一种基于北斗+GPS的大坝形变预警系统

技术领域

本发明涉及，特别涉及一种基于北斗+GPS的大坝形变预警系统。

背景技术

随着水力资源的开发利用日益普及，大坝的重要作用日益突出。大坝形变易产生溃坝的风险，一旦溃坝，将给下游的生态环境和生命财产带来巨大的灾难。而大坝的形变非一朝一夕形成的，与大坝建设初期的工艺、材质、材料生命周期疲劳度、涉及蓄水等级、后期的入库流量和气势、以及上下游水位等众多因素相关，大坝的形变通常表现为坝体倾斜位移、挫裂位移、动静态扰动严重等；因此，对大坝进行安全监测，可以有效防止灾难事故的发生。

现有的安全监测系统，如公开号为CN111398997A的中国专利公开的一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法，包括安装在待监测堤坝的位移姿态监测机构，用于对待监测堤坝上预先设置的监测点的微小位置和三维姿态变化进行实时连续测量；采集记录仪，与位移姿态监测机构连接，用于对位移姿态监测机构输出的三维姿态信号进行采集和记录，并将三维姿态信号输出；网络计算机，网络计算机通过数据传输链路与数据记录仪连接，用于接收三维姿态信号并分析提取桥梁的结构形变数据。

上述一种基于北斗+惯导的堤坝安全监测装置及方法中公开的方案，虽然能对堤坝上的微小形变进行检测，但是堤坝是否存在溃坝的危险需要将堤坝易形变处的形变量与不易形变出的形变量对比才能更加精准结论。

发明内容

为解决现有的堤坝安全监测装置仅对易形变点的形变量进行检测，预警精确度较低的问题；本发明提供一种基于北斗+GPS的大坝形变预警系统，包括基准站、若干监测站；

所述基准站设于基岩上；所述基准站上设有基准站北斗接收机；所述基准站北斗接收机可采集卫星观测数据；

所述监测站设于大坝的形变特征点上；所述监测站上设有监测站北斗接收机；所述监测站北斗接收机用于采集卫星观测数据；

所述基准站北斗接收机与监测站北斗接收机将接收到的数据发送至计算机；所述计算机内的算法模块将接收到的数据进行分析、处理并得出结论。

进一步的，所述监测站包括电子数据采集主机、电子传感器；所述电子数据采集主机以及电子传感器用于采集大坝底部数据。

进一步的，所述电子传感器为水位传感器。

进一步的，所述电子传感器为气象传感器。

进一步的，所述基准站北斗接收机将接收到的数据发送至第一数据处理模块；所述第一数据处理模块将处理以后的数据发送至差分改正数据模块；所述差分改正数据模块将处理后的数据发送至卫星数据及差分改正数据接收模块；所述卫星数据及差分改正数据接收模块将接收到的数据发送至第二数据处理模块；所述第二数据处理模块将及处理后的数据发送至RTK结果显示模块。

进一步的，所述卫星数据及差分改正数据接收模块用于接收监测站北斗接收机发送的数据。

进一步的，所述RTK结果显示模块包括RTK差分动态实时定位模块及显示模块；所述显示模块包括显示屏。

进一步的，所述基准站北斗接收机、若干监测站北斗接收机与控制中心通讯连接。

进一步的，还包括双模高精度GNSS平台软件；所述双模高精度GNSS平台软件用于接收基准站及监测站的监测数据，并对检测数据进行进一步的精细计算。

进一步的，还包括双频零相位中心天线；所述双频零相位中心天线设于基准站北斗接收机及监测站北斗接收机上。

本发明提供的一种基于北斗+GPS的大坝形变预警系统，通过基准站、监测站、基准站北斗接收机、监测站北斗接收机、计算机的结构；解决了现有的堤坝安全监测装置仅对易形变点的形变量进行检测，预警精确度较低的问题；通过同时对易形变点和不易形变点的形变量进行检测、对比，达到了提高预警准确度的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于北斗+GPS的大坝形变预警系统的计算机模块示意图；

图2为本发明提供的基于北斗+GPS的大坝形变预警系统北斗接收机控制示意图；

图3为本发明提供的基于北斗+GPS的大坝形变预警系统的模块示意图。

附图标记：

100 基准站北斗接收机 200 监测站北斗接收机

300 计算机 310 第一数据处理模块

320 差分数据改正模块 330 卫星数据及差分改正数据接收模块

340 第二数据处理模块 350 RTK结果显示模块

351 显示模块 352 RTK差分动态实时定位模块

400 控制中心 500 双模高精度GNSS平台软件

600 双频零相位中心天线

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”以及类似的词语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接、光连接等，不管是直接的还是间接的。

本发明提供一种基于北斗+GPS的大坝形变预警系统，如图1所示，包括基准站、若干监测站；

所述基准站设于基岩上；所述基准站上设有基准站北斗接收机100；所述基准站北斗接收机100可采集卫星观测数据；

所述监测站设于大坝的形变特征点上；所述监测站上设有监测站北斗接收机200；所述监测站北斗接收机200用于采集卫星观测数据；

所述基准站北斗接收机100与监测站北斗接收机200将接收到的数据发送至计算机300；所述计算机300内的算法模块将接收到的数据进行分析、处理并得出结论。

具体实施时，由于基准站设于稳定且不易形变的基岩上，而若干监测站设于大坝易形变的形变特征点上，故将计算机300将分析、处理后的基准站北斗接收机100的数据与计算机300将分析、处理后的监测站北斗接收机200的数据进行对比，即可得出大坝的最大形变量进而计算出溃坝的风险指数。

本发明提供的一种基于北斗+GPS的大坝形变预警系统，通过基准站、监测站、基准站北斗接收机、监测站北斗接收机、计算机的结构；解决了现有的堤坝安全监测装置仅对易形变点的形变量进行检测，预警精确度较低的问题；通过同时对易形变点和不易形变点的形变量进行检测、对比，达到了提高预警准确度的目的。

优选的，所述监测站包括电子数据采集主机、电子传感器；所述电子数据采集主机以及电子传感器用于采集大坝底部数据。

具体实施时，将基准站、监测站采集的大坝表面参数数据与电子数据采集主机及电子传感器采集的大坝底部数据结合，可实现对大坝的综合预警管理。

优选的，所述电子传感器为水位传感器。

优选的，所述电子传感器为气象传感器。

优选的，如图1所示，所述基准站北斗接收机100将接收到的数据发送至第一数据处理模块310；所述第一数据处理模块310将处理以后的数据发送至差分改正数据模块320；所述差分改正数据模块320将处理后的数据发送至卫星数据及差分改正数据接收模块330；所述卫星数据及差分改正数据接收模块330将接收到的数据发送至第二数据处理模块340；所述第二数据处理模块340将及处理后的数据发送至RTK结果显示模块350。

具体实施时，将卫星数据接收与差分改正数据接收合并为卫星数据及差分改正数据接收模块330，可减少数据的重复传输，进而提高数据的传输效率，使得模块的计算速度更快。

优选的，所述卫星数据及差分改正数据接收模块330用于接收监测站北斗接收机200发送的数据。

优选的，所述RTK结果显示模块350包括RTK差分动态实时定位模块352及显示模块351；所述显示模块351包括显示屏。

优选的，如图2所示，所述基准站北斗接收机100、若干监测站北斗接收机200与控制中心400通讯连接。

优选的，还包括双模高精度GNSS平台软件500；所述双模高精度GNSS平台软件500用于接收基准站及监测站的监测数据，并对检测数据进行进一步的精细计算。

具体实施时，所述双模高精度GNSS平台软件500可剔除无用的数据，并对干扰项的数据进行排除。

优选的，如图2、3所示，还包括双频零相位中心天线600；所述双频零相位中心天线600设于基准站北斗接收机100及监测站北斗接收机200上。

具体实施时，双频零相位中心天线600采用差分双频GPS定位技术；故而双频零相位中心天线600包括GPS天线相位中心及零相位中心；GPS天线相位中心即GPS天线的电气中心，是测量天线的基准点，而零相位中心则是保证天线上的馈电探针和天线上的金属贴片彼此相互对称，是提高测量精度的重要环节；因此双频零相位中心天线600可实现厘米级的定位精度。

尽管本文中较多的使用了诸如基准站北斗接收机、监测站北斗接收机、计算机、第一数据处理模块、差分数据改正模块、卫星数据及差分改正数据接收模块、第二数据处理模块、RTK结果显示模块、显示模块、RTK差分动态实时定位模块、控制中心、双模高精度GNSS平台软件、双频零相位中心天线等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。