專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用單頻gnss接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了獲取地面滑動(dòng)、傾斜變形、崩壞等地質(zhì)變化的信息，可以通過(guò)使用各種計(jì)測(cè)裝 置。在預(yù)想有可能發(fā)生地質(zhì)變化的場(chǎng)所預(yù)先設(shè)置收縮計(jì)、傾斜測(cè)定器等計(jì)測(cè)裝置；收縮 計(jì)可以測(cè)定地盤(pán)的變化量、傾斜測(cè)定器可以測(cè)定地盤(pán)的傾斜量。
近年來(lái)，又提出了在計(jì)測(cè)裝置中使用光纖作為傳感器的方法將部分光纖埋設(shè)在地 表下面，在地表上面每隔一定距離打設(shè)樁子，將另一部分光纖掛在這些樁子上，同時(shí)在 樁子處固定有光纖連接的場(chǎng)所。由于光纖具有當(dāng)受到微小的張力變形，其內(nèi)部傳送的 光信號(hào)損失就會(huì)增加的特性，因此，在設(shè)置有計(jì)測(cè)裝置的場(chǎng)所，如果有地質(zhì)變化，光纖 就會(huì)受到張力，將會(huì)出現(xiàn)光傳送損失的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)還有光纖的光信號(hào)損失的結(jié)構(gòu)。因此， 根據(jù)這種計(jì)測(cè)裝置，通過(guò)地質(zhì)變化而連動(dòng)地引起光纖發(fā)生變形，計(jì)算這種光纖變形引起 的光傳送損失，就可以把握導(dǎo)致光纖變形原因的地質(zhì)變化情形。
另外，還有一種方法，是在計(jì)測(cè)裝置上安裝有多個(gè)突起的檢出部，在這些突起的檢 出部處，使光纖以光傳送損失小的狀態(tài)為回路直徑巻繞。在這種計(jì)測(cè)裝置中，由于在有 地質(zhì)變形的測(cè)定場(chǎng)所之間存在距離，如果光纖被拉伸，測(cè)定場(chǎng)所的回路直徑就會(huì)減少， 光纖產(chǎn)生光損失；對(duì)上述方法稍作改進(jìn)，還提出了一種在同一直徑的回路中設(shè)置有多個(gè) 固有的松弛點(diǎn)的計(jì)測(cè)裝置。
上述方法中，都是使用光纖測(cè)定地質(zhì)變化，由于地質(zhì)的變化，而光纖被拉伸，計(jì)測(cè) 裝置中從原先少的光纖到多的光纖回路直徑減少，以一定順序的階段性的不同光纖中能 夠產(chǎn)生光損失，所以能夠測(cè)定地質(zhì)的變化量。
除了上述使用光纖測(cè)定地質(zhì)變化外，還有一類(lèi)方法利用雙頻率的GNSS接收機(jī)測(cè)定 地質(zhì)變化。該接收機(jī)用于精密測(cè)量，將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)與接收機(jī)的端部和PC (計(jì)算機(jī))連 接，用移動(dòng)盤(pán)或存儲(chǔ)卡將觀測(cè)數(shù)據(jù)帶回，在計(jì)算中心進(jìn)行基線(xiàn)解析。做完基線(xiàn)解析時(shí)，如果解析的結(jié)果反常或觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度低，則有必要另找時(shí)間再做觀測(cè)。
而且，由于測(cè)量用的雙頻率的GNSS接收機(jī)，需要長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量， 一天內(nèi)要測(cè)量數(shù)個(gè)小 時(shí)，所以連續(xù)觀測(cè)需要用AC (交流)電源，接收機(jī)消耗的電力很大。
其次，為了帶回觀測(cè)數(shù)據(jù)，需要準(zhǔn)備無(wú)線(xiàn)設(shè)備、無(wú)線(xiàn)設(shè)備的電源、無(wú)線(xiàn)設(shè)備的天線(xiàn)、 GNSS接收機(jī)與無(wú)線(xiàn)設(shè)備的連接、通信用的通信控制軟件等。
同時(shí)，雙頻GNSS接收機(jī)是使用信號(hào)感度低的L2頻率和一般的Ll頻率接收機(jī)對(duì)GNSS衛(wèi) 星進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)的在基準(zhǔn)站和監(jiān)測(cè)站之間進(jìn)行補(bǔ)正數(shù)據(jù)的通信。為在短時(shí)間內(nèi)測(cè)定位置， 雙頻GNSS接收機(jī)自身要耗費(fèi)很大電量，而且為能使無(wú)線(xiàn)電設(shè)備、電腦和全部功能同時(shí)進(jìn)行工 作，設(shè)備整體的耗電量就更大。
還有，由于解析結(jié)果的測(cè)位精度低，作為考慮很多變位原因等的變位觀測(cè)系統(tǒng)存在 功能不足的問(wèn)題。
總之，利用雙頻率的GNSS接收機(jī)測(cè)定地質(zhì)變化，存在以下問(wèn)題
(1) 耗電量大；只有自帶電源而不能連續(xù)觀測(cè)；
(2) 由于沒(méi)有設(shè)置而不能進(jìn)行返回操作式觀測(cè)，因此，影響誤差的因素不能集中， 測(cè)量誤差大。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變 化的系統(tǒng)。
通過(guò)利用距地球地表2萬(wàn)千米上空旋繞的GNSS衛(wèi)星，利用其空間坐標(biāo)，其測(cè)定量沒(méi)有測(cè) 量界限，避免了因使用光纖測(cè)定地質(zhì)變化而帶來(lái)的問(wèn)題； 本實(shí)用新型中的技術(shù)方案如下
一種利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，包括-. 監(jiān)測(cè)模塊，用于獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)； 匯集模塊，用于匯集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 監(jiān)控中心模塊，用于對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線(xiàn)解析； 匯集模塊包括-
GNSS接收單元，包括GNSS天線(xiàn)部和GNSS接收機(jī)，用于接收GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)； 通信控制單元，包括微型計(jì)算機(jī)部，時(shí)鐘部，存儲(chǔ)部，用于控制通信；微型計(jì)算機(jī) 部包括中央處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器，寄存器；中央處理器具有中斷控制器，串行通信端口，通用的并行輸入輸出端口和計(jì)數(shù)器的功能；寄存器保存時(shí)刻信息，時(shí)刻信息 以GNSS時(shí)間體系為標(biāo)準(zhǔn)；
數(shù)據(jù)處理單元，用于處理接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)；
電源單元，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，用于為GNSS監(jiān)測(cè)裝置提供電源；電源單元中 的太陽(yáng)能電池具有為GNSS接收單元提供電源，及為蓄電池充電的功能，當(dāng)所述太陽(yáng)能電 池停止工作時(shí)，蓄電池具有為GNSS接收單元提供電源的功能。
無(wú)線(xiàn)電通信機(jī)單元，用于傳送GNSS衛(wèi)星和GNSS接收單元之間信息；
監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，匯集模塊接收所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到 監(jiān)控中心，最后，監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線(xiàn)解析。
其中，該系統(tǒng)還包括中繼模塊，用于接收從監(jiān)測(cè)站發(fā)送的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 再發(fā)送到匯集站；
該系統(tǒng)還包括基準(zhǔn)模塊；
中繼模塊和基準(zhǔn)模塊具體包括
GNSS接收單元，包括GNSS天線(xiàn)部和GNSS接收機(jī)，用于接收GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)； 通信控制單元，包括微型計(jì)算機(jī)部，時(shí)鐘部，存儲(chǔ)部，用于控制通信；所述微型計(jì) 算機(jī)部包括中央處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器，寄存器；所述中央處理器具有中斷控 制器，串行通信端口，通用的并行輸入輸出端口和計(jì)數(shù)器的功能；所述寄存器保存時(shí)刻信 息，所述時(shí)刻信息以GNSS時(shí)間體系為標(biāo)準(zhǔn)；
數(shù)據(jù)處理單元，用于處理接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)；
電源單元，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，用于為GNSS監(jiān)測(cè)裝置提供電源； 無(wú)線(xiàn)電通信機(jī)單元，用于傳送GNSS衛(wèi)星和所述GNSS接收單元之間信息。 通信控制單元中的時(shí)鐘部包括溫度補(bǔ)償石英晶體振蕩器，溫度補(bǔ)償石英晶體振蕩器具
有控制GNSS監(jiān)測(cè)裝置工作的啟動(dòng)和停止功能。
通信控制單元中的存儲(chǔ)部保存來(lái)自GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)，具有將信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送至第
二通信控制單元的功能。
通信控制單元中的時(shí)鐘部具有根據(jù)GNSS接收單元修正內(nèi)部時(shí)刻的功能。具體通過(guò)-
啟動(dòng)中央處理器，中央處理器監(jiān)視GNSS接收單元，并依據(jù)GNSS接收單元，對(duì)微型計(jì)算
機(jī)部中的寄存器中的時(shí)刻信息進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)修正時(shí)鐘部的內(nèi)部時(shí)刻。
本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，使用太陽(yáng)能電池作為自主電源進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，以及可以在
較短時(shí)間內(nèi)取得絕對(duì)位置，精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化，從而可以及時(shí)的對(duì)泥石流、山體滑坡以及其他的自然災(zāi)害做出精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)。

圖1是實(shí)施例中利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖； 圖2是實(shí)施例中監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站的構(gòu)成圖； 圖3是實(shí)施例中監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站的示意圖； 圖4是實(shí)施例中匯集站的構(gòu)成圖； 圖5是實(shí)施例中匯集站的示意圖
圖6是實(shí)施例中通信控制單元的構(gòu)成圖7是實(shí)施例中通信控制單元的工作流程圖8是實(shí)施例中通信控制單元的維修保養(yǎng)處理任務(wù)流程圖9是實(shí)施例中匯集站數(shù)據(jù)處理部的工作流程圖
圖io是實(shí)施例中匯集站與監(jiān)控中心之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí) 施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本實(shí)施例提供一種利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)。
圖1為利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖，其中，圖中標(biāo)號(hào)l代 表最基本的l個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的構(gòu)成情形；標(biāo)號(hào)2代表沒(méi)有單獨(dú)的基準(zhǔn)站，由匯集站兼基準(zhǔn)站 的情形；標(biāo)號(hào)3代表匯集站兼作中繼站及基準(zhǔn)站使用的情形。
單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站，對(duì)收集來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼的中繼 站，匯集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯集站及對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線(xiàn)解析、對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及基線(xiàn)解析結(jié)果數(shù) 據(jù)進(jìn)行匯集、儲(chǔ)存以及閱讀的監(jiān)測(cè)中心構(gòu)成。
基線(xiàn)解析是基準(zhǔn)站與監(jiān)測(cè)站之間的距離以GNSS接收機(jī)與GNSS接收機(jī)重復(fù)監(jiān)測(cè)出的 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使用基線(xiàn)解析程序?qū)€(xiàn)長(zhǎng)向量(三維的變化量)進(jìn)行重復(fù)精密運(yùn)算， 基線(xiàn)長(zhǎng)的變化由時(shí)間體系來(lái)監(jiān)視。
la是基準(zhǔn)站、lb、 lc、 ld時(shí)監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)站與基準(zhǔn)站使用的機(jī)器沒(méi)有區(qū)別，任何一 個(gè)監(jiān)測(cè)站都可以成為基準(zhǔn)站，因?yàn)槭潜O(jiān)測(cè)站與基準(zhǔn)站之間基線(xiàn)長(zhǎng)的變化，基準(zhǔn)站要設(shè)置 在不受變位影響的地方，l個(gè)監(jiān)視點(diǎn)是由監(jiān)測(cè)站、基準(zhǔn)站、匯集站為一個(gè)集體組成。監(jiān)測(cè)站的數(shù)量是根據(jù)監(jiān)視點(diǎn)的規(guī)模來(lái)決定。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站數(shù)量越多，越能清楚的掌 握面的變化，所以，對(duì)監(jiān)測(cè)地形復(fù)雜、建筑物來(lái)說(shuō)， 一般會(huì)設(shè)置比較多的監(jiān)測(cè)站和基準(zhǔn) 站。
因?yàn)閰R集站安裝了數(shù)據(jù)處理器，如再將基線(xiàn)解析程序安裝上去的話(huà)，就可以看到基 線(xiàn)解析結(jié)果。同時(shí)監(jiān)控中心也安裝上基線(xiàn)解析程序，就可以由中心進(jìn)行總括運(yùn)算處理。
圖2是監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站的構(gòu)成圖，由通信控制單元2a、無(wú)線(xiàn)電設(shè)備2b、供電控制器 2c、蓄電池2d所組成。監(jiān)測(cè)站的電源全部是由太陽(yáng)能電池板4來(lái)供電，發(fā)出的電在提供 給通信控制單元2a與無(wú)線(xiàn)電設(shè)備2b的同時(shí)，通過(guò)供電控制器2c轉(zhuǎn)送到蓄電池，為蓄電 池充電。蓄電池2d可以在太陽(yáng)能電池不發(fā)電的夜間或下雨時(shí)為監(jiān)測(cè)站控制單元提供必要 的電力。供電控制器2c的作用是判斷蓄電池2d的電量，控制蓄電池2d的充電與放電。
上述由2a、 2b、 2c、 2d構(gòu)成的控制單元收納在3個(gè)經(jīng)過(guò)耐環(huán)境(溫度、濕度、風(fēng)雨、 防塵)處理的機(jī)箱內(nèi)。
5a是與匯集站間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電通信的無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)。5d是從無(wú)線(xiàn)電設(shè)備為無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)供
電及信號(hào)的同軸電纜。
2a通信控制單元的作用是將GNSS接收機(jī)la收集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、收藏到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 卡，及控制2b無(wú)線(xiàn)電設(shè)備的電源0N、 OFF，并控制監(jiān)測(cè)站與匯集站間的無(wú)線(xiàn)電通信。
通信控制單元2a根據(jù)GNSS接收機(jī)la所求出的GNSS時(shí)間剛好與預(yù)先設(shè)置的時(shí)間吻 合時(shí)(例如每1個(gè)小時(shí)、每4個(gè)小時(shí)、每6個(gè)小時(shí)、每12個(gè)小時(shí)等)，匯集站的無(wú)線(xiàn) 電設(shè)備將與監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站進(jìn)行通信，并從監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。另外，根據(jù) 數(shù)據(jù)處理器5數(shù)據(jù)收集程序來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集時(shí)間的變更設(shè)置，也可以通過(guò)匯集站對(duì)各監(jiān) 測(cè)站及基準(zhǔn)站發(fā)送指定時(shí)間變更數(shù)據(jù)。
與匯集站進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電通信時(shí)，如果所有監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站進(jìn)行任意通話(huà)，將有可能導(dǎo) 致數(shù)據(jù)被重復(fù)發(fā)送，所以將監(jiān)測(cè)站、基準(zhǔn)站及匯集站的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備以預(yù)先分配的ID (識(shí) 別標(biāo)識(shí))為基礎(chǔ)，使其與GNSS時(shí)間同步，在指定時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，例如，將發(fā) 送一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)所需時(shí)間作為時(shí)隙(time slot)，為使時(shí)隙不重復(fù)，由ID制成發(fā)送 時(shí)機(jī)，在此時(shí)間內(nèi)發(fā)送一批數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)，可以防止多臺(tái)無(wú)線(xiàn)電設(shè)備同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。
la是GNSS接收機(jī)，lb是GNSS接收機(jī)的保護(hù)罩，罩子的作用是防止雪或沙塵堆積在 GNSS天線(xiàn)上降低GNSS電波的感度，或?qū)︼L(fēng)雨等的影響。
GNSS接收機(jī)從多個(gè)GNSS衛(wèi)星接收電波，在求GNSS時(shí)間的同時(shí)，使其與GNSS時(shí)間同 步，并對(duì)此接收點(diǎn)每秒進(jìn)行三維的位置測(cè)定。三維速度(移動(dòng)方向和其方向的速度)在一定周期，例如每30秒或每60秒對(duì)載波相位數(shù)據(jù)的累計(jì)值進(jìn)行反復(fù)求解。其實(shí)，接 收點(diǎn)的GNSS天線(xiàn)從視野內(nèi)所存在的測(cè)位所需數(shù)量的GNSS衛(wèi)星上接收電波。
圖4是匯集站的構(gòu)成圖，由2a通信控制單元，無(wú)線(xiàn)電設(shè)備2b， AC-DC電壓變換器2c， 供電控制器2d，蓄電池2e所組成。匯集站的電源全部由AC電源變換為使用的DC電壓， 在提供給通信控制單元2a和無(wú)線(xiàn)電設(shè)備2b的同時(shí)，通過(guò)供電控制器2d轉(zhuǎn)送到蓄電池 2e，為電池2e充電。電池2e可以在AC電源停電時(shí)為匯集站控制單元提供必要的電力。 供電控制器2d的作用是判斷蓄電池的電量，控制電池2e的充電與放電。
上述由2a、 2b、 2c、 2d、 2e構(gòu)成的控制單元收納在3個(gè)經(jīng)過(guò)耐環(huán)境(溫度、濕度、 風(fēng)雨、防塵)處理的機(jī)箱內(nèi)。
4a是與匯集站間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電通信的無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)。4d是從無(wú)線(xiàn)電設(shè)備為無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)供 電及信號(hào)的同軸電纜。
通信控制單元2a的作用是將GNSS接收機(jī)la收集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，收藏到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 卡，及控制無(wú)線(xiàn)電設(shè)備2b的電源0N、 OFF,并控制監(jiān)測(cè)站與匯集站間的無(wú)線(xiàn)電通信及與 數(shù)據(jù)處理器4間的通信。
匯集站通過(guò)ADSL7與通信工作人員8線(xiàn)路之間進(jìn)行通信控制，將匯集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通 過(guò)數(shù)據(jù)處理器4 (使用IP網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信)發(fā)送到監(jiān)控中心。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的匯集是數(shù)據(jù)處理器的內(nèi)部時(shí)間與預(yù)先設(shè)置的指定時(shí)間吻合時(shí)(例如每1 個(gè)小時(shí)、每4個(gè)小時(shí)、每6個(gè)小時(shí)、每12個(gè)小時(shí)等)，數(shù)據(jù)處理器將通信控制單元內(nèi)保 存在存儲(chǔ)卡部的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及基準(zhǔn)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)讀取到數(shù)據(jù)處理器的記憶媒介。
被記錄到記憶媒介中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在被安裝有基線(xiàn)解析程序的數(shù)據(jù)處理器內(nèi)進(jìn)行處 理。如安裝的基線(xiàn)解析程序簽署了使用許可的話(huà)，基線(xiàn)解析后數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將通過(guò)與 數(shù)據(jù)處理器連接的通信線(xiàn)路傳送到監(jiān)控中心的FTP服務(wù)器，如安裝的基線(xiàn)解析程序沒(méi)有 得到使用許可的話(huà)，只有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被傳送到監(jiān)控中心。
監(jiān)測(cè)站、基準(zhǔn)站及匯集站的通信控制單元2a主要是為電池工作而設(shè)計(jì)，主要功能是 控制電源的開(kāi)啟。例如GNSS接收機(jī)、GNSS接收機(jī)接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等一直保持連續(xù)工作。 而從無(wú)線(xiàn)電設(shè)備與其他傳感器傳來(lái)的信號(hào)由GNSS時(shí)間進(jìn)行管理，需要時(shí)將提供所需時(shí)間 的電源， 一旦工作完成將停止供電。
圖5是匯集站的示意圖，la是GNSS接收機(jī)，lb是GNSS接收機(jī)的保護(hù)罩，罩子的作 用是防止雪或沙塵堆積在GNSS天線(xiàn)上降低GNSS電波的感度，或?qū)︼L(fēng)雨等的影響。
GNSS接收機(jī)從多個(gè)GNSS衛(wèi)星接收電波，在求得GNSS時(shí)間的同時(shí)，使其與GNSS時(shí)間同步，并對(duì)此接收點(diǎn)每秒進(jìn)行三維的位置測(cè)量。三維速度(移動(dòng)方向和其方向的速度) 在一定周期，例如每30秒或每60秒對(duì)載波相位數(shù)據(jù)的累計(jì)值進(jìn)行反復(fù)求解。其實(shí)， 接收點(diǎn)的GNSS天線(xiàn)從視野內(nèi)所存在的測(cè)位所需數(shù)量的GNSS衛(wèi)星上接收電波。
圖6是通信控制單元的構(gòu)成圖，各監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站的通信控制單元均安裝有存儲(chǔ)卡， 接收的全部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將被暫存。
當(dāng)監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站被存儲(chǔ)卡暫存的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，被識(shí)別出是未發(fā)送數(shù)據(jù)后，將作為未 登記的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向上位的中繼站及匯集站進(jìn)行繼續(xù)發(fā)送。
最終，匯集站的數(shù)據(jù)處理器內(nèi)的記錄器內(nèi)的數(shù)據(jù)將被數(shù)據(jù)庫(kù)化。
另外，在被匯集站確認(rèn)為數(shù)據(jù)有遺漏時(shí)，匯集站還可以向相關(guān)監(jiān)測(cè)站或基準(zhǔn)站發(fā)送 遺漏數(shù)據(jù)再發(fā)送指令的確認(rèn)功能。
當(dāng)通信功能發(fā)生故障時(shí)，可以回收該監(jiān)測(cè)站及基準(zhǔn)站的存儲(chǔ)卡或到現(xiàn)場(chǎng)將存儲(chǔ)卡內(nèi) 的內(nèi)容讀取到電腦內(nèi)，使重要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遺漏保留在最小限度。
存儲(chǔ)卡內(nèi)記錄的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在超過(guò)記錄容量時(shí)，舊數(shù)據(jù)將被新數(shù)據(jù)覆蓋或由電腦讀取 后在電腦內(nèi)直接刪除卡存的內(nèi)容。
圖7為通信控制單元的工作流程圖，
圖8是通信控制單元的維修保養(yǎng)處理任務(wù)流程圖9是匯集站數(shù)據(jù)處理部的工作流程圖； 現(xiàn)結(jié)合上述附圖，說(shuō)明如下 1-1.初始化處理部 此處理部實(shí)施以下初始化。 Q)CTSS接收機(jī)初期設(shè)置 0)清除發(fā)送隊(duì)列
各收發(fā)信緩沖清除
◎ LED的初期設(shè)置
0)信息管理參照表(公用參照表)的初始化
◎監(jiān)測(cè)站工作標(biāo)志-OFF
1-2.定時(shí)任務(wù)
此定時(shí)任務(wù)實(shí)施以下處理
0)為各任務(wù)時(shí)間發(fā)送信息
各處理的超時(shí)管理進(jìn)行各處理所需定時(shí)計(jì)算，通知超時(shí)。 0)LED顯示管理 1-3.電源監(jiān)視處理
檢查在每個(gè)一定時(shí)間內(nèi)電源是否被中斷。
如查出電源有被中斷的話(huà)，可發(fā)送電源OFF報(bào)告電文。
電壓在一定值時(shí)，電源OFF報(bào)告電文可以發(fā)送，
電源OFF報(bào)告電文有無(wú)發(fā)信在維修保養(yǎng)菜單內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。
1-4. GNSS接收處理部
此處理部實(shí)施以下處理-
②從GNSS接收機(jī)接收數(shù)據(jù)
從GNSS接收機(jī)接收1秒輸出一次的數(shù)據(jù) Oi提取GNSS接收數(shù)據(jù)
從GNSS接收數(shù)據(jù)中提取緯度、經(jīng)度、方位、速度、GNSS測(cè)位狀態(tài)、測(cè)位時(shí)刻。
◎ GNSS數(shù)據(jù)組
各GNSS數(shù)據(jù)在公共參照表中形成組
◎ GNSS數(shù)據(jù)輸出
將GNSS接收機(jī)接收的數(shù)據(jù)從維修保養(yǎng)端口輸出 0RTC時(shí)間補(bǔ)正
將監(jiān)測(cè)站的電源ON后，使用GNSS時(shí)刻(GNSS測(cè)位狀態(tài)為有效)對(duì)監(jiān)測(cè)站的RTC進(jìn) 行補(bǔ)正。(設(shè)置為起動(dòng)后只補(bǔ)正一 次) 1-5.無(wú)線(xiàn)電接收部 此處理部實(shí)施以下處理 0)接收數(shù)據(jù)的解析
確認(rèn)接收的數(shù)據(jù)的整合性(是否按規(guī)則)，并進(jìn)行電文解析。
@任意發(fā)出呼叫應(yīng)答電文處理
解除任意發(fā)出呼叫應(yīng)答等待狀態(tài)
設(shè)置如果不在呼出中，LED忽亮忽滅的燈將變?yōu)辄c(diǎn)燈的指令、信號(hào)器鳴動(dòng)發(fā)出"PI、 PI"聲的指令。
呼出要求電文處理 發(fā)送個(gè)別呼出應(yīng)答電文。將監(jiān)測(cè)站的狀態(tài)改為呼出中。
下達(dá)LED顯示為呼出中的指令，信號(hào)器鳴動(dòng)發(fā)出"PI— 、 PI—"聲。
0)試驗(yàn)信號(hào)電文接收處理
發(fā)送試驗(yàn)應(yīng)答信號(hào)電文。
如接收到附加?xùn)嗽?xún)參數(shù)試驗(yàn)信號(hào)電文時(shí)，可附加所需參數(shù)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)電文。 如接收到附加參數(shù)更新數(shù)據(jù)試驗(yàn)信號(hào)電文時(shí)，可更新所定的參數(shù)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)電文。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)電文接收處理
如接收到發(fā)送給被連接在選擇端口上的機(jī)器的電文，就將數(shù)據(jù)傳給選擇機(jī)器通信處 理模塊。
無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路連接處理(接收) 進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路連接處理時(shí)的應(yīng)答接收。 1-6.發(fā)送變故處理部 此處理部實(shí)施以下處理 由于狀態(tài)變化而發(fā)出呼叫
在儀器的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，由于狀態(tài)變化而發(fā)送任意發(fā)出呼叫電文。
將狀態(tài)改為任意發(fā)出呼叫應(yīng)答等待狀態(tài)。
0)定期發(fā)送呼叫
無(wú)發(fā)送時(shí)間※之間，如不發(fā)生發(fā)送變故(發(fā)出呼叫的狀態(tài))的話(huà)，將定時(shí)發(fā)送任意 發(fā)出呼叫電文。(根據(jù)設(shè)置還可以在發(fā)送隊(duì)列進(jìn)行登記)將狀態(tài)改為任意發(fā)出呼叫應(yīng)答 等待狀態(tài)。
"D無(wú)通信監(jiān)視信號(hào)發(fā)出呼叫
如在預(yù)先記錄的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有進(jìn)行通信的話(huà)，為防止無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路中斷將發(fā)送無(wú)通信監(jiān) 視信號(hào)。
O發(fā)出呼叫條件初始化
如定期發(fā)出呼叫發(fā)生變故，可將定期發(fā)出呼叫定時(shí)初始化，從那時(shí)起將開(kāi)始新的評(píng)價(jià)。
査出儀器停止時(shí)的發(fā)出呼叫
在監(jiān)測(cè)站電源中斷時(shí)，任意發(fā)出呼叫電文(電源OFF報(bào)告電文)將只登記一次。 監(jiān)測(cè)站的電源電壓在一定值時(shí)可以發(fā)送。
電源OFF報(bào)告電文發(fā)出后，監(jiān)測(cè)站將中斷電源(沒(méi)有從監(jiān)控中心來(lái)的應(yīng)答電文)。此功能是可以進(jìn)行ON/OFF切換。
1-7.無(wú)線(xiàn)電發(fā)送處理部
此處理部實(shí)施以下處理
登記發(fā)送隊(duì)列
管理給隊(duì)列內(nèi)電文的登記。
O)發(fā)送發(fā)送隊(duì)列
按順序發(fā)送排隊(duì)等待的電文。
超時(shí)重新執(zhí)行處理
被發(fā)送電文的超時(shí)重新執(zhí)行處理。
o無(wú)線(xiàn)電路連接處理(發(fā)送處理)
1-8.擴(kuò)展端口通信處理部
此處理部實(shí)施以下處理
擴(kuò)展端口接收處理
按照擴(kuò)展端口通信順序從擴(kuò)展末端接收數(shù)據(jù)。 (O)擴(kuò)展端口發(fā)送處理
按照擴(kuò)展端口通信順序從擴(kuò)展末端發(fā)送數(shù)據(jù)。 1-9. 1/0端口處理部
此處理部實(shí)施以下處理 0)平行端口輸入處理
讀出平行端口 0平行端口輸出處理
按照擴(kuò)展端口通信順序從擴(kuò)展末端發(fā)送數(shù)據(jù)。 1-10.無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路連接監(jiān)視處理 此處理部實(shí)施以下處理
經(jīng)常監(jiān)視無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路的連接狀態(tài)[連接/中斷] * 監(jiān)視控制信號(hào)線(xiàn)DSR、 CTS
如DSR、 CTS不管哪個(gè)成為OFF (0)的話(huà)，變?yōu)?N (1)為止計(jì)算時(shí)間。 DSR、 CTS
5秒以?xún)?nèi)0N (1):將電路強(qiáng)制中斷，對(duì)發(fā)送變故處理部設(shè)置電路連接處理標(biāo)志。 5秒以后0N(1):如DCD成為ON(l)的話(huà)，對(duì)發(fā)送變故處理部設(shè)置對(duì)話(huà)期間標(biāo)志。如DCD成為OFF (0)的話(huà)，對(duì)發(fā)送變故處理部設(shè)置電路連接處理標(biāo)志。 *監(jiān)視控制信號(hào)線(xiàn)DCD
如DCD成為OFF (0)的話(huà)，對(duì)發(fā)送變故處理部設(shè)置電路連接處理標(biāo)志。 如果使用再連接處理無(wú)法連接線(xiàn)路的話(huà)，每ioo秒對(duì)發(fā)送變故處理部設(shè)置電路連接 處理標(biāo)志。
l-ll.通信控制單元的LED顯示處理部 此處理部實(shí)施以下處理
LED1:通信控制單元工作時(shí)，燈以l秒為周期忽亮忽滅閃的狀態(tài)。 LED2:從外部接收數(shù)據(jù)時(shí)一直是點(diǎn)燈狀態(tài)。
LED3:與監(jiān)控中心連接對(duì)話(huà)期間時(shí)是點(diǎn)燈狀態(tài)，電文發(fā)送后的等待應(yīng)答時(shí)是忽亮忽 滅閃的狀態(tài)。
LED4:無(wú)線(xiàn)電路連接中時(shí)是點(diǎn)燈狀態(tài)。 1-12.信號(hào)器處理部 此處理部實(shí)施以下處理 0)信號(hào)器鳴動(dòng)管理
從監(jiān)控中心接受應(yīng)答電文時(shí)發(fā)出"PI、 PI"聲
應(yīng)答電文無(wú)應(yīng)答時(shí)(從按下?tīng)顟B(tài)開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)50seo后)會(huì)發(fā)出"PI—"的聲音。 個(gè)別呼叫時(shí)發(fā)出"PI— 、 PI— 、 PI—、 PI— 、 PI— " *到被指定的時(shí)間(在維修保養(yǎng)菜單設(shè)置)經(jīng)過(guò)為止一直繼續(xù)進(jìn)行處理。 1-13.維修保養(yǎng)處理任務(wù)
圖IO是匯集站與監(jiān)控中心之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(TCP/IP或UDP通信)的示意圖，結(jié)合 附圖敘述如下
U)數(shù)據(jù)的發(fā)送
發(fā)送項(xiàng)目處理部是使用自己IP地址、監(jiān)控中心IP地址、端口號(hào)碼制成UDP信息包。 制成的UDP信息包收藏在IP信息包發(fā)送到監(jiān)控中心的軟件。
(2)數(shù)據(jù)的接收 從監(jiān)控中心軟件里將接收到的IP信息包內(nèi)的UDP信息包取出。 無(wú)線(xiàn)接收處理部是對(duì)自己IP地址、監(jiān)控中心IP地址、端口號(hào)碼進(jìn)行確認(rèn)。本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，通過(guò)采用蓄電池，使GNSS接收機(jī)能夠連續(xù)工作，從而能保持 GNSS接收機(jī)的衛(wèi)星補(bǔ)足、追尾狀態(tài)；有很多時(shí)候會(huì)根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，需要求出與其環(huán)境 相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如:該裝置應(yīng)用在滑坡監(jiān)測(cè)時(shí),與其周邊地區(qū)的降雨量之間的關(guān)系就是一個(gè)很 重要的相關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。因此該裝置具有在GNSS監(jiān)測(cè)時(shí)，將外部設(shè)置的其他的環(huán)境監(jiān)測(cè) 裝置監(jiān)測(cè)出的數(shù)據(jù)取來(lái)放在一起，作為一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到匯集中心的功能。
本實(shí)用新型中的技術(shù)方案可以用于地質(zhì)變化觀測(cè)，對(duì)橋墩或道路的高架橋墩的位移、建 筑物位移的測(cè)量，在泥石流和滑坡等自然災(zāi)害預(yù)警上能起到很好的災(zāi)害預(yù)報(bào)作用。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的 精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)模塊，用于獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；匯集模塊，用于匯集所述監(jiān)測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；監(jiān)控中心模塊，用于對(duì)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線(xiàn)解析；所述匯集模塊包括GNSS接收單元，包括GNSS天線(xiàn)部和GNSS接收機(jī)，用于接收GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)；通信控制單元，包括微型計(jì)算機(jī)部，時(shí)鐘部，存儲(chǔ)部，用于控制通信；所述微型計(jì)算機(jī)部包括中央處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器，寄存器；所述中央處理器具有中斷控制器，串行通信端口，通用的并行輸入輸出端口和計(jì)數(shù)器的功能；所述寄存器保存時(shí)刻信息，所述時(shí)刻信息以GNSS時(shí)間體系為標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)處理單元，用于處理接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)；電源單元，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，用于為GNSS監(jiān)測(cè)裝置提供電源；所述電源單元中的太陽(yáng)能電池具有為所述GNSS接收單元提供電源，及為所述蓄電池充電的功能，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池停止工作時(shí)，所述蓄電池具有為所述GNSS接收單元提供電源的功能；無(wú)線(xiàn)電通信機(jī)單元，用于傳送GNSS衛(wèi)星和所述GNSS接收單元之間信息；監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所述匯集模塊接收所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后，將所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到所述監(jiān)控中心，最后，所述監(jiān)控中心對(duì)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線(xiàn)解析。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其特征在于，所 述系統(tǒng)還包括中繼模塊，所述中繼模塊用于接收從所述監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后將 所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到所述匯集模塊；所述中繼模塊具體包括GNSS接收單元，包括GNSS天線(xiàn)部和GNSS接收機(jī)，用于接收GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)； 通信控制單元，包括微型計(jì)算機(jī)部，時(shí)鐘部，存儲(chǔ)部，用于控制通信；所述微型計(jì) 算機(jī)部包括中央處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器，寄存器；所述中央處理器具有中斷控 制器，串行通信端口，通用的并行輸入輸出端口和計(jì)數(shù)器的功能；所述寄存器保存時(shí)刻信 息，所述時(shí)刻信息以GNSS時(shí)間體系為標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)處理單元，用于處理接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)；電源單元，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，用于為GNSS監(jiān)測(cè)裝置提供電源； 無(wú)線(xiàn)電通信機(jī)單元，用于傳送GNSS衛(wèi)星和所述GNSS接收單元之間信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2中任一項(xiàng)所述的利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括基準(zhǔn)模塊，所述基準(zhǔn)模塊具體包括GNSS接收單元，包括GNSS天線(xiàn)部和GNSS接收機(jī)，用于接收GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)； 通信控制單元，包括微型計(jì)算機(jī)部，時(shí)鐘部，存儲(chǔ)部，用于控制通信；所述微型計(jì)算機(jī)部包括中央處理器，只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存儲(chǔ)器，寄存器；所述中央處理器具有中斷控制器，串行通信端口，通用的并行輸入輸出端口和計(jì)數(shù)器的功能；所述寄存器保存時(shí)刻信息，所述時(shí)刻信息以GNSS時(shí)間體系為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理單元，用于處理接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)；電源單元，包括太陽(yáng)能電池，蓄電池，用于為GNSS監(jiān)測(cè)裝置提供電源； 無(wú)線(xiàn)電通信機(jī)單元，用于傳送GNSS衛(wèi)星和所述GNSS接收單元之間信息。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其 特征在于，所述通信控制單元中的時(shí)鐘部包括用于控制GNSS監(jiān)測(cè)裝置工作的啟動(dòng)和停止的 溫度補(bǔ)償石英晶體振蕩器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其 特征在于，所述通信控制單元中的存儲(chǔ)部保存來(lái)自所述GNSS衛(wèi)星的信號(hào)數(shù)據(jù)，并且將所述信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送至第二通信控制單元。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其 特征在于，所述通信控制單元中的時(shí)鐘部根據(jù)所述GNSS接收單元修正內(nèi)部時(shí)刻。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，其特征在于， 所述通信控制單元中的時(shí)鐘部根據(jù)所述GNSS接收單元修正內(nèi)部時(shí)刻，具體通過(guò)啟動(dòng)所 述中央處理器，所述中央處理器監(jiān)視所述GNSS接收單元，并依據(jù)所述GNSS接收單元， 對(duì)所述微型計(jì)算機(jī)部中的寄存器中的時(shí)刻信息進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)修正時(shí)鐘部的內(nèi)部時(shí)刻。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用單頻GNSS接收機(jī)監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化的系統(tǒng)，屬于地質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)模塊，匯集模塊，監(jiān)控中心模塊，匯集模塊包括GNSS接收單元，通信控制單元，數(shù)據(jù)處理單元，電源單元，無(wú)線(xiàn)電通信機(jī)單元，監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，匯集模塊接收所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到所述監(jiān)控中心，最后，監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線(xiàn)解析。通過(guò)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，可以精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)地質(zhì)變化，從而可以及時(shí)的對(duì)泥石流、山體滑坡和其他的自然災(zāi)害做出精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)。
文檔編號(hào)G01B21/32GK201352115SQ20082012347
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者文 武, 角谷一明 申請(qǐng)人:文 武