[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其布置方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911169276.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112833768A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚金城
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北斗國(guó)鐵（武漢）智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B7/16
• 分類(lèi)號(hào): G01B7/16;G01S19/01;G01S19/42;G01S19/40;E01D1/00;E01D4/00;E01D11/02;E01D11/04
• 代理公司: 武漢經(jīng)世知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42254
• 代理人: 邱雨家

1.一種基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括若干個(gè)北斗GNSS基站和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述北斗GNSS基站包括設(shè)置在橋上的北斗GNSS監(jiān)測(cè)站和設(shè)置在橋外的北斗GNSS參考站，所述北斗GNSS監(jiān)測(cè)站的數(shù)量不少于三個(gè)，所述北斗GNSS參考站的數(shù)量不少于一個(gè)；所述北斗GNSS基站包括供電模塊、測(cè)量模塊和通訊模塊，所述測(cè)量模塊用于接受北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)提供的信息，所述通訊模塊用于將自身檢測(cè)的數(shù)據(jù)傳回?cái)?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述供電模塊提供所需電力；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括原始數(shù)據(jù)處理模塊、二次數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)和查詢(xún)模塊，所述原始數(shù)據(jù)處理模塊用于接受北斗GNSS參考站和北斗GNSS監(jiān)測(cè)站的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到瞬時(shí)的厘米級(jí)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的位置變化和毫米級(jí)的徐變，送入數(shù)據(jù)庫(kù)；二次數(shù)據(jù)處理模塊可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索數(shù)據(jù)，計(jì)算處理，形成報(bào)表；查詢(xún)模塊可以下達(dá)指令查詢(xún)信息；數(shù)據(jù)庫(kù)用于儲(chǔ)存信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述測(cè)量模塊還包括UWB通訊模塊，所述UWB通訊模塊用于測(cè)量任意兩個(gè)北斗GNSS基站之間的距離，還能測(cè)量北斗GNSS橋梁監(jiān)測(cè)站和北斗GNSS橋梁參考站之間的距離，測(cè)算的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述供電模塊為太陽(yáng)能供電或者電網(wǎng)供電其中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)收發(fā)模塊為WIFI、4G、5G或者光纖中的任意一種。

5.一種采用權(quán)利要求1-4任一所述的基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置方法，其特征在于包括以下步驟：

S1.在橋外布置不少于一個(gè)的北斗GNSS參考站；

S2.在橋內(nèi)布置不少于三個(gè)的北斗GNSS監(jiān)測(cè)站，根據(jù)橋的種類(lèi)不同，有如下布置方法，

1)普通梁式橋北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布置方式

布設(shè)控制點(diǎn)的過(guò)程中需要結(jié)合橋下地質(zhì)地形及交通情況；對(duì)于一般梁式橋，將北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在主梁L/2截面及有隱患的橋梁墩臺(tái)，多跨適當(dāng)增加高墩測(cè)點(diǎn)；多跨橋梁可根據(jù)對(duì)稱(chēng)性原則適當(dāng)減少測(cè)點(diǎn)數(shù)量，并隔跨布置；

2)連續(xù)剛構(gòu)橋北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布置方式

布設(shè)控制點(diǎn)的過(guò)程中需要結(jié)合橋下地質(zhì)地形及交通情況；將北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在主跨L/4、主跨撓度最大、主跨3L/4、邊跨最大撓度點(diǎn)、存在隱患的橋墩和橋臺(tái)；

3)拱式橋北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布置方式

空腹式石拱橋、雙曲拱橋、箱形拱橋、肋拱、剛架拱、桁架拱橋北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)規(guī)則如下：對(duì)中橋，北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在L/2(拱頂)；對(duì)大橋，北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在L/4、L/2(拱頂)、3L/4；對(duì)特大橋，北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在L/4、3L/8、L/2(拱頂)、5L/8、3L/4；存在安全隱患的墩臺(tái)也布置測(cè)點(diǎn)；

4)懸索橋北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布置方式

北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在主塔塔頂、主跨主梁L/4、L/2、3L/4，以及4個(gè)錨碇處；

5)斜拉橋北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布置方式

北斗GNSS監(jiān)測(cè)站布設(shè)在主塔塔頂、主跨主梁L/4、L/2、3L/4以及有安全隱患的墩臺(tái)；

6)其余種類(lèi)橋梁隨機(jī)布置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于北斗衛(wèi)星的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟S1中北斗GNSS參考站布置位置應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足下列所有條件：

1)站址應(yīng)選在基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，易于長(zhǎng)期保存，并有利于安全作業(yè)的地方,年平均下沉和位移小于3mm；

2)參考點(diǎn)應(yīng)在變形影響范圍之外埋設(shè)測(cè)量，參考站距離監(jiān)測(cè)體1-3公里之間為宜；

3)站址與周?chē)蠊β薀o(wú)線電發(fā)射源(如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站、通訊基站、變電所等)的距離應(yīng)大于200m；與高壓輸電線、微波通道的距離應(yīng)大于100m；

4)站址附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號(hào)的物體，如大型建筑物、玻璃幕墻及大面積水域等；

5)站址視場(chǎng)內(nèi)高度角大于10°的障礙物遮擋角累積不應(yīng)超過(guò)30°；

6)站址應(yīng)避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定區(qū)域，如：斷層破碎帶，易于發(fā)生滑坡、沉陷等局部變形的地點(diǎn)(如采礦區(qū)、油氣開(kāi)采區(qū)、地下水漏斗沉降區(qū)等)，地下水位變化較大的地點(diǎn)；

7)站址應(yīng)可方便地架設(shè)市電線路或具有可靠的電力供應(yīng)；并應(yīng)便于接入公共通信網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)；

8)站址選定后，應(yīng)用場(chǎng)強(qiáng)儀進(jìn)行實(shí)地場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試，在L1、L2中心頻點(diǎn)上的噪聲場(chǎng)強(qiáng)宜分別低于-180db/mv和-160db/mv。并應(yīng)連續(xù)進(jìn)行24小時(shí)的GNSS建站條件測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，其中數(shù)據(jù)有效率應(yīng)高于90％，多路徑影響MP10.35，MP20.4。