基于高分卫星的城市安全监测预警系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于高分卫星的城市安全监测预警系统，包括十字基准架、水平杆、底壳、恒定球、聚光罩、顶壳、电路盒、螺钉；十字基准架通过螺钉装在建筑物墙壁上，水平杆从十字基准架的中心水平伸出，水平杆的外端设有顶部开口的半球壳形的底壳，多个光敏元件纵横均匀排布在底壳内层透明层，底壳外层为遮光层；顶壳为底部开口的半球壳，顶壳的顶部设有透明区域，顶壳和底壳构成完整球形壳体，内部装有顶部加工为平面的球形的恒定球，恒定球和底壳、顶壳间涂有润滑油，恒定球的重心集中在底端；贯穿恒定球中心轴线开设内壁为镜面的导光孔，导光孔的顶部开口处装有聚光罩；电路盒螺装在十字基准架上，电路盒内装有光线检测和通信电路及处理器。

【技术实现步骤摘要】
基于高分卫星的城市安全监测预警系统
本技术涉及一种监测系统，特别是涉及一种基于高分卫星的城市安全监测预警系统。
技术介绍
2019年12月10日，国家航天局发布了高分七号卫星首批22幅亚米级立体影像产品。这不仅是高分七号的首次亮相，也标志着我国高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）的建设重点将转入应用阶段。从高分一号到高分七号，“高分家族”的规模不断壮大，本领也越来越强。目前,我国已成功发射高分一号高分宽幅、高分二号亚米全色、高分三号1米雷达、高分四号同步凝视、高分五号高光谱观测、高分六号陆地应急监测、高分七号亚米立体测绘等7颗民用高分卫星。“高分家族”不仅构建起我国自主高分辨率对地观测系统，在应用上也遍及国土测绘、城市安全、农业、林业、环保等多个领域。太空中的“天眼”，正发挥着越来越重要的作用。利用高分卫星采集城市建筑影像，通过比较不同时间点的影像数据，可以获知建筑物的空间变化数据，包括建筑物的沉降数据和倾斜数据。目前中国建筑物数量规模庞大，并且建筑物的平均高度还在逐年加速攀升，因为建筑物的倾斜现象对城市安全产生很大影响，所以对建筑物的倾斜监测尤其是高建筑的倾斜监测至关重要。目前高分卫星的影像采集速度和处理能力不断提升，在城市安全监测领域的应用日益广泛。但是由于目前高分卫星的数量还远远不能满足对所有城市建筑物的实地监测，所以需要在高分卫星的城市建筑物影像数据分析基础上，在疑似倾斜的建筑物或地表沉降多发区域的建筑物上，布置监测装置对建筑物进行实地倾斜监测，构成天地一体的综合监测系统。这对于促进城市安全管理部门获取权威精准的监测数据，推动建筑物倾斜监测在公共安全服务和群众生产生活中的有效应用，保障社会可持续发展和人民群众安居乐业等方面有重要意义。
技术实现思路
因此，本技术为实现在基于高分卫星获取的城市建筑物影像数据分析的基础上，针对性的对危险地段的建筑物进行实地的倾斜监测，利用特殊的光线传递结构进行墙壁倾斜角度的检测。本技术所采用的技术方案是：基于高分卫星的城市安全监测预警系统，其特征在于：包括十字基准架、水平杆、底壳、恒定球、聚光罩、顶壳、电路盒、螺钉。所述十字基准架为相互垂直的两件长方形板构成的十字形板，所述十字基准架的中心距离四个端部的距离相等；所述十字基准架的四个端部圆角处理，四个端部上垂直于十字平面均贯穿有通孔，所述螺钉穿过通孔将十字基准架安装在墙壁的竖面上。所述十字基准架的十字中心的外侧面上，向外伸出中心轴线水平的圆柱状的水平杆。进一步的，所述十字基准架与水平杆的连接处，设有三角板状的加固筋。进一步的，所述加固筋的两个直边所在的矩形面，一个与十字基准架的外侧竖面连接，一个与水平杆的圆柱面连接。所述水平杆的外端设有顶部开口的半球壳形的底壳，所述底壳由两层材料组成，内层为底壳透光内层，外层为底壳遮光外层；在所述底壳透光内层的底部的外球面上，均匀分布有多件光敏元件，所述底壳透光内层在光敏元件所在位置的材质为透明材质，其余区域为不透光材质；所述底壳遮光外层的材质不透光。多件所述光敏元件在底壳透光内层上的排布划分为纵横两列，纵向列的排布平行于十字基准面的外侧竖面，横向列的排布平行于水平杆的中心轴线所在的竖直面；相邻光敏元件与底壳的几何球心的连线的夹角均相等。所述底壳透光内层的底部中心处的光敏元件为起始光敏元件。所述恒定球为顶部加工为平面的球状体，沿着所述恒定球的中心轴线贯穿开设细圆柱形的导光孔，所述导光孔的内圆柱面为镜面；所述聚光罩为底部开口的透明的半球壳形，对准导光孔粘贴在恒定球的顶部平面中央处，将导光孔的顶端开口密封。所述恒定球放置于底壳内，所述恒定球的重心集中在底端，所述恒定球的外球面和底壳、顶壳的内球面之间涂有润滑油，所述恒定球的导光孔，在底壳和顶壳组成的球形内腔中始终保持竖直状态。所述底壳随着建筑物墙壁的倾斜而转动后，所述恒定球的导光孔的底端对准的光敏元件为终点光敏元件。进一步的，所述聚光罩的内侧球面的球径等于导光孔的孔径。进一步的，当恒定球的导光孔底端对准起始光敏元件时，所述顶壳的透明区域恰好完全覆盖恒定球的顶部水平面区域。进一步的，所述恒定球的顶部的平面所在圆形外径小于恒定球的几何球径。所述顶壳为底部开口的半球壳形，所述顶壳的顶部区域为透明材质加工的透明区域，所述顶壳的其它区域为不透光材质；所述顶壳和底壳构成完整的球形壳体；所述顶壳的底部开口端面上，环绕其中心轴线开设有环形槽，所述底壳的顶部开口端面上，环绕其中心轴线设有环形台，所述环形台恰好卡扣进环形槽中；所述顶壳和底壳的接触面上均涂有密封胶。进一步的，所述恒定球的几何球径，小于顶壳和底壳构成的球形内腔的球径的1.95～2.05mm。所述电路盒螺装在十字基准架上，所述电路盒的顶部伸出有通信天线；所述电路盒中装有光线检测电路、处理器和通信电路。本技术的原理为：所述顶壳的顶部区域为透明区域，将外部光线引入顶壳内部；所述集光罩的半球形结构将尽量多的光线引入导光孔，光线通过导光孔的传播，从导光孔的底部射出。对应所述光敏元件所在位置的底壳透光内层的材质为透明材质，导光孔中的光线最终照射到某一件光敏元件上。设相邻两件光敏元件与几何球心连线的夹角为x°，那么当十字基准架所在墙壁在正视视角内顺时针倾斜2x°，在右视视角内顺时针倾斜2x°后，所述导孔光对准的终点光敏元件的所在位置，在底壳的仰视视角中，位于起始光敏元件的右侧第二竖列，下侧第二横列的位置。由此反推，当起始光敏元件的右侧第m数列，下侧第n横列的终点光敏元件接收到光线时，说明墙壁在正视视角内顺时针倾斜mx°，在右视视角内顺时针倾斜nx°；当起始光敏元件的左侧第m数列，下侧第n横列的终点光敏元件接收到光线时，说明墙壁在正视视角内逆时针倾斜mx°，在右视视角内顺时针倾斜nx°；当起始光敏元件的左侧第m数列，上侧第n横列的终点光敏元件接收到光线时，说明墙壁在正视视角内逆时针倾斜mx°，在右视视角内逆时针倾斜nx°；当起始光敏元件的右侧第m数列，上侧第n横列的终点光敏元件接收到光线时，说明墙壁在正视视角内顺时针倾斜mx°，在右视视角内逆时针倾斜nx°。所述终点光敏元件，即底壳随着墙壁倾斜后在竖直方向上最底端位置的光敏元件。通过终点光敏元件的位置，即可反推出墙壁的倾斜数据。本技术一种基于高分卫星的城市安全监测预警系统具有如下优点：(1)利用高分卫星采集不同时间节点的城市建筑影像，通过影像分析获得区域性的建筑物倾斜大体情况，实用高效；(2)基于高分卫星的影像分析，在疑似倾斜建筑物上布置监测装置，利用特殊的光线传播结构和光敏元件的特殊排布实现建筑物的精准倾斜角度监测，设计巧妙；(3)利用恒定球的重心始终会带动导光孔维持竖直状态的结构，作为建筑物倾斜角度的旋转角度基准。所以，这种基于高分卫星的城市安全监测预警系统，在高分卫星的城市建筑物影像数据分析基础本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于高分卫星的城市安全监测预警系统，其特征在于：包括十字基准架(1)、水平杆(2)、底壳(3)、恒定球(4)、聚光罩(5)、顶壳(6)、电路盒(7)、螺钉(8)；/n所述十字基准架(1)为相互垂直的两件长方形板构成的十字形板，所述十字基准架(1)的中心距离四个端部的距离相等；所述十字基准架(1)的四个端部圆角处理，四个端部上垂直于十字平面均贯穿有通孔，所述螺钉(8)穿过通孔将十字基准架(1)安装在墙壁的竖面上；/n所述十字基准架(1)的十字中心的外侧面上，向外伸出中心轴线水平的圆柱状的水平杆(2)；/n所述水平杆(2)的外端设有顶部开口的半球壳形的底壳(3)，所述底壳(3)由两层材料组成，内层为底壳透光内层(301)，外层为底壳遮光外层(302)；在所述底壳透光内层(301)的底部的外球面上，均匀分布有多件光敏元件(303)，所述底壳透光内层(301)在光敏元件(303)所在位置的材质为透明材质，其余区域为不透光材质；所述底壳遮光外层(302)的材质不透光；/n多件所述光敏元件(303)在底壳透光内层(301)上的排布划分为纵横两列，纵向列的排布平行于十字基准面的外侧竖面，横向列的排布平行于水平杆(2)的中心轴线所在的竖直面；相邻光敏元件(303)与底壳(3)的几何球心的连线的夹角均相等；/n所述底壳透光内层(301)的底部中心处的光敏元件(303)为起始光敏元件(3031)；/n所述恒定球(4)为顶部加工为平面的球状体，沿着所述恒定球(4)的中心轴线贯穿开设细圆柱形的导光孔(401)，所述导光孔(401)的内圆柱面为镜面；所述聚光罩(5)为底部开口的透明的半球壳形，对准导光孔(401)粘贴在恒定球(4)的顶部平面中央处，将导光孔(401)的顶端开口密封；/n所述恒定球(4)放置于底壳(3)内，所述恒定球(4)的重心集中在底端，所述恒定球(4)的外球面和底壳(3)、顶壳(6)的内球面之间涂有润滑油，所述恒定球(4)的导光孔(401)，在底壳(3)和顶壳(6)组成的球形内腔中始终保持竖直状态；/n所述底壳(3)随着建筑物墙壁的倾斜而转动后，所述恒定球(4)的导光孔的底端对准的光敏元件(303)为终点光敏元件(3032)；/n所述顶壳(6)为底部开口的半球壳形，所述顶壳(6)的顶部区域为透明材质加工的透明区域(601)，所述顶壳(6)的其它区域为不透光材质；所述顶壳(6)和底壳(3)构成完整的球形壳体；所述顶壳(6)的底部开口端面上，环绕其中心轴线开设有环形槽，所述底壳(3)的顶部开口端面上，环绕其中心轴线设有环形台，所述环形台恰好卡扣进环形槽中；所述顶壳(6)和底壳(3)的接触面上均涂有密封胶；/n所述电路盒(7)螺装在十字基准架(1)上，所述电路盒(7)的顶部伸出有通信天线(701)；所述电路盒(7)中装有光线检测电路、处理器和通信电路。/n...

【技术特征摘要】
1.基于高分卫星的城市安全监测预警系统，其特征在于：包括十字基准架(1)、水平杆(2)、底壳(3)、恒定球(4)、聚光罩(5)、顶壳(6)、电路盒(7)、螺钉(8)；
所述十字基准架(1)为相互垂直的两件长方形板构成的十字形板，所述十字基准架(1)的中心距离四个端部的距离相等；所述十字基准架(1)的四个端部圆角处理，四个端部上垂直于十字平面均贯穿有通孔，所述螺钉(8)穿过通孔将十字基准架(1)安装在墙壁的竖面上；
所述十字基准架(1)的十字中心的外侧面上，向外伸出中心轴线水平的圆柱状的水平杆(2)；
所述水平杆(2)的外端设有顶部开口的半球壳形的底壳(3)，所述底壳(3)由两层材料组成，内层为底壳透光内层(301)，外层为底壳遮光外层(302)；在所述底壳透光内层(301)的底部的外球面上，均匀分布有多件光敏元件(303)，所述底壳透光内层(301)在光敏元件(303)所在位置的材质为透明材质，其余区域为不透光材质；所述底壳遮光外层(302)的材质不透光；
多件所述光敏元件(303)在底壳透光内层(301)上的排布划分为纵横两列，纵向列的排布平行于十字基准面的外侧竖面，横向列的排布平行于水平杆(2)的中心轴线所在的竖直面；相邻光敏元件(303)与底壳(3)的几何球心的连线的夹角均相等；
所述底壳透光内层(301)的底部中心处的光敏元件(303)为起始光敏元件(3031)；
所述恒定球(4)为顶部加工为平面的球状体，沿着所述恒定球(4)的中心轴线贯穿开设细圆柱形的导光孔(401)，所述导光孔(401)的内圆柱面为镜面；所述聚光罩(5)为底部开口的透明的半球壳形，对准导光孔(401)粘贴在恒定球(4)的顶部平面中央处，将导光孔(401)的顶端开口密封；
所述恒定球(4)放置于底壳(3)内，所述恒定球(4)的重心集中在底端，所述恒定球(4)的外球面和底壳(3)、顶壳(6)的内球面之间涂有润滑油，所述恒定球(4)的导光孔(401)，在底壳(3)和顶壳(6)组成的球形内腔中始终保持竖直状态；
所述底壳(3)随着建筑物墙壁的倾斜而转动后，所述恒定球(4)的导光孔的底端对准的光敏元件(303)为终点光敏元件(3032)；
所述顶壳(6)为底部开口的半球壳形，所述顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑜基，乔志勇，姚术林，邱祥峰，郭燕滨，张丽伟，林仙梅，
申请(专利权)人：厦门精图信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35