4S一体化形变监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及地质灾害监测技术领域，具体为一种4S一体化形变监测系统，包括：形变监测站，由形变监测站主机和风光一体化野外电源组成；数据中心，通过通信网络与所述形变监测站相连，用于对来自形变监测站的GPS数据、以及地理信息系统数据、遥感数据进行融合处理，并对形变监测站进行控制。本实用新型专利技术提供一种高精度、高可靠性、全功能、低成本，全局、实时、远程、自动、同步、长期连续稳定的低运行成本监测与维护，以及容易普及推广的监测系统，可应用于快变形、慢变形以及全过程型地质灾害的形变监测和形变预警。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地质灾害监测
，具体为ー种4S —体化形变监测系统，可应用于快变形、慢变形以及全过程型地质灾害的形变监测和形变预警。
技术介绍
本技术中4S特指以下4个系统GPS (Global Positioning System全球定位系统)；GIS (Geographic Information System 地理信息系统)；RS (Remote Sensing 遥感)以及CS (Comunication System通信系统)。根据计算机组成原理对GPS、GIS、RS> CS各个系统的专有功能进行重新组织，产生具有紧密物理结构和数据融合特征的新的系统和新的功能体系，其过程和结果称为4S —体化。4S —体化形变监测系统是以4S —体化为底层结构的用于形变监测的系统。由于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，近年来，世界范围内，特别是我国，地质灾害呈现出高发性态势，主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝等，严重地威协到人民群众的生命财产安全。在我国现有的8. 5万余座水库和23万余个重大地质灾害体中，仅有数以百计的重大工程和地质灾害体实施了以GPS形变监测网为主的长期连续监測。目前国内的地质灾害监测方法主要包括群防(以人工目測、尺量等观测为主)、传统测量(使用经纬仪、水准仪、全站仪等传统仪器)、GPS巡回測量(使用RTK型GPS定位仪、全站仪等仪器)、GPS形变监测网(使用多个固定的GPS监测站构成地表形变监测网)。群防迄今为止，我国绝大多数的地质灾害监测工作普遍采用“群防”法由固定人员进行定时或不定时的目測、尺量等。此种方法的缺陷是没有客观标准也没有客观依据，由当事人主观决定是否预警。传统测量在水库库区等有条件的単位和地方使用经纬仪、水准仪、全站仪等传统仪器进行定期或不定期測量。此种方法的缺陷是受到天气(必须肉眼通视)、人工等多种因素的影响，耗时耗カ耗财之后仍难得到有效数据(精度不够、数据不完整等)，且两次測量之间的间隔时间很长，地质灾害几乎全部都发生在此间隔时间内。GPS巡回测量在大型水库库区等有条件的单位和地方使用RTK型GPS定位仪、全站仪等仪器进行定期或不定期測量。对地质灾害预警而言，此种方法仍难得到有效数据。此种方法的缺陷有三一是观测时间太短；ニ是受人为因素的影响较大；三是两次測量之间的间隔时间很长。以上三点导致精度不够、数据不完整、观测不连续。事实上，地质灾害几乎全部都发生在两次测量之间。GPS形变监测网自上世纪90年代中期以来，该方法已经逐渐得到应用，获得很好的效果。使用多个固定的GPS监测站构成地表形变监测网的方法迄今未能得以推广普及的症结问题是一是形变监测系统价格太高，进ロ GPS接收机主机(不含GPS天线的GPS形变监测站主机)需要20多万元/台；ニ是系统不配套；三是系统自动化程度低，使用、操作和维护诸方面均有不足。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供ー种高精度、高可靠性、全功能、低成本，全局、实时、远程、自动、同歩、长期连续稳定的低运行成本监测与维护，以及容易普及推广的4S —体化形变监测系统。为完成上述目的，本技术采用的技术方案是4S—体化形变监测系统，包括形变监测站，由形变监测站主机和风光一体化野外电源组成；数据中心，通过通信网络与所述形变监测站相连，用于对来自形变监测站的GPS数据、以及地理信息系统数据、遥感数据进行融合处理，并对形变监测站进行控制。进ー步地，所述的形变监测站为多个，多个形变监测站按照监测区域自组网可以构成形变监测网，所述形变监测网通过所述通信网络与所述数据中心连接。进ー步地，所述形变监控站主机包括主机外壳以及安装在主机外壳内的电路板； 所述电路板由各単元模块焊接组成，包括处理单元，以及与之连接的GPS模块、无线通信模块、有线通信模块、电源管理模块、多路接ロ、存储单元；所述电源管理模块连接上述其他模块的电源输入端；所述GPS模块连接GPS天线；所述无线通信模块连接通信天线。进ー步地，所述风光一体化野外电源，包括野外防护箱、以及依次连接的风能/光能采集转换器、电源控制器和蓄电池；所述野外防护箱内放置电源控制器、蓄电池以及形变监测站主机；所述蓄电池连接所述形变监测站主机的电源输入端。进ー步地，所述通信网络为GPRS、CDMA、3G、WIFI自组网、ZigBee自组网中的ー种或几种，也可以为有线通信网络。进ー步地，所述无线通信模块包括2. 5G、3G、WIFI、ZigBee、电台的一种或几种的组ムロ ο本技术具有以下有益效果实现高精度、高可靠性、全功能、低生产成本、低市场价格、全局、实时、远程、自动、同步、长期连续的稳定的低运行成本的监测与维护，将昂贵的专用系统变成普及型的常用设备，便于普及推广，改变我国地质灾害监测预警工作的落后技术现状。在4S—体化的内外业一体化优势和资源配置优势下，系统具有高质量高精度低成本。其技术指标如下绝对误差事后解算(次/0.5h-lh):水平误差小于2mm，垂直误差3mm ;实时解算(次/Is-IOs):水平误差小于3mm,垂直误差小于5mm。相对误差186万分之一。其经济指标形变监测站主机的生产成本小于2600元人民币/套(含GPS天线)，远远低于现市场上同类产品。以下结合附图对本技术进ー步说明。图I为本技术结构示意图；图2为本技术通讯原理图；图3为本技术形变监测站结构示意图；图4为本技术形变监测站主机某实施例的电路原理框图；图5为本技术采用公网无线通信时形变监测网与数据中心之间的连接关系图。图中1、形变监测站，2、数据中心，3、通信网络，4、形变监测站主机，5、风光一体化野外电源，41、主机外壳，42、电路板，43、处理单元，44、GPS模块，45、无线通信模块，46、有线通信模块，47、电源管理模块，48、多路接ロ，49、存储单元，50、GPS天线，51、通信天线，501、风能/光能采集转换器，502、电源控制器，503、蓄电池。·具体实施方式如图I所示，4S —体化形变监测系统，包括形变监测站I、数据中心2和通信网络3，数据中心2通过通信网络3与形变监测站I相连。所述数据中心2可以是连接在因特网上的计算机服务器，当业务数据处理量比较大时，数据中心也可以是连接在因特网上的局域网，局域网内设置多台计算机服务器。通信网络3是连接形变监测站I和数据中心2的纽带，通过通信网络3将形变监测站I和数据中心2连接成一个整体以实现系统功能。通信网络3为GPRS、⑶MA、3G、WIFI自组网、ZigBee自组网等无线通信网络中的ー种或几种，也可以为有线通信网络，根据实际需要单用或复用，其通信原理如图2所示。如图3所示为形变监测站I的结构示意图，形变监测站I由形变监测站主机4和风光一体化野外电源5组成。其中形变监控站主机4包括主机外壳41以及安装在主机外壳41内的电路板42组成；用户可根据需要选用或自行制作主机外壳41 ;所述电路板42由各単元模块焊接组成，包括处理单元43，以及与之连接的GPS模块44、无线通信模块45、有线通信模块46、电源管理模块47、多路接ロ 48、存储单元49 ;所述电源管理模块47连接上述其他模块的电源输入端；所述GPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
4S一体化形变监测系统，其特征在于，包括：形变监测站，由形变监测站主机和风光一体化野外电源组成；数据中心，通过通信网络与所述形变监测站相连，用于对来自形变监测站的GPS数据、以及地理信息系统数据、遥感数据进行融合处理，并对形变监测站进行控制。

【技术特征摘要】
1.4S 一体化形变监测系统，其特征在于，包括 形变监测站，由形变监测站主机和风光一体化野外电源组成； 数据中心，通过通信网络与所述形变监测站相连，用于对来自形变监测站的GPS数据、以及地理信息系统数据、遥感数据进行融合处理，并对形变监测站进行控制。2.根据权利要求I所述的4S—体化形变监测系统，其特征在于所述的形变监测站为多个，多个形变监测站按照监测区域自组网可以构成形变监测网，所述形变监测网通过所述通信网络与所述数据中心连接。3.根据权利要求I所述的4S—体化形变监测系统，其特征在于所述形变监控站主机包括主机外壳以及安装在主机外壳内的电路板；所述电路板由各单元模块焊接组成，包括处理单元，以及与之连接的GPS模块、无线通信模块、有线通信模块、电源管理模块、多路接口、存储单元；所述电源管理模块连接上述其他模块的电源输入端；所述GPS模块连接GPS天线；所述无线通信模...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凯华，
申请(专利权)人：许凯华，
类型：实用新型
国别省市：