基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法

摘要

本发明提出基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法，属于解算频率修改技术领域。包括以下步骤：S1.将雨量计通过磁吸底盘固定于北斗GNSS监测站立柱上，用于实时监测雨量；S2.搭建北斗GNSS监测站实时监测边坡的变形量，设定数据解算为静态解算，解算频率为1h每次；S3.将雨量和边坡的变形量上传至边坡表观位移变形监测系统中进行展示、存储和解算；S4.设定雨量报警阈值，基于短时雨量预测雨量，当预测雨量达到雨量报警阈值时，进行报警，同时触发改变解算频率；解决人工改变解算频率不及时的问题，实现平时状态下静态解算高精度测量的同时，在紧急情况下能够动态解算，实时解算变形情况。

权利要求

1.基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将雨量计（10）通过磁吸底盘固定于北斗GNSS监测站立柱上，用于实时监测雨量；

S2.搭建北斗GNSS监测站实时监测边坡的变形量，设定数据解算为静态解算，解算频率为1h每次；

S3.将雨量和边坡的变形量上传至边坡表观位移变形监测系统中进行展示、存储和解算；

S4.设定雨量报警阈值，基于短时雨量预测雨量，当预测雨量达到雨量报警阈值时，进行报警，同时触发改变解算频率；

雨量报警阈值分为A、B、C、D四级，分别为：A级阈值为12小时内降雨量将达50毫米；B级阈值为6小时内降雨量将达50毫米；C级阈值为3小时内降雨量将达50毫米；D级阈值为3小时内降雨量将达100毫米；

基于短时雨量预测结果的方法是：基于雨量计实时监测雨量数据，进行雨量数据变化速率计算，得到10min中内雨量增加速度，基于增加速度预测下一时间段的雨量数据，公式为：Y=a+bx，其中y为预测雨量，a为目前雨量，b为10min内雨量速度；x为时间；b的计算方法为：10min内雨量总和除以10min；每30min刷新b值，得到不同时间内的雨量速度；

改变解算频率的方法是：

当人工手动设置解算频率为1h时，设置解算出数据的星历元数为m，当星历元数达到m时，则在1h后准时解算出1个变形数据；

将雨量预测数据与解算频率进行匹配设置，即m=1h，n=0.8h，p=0.5h，q=1min，r=1s；其中，m、n、p、q、r分别为1h时的星历元数、0.8h的星历元数，0.5h的星历元数，1min的星历元数，1s的星历元数；

当雨量的预测数据Y>A值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为n，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为0.8h；

当雨量的预测数据Y>B值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为p，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为0.5h；

当雨量预测数据Y>C值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为q，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为1min；

当雨量预测数据Y》D值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为r，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为1s；

同时，若雨量减少，则解算频率将依次回升至1h。

2.根据权利要求1所述的基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法，其特征在于，所述雨量计（10）包括：承重桶（1）、受压弹簧（2）、移动式圆盘（3）、出水管（4）和装置本体；

承重桶（1）内部设置有移动式圆盘（3）；所述移动式圆盘（3）外壁与承重桶（1）侧壁紧密贴合；所述移动式圆盘（3）底部与所述受压弹簧（2）顶部连接；所述出水管（4）设置在承重桶（1）底部；

所述承重桶（1）安装在所述装置本体上，所述装置本体包括：壳体，以及置于壳体内部的传力柱（5）、传力杆（6）、感应弹簧（7）、压力感应片（8）、光纤光栅应变传感器（9）、传力板（17）、滑动板（18）和滑动板底座（19），壳体底部设置有支架（20）；

所述传力杆（6）的顶部与受压弹簧（2）底部连接，所述传力杆（6）的底部连接有传力板（17）；

所述支架（20）上圆周阵列有四个滑动板底座（19）；所述滑动板底座（19）上滑动安装有滑动板（18），滑动板底座（19）立臂设置有光纤光栅应变传感器（9）；所述光纤光栅应变传感器（9）上设置有压力感应片（8）；所述滑动板（18）通过感应弹簧（7）与压力感应片（8）连接；

所述传力柱（5）的底部与滑动板（18）铰接，顶部与传力板（17）铰接。

说明书

基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法

技术领域

[0001] 本申请涉及监测站解算频率修改方法，尤其涉及基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法，属于解算频率修改技术领域。

背景技术

[0002] 边坡的安全稳定对城市的安全运行至关重要，对边坡开展多参数监测，及时进行滑坡预警是目前边坡安全监测的重要手段之一。其中降雨量和表观位移监测是两个重要的监测指标，降雨量主要通过雨量计进行监测，表观位移主要通过建立北斗GNSS监测站的方式进行监测。

[0003] 边坡表观位移监测主要依托北斗GNSS监测站进行监测，但其需要一定的观测周期才能获得精准的测试数据。北斗GNSS监测站对数据进行解析，一般分为动态解算和静态解算，其中边坡中静态解算频率一般为1h，精度可达毫米级，动态解算为1s‑1min，精度为厘米级。对于长期稳定性边坡而言，监测频率不需要那么高，但是遇到紧急情况时需要紧急改变监测站的解算频率。靠人工改变，可能存在不及时，不正确的情况。

发明内容

[0004] 在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

[0005] 鉴于此，为解决现有技术中存在的人工改变解算频率不及时的技术问题，本发明提供一种基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法。

[0006] 方案一、基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法，包括以下步骤：

[0007] S1.将雨量计通过磁吸底盘固定于北斗GNSS监测站立柱上，用于实时监测雨量；

[0008] S2.搭建北斗GNSS监测站实时监测边坡的变形量，设定数据解算为静态解算，解算频率为1h每次；

[0009] S3.将雨量和边坡的变形量上传至边坡表观位移变形监测系统中进行展示、存储和解算；

[0010] S4.设定雨量报警阈值，基于短时雨量预测雨量，当预测雨量达到雨量报警阈值时，进行报警，同时触发改变解算频率；

[0011] 雨量报警阈值分为A、B、C、D四级，分别为：A级阈值为12小时内降雨量将达50毫米；B级阈值为6小时内降雨量将达50毫米；C级阈值为3小时内降雨量将达50毫米；D级阈值为3小时内降雨量将达100毫米；

[0012] 基于短时雨量预测结果的方法是：基于雨量计实时监测雨量数据，进行雨量数据变化速率计算，得到10min中内雨量增加速度，基于增加速度预测下一时间段的雨量数据，公式为：Y＝a+bx，其中y为预测雨量，a为目前雨量，b为10min内雨量速度；x为时间；b的计算方法为：10min内雨量总和除以10min；每30min刷新b值，得到不同时间内的雨量速度；

[0013] 改变解算频率的方法是：

[0014] 当人工手动设置解算频率为1h时，设置解算出数据的星历元数为m，当星历元数达到m时，则在1h后准时解算出1个变形数据；

[0015] 将雨量预测数据与解算频率进行匹配设置，即m＝1h，n＝0.8h，p＝0.5h，q＝1min，r＝1s；其中，m、n、p、q、r分别为1h时的星历元数、0.8h的星历元数，0.5h的星历元数，1min的星历元数，1s的星历元数；

[0016] 当雨量的预测数据Y>A值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为n，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为0.8h；

[0017] 当雨量的预测数据Y>B值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为p，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为0.5h；

[0018] 当雨量预测数据Y>C值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为q，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为1min；

[0019] 当雨量预测数据Y》D值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为r，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据解算时间由1h变更为1s；

[0020] 同时，若雨量减少，则解算频率将依次回升至1h。

[0021] 优选的，所述雨量计包括：承重桶、受压弹簧、移动式圆盘、出水管和装置本体；

[0022] 承重桶内部设置有移动式圆盘；所述移动式圆盘外壁与承重桶侧壁紧密贴合；所述移动式圆盘底部与所述受压弹簧顶部连接；所述出水管设置在承重桶底部；

[0023] 所述承重桶安装在所述装置本体上，所述装置本体包括：壳体，以及置于壳体内部的传力柱、传力杆、感应弹簧、压力感应片、光纤光栅应变传感器、传力板、滑动板和滑动板底座，壳体底部设置有支架；

[0024] 所述传力杆的顶部与受压弹簧底部连接，所述传力杆的底部连接有传力板；

[0025] 所述支架上圆周阵列有四个滑动板底座；所述滑动板底座上滑动安装有滑动板，滑动板底座立臂设置有光纤光栅应变传感器；所述光纤光栅应变传感器上设置有压力感应片；所述滑动板通过感应弹簧与压力感应片连接；所述传力柱的底部与滑动板铰接，顶部与传力板铰接。

[0026] 本发明的有益效果如下：本发明利用光纤光栅应变传感器9精度高，性能好，不易受外界环境干扰等明显优势，实现雨量的精准测量，具有长期性能稳定，测试精度高等优点。本发明联动触发北斗GNSS监测站的解算频率，实现平时状态下静态解算高精度测量的同时，在紧急情况下能够动态解算，实时解算变形情况，及时报警。达到小变形高精度测量、大变形很迅速报警的功能。

附图说明

[0027] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

[0028] 图1为基于雨量计的北斗GNSS监测站解算频率修改方法流程图；

[0029] 图2为雨量计结构图；

[0030] 图3为雨量计立体图；

[0031] 图4为北斗GNSS监测站和雨量计结构图。

[0032] 其中，承重桶‑1；受压弹簧‑2；移动式圆盘‑3；出水管‑4；传力装置‑5；传力杆‑6；感应弹簧‑7；压力感应片‑8；光纤光栅应变传感器‑9；雨量计‑10；避雷针‑11；北斗‑GNSS12；太阳能板‑13；配电箱‑14；立柱‑15；水泥基础‑16；传力板17；滑动板18；支架20。

具体实施方式

[0033] 为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0034] 实施例1、参照图1‑图4说明本实施方式，基于雨量计10的北斗GNSS监测站解算频率修改方法，包括以下步骤：

[0035] S1.将雨量计10通过磁吸底盘固定于北斗GNSS监测站立柱上，使其与北斗GNSS监测站成为一个整体结构，用于实时监测雨量；

[0036] S2.搭建北斗GNSS监测站实时监测边坡的变形量，设定数据解算为静态解算，解算频率为1h每次；

[0037] S3.将雨量和边坡的变形量上传至边坡表观位移变形监测系统中进行展示、存储和解算；

[0038] 雨量计10和北斗GNSS监测站通过内嵌物联网卡，可实时的将雨量数据和北斗变形监测数据上传至边坡表观位移变形监测系统中，该系统包含边坡表观位移变形监测数据展示模块、雨量触发表观位移北斗解算模块和数据存储模块。可及时的通过系统的预留联系方式，发送预警信息。雨量计10监测数据实时的存储在数据存储模块；在解算模块中设置北斗GNSS监测站的数据解算频率为1h，即1h计算一次边坡变形量。

[0039] S4.设定雨量报警阈值，基于短时雨量预测雨量，当预测雨量达到雨量报警阈值时，进行报警，同时触发改变解算频率；

[0040] 雨量报警阈值分为A、B、C、D四级，分别为：A级阈值为12小时内降雨量将达50毫米；B级阈值为6小时内降雨量将达50毫米；C级阈值为3小时内降雨量将达50毫米；D级阈值为3小时内降雨量将达100毫米；

[0041] 雨量计10可实时的监测雨量数据，将数据回传至边坡表观位移变形监测系统中，在该数据存储模块进行雨量数据的变化速率计算，得到10min中内雨量的增加速度，并基于该速度，自动预测下一时间段的雨量数据；即基于短时雨量预测结果的方法是：基于雨量计10实时监测雨量数据，进行雨量数据变化速率计算，得到10min中内雨量增加速度，基于增加速度预测下一时间段的雨量数据，公式为：Y＝a+bx，其中y为预测雨量，a为目前雨量，b为
10min内雨量速度；x为时间；b的计算方法为：10min内雨量总和除以10min；每30min刷新b值，得到不同时间内的雨量速度。

[0042] 具体的，通过内嵌物联网卡，实时的将雨量数据传输到监控平台和北斗监测平台，并及时的发送预警信息。

[0043] 改变解算频率的方法是：

[0044] 当人工手动设置解算频率为1h时，设置解算出数据的星历元数为m，当星历元数达到m时，则在1h后准时解算出1个变形数据；

[0045] 将雨量预测数据与解算频率进行匹配设置，即m＝1h，n＝0.8h，p＝0.5h，q＝1min，r＝1s；其中，m、n、p、q、r分别为1h时的星历元数、0.8h的星历元数，0.5h的星历元数，1min的星历元数，1s的星历元数；

[0046] 当雨量的预测数据Y>A值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为n，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据展示模块中的北斗解算时间改变，由原来的1h变更为0.8h；

[0047] 当雨量的预测数据Y>B值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为p，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据展示模块中的北斗解算时间改变，由原来的1h变更为0.5h；

[0048] 当雨量预测数据Y>C值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为q，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据展示模块中的北斗解算时间改变，由原来的1h变更为1min；

[0049] 当雨量预测数据Y》D值时，即触发数据解算变更，将解算的星历元数减少为r，则系统自动将边坡表观位移变形监测数据展示模块中的北斗解算时间改变，由原来的1h变更为1s；

[0050] 同时，若雨量减少，则解算频率将依次回升至1h。

[0051] 具体的，正常GNSS设备受解算时长的限制，时间越久则精度越高。边坡的滑坡绝大多数发生在降雨时期，若靠人为的设定解算时长，则存在修改不及时，设备需要修改的数量较多，耗时耗力的问题。为解决此问题，利用雨量计10的阈值设定和预测方法，可自动实现北斗GNSS设备解算时间的修改，提高监测的时效性和准确性，确保及时发出预警信号，及时转移群众和财产。

[0052] 所述雨量计10包括：承重桶1、受压弹簧2、移动式圆盘3、出水管4和装置本体；

[0053] 承重桶1内部设置有移动式圆盘3；所述移动式圆盘3外壁与承重桶1侧壁紧密贴合；所述移动式圆盘3底部与所述受压弹簧2顶部连接；所述出水管4设置在承重桶1底部；

[0054] 所述承重桶1安装在所述装置本体上，所述装置本体包括：壳体，以及置于壳体内部的传力柱5、传力杆6、感应弹簧7、压力感应片8、光纤光栅应变传感器9、传力板17、滑动板18、滑动板底座19和支架20；

[0055] 所述支架20上圆周阵列有四个滑动板底座19；所述滑动板底座19一侧滑动安装有滑动板18，另一侧立臂设置有光纤光栅应变传感器9；所述光纤光栅应变传感器9上设置有压力感应片8；所述滑动板18一侧通过感应弹簧7与压力感应片8连接，另一侧与传力柱5底部连接；所述传立柱5顶部与传力板17底部连接；所述传力板17顶部与传力杆6的底部连接；所述传力杆6的顶部与受压弹簧2底部连接。

[0056] 雨量计10的实现原理：雨水掉落至承重桶1中，因雨水重力的原因导致可上下移动式圆盘3下降，承重桶1内雨水达到一定测量量程，则水将自动从出水管4中流出，重新开始测量；承重桶1的高度可调节，受压弹簧2可对雨量的微小变化敏感，且当水流尽，雨停时，及时将移动式圆盘3复原。

[0057] 承重桶1和雨水为一个重力整体，通过传力杆6传到传力柱5受压往外围移动，推动滑动板18，感应弹簧7挤压压力感应片8，使得压力感应片8发生形变，光纤光栅应变传感器9可实时测量形变变化量，通过应变数据拟合，标定雨量的大小，实时的反应出雨量的大小，感应弹簧7在雨停时将自动复原。

[0058] 具体的，感应弹簧均选用刚度小的弹簧，对微小雨量也可精准感应。

[0059] 传力柱5受压往外围移动，均匀稳固的传导雨水的重量，避免暴雨等极端天气下，因雨水重量大而破坏结构，导致光纤光栅应变传感器损坏，确保其长期安全有效监测。

[0060] 磁吸底盘可将雨量计10固定吸附在北斗GNSS监测站立柱上，具有安装便捷的优势。

[0061] 北斗GNSS监测站：利用全球导航卫星系统进行定位，根据与GNSS北斗基准站定位的差别实现结构变形的识别，包括避雷针11、北斗GNSS12、太阳能板13、配电箱14、立柱15和水泥基础16，其中，配电箱14为防雷模组及蓄电池；

[0062] 边坡表观位移变形监测系统：系统包括边坡表观位移变形监测数据展示模块，雨量触发表观位移北斗解算模块和数据存储模块，数据存储模块分别与边坡表观位移变形监测数据展示模块和雨量触发表观位移北斗解算模块连接；所述存储模块用于存储雨量计10监测实时数据和北斗GNSS监测站实时监测边坡的变形量；所述边坡表观位移变形监测数据展示模块用于展示雨量计10监测实时数据和北斗GNSS监测站实时监测边坡的变形量以及数据解算频率，所述雨量触发表观位移北斗解算模块用于改变解算频率的计算。

[0063] 尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。