一种基于北斗差分定位的塔基监测装置和塔基监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及塔基监测技术领域，特别是涉及一种基于北斗差分定位的塔基监测装置和塔基监测系统。


背景技术：

2.当前国内监测塔基沉降主要基于杆塔倾斜、静力水准仪、光纤位移传感器、激光扫描等方式进行监测；各种监测方式普遍都存在自身的一些缺点：杆塔倾斜监测不够直观，无法监控杆塔整体沉降；静力水准仪无法适应野外长期运行，连续观测能力较差、也易受气象条件影响从而影响精度；光纤位移传感器容易受到环境干扰、安装维护成本高、测程有限；激光扫描需要专门的数据解算、对软硬件要求高、且扫描距离与精度受限。
3.而当前行业内对山体滑坡的监测并没有成熟的体系方案，一般基于测斜仪、地表位移的测量方式尚未与电网在线监测系统结合，无法实现电网实时在线监测的需求；而且山体滑坡测量结果量化不够清晰，不够直观的反映被监测对象的形态变化。
4.至于输电线路弧垂监测，当前行业内基本采用多点倾角法、激光/雷达监测法。多点倾角法计算的结果依赖于算法模型，而且受气候影响较大，监测精度得不到保证。而激光/雷达监测法同样存在测量精度、受线路覆冰等环境影响较大的问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于北斗差分定位的塔基监测装置。
6.为了解决上述问题，本实用新型公开了一种基于北斗差分定位的塔基监测装置，包括：主控单元、供电单元、外接设备单元和系统后台单元；
7.所述外接设备单元与所述主控单元连接；
8.所述系统后台单元与所述主控单元连接；
9.所述主控单元包括：主控处理模块、北斗定位模块、数据存储模块、dtu通讯模块和电源管理模块；
10.所述北斗定位模块、所述数据存储模块、所述dtu通讯模块均与所述主控处理模块连接；
11.所述电源管理模块与所述主控处理模块连接，且所述供电单元与所述电源管理模块连接；
12.其中，所述主控处理模块用于处理采集到的定位数据；所述北斗定位模块用于获取北斗卫星的坐标数据；所述dtu通讯模块用于获取通讯运营商数据。
13.优选的，所述主控处理模块包括mcu处理模块；
14.所述北斗定位模块、所述数据存储模块、所述dtu通讯模块和所述电源管理模块均与所述mcu处理模块连接。
15.优选的，所述主控处理模块还包括硬件看门狗模块；
16.所述硬件看门狗模块与所述mcu处理模块连接；
17.其中，当mcu处理模块运行出现异常时，所述硬件看门狗模块对mcu处理模块进行修复处理。
18.优选的，所述主控单元还包括断电保护时钟模块；
19.所述断电保护时钟模块与所述mcu处理模块连接；
20.其中，当塔基监测装置出现断电或者重启状况，所述断电保护时钟模块能够在塔基监测装置恢复运行时，保证时钟数值准确。
21.优选的，所述主控单元还包括外部接口模块；
22.所述外部接口模块分别与所述北斗定位模块和所述dtu通讯模块连接；
23.所述外接设备单元与所述外部接口模块连接；
24.所述系统后台单元与所述外部接口模块连接。
25.优选的，所述供电单元包括电池充放电控制模块、充电模块和储能模块；
26.所述电池充放电控制模块与所述电源管理模块连接；
27.所述充电模块与所述电池充放电控制模块连接，所述储能模块与所述电池充放电控制模块连接。
28.优选的，所述外接设备单元为gnss天线装置。
29.本技术还公开了一种塔基监测系统，包括上述任一一种基于北斗差分定位的塔基监测装置，以及第二辅助塔基监测装置；
30.所述第二辅助塔基监测装置与所述系统后台单元连接。
31.本实用新型包括以下优点：通过外接设备单元和北斗定位模块可以获取到相应的塔基实时坐标数据，再结合系统后台单元内的原有获取到的坐标数据信息，主控处理模块能对这些监测坐标数据进行实时的变化对比，从而实现监测点的空间位移监测，即实现塔基沉降、导线弧垂变化等监测。
附图说明
32.图1是本实用新型的一种基于北斗差分定位的塔基监测装置的结构示意图；
33.图2是本实用新型的一种塔基监测系统的结构示意图。
34.说明书附图中的附图标记如下：
35.主控单元1；供电单元2、外接设备单元3；系统后台单元4；主控处理模块11；北斗定位模块12；dtu通讯模块13；电源管理模块14；断电保护时钟模块15；数据存储模块16；外部接口模块17；mcu处理模块111；硬件看门狗模块112；电池充放电控制模块21；充电模块22；储能模块23；第二辅助塔基监测装置5。
具体实施方式
36.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
37.参照图1-2，示出了本实用新型的一种基于北斗差分定位的塔基监测装置的结构示意图，具体可以包括：主控单元1、供电单元2、外接设备单元3和系统后台单元4；
38.所述外接设备单元3与所述主控单元1连接；
39.所述系统后台单元4与所述主控单元1连接；
40.所述主控单元1包括：主控处理模块11、北斗定位模块12、数据存储模块16、dtu(datatermanitunit，数据终端设备)通讯模块13和电源管理模块14；
41.所述北斗定位模块12、所述数据存储模块16、所述dtu通讯模块13均与所述主控处理模块11连接；
42.所述电源管理模块14与所述主控处理模块11连接，且所述供电单元2与所述电源管理模块14连接；
43.其中，所述主控处理模块11用于处理采集到的定位数据；所述北斗定位模块12用于获取北斗卫星的坐标数据；所述dtu通讯模块13用于获取通讯运营商数据。更具体的，主控单元1和供电单元2之间电气连接，主控单元1和外接设备单元3之间电气连接。主控单元1为整个塔基监测装置的功能实现的控制部分，供电单元2为整个塔基监测装置的运行提供电源，外接设备单元3实现北斗卫星定位坐标数据的采集，且采集完后传送给北斗定位模块12。需要说明的是，dtu通讯模块13支持移动、联通、电信三大运营商5g/4g/3g/2g的全制式网络。数据存储模块16与dtu通讯模块13电气连接，主要用于存储dtu通讯模块13处理后的数据。
44.本技术的实施例通过外接设备单元3和北斗定位模块12可以获取到相应的塔基实时坐标数据，再结合系统后台单元4内的原有获取到的坐标数据信息，主控处理模块11能对这些监测坐标数据进行实时的变化对比，从而实现监测点的空间位移监测，即实现塔基沉降、导线弧垂变化等监测。
45.下面，将对本示例性实施例中一种基于北斗差分定位的塔基监测装置作进一步地说明。
46.作为一种示例，所述主控处理模块11包括mcu(microcontrollerunit，微控制单元)处理模块111；
47.所述北斗定位模块12、所述数据存储模块16、所述dtu通讯模块13和所述电源管理模块14均与所述mcu处理模块111连接。更具体的，mcu处理模块111用于整体塔基监测装置功能的实现，包括数据的采集、处理、上送、接收以及外部接口模块17的电源控制等。其中，北斗定位模块12与mcu处理模块111电气连接。电源管理模块14不仅与供电单元2电气连接，还与mcu处理模块111电气连接，以此实现电源管理模块14对mcu处理模块111的低压保护、过流保护、过压保护、反接保护等功能。
48.作为一种示例，所述主控处理模块11还包括硬件看门狗模块112；
49.所述硬件看门狗模块112与所述mcu处理模块111连接；
50.其中，当mcu处理模块111运行出现异常时，所述硬件看门狗模块112对mcu处理模块111进行修复处理。更具体的，硬件看门狗模块112运行时不受mcu处理模块111控制，当mcu处理模块111的程序运行出现异常时，硬件看门狗模块112输出复位电平至mcu处理模块111的复位引脚进行mcu处理模块111复位，以此确保mcu处理模块111程序恢复正常运行。需要说明的是，看门狗是一种监控系统的运行状况的手段，通过软硬件结合的方式实现对系统运行状况的监控。稳定运行的软件会在执行完特定指令后进行喂狗，若在一定周期内看门狗没有收到来自软件的喂狗信号，则认为系统故障，会进入中断处理程序或强制系统复位。系统上电后根据不同的工作模式可以选择使能看门狗的时机，若看门狗被使能则计数
器开始计数，如果在设定的时间内没有及时喂狗则会发生看门狗超时。看门狗主要由寄存器、计数器和狗叫模块构成:通过寄存器对看门狗进行基本设置，计数器计算狗叫时间，狗叫模块决定看门狗超时后发出的中断或复位方式。
51.作为一种示例，所述主控单元1还包括断电保护时钟模块15；
52.所述断电保护时钟模块15与所述mcu处理模块111连接；
53.其中，当塔基监测装置出现断电或者重启状况，所述断电保护时钟模块15能够在塔基监测装置恢复运行时，保证时钟数值准确。更具体的，断电保护时钟模块15与mcu处理模块111电气连接，断电保护时钟模块15为塔基监测装置提供时钟信息，在塔基监测装置断电或者重启期间，获取此期间的时钟数据信息，并保证时钟继续正常运行；当塔基监测装置恢复运行时，保证塔基监测装置时钟的准确性。
54.作为一种示例，所述主控单元1还包括外部接口模块17；
55.所述外部接口模块17分别与所述北斗定位模块12和所述dtu通讯模块13连接；
56.所述外接设备单元3与所述外部接口模块17连接；
57.所述系统后台单元4与所述外部接口模块17连接。更具体的，外部接口模块17的作用包括提供对塔基监测装置进行调试、参数配置、下载程序等的调试接口以及提供4g天线接口、北斗天线接口、rs485数据接口等。
58.作为一种示例，所述供电单元2包括电池充放电控制模块21、充电模块22和储能模块23；
59.所述电池充放电控制模块21与所述电源管理模块14连接；
60.所述充电模块22与所述电池充放电控制模块21连接，所述储能模块23与所述电池充放电控制模块21连接。更具体的，电源管理模块14与电池充放电控制模块21电气连接。电池充放电控制模块21分别与充电模块22和储能模块23电性连接。充电模块22根据现场坏境可选择太阳能、风能、导线感应取能等方式取电，储能模块23可选铅酸蓄电池、锂电池等进行储电。电池充放电控制器模块具备自动浮充功能、过压保护、欠压保护、过流保护和温度补偿等功能。供电单元2可以根据实际监测需求选取不同的形态：对于需要连续监测数据的塔基沉降、山体滑坡等监测，采用用于大容量特性的储能模块23和大功率特性的充电模块22；对于不需要连续监测数据的导线弧垂监测，采用高能小容量特性的储能模块23和高效小功率特性的充电模块22。
61.作为一种示例，所述外接设备单元3为gnss(globalnavigationsatellite system，全球导航卫星系统)天线装置。更具体的，同时通过同轴延长线连接高增益北斗天线，获取北斗卫星定位坐标。需要说明的是，对于定位精度达到mm级别的塔基沉降、山体滑坡等监测装置，可选择体积较大、信号增益较强的独立天线；对于定位精度不需要达到mm级别的弧垂监测装置，可选择小巧、便于安装的便携天线，从而适配塔基监测装置的不同安装方式。gnss天线装置一般由天线罩、微带辐射器、底板和高频输出插座等部分组成，可对北斗卫星信号进行搜索、接收、增强放大等。
62.本技术还提出了一种塔基监测系统，该塔基监测系统包括塔基监测装置。更具体的，该塔基监测装置的具体结构参照上述实施例，由于本塔基监测系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
63.更具体的，在塔基监测系统中，dtu通讯模块13的作用一是通过运营商网络将装置运行参数信息等传输至系统后台单元4，同时接收系统后台单元4下发的控制指令，实现远程控制；作用二是通过运营商网络从后台获取第二辅助塔基监测装置5上传到系统后台的北斗基准定位坐标，主控处理模块11结合自身采集的北斗监测定位坐标，通过静态rtk(real-time kinematic，实时动态)差分定位计算出监测点修正误差后的北斗坐标，再将北斗坐标转换成地球坐标系，最后dtu通讯模块13将地球坐标上传到系统后台单元4，通过监测坐标变化，实现监测点的空间位移监测，从而实现塔基沉降、导线弧垂变化等监测。需要说明的是，数据存储模块16与主控处理模块11中的mcu处理模块111电气连接，主要用于存储mcu处理模块111处理后的数据，当无线网络通信与后台服务器断开时，能够将需要上送的数据保存，待网络恢复后继续上送，确保数据的完整性。需要说明的是，第二辅助塔基监测装置5的构成可以是与塔基监测装置一样的监测装置，且第二辅助塔基监测装置5的数量可以是1个以上的。即，一个塔基监测系统可以分为塔基监测装置和第二辅助塔基监测装置5，塔基监测装置和第二辅助塔基监测装置5通过系统后台单元4连接；其中，多个第二辅助塔基监测装置5可以共用数公里内的一个塔基监测装置。
64.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
65.以上对本实用新型所提供的一种基于北斗差分定位的塔基监测装置和塔基监测系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。