4S一體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種4S一體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：形變監(jiān)測(cè)站，由形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)和風(fēng)光一體化野外電源組成；數(shù)據(jù)中心，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述形變監(jiān)測(cè)站相連，用于對(duì)來(lái)自形變監(jiān)測(cè)站的GPS數(shù)據(jù)、以及地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，并對(duì)形變監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制。本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)提供一種高精度、高可靠性、全功能、低成本，全局、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)、同步、長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定的低運(yùn)行成本監(jiān)測(cè)與維護(hù)，以及容易普及推廣的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可應(yīng)用于快變形、慢變形以及全過(guò)程型地質(zhì)災(zāi)害的形變監(jiān)測(cè)和形變預(yù)警。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)
，具體為ー種4S —體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可應(yīng)用于快變形、慢變形以及全過(guò)程型地質(zhì)災(zāi)害的形變監(jiān)測(cè)和形變預(yù)警。
技術(shù)介紹
本技術(shù)中4S特指以下4個(gè)系統(tǒng)GPS (Global Positioning System全球定位系統(tǒng))；GIS (Geographic Information System 地理信息系統(tǒng))；RS (Remote Sensing 遙感)以及CS (Comunication System通信系統(tǒng))。根據(jù)計(jì)算機(jī)組成原理對(duì)GPS、GIS、RS> CS各個(gè)系統(tǒng)的專(zhuān)有功能進(jìn)行重新組織，產(chǎn)生具有緊密物理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)融合特征的新的系統(tǒng)和新的功能體系，其過(guò)程和結(jié)果稱(chēng)為4S —體化。4S —體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以4S —體化為底層結(jié)構(gòu)的用于形變監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。由于自然和人為地質(zhì)作用對(duì)地質(zhì)環(huán)境的災(zāi)難性破壞，近年來(lái)，世界范圍內(nèi)，特別是我國(guó)，地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)出高發(fā)性態(tài)勢(shì)，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂縫等，嚴(yán)重地威協(xié)到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。在我國(guó)現(xiàn)有的8. 5萬(wàn)余座水庫(kù)和23萬(wàn)余個(gè)重大地質(zhì)災(zāi)害體中，僅有數(shù)以百計(jì)的重大工程和地質(zhì)災(zāi)害體實(shí)施了以GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)為主的長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)。目前國(guó)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法主要包括群防(以人工目測(cè)、尺量等觀測(cè)為主)、傳統(tǒng)測(cè)量(使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等傳統(tǒng)儀器)、GPS巡回測(cè)量(使用RTK型GPS定位儀、全站儀等儀器)、GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)(使用多個(gè)固定的GPS監(jiān)測(cè)站構(gòu)成地表形變監(jiān)測(cè)網(wǎng))。群防迄今為止，我國(guó)絕大多數(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作普遍采用“群防”法由固定人員進(jìn)行定時(shí)或不定時(shí)的目測(cè)、尺量等。此種方法的缺陷是沒(méi)有客觀標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有客觀依據(jù)，由當(dāng)事人主觀決定是否預(yù)警。傳統(tǒng)測(cè)量在水庫(kù)庫(kù)區(qū)等有條件的単位和地方使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等傳統(tǒng)儀器進(jìn)行定期或不定期測(cè)量。此種方法的缺陷是受到天氣(必須肉眼通視)、人工等多種因素的影響，耗時(shí)耗カ耗財(cái)之后仍難得到有效數(shù)據(jù)(精度不夠、數(shù)據(jù)不完整等)，且兩次測(cè)量之間的間隔時(shí)間很長(zhǎng)，地質(zhì)災(zāi)害幾乎全部都發(fā)生在此間隔時(shí)間內(nèi)。GPS巡回測(cè)量在大型水庫(kù)庫(kù)區(qū)等有條件的單位和地方使用RTK型GPS定位儀、全站儀等儀器進(jìn)行定期或不定期測(cè)量。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警而言，此種方法仍難得到有效數(shù)據(jù)。此種方法的缺陷有三一是觀測(cè)時(shí)間太短；ニ是受人為因素的影響較大；三是兩次測(cè)量之間的間隔時(shí)間很長(zhǎng)。以上三點(diǎn)導(dǎo)致精度不夠、數(shù)據(jù)不完整、觀測(cè)不連續(xù)。事實(shí)上，地質(zhì)災(zāi)害幾乎全部都發(fā)生在兩次測(cè)量之間。GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)自上世紀(jì)90年代中期以來(lái)，該方法已經(jīng)逐漸得到應(yīng)用，獲得很好的效果。使用多個(gè)固定的GPS監(jiān)測(cè)站構(gòu)成地表形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)的方法迄今未能得以推廣普及的癥結(jié)問(wèn)題是一是形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)價(jià)格太高，進(jìn)ロ GPS接收機(jī)主機(jī)(不含GPS天線的GPS形變監(jiān)測(cè)站主機(jī))需要20多萬(wàn)元/臺(tái)；ニ是系統(tǒng)不配套；三是系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，使用、操作和維護(hù)諸方面均有不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供ー種高精度、高可靠性、全功能、低成本，全局、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)、同歩、長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定的低運(yùn)行成本監(jiān)測(cè)與維護(hù)，以及容易普及推廣的4S —體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為完成上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是4S—體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括形變監(jiān)測(cè)站，由形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)和風(fēng)光一體化野外電源組成；數(shù)據(jù)中心，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述形變監(jiān)測(cè)站相連，用于對(duì)來(lái)自形變監(jiān)測(cè)站的GPS數(shù)據(jù)、以及地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，并對(duì)形變監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制。進(jìn)ー步地，所述的形變監(jiān)測(cè)站為多個(gè)，多個(gè)形變監(jiān)測(cè)站按照監(jiān)測(cè)區(qū)域自組網(wǎng)可以構(gòu)成形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)，所述形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)中心連接。進(jìn)ー步地，所述形變監(jiān)控站主機(jī)包括主機(jī)外殼以及安裝在主機(jī)外殼內(nèi)的電路板； 所述電路板由各単元模塊焊接組成，包括處理單元，以及與之連接的GPS模塊、無(wú)線通信模塊、有線通信模塊、電源管理模塊、多路接ロ、存儲(chǔ)單元；所述電源管理模塊連接上述其他模塊的電源輸入端；所述GPS模塊連接GPS天線；所述無(wú)線通信模塊連接通信天線。進(jìn)ー步地，所述風(fēng)光一體化野外電源，包括野外防護(hù)箱、以及依次連接的風(fēng)能/光能采集轉(zhuǎn)換器、電源控制器和蓄電池；所述野外防護(hù)箱內(nèi)放置電源控制器、蓄電池以及形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)；所述蓄電池連接所述形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)的電源輸入端。進(jìn)ー步地，所述通信網(wǎng)絡(luò)為GPRS、CDMA、3G、WIFI自組網(wǎng)、ZigBee自組網(wǎng)中的ー種或幾種，也可以為有線通信網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)ー步地，所述無(wú)線通信模塊包括2. 5G、3G、WIFI、ZigBee、電臺(tái)的一種或幾種的組ムロ ο本技術(shù)具有以下有益效果實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性、全功能、低生產(chǎn)成本、低市場(chǎng)價(jià)格、全局、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)、同步、長(zhǎng)期連續(xù)的穩(wěn)定的低運(yùn)行成本的監(jiān)測(cè)與維護(hù)，將昂貴的專(zhuān)用系統(tǒng)變成普及型的常用設(shè)備，便于普及推廣，改變我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作的落后技術(shù)現(xiàn)狀。在4S—體化的內(nèi)外業(yè)一體化優(yōu)勢(shì)和資源配置優(yōu)勢(shì)下，系統(tǒng)具有高質(zhì)量高精度低成本。其技術(shù)指標(biāo)如下絕對(duì)誤差事后解算(次/0.5h-lh):水平誤差小于2mm，垂直誤差3mm ;實(shí)時(shí)解算(次/Is-IOs):水平誤差小于3mm,垂直誤差小于5mm。相對(duì)誤差186萬(wàn)分之一。其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)的生產(chǎn)成本小于2600元人民幣/套(含GPS天線)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品。以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)進(jìn)ー步說(shuō)明。圖I為本技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)通訊原理圖；圖3為本技術(shù)形變監(jiān)測(cè)站結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本技術(shù)形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)某實(shí)施例的電路原理框圖；圖5為本技術(shù)采用公網(wǎng)無(wú)線通信時(shí)形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心之間的連接關(guān)系圖。圖中1、形變監(jiān)測(cè)站，2、數(shù)據(jù)中心，3、通信網(wǎng)絡(luò)，4、形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)，5、風(fēng)光一體化野外電源，41、主機(jī)外殼，42、電路板，43、處理單元，44、GPS模塊，45、無(wú)線通信模塊，46、有線通信模塊，47、電源管理模塊，48、多路接ロ，49、存儲(chǔ)單元，50、GPS天線，51、通信天線，501、風(fēng)能/光能采集轉(zhuǎn)換器，502、電源控制器，503、蓄電池。·具體實(shí)施方式如圖I所示，4S —體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括形變監(jiān)測(cè)站I、數(shù)據(jù)中心2和通信網(wǎng)絡(luò)3，數(shù)據(jù)中心2通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)3與形變監(jiān)測(cè)站I相連。所述數(shù)據(jù)中心2可以是連接在因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)服務(wù)器，當(dāng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理量比較大時(shí)，數(shù)據(jù)中心也可以是連接在因特網(wǎng)上的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)置多臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器。通信網(wǎng)絡(luò)3是連接形變監(jiān)測(cè)站I和數(shù)據(jù)中心2的紐帶，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)3將形變監(jiān)測(cè)站I和數(shù)據(jù)中心2連接成一個(gè)整體以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。通信網(wǎng)絡(luò)3為GPRS、⑶MA、3G、WIFI自組網(wǎng)、ZigBee自組網(wǎng)等無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的ー種或幾種，也可以為有線通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)際需要單用或復(fù)用，其通信原理如圖2所示。如圖3所示為形變監(jiān)測(cè)站I的結(jié)構(gòu)示意圖，形變監(jiān)測(cè)站I由形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)4和風(fēng)光一體化野外電源5組成。其中形變監(jiān)控站主機(jī)4包括主機(jī)外殼41以及安裝在主機(jī)外殼41內(nèi)的電路板42組成；用戶可根據(jù)需要選用或自行制作主機(jī)外殼41 ;所述電路板42由各単元模塊焊接組成，包括處理單元43，以及與之連接的GPS模塊44、無(wú)線通信模塊45、有線通信模塊46、電源管理模塊47、多路接ロ 48、存儲(chǔ)單元49 ;所述電源管理模塊47連接上述其他模塊的電源輸入端；所述GPS本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
4S一體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：形變監(jiān)測(cè)站，由形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)和風(fēng)光一體化野外電源組成；數(shù)據(jù)中心，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述形變監(jiān)測(cè)站相連，用于對(duì)來(lái)自形變監(jiān)測(cè)站的GPS數(shù)據(jù)、以及地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，并對(duì)形變監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制。

【技術(shù)特征摘要】
1.4S 一體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括 形變監(jiān)測(cè)站，由形變監(jiān)測(cè)站主機(jī)和風(fēng)光一體化野外電源組成； 數(shù)據(jù)中心，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與所述形變監(jiān)測(cè)站相連，用于對(duì)來(lái)自形變監(jiān)測(cè)站的GPS數(shù)據(jù)、以及地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，并對(duì)形變監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4S—體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的形變監(jiān)測(cè)站為多個(gè)，多個(gè)形變監(jiān)測(cè)站按照監(jiān)測(cè)區(qū)域自組網(wǎng)可以構(gòu)成形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)，所述形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)中心連接。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的4S—體化形變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述形變監(jiān)控站主機(jī)包括主機(jī)外殼以及安裝在主機(jī)外殼內(nèi)的電路板；所述電路板由各單元模塊焊接組成，包括處理單元，以及與之連接的GPS模塊、無(wú)線通信模塊、有線通信模塊、電源管理模塊、多路接口、存儲(chǔ)單元；所述電源管理模塊連接上述其他模塊的電源輸入端；所述GPS模塊連接GPS天線；所述無(wú)線通信模...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許凱華，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：許凱華，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：