基于北斗技术的多维微形变实时监测系统的制作方法

专利2025-04-20  41


本发明属于测绘,具体的,涉及一种基于北斗技术的多维微形变实时监测系统。


背景技术:

1、北斗卫星导航系统(beidou navigation satellite system,bds)是中国自主研发的全球卫星导航系统,通过多个卫星和地面站的协同工作,能够实现对地表微小变形的监测。当变形超过预设阈值时,系统会发出预警,提醒相关部门采取措施。这种实时监测对于地质灾害防治尤为重要。

2、柔性测斜仪能够对二维、三维空间上的形变进行检测,且由于其节段式的结构设计,能够根据需要进行拼接以实现对较大范围内微形变进行检测,是目前边坡滑移监测、路面沉降监测、大坝沉降与沉降监测等活动中的重要监测工具,但是在现有技术中,柔性测斜仪存在抗干扰能力较差,易受到复杂环境影响的问题,因此为了解决上述问题,提供一种能够降低环境干扰,提升微形变异常监测质量的方法,本发明提供了以下技术方案。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,解决现有技术中柔性测斜仪存在抗干扰能力较差,易受到复杂环境影响的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

3、基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,包括:

4、多节段式位移传感单元,包括若干个柔性链接的传感器单元;

5、北斗定位单元,用于对监控区域的地面进行主动遥感成像,并对得到的图像进行处理以得到监控区域的地面的形变信息,并根据形变信息确定多节段式位移传感单元的安装位置;

6、信号传输单元,用于将多节段式位移传感单元中各传感器单元所采集得到参数数据传输至数据中心;

7、终端控制器,控制参数数据进行传输的顺序;

8、所述多维微形变实时监测系统的工作方法为:

9、在一个传感器单元被判断在一个连续的时长t2内所采集的数据存在异常时,则终端控制器在后续的传输过程中对对应传感器单元所采集的参数信息进行优先传输,直至管理员取消优先传输或者在未来连续的预设时间t5内,对应传感器单元未再出现数据存在异常的情况。

10、进一步的,确定多节段式位移传感单元的安装位置的方法为:

11、在监控区域上设置监控点,通过北斗定位单元对各监控点在一段预设的时间内的位移数据进行采集;

12、当一个监控点的位移值大于预设的位移值时,则认为对应的监测点为异常监测点;

13、在异常监测点进行多节段式位移传感单元的安装。

14、进一步的,确定多节段式位移传感单元的安装位置的方法为:

15、确定异常监测点的分布,然后获取一个异常监测点分布密度大于预设值或者分布密度最大的圆形区域;

16、获取这圆形区域内所有异常监测点的中点;

17、获取所有异常监测点在北斗定位单元监控期间的位移向量;

18、以异常监测点的中点为原点建立平面直角坐标系;

19、将各异常监测点对应位移向量的起点转移至坐标系原点;

20、获取各位移向量的终点在平面直角坐标系中的坐标;

21、计算获取所有终点横坐标的平均值xp以及所有终点纵坐标的平均值yp;

22、将坐标点(xp,yp)作为多节段式位移传感单元的安装点。

23、进一步的,判断传感器单元在一个连续的时长t2内所采集的数据是否存在异常的方法为:

24、第一步,获取多节段式位移传感单元中各传感器单元的稳定系数qi;

25、第二步,对于一个传感器单元,按照第一步中稳定系数qi的计算方法,获取其在一个连续的预设时长t2内的实时稳定系数qis;

26、当qis>θ*qi成立时,则认为对应的传感器单元在过去的连续时长t2内所采集的数据存在异常;

27、每个预设时长t3对传感器单元对应的实时稳定系数qis进行更新;θ为一个预设的比例系数。

28、进一步的,稳定系数qi的计算方法为

29、将完成安装的多节段式位移传感单元中各传感器单元依次标记为ci,其中1≤i≤b,b为传感器单元的数量;

30、对于一个传感器单元ci,获取其在过去的一段预设时间t内,每隔预设时间间隔t1获取依次传感器单元ci的实时检测值aij,其中1≤j≤m,m为一个传感器单元ci对应的实时检测值的数量;

31、计算获取这m个aij值的离散系数u,离散系数u越大,代表对应的m个aij值的离散程度越大;

32、获取传感器单元对应的m个aij值的平均值aip以及其中的最大值aimax;

33、根据公式qi=u(β1*aip+β2*aimax)计算得到传感器单元ci对应的稳定系数qi;

34、其中β1、β2均为预设的系数,且β1+β2=1。

35、进一步的,其中系数θ的计算方法为:

36、依次计算得到各传感器单元对应的稳定系数qi;

37、设置k个连续的取值范围,按照从小到大的顺序依次标记为x1、x2、…、xk;

38、获取各传感器单元对应稳定系数qi所处的取值范围xf,其中1≤f≤k;

39、获取在xf范围内,在过去的预设时间t4内,各传感器单元连续更新得到的g个实时稳定系数;

40、获取这g个实时稳定系数中按照从大到小的顺序排序后排名前α%的实时稳定系数,将这一批排名前α%的实时稳定系数标记为参照系数;

41、获取这若干个参照系数的平均值df;

42、根据df=θ*qi计算得到对应的θ值。

43、本发明的有益效果:

44、1、本发明通过对多节段式位移传感单元中各传感器单元的实时加速度检测值进行获取,并根据历史记录对各传感器单元的稳定性进行评价,并以此为基础,在后续的检测过程中,对稳定性较高的传感器单元所检测得到异常数值进行优先传输与报警,降低稳定性较低的传感器单元所检测得到的异常数值的处理优先度,这样能够降低复杂环境对多节段式位移传感单元正常工作的干扰影响。

45、2、首先通过北斗系统主动遥感获取监控地面的形变信息,以此来确定一定时间内存在位移异常的监测点位置,并根据这些存在位移异常的监测点的位置来最终确定多节段式位移传感单元的安装位置,相较于依据经验来进行安装点确定的方法,能够考虑到划分的圆形区域中各异常监测点在监控时段中的位移大小与方向,从而保证了最终确定的安装点更具代表性,能够更准确的对监控区域内的整体变动情况进行监测与表达。



技术特征:

1.基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,确定多节段式位移传感单元的安装位置的方法为:

3.根据权利要求1所述的基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,确定多节段式位移传感单元的安装位置的方法为:

4.根据权利要求1所述的基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,判断传感器单元在一个连续的时长t2内所采集的数据是否存在异常的方法为:

5.根据权利要求4所述的基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,稳定系数qi的计算方法为

6.根据权利要求5所述的基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,其中系数θ的计算方法为:

7.根据权利要求5所述的基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,其特征在于,在一个传感器单元被判断在一个连续的时长t2内所采集的数据存在异常时,报警单元会发出报警信息。


技术总结
本发明公开了一种基于北斗技术的多维微形变实时监测系统,属于测绘技术领域,该多维微形变实时监测系统根据历史记录对各传感器单元的稳定性进行评价,并以此为基础,在后续的检测过程中,对稳定性较高的传感器单元所检测得到的异常数值进行优先传输与报警,这样能够降低复杂环境对多节段式位移传感单元正常工作的干扰影响。另外,本发明通过北斗系统主动遥感获取监控地面的形变信息,以此来确定一定时间内存在位移异常的监测点位置,并根据这些存在位移异常的监测点的位置来最终确定多节段式位移传感单元的安装位置,相较于依据经验来进行安装点确定的方法,能够更准确的对监控区域内的整体变动情况进行监测与表达。

技术研发人员:李扬彬,程翔
受保护的技术使用者:贵州丰立空间科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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