[發明專利]一種基于北斗的變形監測系統及方法

有效

• 申請號: 202011212801.6
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112033345B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 雷孟飛;梁曉東;熊用;周俊華
• 申請（專利權）人: 湖南聯智科技股份有限公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01C15/00;G08C17/02
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;周曉艷

本發明提供了一種基于北斗的變形監測系統。包括基準站、監測站和數據中心；基準站包括第一北斗接收機和通訊模塊；基準站通過通訊模塊分別與監測站和數據中心連接；監測站包括第二北斗接收機和MEMS傳感器；第二北斗接收機內設有數據解算分析模塊，第一北斗接收機、MEMS傳感器和第二北斗接收機的天線均與數據解算分析模塊連接。本發明還提供了一種基于北斗的變形監測方法。包括將基準站定位數據、監測站定位數據和MEMS傳感器采集的數據發送至數據解算分析模塊，對數據進行濾波和解算，得到最終的監測結果并判定是否發生變形。本發明可提升定位數據的準確性和精度，可在監測現場對數據進行解算分析，提升數據處理和傳輸的效率。

技術領域

本發明涉及變形監測技術領域，具體涉及一種基于北斗的變形監測系統及方法。

背景技術

現有邊坡變形監測中一般采用GPS進行變形監測，通常的解決方案是將原始監測數據實時傳輸到數據中心集中進行數據處理，而在網絡較差的山區進行信號傳輸有所限制，并且由于GPS監測的精度和穩定性較差，所以在監測中一般采用更高精度的后處理結果進行監測、預警，并不能在現場進行實時滑坡預警。從數據發送到服務器，到服務器解算得到高精度的事后結果，再到人工發送預警通知需要經過較長時間，不利于突發性滑坡的監測。且在傳統的監測系統中由于信號噪聲、算法模型誤差的影響，解算結果通常會包括5mm-10mm的隨機誤差，因此很難判斷結果中出現的波動是因為監測物的實際變形還是噪聲影響，只能根據長時間的監測結果時間序列看出監測物的長趨勢變形。

綜上所述，急需一種基于北斗的變形監測系統及方法以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于北斗的變形監測系統及方法，以解決變形監測過程中的數據快速處理與及時預警的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于北斗的變形監測系統，包括基準站、監測站和數據中心；所述基準站包括第一北斗接收機和通訊模塊；所述基準站通過通訊模塊分別與監測站和數據中心連接；所述監測站包括第二北斗接收機和MEMS傳感器；所述第二北斗接收機內設有數據解算分析模塊，第一北斗接收機、MEMS傳感器和第二北斗接收機的天線均與數據解算分析模塊連接。

優選的，所述MEMS傳感器包括加速度計和陀螺儀。

優選的，所述通訊模塊包括第一LoRa通信模塊；所述監測站設有第二LoRa通信模塊，用以實現基準站與監測站之間的數據傳輸。

優選的，所述通訊模塊還包括DTU數傳模塊，用以實現基準站與數據中心之間的數據傳輸。

優選的，所述基準站和監測站均設有供電模塊；所述供電模塊包括太陽能板和蓄電池。

優選的，所述監測站還包括與數據解算分析模塊連接的預警模塊。

本發明還提供了一種基于北斗的變形監測方法，采用了上述的一種基于北斗的變形監測系統，包括以下步驟：

步驟A：將基準站采集到的基準站定位數據、監測站采集到的監測站定位數據和MEMS傳感器采集的數據發送至數據解算分析模塊；

步驟B：對基準站定位數據與監測站定位數據進行相對定位解算，得到監測點坐標數據；通過數據解算分析模塊內置的互補濾波算法得到MEMS傳感器采集的數據的濾波數據，，m為MEMS傳感器采集的數據總量；

步驟C：通過濾波數據與運動狀態分析閾值計算卡爾曼增益放大因子，并通過數據解算分析模塊內置的卡爾曼濾波算法對步驟B中得到的監測點坐標數據進行濾波處理，得到濾波后的三維坐標解算結果；

步驟D：將濾波后的三維坐標解算結果與前一天的三維坐標解算結果的均值比對，確認是否進行預警。

優選的，所述步驟B中，通過表達式1）對MEMS傳感器采集的加速度計數據和陀螺儀數據進行濾波融合：