CN207779468U - 基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，包括：桩体、卫星接收天线、数据传输主机、传感器数据转换机和卫星接收机，从桩体顶部到桩体的底部，桩体内依序安装卫星接收天线、数据传输主机、传感器数据转换机和卫星接收机，能够对边坡的形变进行数据采集和发送，具有结构紧凑、可靠性高、易于安装施工等优点。

Description

基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩

技术领域

本实用新型涉及安全监测技术领域，具体的涉及一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩。

背景技术

边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。边坡稳定性问题受限于复杂地质条件的影响，无法通过理论模型模拟后对其稳定性进行准确评价；现有比较通用的做法是通过一定程度的理论计算加上专家群体的经验知识，进行边坡方案设计和施工，后期通过人工监测来保证边坡安全。

现有的一些户外监测装置都是将硬件部分置于电控柜内，放置于柜子外部的各种天线导致与其相连接的电缆线暴露在空气中，在野外使用时，容易受到各种野外动物的破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩及监控装置，该实用新型解决了边坡监测装置的各类线缆、光纤无法得到保护，野外使用中或突发情况下容易受损；数据传输占用卫星数据资源过多的技术问题。

本实用新型提供了一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，包括：桩体、卫星接收天线、数据传输主机、传感器数据转换机、数据存储装置和卫星接收机，卫星接收天线、数据传输主机、传感器数据转换机和卫星接收机容纳安装于桩体内；所述卫星接收天线与所述卫星接收机连接，所述卫星接收机与所述数据传输主机数据连接；所述传感器数据转换机与所述数据传输主机数据连接；所述数据传输主机与所述数据存储装置数据连接。

进一步地，卫星接收机设置于桩体的中部。

进一步地，桩体还包括：直筒，直筒内容纳安装数据传输主机、传感器数据转换机和卫星接收机。

进一步地，桩体还包括：设置于桩体顶面的天线罩，卫星接收天线容纳于天线罩内。

进一步地，桩体的顶面上设置天线架，卫星接收天线安装于天线架上，天线架容纳于天线罩中。

进一步地，还包括供电装置，供电装置分别与数据传输主机、传感器数据转换机、远程开关控制器和卫星接收机供电连接。

进一步地，供电装置包括：光伏板、太阳能控制器和蓄电池，光伏板架设于桩体的外表面，光伏板与蓄电池供电连接，太阳能控制器设置于光伏板与蓄电池相连接的线路上。

进一步地，供电装置还包括：远程开关控制器，太阳能控制器和远程开关控制器并排设置于桩体的下部，并设置于数据传输主机、传感器数据转换机、卫星接收机的供电电路上。

进一步地，供电装置还包括：锁紧卡、横梁、三角架和平面架，锁紧卡套设于桩体的外壁上，锁紧卡的自由端与横梁相连接，并通过横梁将三角架固定于桩体的外壁上，平面架设置于三角架的一面上，光伏板安装于平面架上。

进一步地，基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩还包括至少一种传感器，传感器安装于桩体的表面上或旁边的土壤中并通过对应的传感器数据转换机与数据传输主机数据连接。

本实用新型的技术效果：

本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，能够对边坡的形变进行数据采集和发送，具有结构紧凑、可靠性高、易于安装施工等优点。

本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，能够通过物联网技术实时监测边坡的稳定状态，对有风险的边坡部位进行分级预警；能够将所有布置到边坡上的监测***硬件设备，安装固定到桩体内部，实现设备与外界恶劣环境的隔离，提高设备工作过程中的稳定性和可靠性；同时桩体结构紧凑，安装施工简单方便。

本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，为“一体式”结构，即将所有采集信息的硬件设备全部封装于监测桩的内部，实现与外界的隔离，避免受到外界各种不可控的因素影响。整个设计具有模块化的特点，便于拆装运输，现场安装也很便捷。

本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，采集到的信息通过数据传输模块经互联网传输到数据接收服务器，具有采集数据量可以自定义的优点，避免对卫星数据资源的过多占用。

具体请参考根据本实用新型的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩提出的各种实施例的如下描述，将使得本实用新型的上述和其他方面显而易见。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩的主视剖视后的内部设备布置示意图；

图2为本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩的使用状态示意图；

图3为本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩的***原理图。

图例说明：

1、钢筋架；2、桩体；21、底板；22、直筒；23、卡槽；25、支持板；26、天线架；27、天线罩；3、安装架；31、锁紧卡；32、横梁；33、三角架；34、平面架；41、卫星接收天线；42、数据传输主机；43、传感器数据转换机；44、卫星接收机；45、太阳能控制器；46、远程开关控制器；47、蓄电池；48、光伏板；51、光伏发电模块；52、远程开关控制模块；53、多传感器部分；54、北斗卫星接收机模块；55、数据传输模块。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

参见图1，本实用新型提供的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，包括：桩体2、卫星接收天线41、数据传输主机42、传感器数据转换机43和卫星接收机44，所述卫星接收天线41、所述数据传输主机42、所述传感器数据转换机43和所述卫星接收机44容纳安装于所述桩体2内。

通过将各部件容纳于桩体2内，避免了器件线路的损伤，延长使用寿命，使对边坡的检测可靠性提高。本实用新型中所用各类装置、仪器和器件，均为本领域常用的。

具体的：卫星接收天线41可以为北斗星通HX-GPS500天线；数据传输主机42可以为才茂CM510-72FN 4G DTU；传感器数据转换机43可以为金码JMZX-7430ADY测斜探头数据转换机；卫星接收机44可以为北斗星通C201-AT-LZ GNSS接收机；数据存储装置可以为戴尔PowerEdge R830服务器。

优选的，所述基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩还包括数据存储装置，所述卫星接收天线41与所述卫星接收机44数据连接，所述卫星接收机44与所述数据传输主机42数据连接；所述传感器数据转换机43与所述数据传输主机42数据连接；所述数据传输主机42与所述数据存储装置连接。

通过设置数据传输主机42，将所获取的卫星数据和桩体周围传感器所获取的数据高效实时的向数据储存装置发送，减少了卫星数据的占据，节约了数据资源。

优选的，卫星接收机44设置于桩体2的中部。

数据传输主机42、传感器数据转换机43和卫星接收机44均通过安装板安装于桩体2内，实现与外界的隔离。

优选的，桩体2底部设置支架。以便使桩体2远离地面延长使用寿命。支架可以为钢筋架1由钢筋焊接成框埋于土壤中通过混凝土与边坡土壤连为一体，能使监测桩随着边坡的滑移而移动；钢筋架1上端带螺纹便于用螺母紧固。

优选的，桩体2还包括直筒22，直筒22内容纳数据传输主机42、传感器数据转换机43和卫星接收机44。

优选的，桩体2还包括设置于桩体2顶面的天线罩27，卫星接收天线41容纳于天线罩27内。

优选的，桩体2的顶面上设置天线架26，卫星接收天线41安装于天线架26上，天线架26容纳于天线罩27中。天线架26上安装卫星接收机44的天线，平面架34上安装光伏板48。上述各种模块的硬件设备最终都放置于一体式边坡监测桩主体部分的桩体2内，实现与外界的隔离。

桩体2包括底板21、直筒22、卡槽23、安装板、支持板25、天线架26和天线罩27。底板21通过螺母与钢筋架1相连，直筒22焊接于底板21上，卡槽23焊接于直筒22内部，安装板插在卡槽23内部，安装板上能安装上述的各种模块，直筒22上端焊接支持板25，天线架26与天线罩27安装于支持板25上将整个筒体内部空间与外部隔离。

参见图2，基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩还包括供电装置，供电装置分别与数据传输主机42、传感器数据转换机43、远程开关控制器46和卫星接收机44供电连接。

参见图1～2，优选的，供电装置包括：光伏板48、太阳能控制器45和蓄电池47，光伏板48架设于桩体2的外表面，光伏板48与蓄电池47供电连接，太阳能控制器45设置于光伏板48与蓄电池47相连接的线路上。

光伏发电模块51(供电装置)包括：光伏板48、太阳能控制器45和蓄电池47，起到给所有用电设备供电的功能，蓄电池47能存储多余的电能用于夜晚及天气不好的时候使用。其中蓄电池47通过密封箱密封后埋于土壤中。

参见图2，安装架3包括锁紧卡31、横梁32、三角架33和平面架34。锁紧卡31通过横梁32用螺纹连接锁紧在桩体2上，锁紧前可以先调整安装架3的方位便于接收阳光；三角架33通过螺栓安装在横梁32上形成支撑平面架34的平面；平面架34平放在三角架33上可以上下滑动微调；

优选的，供电装置还包括：远程开关控制器46，太阳能控制器45和远程开关控制器46并排设置于桩体2的下部，并设置于数据传输主机42、传感器数据转换机43、卫星接收机44的供电电路上。

优选的，基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩还包括至少一种传感器，传感器安装于桩体2的表面上或旁边的土壤中并通过对应的传感器数据转换机43与数据传输主机42数据连接。

多传感器部分53(至少一个传感器)包括各种类型的传感器，可以根据实际需求选择安装，包括视频监测摄像头、雨量计、深层位移传感器、测斜仪、裂缝计等等；传感器的作用在于采集需要的信息用于分析边坡的结构安全性，起到提前预警的作用。

优选的，供电装置还包括：锁紧卡31、横梁32、三角架33和平面架34，锁紧卡31套设于桩体2的外壁上，锁紧卡31的自由端与横梁32相连接，并通过横梁32将三角架33固定于桩体2的外壁上，平面架34设置于三角架33的一面上，光伏板48安装于平面架34上。

参见图3，本实用新型提供的一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，从功能角度划分包括：北斗卫星接收机模块54、数据传输模块55、光伏发电模块51、远程开关控制模块52、多传感器部分53和上述基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩。

其中北斗卫星接收机模块54包括卫星天线、接收机主机和电源，按照其布置位置和功能的不同可以分为基准站和监测站两种类型。主要起到接收北斗卫星信号，经解算后输出监测桩精确三维坐标数据的功能；

数据传输模块55(数据传输主机42)包括4G天线、DTU主机和电源，主要起到将卫星接收机44的数据、传感器采集的数据通过网络运营商的4G网络发往指定服务器的功能；

远程开关控制模块52(远程开关控制器46)由控制器和电源构成，能够设置供电***的自动开启和关闭时间，节约电量的使用，有效延长恶劣环境条件下的***运行时间，当有调试需要时也可通过手机远程控制开关的开闭，不影响维护作业；

使用时，多传感器部分53通过各种类型的传感器采集到需要的数据，通过数据转换后输入到数据传输模块55；监测站的卫星接收机44收到卫星数据通过与基准站的接收机数据对比采用一定算法可以得到监测站的详细三维坐标，之后将数据输入到数据传输模块55；

数据传输模块55通过电信运营商的网络将数据传输到特定公网IP地址的服务器端口，实现一体式边坡监测桩的数据采集与发送功能；

其中光伏发电模块51负责给整个***供电，以适应一体式边坡监测桩布置位置一般是野外等环境恶劣的边坡地点的特点；而远程开关控制模块52则能够自动控制整个***的供电时间段，让***在不需要工作的时候能够休眠以节约电量，增强了***抵抗复杂恶劣天气的能力。

一体式边坡监测桩的钢筋架1部分埋于边坡上选定的待监测位置，通过混凝土与边坡连接为一体，所有的电器设备均安装在安装板上，一起封闭在筒体内部，基本与外界隔离，避免出现各种动物的物理破坏情况发生；蓄电池47通过密封盒封装后埋于桩体2远离边坡的一侧附近，能有效保证在边坡一般滑移情况下不会导致电线拉扯断掉，同时也能具备很好的保温功能，确保电池正常工作。

以下结合具体实例，对本实用新型通过装置进行说明。

一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，包括北斗卫星接收机模块54、数据传输模块55、光伏发电模块51、远程开关控制模块52、多传感器部分53和基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩。

多传感器部分53(至少一个传感器)，通过各种类型的传感器采集到需要的数据，通过数据转换后输入到数据传输模块55；监测站的北斗卫星接收机模块54收到卫星数据通过与基准站的接收机数据对比采用一定算法可以得到监测站的详细三维坐标，之后将数据输入到数据传输模块55；

数据传输模块55(数据传输主机(42))通过电信运营商的网络将数据传输到特定公网IP地址的服务器端口，实现基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩的数据采集与发送功能；

其中光伏发电模块51负责给整个***供电，以适应基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩布置位置一般是野外等环境恶劣的边坡地点的特点；而远程开关控制模块52则能够自动控制整个***的供电时间段，让***在不需要工作的时候能够休眠以节约电量，增强了***抵抗复杂恶劣天气的能力。

上述各种模块的主体设备都放置于基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩的安装板上。具体布置如下：

太阳能控制器45和远程开关控制器46并排安装于安装板的下部分，通过电缆线穿出桩体2与蓄电池47相连；卫星接收机44安装在安装板的中间部分，再往上依次安装传感器数据转换机43和数据传输主机42。

其中，基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩主要包括钢筋架1、桩体2和安装架3。

钢筋架1由钢筋焊接成框埋于土壤中通过混凝土与边坡土壤连为一体，能使监测桩随着边坡的滑移而移动，钢筋架1上端带螺纹便于用螺母紧固；

桩体2包括底板21、直筒22、卡槽23、安装板、支持板25、天线架26和天线罩27。底板21通过螺母与钢筋架1相连，直筒22焊接于底板21上，卡槽23焊接于直筒22内部，安装板插在卡槽23内部，安装板上能安装上述的各种模块，直筒22上端焊接支持板25，天线架26与天线罩27安装于支持板25上将整个筒体内部空间与外部隔离。

安装架3包括锁紧卡31、横梁32、三角架33和平面架34。锁紧卡31通过横梁32用螺纹连接锁紧在桩体2上，锁紧前可以先调整安装架3的方位便于接收阳光；三角架33通过螺栓安装在横梁32上形成支撑平面架34的平面；平面架34平放在三角架33上可以上下滑动微调；

其中安装板上能安装上述的模块，天线架26上安装卫星接收天线41，平面架34上安装光伏板48。本领域技术人员将清楚本实用新型的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本实用新型的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本实用新型，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本实用新型并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本实用新型时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本实用新型的范围的限制。

Claims (10)

1.一种基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，包括：桩体(2)、卫星接收天线(41)、数据传输主机(42)、传感器数据转换机(43)、数据存储装置和卫星接收机(44)，

所述卫星接收天线(41)、所述数据传输主机(42)、所述传感器数据转换机(43)和所述卫星接收机(44)容纳安装于所述桩体(2)内；

所述卫星接收天线(41)与所述卫星接收机(44)连接，所述卫星接收机(44)与所述数据传输主机(42)数据连接；

所述传感器数据转换机(43)与所述数据传输主机(42)数据连接；

所述数据传输主机(42)与所述数据存储装置数据连接。

2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述卫星接收机(44)设置于所述桩体(2)的中部。

3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述桩体(2)还包括：直筒(22)，所述直筒(22)内容纳安装所述数据传输主机(42)、所述传感器数据转换机(43)和所述卫星接收机(44)。

4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述桩体(2)还包括：设置于所述桩体(2)顶面的天线罩(27)，所述卫星接收天线(41)容纳于所述天线罩(27)内。

5.根据权利要求4所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述桩体(2)的顶面上设置天线架(26)，所述卫星接收天线(41)安装于所述天线架(26)上，所述天线架(26)容纳于所述天线罩(27)中。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，还包括供电装置，所述供电装置分别与所述数据传输主机(42)、所述传感器数据转换机(43)、远程开关控制器(46)和所述卫星接收机(44)供电连接。

7.根据权利要求6所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述供电装置包括：光伏板(48)、太阳能控制器(45)和蓄电池(47)，所述光伏板(48)架设于所述桩体(2)的外表面，所述光伏板(48)与所述蓄电池(47)供电连接，所述太阳能控制器(45)设置于所述光伏板(48)与所述蓄电池(47)相连接的线路上。

8.根据权利要求7所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述供电装置还包括：远程开关控制器(46)，所述太阳能控制器(45)和所述远程开关控制器(46)并排设置于所述桩体(2)的下部，并设置于所述数据传输主机(42)、所述传感器数据转换机(43)、所述卫星接收机(44)的供电电路上。

9.根据权利要求7所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述供电装置还包括：锁紧卡(31)、横梁(32)、三角架(33)和平面架(34)，所述锁紧卡(31)套设于所述桩体(2)的外壁上，所述锁紧卡(31)的自由端与所述横梁(32)相连接，并通过所述横梁(32)将所述三角架(33)固定于所述桩体(2)的外壁上，所述平面架(34)设置于所述三角架(33)的一面上，所述光伏板(48)安装于所述平面架(34)上。

10.根据权利要求1～5中任一项所述的基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩，其特征在于，所述基于北斗卫星导航***的一体式边坡监测桩还包括至少一种传感器，所述传感器安装于所述桩体(2)的表面上或旁边的土壤中并通过所述传感器数据转换机(43)与所述数据传输主机(42)数据连接。