一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，包括上位监测主机、监测站、布设在地面上的基准站、布设在被监测文保建筑物上的变形监测装置和与上位监测主机通信的查询终端；基准站包括第一北斗卫星信号接收机以及分别与第一北斗卫星信号接收机连接的第一无线通信设备和第一北斗卫星信号接收天线；变形监测装置包括多个均布设在被监测文保建筑物上的变形监测单元，每个变形监测单元均包括水平位移检测单元和竖向位移检测单元，水平位移检测单元和竖向位移检测单元均与上位监测主机连接。本实用新型结构简单、设计合理且安装布设方便、使用操作简便、使用效果好，能对被监测文保建筑物的变形进行实时监测，并且监测精度较高。
【专利说明】
一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种变形监测系统，尤其是涉及一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统。【背景技术】
[0002]目前，文保建筑在长时间保护过程中，随着自身材料的老化、地质条件的变化、地下水和大气温度的变化、建筑物荷载和外力作用等因素的影响，不可避免随时间发生垂直升降、水平位移、倾斜等病害。随着时间的积累，病害程度加剧可能会对文保建筑产生破坏， 造成巨大的损失。现阶段最常用的监测方法是人工通过水准仪、全站仪等设备并按照固定的时间间隔重复观测的方式确定文保建筑的变形异常值。但是，存在周期长、数据量有限等缺点。另外，受外界环境、仪器检测精度、监测人员经验等原因的影响易出现误差，使得监测精度降低，并且不能实时进行数据处理和传输，因而不能实现文保建筑的变形异常实时预警，使用效果较差。【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其结构简单、设计合理且安装布设方便、使用操作简便、使用效果好，能对被监测文保建筑物的变形进行实时监测，并且监测精度较高。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征在于:包括上位监测主机、监测站、布设在地面上的基准站、 布设在被监测文保建筑物上的变形监测装置和与上位监测主机进行双向通信的查询终端；
[0005]所述基准站包括第一北斗卫星信号接收机以及分别与第一北斗卫星信号接收机连接的第一无线通信设备和第一北斗卫星信号接收天线，所述第一北斗卫星信号接收天线和第一无线通信设备的数量均为一个，且第一北斗卫星信号接收天线安装在第一北斗卫星信号接收机上；
[0006]所述监测站包括第二北斗卫星信号接收机、第二北斗卫星信号接收天线以及分别与第二北斗卫星信号接收机连接的第二无线通信设备和数据传输单元，所述第二北斗卫星信号接收机的数量为一个，所述第二北斗卫星信号接收天线的数量为多个，多个所述第二北斗卫星信号接收天线均与第二北斗卫星信号接收机连接，且多个所述第二北斗卫星信号接收天线分别布设在所述被监测文保建筑物周侧的多个监测点上;所述第二北斗卫星信号接收机通过数据传输单元与上位监测主机连接;所述第一北斗卫星信号接收机通过第一无线通信设备和第二无线通信设备与第二北斗卫星信号接收机进行通信；
[0007]所述变形监测装置包括多个均布设在所述被监测文保建筑物上的变形监测单元， 每个所述变形监测单元均包括水平位移检测单元和竖向位移检测单元，所述水平位移检测单元和竖向位移检测单元均与上位监测主机连接；[〇〇〇8]所述变形监测单元的数量与第二北斗卫星信号接收天线的数量相同，多个所述第二北斗卫星信号接收天线的布设位置分别与多个所述变形监测单元的布设位置一一对应， 每个所述变形监测单元周侧均布设有一个所述第二北斗卫星信号接收天线。
[0009]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述第一北斗卫星信号接收机和第二北斗卫星信号接收机均为双频接收机。
[0010]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述第一北斗卫星信号接收机布设在所述被监测文保建筑物周侧的建筑物上。
[0011]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述第一北斗卫星信号接收机布设在所述被监测文保建筑物周侧的多层建筑物顶部，所述多层建筑物的高度为l〇m?24m。[〇〇12]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述查询终端与上位监测主机之间以无线或有线通信方式进行通信，所述查询终端为手持式通信终端或 PC机。
[0013]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述手持式通信终端为智能手机。
[0014]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:还包括与上位监测主机连接的数据库存储器。
[0015]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:多个所述变形监测单元分别布设在所述被监测文保建筑物的多个变形监测点上。
[0016]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述查询终端与上位监测主机之间通过Internet网络进行通信。
[0017]上述一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征是:所述水平位移检测单元包括对被监测文保建筑物在东西方向上的水平位移进行实时检测的第一位移检测单元和对被监测文保建筑物在南北方向上的水平位移进行实时检测的第二位移检测单元，所述第一位移检测单元和所述第二位移检测单元均与上位监测主机连接。
[0018]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:[〇〇19]1、结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。
[0020]2、使用操作简便且使用效果好、实用价值高，能对被监测文保建筑物多个变形监测点的东西方向位移数据、南北方向位移数据和竖向位移数据进行实时监测，所监测位移数据可靠，监测精度较高，能为当前时刻被监测文保建筑物的变形判断提供准确、可靠的数据基础。同时，通过查询终端能实时对当前时刻被监测文保建筑物的位移数据进行查询，以便及时了解被监测文保建筑物的变形病害，有效预防因变形引起的破坏事件。
[0021]3、适用面广且推广应用前景广泛，后期数据查询简便。
[0022]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且安装布设方便、使用操作简便、使用效果好，能对被监测文保建筑物的变形进行实时监测，并且监测精度较高。
[0023]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】[〇〇24]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0025] 附图标记说明:
[0026]1 一基准站；1-1 一第一北斗卫星信号接收机；[〇〇27]1-2—第一无线通信设备；1-3—第一北斗卫星信号接收天线；[〇〇28] 2—监测站;2-1—第二北斗卫星信号接收机；[〇〇29] 2-2—第二无线通信设备;2-3—第二北斗卫星信号接收天线；[〇〇3〇] 2-4—数据传输单元;3—上位监测主机;4 一变形监测装置；[〇〇31]4-1 一变形监测单元;4-11 一水平位移检测单元；[0〇32]4-12一竖向位移检测单兀;5—查询终端。【具体实施方式】
[0033]如图1所示，本实用新型包括上位监测主机3、监测站2、布设在地面上的基准站1、 布设在被监测文保建筑物上的变形监测装置4和与上位监测主机3进行双向通信的查询终端5;[〇〇34]所述基准站1包括第一北斗卫星信号接收机1-1以及分别与第一北斗卫星信号接收机1-1连接的第一无线通信设备1-2和第一北斗卫星信号接收天线1-3,所述第一北斗卫星信号接收天线1-3和第一无线通信设备1-2的数量均为一个，且第一北斗卫星信号接收天线1-3安装在第一北斗卫星信号接收机1-1上；[〇〇35]所述监测站2包括第二北斗卫星信号接收机2-1、第二北斗卫星信号接收天线2-3 以及分别与第二北斗卫星信号接收机2-1连接的第二无线通信设备2-2和数据传输单元2-4,所述第二北斗卫星信号接收机2-1的数量为一个，所述第二北斗卫星信号接收天线2-3的数量为多个，多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3均与第二北斗卫星信号接收机2-1连接，且多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3分别布设在所述被监测文保建筑物周侧的多个监测点上;所述第二北斗卫星信号接收机2-1通过数据传输单元2-4与上位监测主机3 连接;所述第一北斗卫星信号接收机1-1通过第一无线通信设备1-2和第二无线通信设备2-2与第二北斗卫星信号接收机2-1进行通信；
[0036]所述变形监测装置4包括多个均布设在所述被监测文保建筑物上的变形监测单元 4-1，每个所述变形监测单元4-1均包括水平位移检测单元4-11和竖向位移检测单元4-12， 所述水平位移检测单元4-11和竖向位移检测单元4-12均与上位监测主机3连接；[〇〇37]所述变形监测单元4-1的数量与第二北斗卫星信号接收天线2-3的数量相同，多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3的布设位置分别与多个所述变形监测单元4-1的布设位置一一对应，每个所述变形监测单元4-1周侧均布设有一个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3。[〇〇38]本实施例中，所述第一北斗卫星信号接收机1-1和第二北斗卫星信号接收机2-1均为双频接收机。
[0039]本实施例中，所述数据传输单元2-4为GPRS无线通信模块。
[0040]实际使用时，所述数据传输单元2-4也可以采用其它类型的无线通信模块。
[0041]实际布设安装时，所述第一北斗卫星信号接收机1-1布设在被监测文保建筑物附近地质条件稳固、符合观测条件且安全可靠的基准点上。[〇〇42]本实施例中，所述第一北斗卫星信号接收机1-1布设在所述被监测文保建筑物周侧的建筑物上。
[0043]并且，所述第一北斗卫星信号接收机1-1布设在所述被监测文保建筑物周侧的多层建筑物顶部，所述多层建筑物的高度为l〇m?24m。这样，便于第一北斗卫星信号接收机1-1的安装、操作和保护，视场内障碍物高度角不宜超过15°，离电视台、电台微波站等大功率无线电发射源距离不应小于200m，离高压输电线和微波无线电信号传输通道的距离不小于 50m，附近不应有强烈的振源。[〇〇44]对第二北斗卫星信号接收机2-1和第二北斗卫星信号接收天线2-3进行安装时，需确保安装位置周围无遮挡物，并且保证第二北斗卫星信号接收机2-1与第一北斗卫星信号接收机1-1和各第二北斗卫星信号接收天线2-3之间的通信正常。本实施例中，所述第二北斗卫星信号接收天线2-3的高度为1.8m，根据被监测文保建筑物的特点，多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3分别设置于被监测文保建筑物的四角和基垫拱顶上，并第二北斗卫星信号接收天线2-3所布设位置处为无挑檐、飞檐和植被的遮挡处。[〇〇45]实际使用时，多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3共用一个第二北斗卫星信号接收机2-1，这样能有效节约设备成本，设备安装过程大幅度简化。
[0046]并且，多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3通过多通道切换装置与第二北斗卫星信号接收机2-1进行连接，所述多通道切换装置每隔几分钟切换一次。本实施例中，所述多通道切换装置安装在第二北斗卫星信号接收机2-1上，并且第二北斗卫星信号接收天线2-3距离第二北斗卫星信号接收机2-1的距离不超过30m。
[0047]本实施例中，所述监测站2、基准站1和变形监测装置4的供电电源均为太阳能电池。
[0048]本实施例中，所述查询终端5与上位监测主机3之间以无线或有线通信方式进行通信，所述查询终端5为手持式通信终端或PC机。
[0049]并且，所述手持式通信终端为智能手机。
[0050]实际使用时，所述手持式通信终端也可以采用其它类型的无线通信终端。[0051 ] 本实施例中，所述查询终端5与上位监测主机3之间通过Internet网络进行通信。
[0052]同时，本实用新型还包括与上位监测主机3连接的数据库存储器6。
[0053]本实施例中，多个所述变形监测单元4-1分别布设在所述被监测文保建筑物的多个变形监测点上。相应地，多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3分别布设在多个所述变形监测单元4-1周侧。[〇〇54]并且，所述水平位移检测单元4-11包括对被监测文保建筑物在东西方向上的水平位移进行实时检测的第一位移检测单元和对被监测文保建筑物在南北方向上的水平位移进行实时检测的第二位移检测单元，所述第一位移检测单元和所述第二位移检测单元均与上位监测主机3连接。
[0055]实际使用时，采用第一北斗卫星信号接收天线1-3实时接收的北斗卫星信号，并将所接收的北斗卫星信号同步传送至第一北斗卫星信号接收机1-1，且第一北斗卫星信号接收机1-1通过第一无线通信设备1-2和第二无线通信设备2-2将所接收的北斗卫星信号同步传送至第二北斗卫星信号接收机2-1;同时，采用多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3 分别实时接收的北斗卫星信号，并将所接收的北斗卫星信号同步传送至第二北斗卫星信号接收机2-1;并且，通过数据传输单元2-4将第一北斗卫星信号接收机1-1和第二北斗卫星信号接收机2-1所接收的北斗卫星信号同步传送至上位监测主机3进行同步存储和显示。与此同时，所述变形监测装置4中多个所述变形监测单元4-1分别对所布设位置处的水平位移和竖向位移进行实时检测，并将所检测数据同步传送至上位监测主机3进行同步存储和显示。 因而，采用本实用新型能简便、快速获取任一时刻被检测文保建筑物的变形监测数据。任一时刻被检测文保建筑物的变形监测数据均包括该时刻第一北斗卫星信号接收机1-1和第二北斗卫星信号接收机2-1所接收的北斗卫星信号以及该时刻变形监测装置4中多个所述变形监测单元4-1分别对所布设位置处的水平位移数据和竖向位移数据，其中水平位移数据包括东西方向水平位移数据和南北方向水平位移数据。
[0056]由上述内容可知，采用本实用新型能直接获取任一时刻被检测文保建筑物的变形监测数据，并且通过上位监测主机3能对当前时刻被检测文保建筑物的变形监测数据进行同步存储和显示，因而能对被监测文保建筑物的变形进行实时监测，并且所获取的当前时刻被检测文保建筑物的变形监测数据可靠，监测精度较高，能为当前时刻被检测文保建筑物的变形判断提供准确、可靠的数据基础。
[0057]后期对于任一时刻被检测文保建筑物的变形监测数据进行处理时，均先按照常规的差分定位方法，各该时刻多个所述第二北斗卫星信号接收天线2-3所处监测点的位置进行差分定位，并得出各第二北斗卫星信号接收天线2-3所处监测点的位置差分定位结果，各第二北斗卫星信号接收天线2-3所处监测点的位置差分定位结果均包括该监测点所处位置的三维空间坐标，从而能直接得出该监测点所处位置在X轴(即东西方向)、Y轴(即南北方向)和Z轴(即高程)方向的位移量。对被监测文保建筑物上的任一个变形监测点来说，当前时刻该变形监测点上变形监测单元4-1测得的东西方向水平位移数据、南北方向水平位移数据和竖向位移数据，分别与该变形监测单元4-1周侧布设的第二北斗卫星信号接收天线 2-3所处监测点的位置差分定位结果(包括该监测点所处位置在X轴、Y轴和Z轴方向的位移量)进行叠加后，得出该变形监测点在东西方向、南北方向和竖向的绝对位移数据，所得出的位移数据更加精准。[〇〇58]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征在于:包括上位监测主机(3)、监测站(2)、布设在地面上的基准站(1 )、布设在被监测文保建筑物上的变形监测装置(4)和与上位监测主机(3)进行双向通信的查询终端(5);所述基准站(1)包括第一北斗卫星信号接收机(1-1)以及分别与第一北斗卫星信号接 收机(1-1)连接的第一无线通信设备(1-2)和第一北斗卫星信号接收天线(1-3)，所述第一 北斗卫星信号接收天线(1-3)和第一无线通信设备(1-2)的数量均为一个，且第一北斗卫星 信号接收天线(1-3)安装在第一北斗卫星信号接收机(1-1)上；所述监测站(2)包括第二北斗卫星信号接收机(2-1)、第二北斗卫星信号接收天线(2-3)以及分别与第二北斗卫星信号接收机(2-1)连接的第二无线通信设备(2-2)和数据传输 单元(2-4)，所述第二北斗卫星信号接收机(2-1)的数量为一个，所述第二北斗卫星信号接 收天线(2-3)的数量为多个，多个所述第二北斗卫星信号接收天线(2-3)均与第二北斗卫星 信号接收机(2-1)连接，且多个所述第二北斗卫星信号接收天线(2-3)分别布设在所述被监 测文保建筑物周侧的多个监测点上;所述第二北斗卫星信号接收机(2-1)通过数据传输单 元(2-4)与上位监测主机(3)连接;所述第一北斗卫星信号接收机(1-1)通过第一无线通信 设备(1-2)和第二无线通信设备(2-2)与第二北斗卫星信号接收机(2-1)进行通信；所述变形监测装置(4)包括多个均布设在所述被监测文保建筑物上的变形监测单元 (4-1)，每个所述变形监测单元(4-1)均包括水平位移检测单元(4-11)和竖向位移检测单元 (4-12)，所述水平位移检测单元(4-11)和竖向位移检测单元(4-12)均与上位监测主机(3) 连接；所述变形监测单元(4-1)的数量与第二北斗卫星信号接收天线(2-3)的数量相同，多个 所述第二北斗卫星信号接收天线(2-3)的布设位置分别与多个所述变形监测单元(4-1)的 布设位置一一对应，每个所述变形监测单元(4-1)周侧均布设有一个所述第二北斗卫星信 号接收天线(2-3)。2.按照权利要求1所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征在 于:所述第一北斗卫星信号接收机(1-1)和第二北斗卫星信号接收机(2-1)均为双频接收 机。3.按照权利要求1或2所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征 在于:所述第一北斗卫星信号接收机(1-1)布设在所述被监测文保建筑物周侧的建筑物上。4.按照权利要求3所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征在 于:所述第一北斗卫星信号接收机(1-1)布设在所述被监测文保建筑物周侧的多层建筑物 顶部，所述多层建筑物的高度为l〇m?24m。5.按照权利要求1或2所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征 在于:所述查询终端(5)与上位监测主机(3)之间以无线或有线通信方式进行通信，所述查 询终端(5)为手持式通信终端或PC机。6.按照权利要求5所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征在 于:所述手持式通信终端为智能手机。7.按照权利要求1或2所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征 在于:还包括与上位监测主机(3)连接的数据库存储器(6)。8.按照权利要求1或2所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征在于:多个所述变形监测单元(4-1)分别布设在所述被监测文保建筑物的多个变形监测点上。9.按照权利要求1或2所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特征 在于:所述查询终端(5)与上位监测主机(3)之间通过Internet网络进行通信。10.按照权利要求1或2所述的一种基于北斗卫星定位的文保建筑变形监测系统，其特 征在于:所述水平位移检测单元(4-11)包括对被监测文保建筑物在东西方向上的水平位移 进行实时检测的第一位移检测单元和对被监测文保建筑物在南北方向上的水平位移进行 实时检测的第二位移检测单元，所述第一位移检测单元和所述第二位移检测单元均与上位 监测主机(3)连接。
【文档编号】G01B21/32GK205670001SQ201620546667
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】杨超, 刘争宏, 潘东峰, 唐国艺, 程新星, 王建明, 陈冉升, 何丹, 王强昆
【申请人】机械工业勘察设计研究院有限公司