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CN113137911A - 一种基于rtk的实时变频滑坡监测装置 - Google Patents

一种基于rtk的实时变频滑坡监测装置 Download PDF

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CN113137911A CN202110450046.3A CN202110450046A CN113137911A CN 113137911 A CN113137911 A CN 113137911A CN 202110450046 A CN202110450046 A CN 202110450046A CN 113137911 A CN113137911 A CN 113137911A
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朱星
席贺伟
唐垚
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Chengdu Univeristy of Technology
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Chengdu Univeristy of Technology
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Abstract

本发明涉及滑坡灾害监测预警的技术领域，特别是涉及一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其提高监测预警效果，增加大型滑坡形变监测的实时性，增加对生命财产的保护；包括由GNSS接收机、数传电台、报警终端、监测传输终端和云服务器，GNSS接收机基站安装在滑坡体的稳定位置，GNSS接收机移动站安装在滑坡体的不稳定区，GNSS接收机连接监测传输终端和数据电台，监测传输终端连接云服务器和报警终端，报警终端安装在监测现场。

Description

一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置
技术领域
本发明涉及滑坡灾害监测预警的技术领域，特别是涉及一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置。
背景技术
山体滑坡是我国常见的自然灾害之一，是指山体斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的动静压力)作用下，沿着一定的软弱结构面(带)产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象。滑坡形变的监测就是通过GPS定位技术监测滑坡形变致灾因子的变化情况，预测山体滑坡趋势，在滑坡突发前发出现场预警，避免造成生命财产损失。
我国地理环境复杂、人口密度较大，滑坡灾害在河流沿岸占有很大一部分比例。滑坡灾害发生后堵江形成堰塞湖，对河流上游和下游的生命财产损失造成很大威胁。此外，滑坡对乡村最主要的危害是摧毁农田、房舍、伤害人畜、毁坏森林、道路以及农业机械设施和水利水电设施等，有时甚至给乡村造成毁灭性灾害。发生在工矿区的滑坡，可摧毁矿山设施，伤亡职工，毁坏厂房，使矿山停工停产，常常造成重大生命财产损失。从过去的人工监测到现在的自动化监测，我国的检测技术取得了一系列进展。但是对于变化幅度较大滑坡灾害的监测，目前传统的监测设备不能够满足。因此，如何在滑坡发生的三阶段中对重要的致灾因子(形变)进行准确实时监测，是滑坡灾害准确预警的关键。此外，在监测环境中，传统的安装方式施工困难、危险度高，不能满足在物联网时代下滑坡灾害实时监测预警的需求，不便于实时监测和管理。因此，如何解决在复杂环境中监测装置的操作简易性和定位技术的实时性是仍需解决的问题
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高监测预警效果，增加大型滑坡形变监测的实时性，增加对生命财产的保护的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，包括由GNSS接收机、数传电台、报警终端、监测传输终端和云服务器，GNSS接收机基站安装在滑坡体的稳定位置，GNSS接收机移动站安装在滑坡体的不稳定区，GNSS接收机连接监测传输终端和数据电台，监测传输终端连接云服务器和报警终端，报警终端安装在监测现场。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述GNSS接收机包括定位天线和接收板卡为司南K708板卡，其采用232通信，串口三连接数传电台，串口一连接监测传输终端，定位天线用来接收卫星信号。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述数传电台为SX1278模块，用于GNSS接收机基站和GNSS接收机移动站的数据通信，数传电台连接GNSS接收机的串口三。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述报警终端为声光报警安装在现场，其接收监测传输终端的指令来现场预警，提醒居民撤离。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述监测传输终端包括微处理器、存储单元、电源转换模块、数据转换模块和传输单元，其定时将原始星历数据传输至服务器并对RTK解算结果进行数据处理、存储、比较和配置，判断滑坡灾害预警等级，将输出信号发送到现场报警终端，其数据输出公网，实时将数据传输到云服务器。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述云服务器为中移动OneNet平台，接收F-E200模块的数据并对其进行处理和保存，将处理的结果通过PC电脑的方式显示出来，云服务器对数据的处理结果可供用户远程查看。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，还包括通讯模块，所述通讯模块嵌入在监测传输终端，所述通信模块为四信F-E200模块，其连接监测预警终端的串口一，将原始星历数据发送到云服务器。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述微处理器为具有内部基准、采样保持和超低功耗时钟振荡器的STM32L系列单片机。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，还包括供电为太阳能板和胶体电源互补供电，光照强的环境中太阳能板供电，光照弱的环境中胶体电池供电。
与现有技术相比本发明的有益效果为：对滑坡灾害形变的感知采用GPS定位技术，解决传统监测对大型滑坡不易布设和变形较快时数据获取不全面，提高监测预警效果，且监测装置易携带和易安装，监测传输终端可以实现从静态解算到RTK解算结果，提高大型滑坡形变监测的实时性，对RTK解算结果进行处理，当结果大于设定的阈值时，输出报警信号，通过现场声光警笛来提醒附近居民滑坡灾害即将发生，为保护生命财产提供可靠技术保障，传输模块采用F-E200模块，其体积比较小、功耗低、数据保真度高和稳定性高，为云服务器提供实时提供原始星历数据，云服务器对原始星历数据进行解算，获得监测点形变，嵌入智能算法，在临滑阶段下发指令切换至RTK解算，提高形变监测实时性，根据预警等级并对滑坡灾害作提前预警，为管理层的决策提供依据。
附图说明
图1是基于RTK的实时变频滑坡监测装置总体框图；
图2是基于RTK的实时变频滑坡监测装置内部结构示意图；
图3是基于RTK的实时变频滑坡监测装置的软件流程框图；
图4是基于RTK的实时变频滑坡监测装置数据转换和电源电路原理图；
图5是基于RTK的实时变频滑坡监测装置安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图5所示，本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，包括由GNSS接收机、数传电台、报警终端、监测传输终端和云服务器，GNSS接收机基站安装在滑坡体的稳定位置，GNSS接收机移动站安装在滑坡体的不稳定区，GNSS接收机连接监测传输终端和数据电台，监测传输终端连接云服务器和报警终端，报警终端安装在监测现场；对滑坡灾害形变的感知采用GPS定位技术，解决传统监测对大型滑坡不易布设和变形较快时数据获取不全面，提高了监测预警效果，且监测装置易携带和易安装，监测传输终端可以实现从静态解算到RTK解算结果，提高大型滑坡形变监测的实时性，对RTK解算结果进行处理，当结果大于设定的阈值时，输出报警信号，通过现场声光警笛来提醒附近居民滑坡灾害即将发生，为保护生命财产提供可靠技术保障，传输模块采用F-E200模块，其体积比较小、功耗低、数据保真度高和稳定性高，为云服务器提供实时提供原始星历数据，云服务器对原始星历数据进行解算，获得监测点形变，嵌入智能算法，在临滑阶段下发指令切换至RTK解算，提高形变监测实时性，根据预警等级并对滑坡灾害作提前预警，为管理层的决策提供依据。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述GNSS接收机包括定位天线和接收板卡为司南K708板卡，其采用232通信，串口三连接数传电台，串口一连接监测传输终端，定位天线用来接收卫星信号；对滑坡灾害形变的感知采用GPS定位技术，解决传统监测对大型滑坡不易布设和变形较快时数据获取不全面，提高了监测预警效果，监测装置易携带和易安装。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述数传电台为SX1278模块，用于GNSS接收机基站和GNSS接收机移动站的数据通信，数传电台连接GNSS接收机的串口三。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述报警终端为声光报警安装在现场，其接收监测传输终端的指令来现场预警，提醒居民撤离。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述监测传输终端包括微处理器、存储单元、电源转换模块、数据转换模块和传输单元，其定时将原始星历数据传输至服务器并对RTK解算结果进行数据处理、存储、比较和配置，判断滑坡灾害预警等级，将输出信号发送到现场报警终端，其数据输出公网，实时将数据传输到云服务器；监测传输终端可以实现从静态解算到RTK解算结果，提高大型滑坡形变监测的实时性，对RTK解算结果进行处理，当结果大于设定的阈值时，输出报警信号，通过现场声光警笛来提醒附近居民滑坡灾害即将发生，为保护生命财产提供可靠技术保障。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述云服务器为中移动OneNet平台，接收F-E200模块的数据并对其进行处理和保存，将处理的结果通过PC电脑的方式显示出来，云服务器对数据的处理结果可供用户远程查看；传输模块采用F-E200模块，其体积比较小、功耗低、数据保真度高和稳定性高，为云服务器提供实时提供原始星历数据，云服务器对原始星历数据进行解算，获得监测点形变，嵌入智能算法，在临滑阶段下发指令切换至RTK解算，提高形变监测实时性，根据预警等级并对滑坡灾害作提前预警，为管理层的决策提供依据。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，还包括通讯模块，所述通讯模块嵌入在监测传输终端，所述通信模块为四信F-E200模块，其连接监测预警终端的串口一，将原始星历数据发送到云服务器。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，所述微处理器为具有内部基准、采样保持和超低功耗时钟振荡器的STM32L系列单片机。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，还包括供电为太阳能板和胶体电源互补供电，光照强的环境中太阳能板供电，光照弱的环境中胶体电池供电。
本发明的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其在工作时，GNSS接收机移动站安装在滑坡体上，GNSS接收机基站安装在稳定位置，作为参考信息，实时监测滑坡灾害的形变情况，当云服务器解算的基线距离变化超过云服务器的阈值时，云服务器下发指令，切换为RTK模式，基站GNSS接收机通过数传电台将基站的参考信息发送到移动站，移动站根据基站的星历信息实时解算当前坐标位置，获取大量数据，在滑坡三阶段的临滑阶段中采用RTK现场解算，在前端进行数据处理，当处理结果的数值大于预先设定的阈值时，立即启动报警终端，输出报警信号进行现场声光报警，同时通过公网将数据传输到云服务器，云服务器对数据进行预警模型演化，将结果通过客户端显示出来，采用现场报警和云服务器处理报警，做出提前预警，使得居民点人员提前撤离，可以避免人员伤亡，保护生命财产安全。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，包括由GNSS接收机、数传电台、报警终端、监测传输终端和云服务器，GNSS接收机基站安装在滑坡体的稳定位置，GNSS接收机移动站安装在滑坡体的不稳定区，GNSS接收机连接监测传输终端和数据电台，监测传输终端连接云服务器和报警终端，报警终端安装在监测现场。
2.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，所述GNSS接收机包括定位天线和接收板卡为司南K708板卡，其采用232通信，串口三连接数传电台，串口一连接监测传输终端，定位天线用来接收卫星信号。
3.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，所述数传电台为SX1278模块，用于GNSS接收机基站和GNSS接收机移动站的数据通信，数传电台连接GNSS接收机的串口三。
4.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，所述报警终端为声光报警安装在现场，其接收监测传输终端的指令来现场预警，提醒居民撤离。
5.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，所述监测传输终端包括微处理器、存储单元、电源转换模块、数据转换模块和传输单元，其定时将原始星历数据传输至服务器并对RTK解算结果进行数据处理、存储、比较和配置，判断滑坡灾害预警等级，将输出信号发送到现场报警终端，其数据输出公网，实时将数据传输到云服务器。
6.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，所述云服务器为中移动OneNet平台，接收F-E200模块的数据并对其进行处理和保存，将处理的结果通过PC电脑的方式显示出来，云服务器对数据的处理结果可供用户远程查看。
7.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块嵌入在监测传输终端，所述通信模块为四信F-E200模块，其连接监测预警终端的串口一，将原始星历数据发送到云服务器。
8.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，所述微处理器为具有内部基准、采样保持和超低功耗时钟振荡器的STM32L系列单片机。
9.如权利要求1所述的一种基于RTK的实时变频滑坡监测装置，其特征在于，还包括供电为太阳能板和胶体电源互补供电，光照强的环境中太阳能板供电，光照弱的环境中胶体电池供电。
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