一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统，由地面通信站、数据采集部和水面通信站组成，该地面通信站包括上位机和基站，数据采集部用于采集至少一个监测数据，水面通信站经一通信线路读取的监测数据。该水面通信站包括GPS模块、加速度计、角度计、驱动模块、数据处理模块和相控阵天线。可以通过水面上的水面通信站以及水底的数据采集部实现监测，减少数据丢包，实现在特定区域中确定监测点的位置，精确定位，准确性高。并通过坐标变换算法，不因水面情况的影响而改变，保证节点间的可靠通信。的可靠通信。的可靠通信。

【技术实现步骤摘要】
一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统


[0001]本专利技术涉及远程监测技术，尤其涉及一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统。

技术介绍

[0002]在环保监测中，有时需要把监测点安置在水底。水底的监测点的信号收发有两种实现方式。监测点可以通过水声通道向水面发送数据。为避免丢包，这种方式需要在信号通道上安置多个中继点，实现数据多跳传输。监测点也可以通过有限索道向水面发送数据。这种监测方式可以保证测点位于特定区域，数据准确性高。但是由于GPS信号在水中的衰减，这种方式估算监测点的准确位置存在难度。鉴于此，现有技术有进一步改进的必要。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统，通过水面监测站的GPS信息实现水底测点的定位，监测数据更准确反映监测位置。
[0004]本申请的专利技术目的可通过以下技术方案实现：一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统，由地面通信站、数据采集部和水面通信站组成，该地面通信站包括上位机和基站，数据采集部用于采集至少一个监测数据，水面通信站经一通信线路读取监测数据，其特征在于，该水面通信站包括：GPS模块，用于获得水面通信站的位置数据；加速度计，用于获得水面通信站的三轴加速度；角度计，用于测量通信线路的线路偏角；驱动模块，用于调节通信线路的伸长量；数据处理模块，用于根据所述三轴加速度、线路偏角和伸长量确定数据采集部的位置数据；相控阵天线，用于向基站发送数据采集部的位置数据和监测数据。
[0005]在本专利技术中，所述水面通信站还包括时钟模块和主控模块，时钟模块将监测时间发送至主控模块，主控模块将数据采集部的位置数据和监测数据压缩成以监测时间为索引的数据段。
[0006]在本专利技术中，所述主控模块根据三轴加速度（a
x
,a
y
,a
z
）确定水面通信站的水平偏角，由水平偏角、线路偏角确定数据采集部与水面通信站的位置向量（x
i
,y
i
,z
i
），再根据水面通信站的位置数据（x1,y1,z1）和位置向量（x
i
,y
i
,z
i
）确定数据采集部的位置数据（x2,y2,z2）。
[0007]在本专利技术中，水平偏角，，，，，，。
[0008]在本专利技术中，所述水面通信站还包括功率控制模块，功率控制模块根据水平偏角调整相控阵天线的主瓣方向。
[0009]在本专利技术中，所述驱动模块包括：用于收放通信线路的收放组件；用于测量通信线路的感应组件；以及用于改变通信线路方向的导向组件。
[0010]在本专利技术中，所述收放组件由对称设置的支撑座、旋转轴、恒扭力发条和通信线路组成，所述支撑座安装在旋转轴的两端，所述通信线路绕在旋转轴上且在对称设置的支撑座之间，所述恒扭力发条安装在支撑座上且与旋转轴连接。
[0011]在本专利技术中，所述导向组件由第一导向轮和第二导向轮组成，所述第一导向轮的中间具有转动轴，所述第二导向轮位于第一导向轮的下端。
[0012]在本专利技术中，所述感应组件为霍尔传感器。
[0013]实施本专利技术的这种可估算测点坐标的高精度远程监测系统，具有以下有益效果：可以通过水面上的水面通信站以及水底的数据采集部实现监测，减少数据丢包，实现在特定区域中确定监测点的位置，精确定位，准确性高。并通过坐标变换算法，不因水面情况的影响而改变，保证节点间的可靠通信。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的可估算测点坐标的高精度远程监测系统结构框图；图2为本专利技术中水面通信站、通信线路和数据采集部结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为本专利技术中通信线路的偏移状态示意图；图5为图3中水面通信站结构示意图；图6为本专利技术中导向组件结构示意图；图7为本专利技术中收放组件结构示意图。
[0015]图中：水面通信站1、安装轴2、收放组件3、通信线路4、感应组件5、支撑座6、旋转轴7、恒扭力发条8、安装室9、第一扭力轮10、第二扭力轮11、不锈钢卷12、第一导向轮13、第二导向轮14、轴承座15、转动轴16、支座17、数据采集部18、导向组件19、支撑板20。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0017]由于水底监测点的位置估计难度大，现有技术的监测装置采用水面测点的位置代替水底监测点，导致监测数据无法准确反映测点位置。本专利技术的这种可估算测点坐标的高精度远程监测系统，通过数据采集部18和水面通信站1的配合实现数据分析得出水底监测点的坐标位置，从而确定水底的监测点的坐标位置。
[0018]实施例一参照图1，本实施例的可估算测点坐标的高精度远程监测系统由地面通信站、数据采集部18和水面通信站1组成。地面通信站包括上位机和基站，基站可以是地面常设基站或
者临时收发增强设备，上位机可以嵌入pc。数据采集部18用于采集至少一个监测数据，监测数据包括但不限于含氧量、水压、ph值等。对应于不同的监测对象，数据采集部18中可以设置不同的传感器模块。水面通信站1经一通信线路4读取监测数据，通信线路4为内置导体的柔性防水绞索。参照图2，数据采集部18沉入水底，水面通信站1漂浮在水面上。在水流作用下，水面通信站1的坐标与数据采集部18的坐标相差较大，通信线路4可以根据测点间距调整。本申请的特殊之处在于，根据水面通信站1确定水底数据采集部18的坐标。
[0019]水面通信站1包括GPS模块、加速度计、角度计、驱动模块、数据处理模块、相控阵天线、时钟模块和主控模块。GPS模块用于获得水面通信站1的位置数据（x1,y1,z1）。加速度计用于获得水面通信站1的三轴加速度（a
x
,a
y
,a
z
）。角度计用于测量通信线路4的线路偏角。驱动模块用于调节通信线路4的伸长量L。数据处理模块用于根据所述三轴加速度、线路偏角和伸长量确定数据采集部18的位置数据。
[0020]水平偏角为航向角（yaw），即水面通信站1绕竖直轴线的转角。主控模块根据三轴加速度（a
x
,a
y
,a
z
）确定水面通信站1的水平偏角，水平偏角。由水平偏角、线路偏角β确定数据采集部18与水面通信站1的位置向量（x
i
,y
i
,z
i
），，，。位置向量表达由水面通信站1指向数据采集部18的向量。最后根据水面通信站1的位置数据（x1,y1,z1）和位置向量（x
i
,y
i
,z
i
）确定数据采集部18的位置数据（x2,y2,z2）。，，。
[0021]进一步的，本实施例的相控阵天线用于向基站发送数据采集部18的位置数据和监测数据。水面通信站1的方向随水流变化，为保证相控阵天线指向基站，功率控制模块根据前述水平偏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可估算测点坐标的高精度远程监测系统，由地面通信站、数据采集部和水面通信站组成，该地面通信站包括上位机和基站，数据采集部用于采集至少一个监测数据，水面通信站经一通信线路读取监测数据，其特征在于，该水面通信站包括：GPS模块，用于获得水面通信站的位置数据；加速度计，用于获得水面通信站的三轴加速度；角度计，用于测量通信线路的线路偏角；驱动模块，用于调节通信线路的伸长量；数据处理模块，用于根据所述三轴加速度、线路偏角和伸长量确定数据采集部的位置数据；相控阵天线，用于向基站发送数据采集部的位置数据和监测数据。2.根据权利要求1所述的可估算测点坐标的高精度远程监测系统，其特征在于，所述水面通信站还包括时钟模块和主控模块，时钟模块将监测时间发送至主控模块，主控模块将数据采集部的位置数据和监测数据压缩成以监测时间为索引的数据段。3.根据权利要求2所述的可估算测点坐标的高精度远程监测系统，其特征在于，所述主控模块根据三轴加速度（a
x
,a
y
,a
z
）确定水面通信站的水平偏角，由水平偏角、线路偏角确定数据采集部与水面通信站的位置向量（x
i
,y
i
,z
i
），再根据水面通信站的位置数据（x1,y...

【专利技术属性】
技术研发人员：张初华，冷健雄，彭戈，康长安，柴敏平，汪杨，李小双，李春霞，吴敏，熊群群，
申请(专利权)人：江西怡杉环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：