一种针对地表沉降的在线监测系统的制作方法

本实用新型涉及地质形变监测系统技术领域，具体是一种针对地表沉降的在线监测系统。

背景技术：

变形监测主要包括内部和外部监测两部分，外部变形监测是安全监测的重要内容，外部变形可以更直观显示结构损坏程度，为反演变形体的物理参数、探究结构体变形机理提供数据依据，为防止崩塌、滑坡及溃坝等地质灾害的发生提供技术支撑。外部形变监测方法，主要包括gnss、水准仪、经纬仪和全站仪等，其中gnss和全站仪仅能实现自动化监测，而gnss观测手段，具有设备体积小、无需通视等优点，利用计算机技术、数据通讯技术及数据处理分析技术与gnss技术进行集成，可以实现从数据采集、传输、管理到变形分析及预报的全自动化，在高精度位移监测领域中有广泛应用。

受环境影响，普通的全站仪或其它传统监测手段不仅需要更多的人力完成观测操作，而且由于其内部的电器、光学特性使得它不能工作在雨雪天气，夜里无法完成测量作业。

通常大部分采用静态或快速静态方法实现毫米级精度，而rtk定位精度仅能达到厘米级甚至更低，不能满足地表沉降监测实时性及精度要求。

国内目前绝大部分都是采用基于多频多模测地型接收机的gnss监测系统，成本过高，极大地限制了gnss技术在变形监测领域的应用，传统多天线技术可以降低gnss监测成本，但切换天线易引起相位周跳、模糊度重新初始化等问题，不能实现监测点的连续不间断定位。同时某些结构体监测方案的不合理，也造成了gnss硬件资源的浪费。

技术实现要素：

本实用新型意在提供一种针对地表沉降的在线监测系统，以解决现有技术不能实现监测点的连续不间断定位的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案如下：

一种针对地表沉降的在线监测系统，包括监测单元、数据传输单元和控制中心，所述监测单元、数据传输单元和控制中心依次连接；

所述监测单元包括一个参考站和若干监测站，所述监测站包括太阳能供电系统、传感器、通讯模块、处理单元和北斗模块，所述太阳能供电系统分别连接传感器、通讯模块、处理单元和北斗模块，所述传感器、通讯模块和北斗模块均与处理单元连接，所述处理单元连接数据传输单元；

所述数据传输单元包括串口服务器，所述串口服务器与参考站、监测站的通讯模块连接，并通过无线网桥方式与所述控制中心连接；

所述控制中心包括高性能服务器，所述高性能服务器采用bd360芯片。

进一步，所述监测单元还包括避雷防护模块，所述避雷防护模块包括避雷针、天馈浪涌保护器和接地线。

进一步，所述监测站还包括辅助设备，所述辅助设备包括但不限于天线保护罩、支架、机柜、电缆。

进一步，所述北斗模块包括北斗接收机和北斗天线。

进一步，所述太阳能供电系统包括120w的太阳能电池板和200ah的蓄电池。

本方案的有益效果：(1)本方案中控制中心根据每台北斗接收机对应的ip地址和端口号，获得每个监测点的原始实时数据流；或者，软件通过远程的端口映射，直接从监测单元的端口获得北斗的原始数据流，在控制中心的高性能服务器上，bd360芯片实时解算出各监测点的三维坐标，从而实时监测点的连续不间断定位，从而实现监测区域高精度形变数据在线反馈。根据已知的高精度三维坐标，建立安全监测模型，分析变形体长期变化规律，为预测提供数据支撑。

(2)本方案通过采用北斗定位、无线网桥传输等方式，能够不依靠大量的人力完成监测操作。

(3)本方案在布置多个监测点，并在监测站设置避雷防护模块，天气、时间等原因均不影响本方案进行实时监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：监测单元1、数据传输单元2、控制中心3、参考站4、监测站5、太阳能供电系统6、传感器7、通讯模块8、处理单元9、北斗模块10。

实施例

基本如附图1所示：一种针对地表沉降的在线监测系统，包括监测单元1、数据传输单元2和控制中心3，监测单元1、数据传输单元2和控制中心3依次连接。用comsol5.3软件分析监测区域变形主要发生位置，结合根据实际情况合理布设监测站5点。

监测单元1：

监测单元1包括一个参考站4、若干监测站5、避雷防护模块和辅助设备，监测站5包括太阳能供电系统6、传感器7、通讯模块8、处理单元9和北斗模块10，太阳能供电系统6分别连接传感器7、通讯模块8、处理单元9和北斗模块10，太阳能供电系统6包括120w的太阳能电池板和200ah的蓄电池。传感器7、通讯模块8和北斗模块10均与处理单元9连接，处理单元9连接数据传输单元2，北斗模块10输出北斗的原始数据，原始数据包含北斗解算的所有必要的载波相位数据、星历等数据；辅助设备包括但不限于天线保护罩、支架、机柜、电缆。北斗模块10包括北斗接收机和北斗天线，监测站5安装在结构牢固的观测墩上，观测墩上有强制对中器，固定安装北斗接收机，将接收机天线用强制对中基座对中固定安装在观测墩上。监测站5的北斗接收机和北斗天线选用重庆中科院m300c北斗二代+gps双星四频北斗监测专用接收机和at300双星四频大地测量型天线。参考站4也包括北斗接收机和北斗天线，参考站4的北斗接收机和北斗天线选用重庆中科院x300c双星四频监测专用接收机和at300扼流圈天线。

避雷防护模块包括避雷针、天馈浪涌保护器(四川中光单项电源避雷器zgg40-385型号)和接地线，避雷针选用四川中光zgz-200-2.1型号避雷针，避雷针安装在距观测墩3-3.5米处，避雷针与北斗天线的距离选择大于3米。是以中等强度的雷电流通过避雷针接地泄流时所产生的感应电磁场到达天线时其强度可衰减到安全值的范围之内。避雷针高度按照“滚球法”确定，粗略计算即可。接地电阻要求小于10欧姆。架空电力线和其他架空线的避雷防护采用地埋和装设避雷地线。

数据传输单元2：

数据传输单元2包括串口服务器(nport5100)，串口服务器与参考站4、监测站5的通讯模块8连接，并通过无线网桥方式传输北斗原始数据至控制中心3。

控制中心3：

控制中心包括高性能服务器，高性能服务器采用bd360芯片，实时对数据分析和图形处理，高性能服务器将控制命令发送给北斗模块10。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

本技术：
要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：

1.一种针对地表沉降的在线监测系统，其特征在于：包括监测单元、数据传输单元和控制中心，所述监测单元、数据传输单元和控制中心依次连接；

所述监测单元包括一个参考站和若干监测站，所述监测站包括太阳能供电系统、传感器、通讯模块、处理单元和北斗模块，所述太阳能供电系统分别连接传感器、通讯模块、处理单元和北斗模块，所述传感器、通讯模块和北斗模块均与处理单元连接，所述处理单元连接数据传输单元；

所述数据传输单元包括串口服务器，所述串口服务器与参考站、监测站的通讯模块连接，并通过无线网桥方式与所述控制中心连接；

所述控制中心包括高性能服务器，所述高性能服务器采用bd360芯片。

2.根据权利要求1所述的一种针对地表沉降的在线监测系统，其特征在于：所述监测单元还包括避雷防护模块，所述避雷防护模块包括避雷针、天馈浪涌保护器和接地线。

3.根据权利要求2所述的一种针对地表沉降的在线监测系统，其特征在于：所述监测站还包括辅助设备，所述辅助设备包括但不限于天线保护罩、支架、机柜、电缆。

4.根据权利要求3所述的一种针对地表沉降的在线监测系统，其特征在于：所述北斗模块包括北斗接收机和北斗天线。

5.根据权利要求4所述的一种针对地表沉降的在线监测系统，其特征在于：所述太阳能供电系统包括120w的太阳能电池板和200ah的蓄电池。

技术总结
本专利涉及地质形变监测系统技术领域，具体是一种针对地表沉降的在线监测系统，包括监测单元、数据传输单元和控制中心，监测单元、数据传输单元和控制中心依次连接；监测单元包括一个参考站和若干监测站，监测站包括太阳能供电系统、传感器、通讯模块、处理单元和北斗模块，数据传输单元包括串口服务器，串口服务器与参考站和监测站的通讯模块连接，并通过无线网桥方式传输北斗原始数据至控制中心；控制中心包括高性能服务器。本方案中控制中心获得每个监测点的原始实时数据流，在控制中心的高性能服务器上实时解算出各监测点的三维坐标，从而实时监测点的连续不间断定位，解决了现有技术不能实现监测点的连续不间断定位的问题。

技术研发人员：秦诗;于兴旺;魏世玉;唐毅
受保护的技术使用者：中科顶峰智能科技(重庆)有限公司
技术研发日：2019.12.17
技术公布日：2020.06.12