[发明专利]一种基于北斗卫星的桥梁监测系统及其布置方法

权利要求书

1.一种基于北斗卫星的桥梁监测系统，其特征在于：包括若干个北斗GNSS基站和数据处理系统，所述北斗GNSS基站包括设置在桥上的北斗GNSS监测站和设置在桥外的北斗GNSS参考站，所述北斗GNSS监测站的数量不少于三个，所述北斗GNSS参考站的数量不少于一个；所述北斗GNSS基站包括供电模块、测量模块和通讯模块，所述测量模块用于接受北斗地基增强系统提供的信息，所述通讯模块用于将自身检测的数据传回数据处理系统，所述供电模块提供所需电力；

数据处理系统包括原始数据处理模块、二次数据处理模块、数据库和查询模块，所述原始数据处理模块用于接受北斗GNSS参考站和北斗GNSS监测站的原始观测数据，进行数据处理，得到瞬时的厘米级动态实时的位置变化和毫米级的徐变，送入数据库；二次数据处理模块可以从数据库中检索数据，计算处理，形成报表；查询模块可以下达指令查询信息；数据库用于储存信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的桥梁监测系统，其特征在于：所述测量模块还包括UWB通讯模块，所述UWB通讯模块用于测量任意两个北斗GNSS基站之间的距离，还能测量北斗GNSS桥梁监测站和北斗GNSS桥梁参考站之间的距离，测算的数据传输到数据处理系统。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星的桥梁监测系统，其特征在于：所述供电模块为太阳能供电或者电网供电其中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的一种基于北斗卫星的桥梁监测系统，其特征在于：所述信号收发模块为WIFI、4G、5G或者光纤中的任意一种。

5.一种采用权利要求1-4任一所述的基于北斗卫星的桥梁监测系统的布置方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.在桥外布置不少于一个的北斗GNSS参考站；

S2.在桥内布置不少于三个的北斗GNSS监测站，根据桥的种类不同，有如下布置方法，

1)普通梁式桥北斗GNSS监测站布置方式

布设控制点的过程中需要结合桥下地质地形及交通情况；对于一般梁式桥，将北斗GNSS监测站布设在主梁L/2截面及有隐患的桥梁墩台，多跨适当增加高墩测点；多跨桥梁可根据对称性原则适当减少测点数量，并隔跨布置；

2)连续刚构桥北斗GNSS监测站布置方式

布设控制点的过程中需要结合桥下地质地形及交通情况；将北斗GNSS监测站布设在主跨L/4、主跨挠度最大、主跨3L/4、边跨最大挠度点、存在隐患的桥墩和桥台；

3)拱式桥北斗GNSS监测站布置方式

空腹式石拱桥、双曲拱桥、箱形拱桥、肋拱、刚架拱、桁架拱桥北斗GNSS监测站布设规则如下：对中桥，北斗GNSS监测站布设在L/2(拱顶)；对大桥，北斗GNSS监测站布设在L/4、L/2(拱顶)、3L/4；对特大桥，北斗GNSS监测站布设在L/4、3L/8、L/2(拱顶)、5L/8、3L/4；存在安全隐患的墩台也布置测点；

4)悬索桥北斗GNSS监测站布置方式

北斗GNSS监测站布设在主塔塔顶、主跨主梁L/4、L/2、3L/4，以及4个锚碇处；

5)斜拉桥北斗GNSS监测站布置方式

北斗GNSS监测站布设在主塔塔顶、主跨主梁L/4、L/2、3L/4以及有安全隐患的墩台；

6)其余种类桥梁随机布置。

6.根据权利要求5所述的一种基于北斗卫星的桥梁监测系统，其特征在于：所述步骤S1中北斗GNSS参考站布置位置应当满足下列所有条件：

1)站址应选在基础坚实稳定，易于长期保存，并有利于安全作业的地方,年平均下沉和位移小于3mm；

2)参考点应在变形影响范围之外埋设测量，参考站距离监测体1-3公里之间为宜；

3)站址与周围大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站、通讯基站、变电所等)的距离应大于200m；与高压输电线、微波通道的距离应大于100m；

4)站址附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体，如大型建筑物、玻璃幕墙及大面积水域等；

5)站址视场内高度角大于10°的障碍物遮挡角累积不应超过30°；

6)站址应避开地质构造不稳定区域，如：断层破碎带，易于发生滑坡、沉陷等局部变形的地点(如采矿区、油气开采区、地下水漏斗沉降区等)，地下水位变化较大的地点；

7)站址应可方便地架设市电线路或具有可靠的电力供应；并应便于接入公共通信网络或专用通信网络；

8)站址选定后，应用场强仪进行实地场强测试，在L1、L2中心频点上的噪声场强宜分别低于-180db/mv和-160db/mv。并应连续进行24小时的GNSS建站条件测试和数据分析，其中数据有效率应高于90％，多路径影响MP10.35，MP20.4。