101呈平行布置，这样，使得设置在延伸条201上的侧边压力传感器可以较为准确监测路基层101的压力数据。

压力辊200的底部形成有朝下布置的平整端面202，平整端面202沿着压力辊200的轴向延伸布置，使得压力辊200在正常状态之下，可以稳固的固定在土体100中。

压力传感器包括底部压力传感器，底部压力传感器设置在平整端面202上，且背离路基层101布置。这样，当路基层101下方的土体100发生错位移动或沉降时，会带动压力辊200滚动，此时，底部压力传感器的压力数据则会发生变化，从而可以监测路基层101的沉降以及错位移动。

压力辊200的底部设有多个插杆203，多个插杆203沿着压力辊200的轴向间隔布置，插杆203插入在土体100中。这样，便于压力辊200固定在土体100中。

基于北斗定位系统的公路安全三维监测装置包括置于路基层101下方的土体100中的横向条300，横向条300沿着路基层101的宽度方向延伸布置；横向条300的两侧分别设置有朝上延伸布置的应变片301，沿着路基层101自下而上的方向，应变片301偏离横向条300布置，应变片301的顶部抵接在路基层101的底部。

当路基层101发生沉降或错位移动时，两个应变片301的应变数据会发生变化，从而可以准确监测路基层101的沉降以及错位移动。

应变片301处于朝向预变形状态，使得应变片301可以时刻抵接在路基层101的底部。

应变片301的顶部背离横向条300朝外延伸布置，形成片状的抵接端302，抵接端302抵接在路基层101的底部。这样，通过设置片状的抵接端302，可以使得应变片301更好的与路基层101的底部抵接，且抵接面积增大，更好的监测路基层101的沉降应变。

抵接端302设有多个凸起结构，由于路基层101的底部可能存在凹凸不平，通过设置凸起结构，可以使得抵接端302始终与路基层101的底部抵接。

横向条300两侧的应变片301呈错位布置，这样，不仅可以监测路基层101同个位置的沉降或错位移动，且针对倾斜方向的沉降或错位移动，都可以监测到。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替环和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。