[实用新型]一种融合北斗和惯导定位技术的物联网杆塔形变监测装置

说明书

本实用新型提供了一种融合北斗和惯导定位技术的物联网杆塔形变监测装置，包括北斗卫星监测点设备、惯导定位传感监测装置、空间数据预处理平台、多模物联网通信模块、太阳能电池、电源管理模块、输入输出面板和后台数据监测平台。所述北斗卫星监测点设备及惯导定位传感监测装置固定于被监测杆体之上，通过多模物联网通信模块与空间数据预处理平台相连接，用于塔基沉降、杆塔倾角、结构风荷载分析等杆塔健康状态的自动测量；本实用新型装置性能好、体积小、功耗低，可利用太阳能供电，结合低功耗监测装置和物联网设备最大限度地实现无人值守的长期自动监测。

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，尤其涉及一种融合北斗和惯导定位技术的物联网杆塔形变监测装置。

背景技术

卫星导航技术的发展具有广泛的社会、经济、科技和国防意义。随着大国之间导航技术的竞争和更新，卫星定位精度不断提高，应用范围也越来越广，逐渐成为信息化时代中社会生活和国民经济里不可或缺的空间信息基础设施。北斗卫星导航系统历经多年发展，目前最新的北斗三号卫星星座相比二代做出了两项重大调整，一是用自主研制的氢原子钟代替了国外进口的铷原子钟，精度提高了10倍，能支撑更多的精细应用场景，对前代系统无法实现的精准授时和精确定位提供服务足够的能力；二是为了实现对境外卫星监测和注入的便利，北斗中创造性地使用了星间通信测量链路来实现相控阵星间链路，实现卫星互联互通，进一步提升了不依赖于地面系统的卫星独立测距、导航和通信能力。这也是继双向短信息服务之外，北斗定位系统相比于其它导航系统独有的特色功能。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)技术有覆盖面积广、设备功耗低、节点支持多、技术更成熟和应用成本低的特点，作为物联网领域中的一项新技术，广受行业支持。NB-IoT与现网有良好的技术融合度，随着相关产业的成熟和政策支持的落地，目前已成为万物互联网络的一个重要分支，在诸如智慧农业、物流仓储、智慧城市、医疗健康、智慧电力等领域得到了极大的应用。NB-IoT可以平滑升级于现有的蜂窝网络之上，能充分利旧原有的网络设备和其他资产，减少网络的重复建设，缩短部署的工期、减少建设费用。NB-IoT设备有极低的功耗水平，特别适用于无人值守设备的物联需求，同时，在极小的带宽上就能满足对网络连接要求较高设备的高效连接。5G NR(5G New Radio，第五代移动通信新空口技术)针对更加广泛的通信场景和广域互联的通信需求，设计实现了超多设备、超高密度、极低时延、极大速率和更广范围的蜂窝网络覆盖能力。

采用北斗高精度定位技术，结合NB-IoT和5G NR互为备份的多模网络进行信息传输，对杆塔健康状态进行全天候自动化监测，包括位移、变形、沉降等变化，精度可达毫米级，同时通过系统警告和预警机制有效减少或防止因为杆塔形变而导致的安全事故的发生。当前民用北斗定位的精度都是10米左右，无法直接用于高精度的监测场景。而惯性传感器技术的辅助定位，可以实现高精度的姿态定位、动作捕捉和方向检测等，广泛应用于自动驾驶、三维建模、运动检测等领域。要实现对杆塔形变的毫米级的精准监测就必须依赖于差分精度校正、广域增强技术和传感器融合导航技术来实现。其中，卫星定位的差分算法主要是依靠对位移数据的多次测量和联合处理，比如回归处理、取平均值等方法，来尽可能地消除测量误差对结果的影响。显然地，在这个过程中卫星定位的精度，与测量的次数和时间有高度相关性。除了受到人为破坏、强自然灾害的影响外，杆塔形变的过程一般都是相当缓慢的，正确安装和使用下的杆塔完全可以利用卫星和惯性传感器的融合定位来进行高精度测量。北斗卫星监测点设备及惯导定位传感监测装置固定于被监测杆体之上，通过多模物联网通信模块与空间数据预处理平台相连接，用于塔基沉降、杆塔倾角、结构风荷载分析等杆塔健康状态的自动测量。连续测量的大量定位数据，在积累到可用的程度后，进行融合计算，精度在毫米以下的定位数据就算出来了，这种方法比人工测量方便和准确了许多。

实用新型内容