[實用新型]一種融合北斗和慣導定位技術的物聯網桿塔形變監測裝置

有效

• 申請號: 202020236532.6
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN212008948U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 薛俊偉;劉雨濛
• 申請（專利權）人: 中通服咨詢設計研究院有限公司;暨南大學
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01C21/16;G08C17/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 于瀚文;胡建華

本實用新型提供了一種融合北斗和慣導定位技術的物聯網桿塔形變監測裝置，包括北斗衛星監測點設備、慣導定位傳感監測裝置、空間數據預處理平臺、多模物聯網通信模塊、太陽能電池、電源管理模塊、輸入輸出面板和后臺數據監測平臺。所述北斗衛星監測點設備及慣導定位傳感監測裝置固定于被監測桿體之上，通過多模物聯網通信模塊與空間數據預處理平臺相連接，用于塔基沉降、桿塔傾角、結構風荷載分析等桿塔健康狀態的自動測量；本實用新型裝置性能好、體積小、功耗低，可利用太陽能供電，結合低功耗監測裝置和物聯網設備最大限度地實現無人值守的長期自動監測。

技術領域

本實用新型屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種融合北斗和慣導定位技術的物聯網桿塔形變監測裝置。

背景技術

衛星導航技術的發展具有廣泛的社會、經濟、科技和國防意義。隨著大國之間導航技術的競爭和更新，衛星定位精度不斷提高，應用范圍也越來越廣，逐漸成為信息化時代中社會生活和國民經濟里不可或缺的空間信息基礎設施。北斗衛星導航系統歷經多年發展，目前最新的北斗三號衛星星座相比二代做出了兩項重大調整，一是用自主研制的氫原子鐘代替了國外進口的銣原子鐘，精度提高了10倍，能支撐更多的精細應用場景，對前代系統無法實現的精準授時和精確定位提供服務足夠的能力；二是為了實現對境外衛星監測和注入的便利，北斗中創造性地使用了星間通信測量鏈路來實現相控陣星間鏈路，實現衛星互聯互通，進一步提升了不依賴于地面系統的衛星獨立測距、導航和通信能力。這也是繼雙向短信息服務之外，北斗定位系統相比于其它導航系統獨有的特色功能。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網)技術有覆蓋面積廣、設備功耗低、節點支持多、技術更成熟和應用成本低的特點，作為物聯網領域中的一項新技術，廣受行業支持。NB-IoT與現網有良好的技術融合度，隨著相關產業的成熟和政策支持的落地，目前已成為萬物互聯網絡的一個重要分支，在諸如智慧農業、物流倉儲、智慧城市、醫療健康、智慧電力等領域得到了極大的應用。NB-IoT可以平滑升級于現有的蜂窩網絡之上，能充分利舊原有的網絡設備和其他資產，減少網絡的重復建設，縮短部署的工期、減少建設費用。NB-IoT設備有極低的功耗水平，特別適用于無人值守設備的物聯需求，同時，在極小的帶寬上就能滿足對網絡連接要求較高設備的高效連接。5G NR(5G New Radio，第五代移動通信新空口技術)針對更加廣泛的通信場景和廣域互聯的通信需求，設計實現了超多設備、超高密度、極低時延、極大速率和更廣范圍的蜂窩網絡覆蓋能力。

采用北斗高精度定位技術，結合NB-IoT和5G NR互為備份的多模網絡進行信息傳輸，對桿塔健康狀態進行全天候自動化監測，包括位移、變形、沉降等變化，精度可達毫米級，同時通過系統警告和預警機制有效減少或防止因為桿塔形變而導致的安全事故的發生。當前民用北斗定位的精度都是10米左右，無法直接用于高精度的監測場景。而慣性傳感器技術的輔助定位，可以實現高精度的姿態定位、動作捕捉和方向檢測等，廣泛應用于自動駕駛、三維建模、運動檢測等領域。要實現對桿塔形變的毫米級的精準監測就必須依賴于差分精度校正、廣域增強技術和傳感器融合導航技術來實現。其中，衛星定位的差分算法主要是依靠對位移數據的多次測量和聯合處理，比如回歸處理、取平均值等方法，來盡可能地消除測量誤差對結果的影響。顯然地，在這個過程中衛星定位的精度，與測量的次數和時間有高度相關性。除了受到人為破壞、強自然災害的影響外，桿塔形變的過程一般都是相當緩慢的，正確安裝和使用下的桿塔完全可以利用衛星和慣性傳感器的融合定位來進行高精度測量。北斗衛星監測點設備及慣導定位傳感監測裝置固定于被監測桿體之上，通過多模物聯網通信模塊與空間數據預處理平臺相連接，用于塔基沉降、桿塔傾角、結構風荷載分析等桿塔健康狀態的自動測量。連續測量的大量定位數據，在積累到可用的程度后，進行融合計算，精度在毫米以下的定位數據就算出來了，這種方法比人工測量方便和準確了許多。

實用新型內容