本發(fā)明涉及一種野外觀測系統(tǒng)，尤其是一種基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)及其觀測方法。

背景技術(shù)：

1、gnss野外觀測流程標(biāo)準(zhǔn)化程度直接影響觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。gnss數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量除與觀測環(huán)境有關(guān)外，天線水平度、指北以及天線高量取都直接影響觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。目前，gnss野外觀測按照陸態(tài)網(wǎng)要求，采用專用基座手動調(diào)零，手持指南針尋北以及手持規(guī)尺測量天線高，人工操作必然引入一定誤差，并且操作相對繁瑣。在此前提條件下設(shè)計一種基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：提供一種基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)及其觀測方法，減小人工操作引入的誤差，提高gnss野外觀測自動化水平。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明提供的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，包括控制盒、安裝外殼、安裝平臺、尋北機(jī)構(gòu)以及水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；在安裝外殼內(nèi)安裝有plc控制單元以及用于供電的蓄電池；在控制盒內(nèi)安裝有與plc控制單元電連接的無線通信模塊以及存儲器；水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在安裝外殼內(nèi)；安裝平臺安裝在水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，由水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)安裝平臺的水平度；在安裝平臺上設(shè)置有觀察孔；在觀察孔上對接有定位管；在定位管上旋轉(zhuǎn)式安裝有貫穿安裝外殼頂部的管軸；在管軸內(nèi)安裝有通過gnss定位模塊與plc控制單元電連接的gnss天線；尋北機(jī)構(gòu)安裝在安裝外殼內(nèi)，用于驅(qū)動管軸旋轉(zhuǎn)，使gnss天線的指北標(biāo)志正對北方；在安裝外殼內(nèi)安裝有與plc控制單元電連接的測距傳感器，用于檢測gnss天線與安裝外殼內(nèi)底面之間的間距；尋北機(jī)構(gòu)以及水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均由plc控制單元驅(qū)動控制。

3、進(jìn)一步的，安裝外殼包括保護(hù)罩以及底板；在底板上固定有安裝在保護(hù)罩下側(cè)開口處的定位環(huán)；在保護(hù)罩的頂部設(shè)置有用于管軸貫穿的伸出孔；在保護(hù)罩的頂部安裝有提手。

4、進(jìn)一步的，在伸出孔的上側(cè)孔口處對接有擋環(huán)；在gnss天線的底部上設(shè)置有用于罩蓋在擋環(huán)上的柔性遮擋斗。

5、進(jìn)一步的，在定位環(huán)上設(shè)置有安裝板；控制盒安裝在安裝板上；在保護(hù)罩的下邊緣上設(shè)置有用于避讓控制盒的避讓槽口。

6、進(jìn)一步的，在控制盒上安裝有與plc控制單元電連接的按鍵面板以及顯示屏。

7、進(jìn)一步的，尋北機(jī)構(gòu)包括尋北陀螺儀以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)安裝在定位管上，通過蝸輪蝸桿傳動副驅(qū)動管軸旋轉(zhuǎn)，且通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電路與plc控制單元電連接；尋北陀螺儀安裝在安裝外殼的內(nèi)底面上，且與plc控制單元電連接。

8、進(jìn)一步的，水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括橫調(diào)單元以及縱調(diào)單元；橫調(diào)單元安裝在安裝外殼內(nèi)，安裝平臺安裝在橫調(diào)單元上，由橫調(diào)單元調(diào)節(jié)安裝平臺左右兩側(cè)的高度差；縱調(diào)單元安裝在橫調(diào)單元上，用于調(diào)節(jié)安裝平臺前后兩側(cè)的高度差；橫調(diào)單元以及縱調(diào)單元均由plc控制單元驅(qū)動控制；在安裝平臺的上側(cè)面上安裝有與plc控制單元電連接的雙軸傾角傳感器。

9、進(jìn)一步的，橫調(diào)單元包括橫調(diào)驅(qū)動管、橫移內(nèi)螺紋管、橫調(diào)驅(qū)動絲桿以及橫調(diào)驅(qū)動電機(jī)；

10、在安裝平臺的左右兩側(cè)邊緣上均旋轉(zhuǎn)式安裝有調(diào)節(jié)板；在安裝外殼內(nèi)固定有上端鉸接在一個調(diào)節(jié)板上的橫調(diào)支撐桿；橫調(diào)驅(qū)動管豎向固定在安裝外殼內(nèi)；橫移內(nèi)螺紋管豎向滑動式安裝在橫調(diào)驅(qū)動管上，且上端橫向活動式安裝在另一個調(diào)節(jié)板上；橫調(diào)驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn)式安裝在橫調(diào)驅(qū)動管內(nèi)，用于驅(qū)動橫移內(nèi)螺紋管豎向移動；橫調(diào)驅(qū)動電機(jī)通過傘齒輪副驅(qū)動橫移內(nèi)螺紋管旋轉(zhuǎn)，且通過橫調(diào)驅(qū)動電路與plc控制單元電連接。

11、進(jìn)一步的，縱調(diào)單元包括u形座以及電動伸縮桿；u形座固定在兩個調(diào)節(jié)板上；電動伸縮桿安裝在u形座上，且通過伸縮桿驅(qū)動電路與plc控制單元電連接；電動伸縮桿的輸出端縱向活動式安裝在安裝平臺上。

12、進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)的觀測方法，包括如下步驟：

13、步驟一：將基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)定點安裝在野外觀測點處后，啟動基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)；

14、步驟二：plc控制單元控制水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)，使安裝平臺處于水平狀態(tài)；

15、步驟三：plc控制單元控制尋北機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)，使gnss天線的指北標(biāo)志正對北方；

16、步驟四：plc控制單元控制gnss定位模塊以及gnss天線采集gnss數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，并通過無線通信模塊將gnss數(shù)據(jù)定期上傳至遠(yuǎn)程控制中心。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：利用gnss定位模塊以及gnss天線實現(xiàn)gnss數(shù)據(jù)采集并存儲在存儲器內(nèi)，plc控制單元通過無線通信模塊將存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)定期上傳至遠(yuǎn)程控制中心，實現(xiàn)無人化數(shù)據(jù)采集；利用水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在plc控制單元的控制下對安裝平臺進(jìn)行調(diào)節(jié)，使安裝平臺處于水平狀態(tài)，為gnss定位模塊以及gnss天線提供工作條件；利用尋北機(jī)構(gòu)驅(qū)動管軸旋轉(zhuǎn)，使gnss天線的指北標(biāo)志正對北方，確保采集到的gnss數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；利用測距傳感器檢測gnss天線與安裝外殼內(nèi)底面之間的間距，并將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程控制中心，以保證gnss數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：包括控制盒(2)、安裝外殼、安裝平臺(22)、尋北機(jī)構(gòu)以及水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；在安裝外殼內(nèi)安裝有plc控制單元(6)以及用于供電的蓄電池(5)；在控制盒(2)內(nèi)安裝有與plc控制單元(6)電連接的無線通信模塊以及存儲器；水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在安裝外殼內(nèi)；安裝平臺(22)安裝在水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，由水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)安裝平臺(22)的水平度；在安裝平臺(22)上設(shè)置有觀察孔(29)；在觀察孔(29)上對接有定位管(41)；在定位管(41)上旋轉(zhuǎn)式安裝有貫穿安裝外殼頂部的管軸(16)；在管軸(16)的頂部安裝有通過gnss定位模塊與plc控制單元(6)電連接的gnss天線(14)；尋北機(jī)構(gòu)安裝在安裝外殼內(nèi)，用于驅(qū)動管軸(16)旋轉(zhuǎn)，使gnss天線(14)的指北標(biāo)志正對北方；在安裝外殼內(nèi)安裝有與plc控制單元(6)電連接的測距傳感器(42)，用于檢測gnss天線(14)與安裝外殼內(nèi)底面之間的間距；尋北機(jī)構(gòu)以及水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均由plc控制單元(6)驅(qū)動控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：安裝外殼包括保護(hù)罩(1)以及底板(8)；在底板(8)上固定有安裝在保護(hù)罩(1)下側(cè)開口處的定位環(huán)(9)；在保護(hù)罩(1)的頂部設(shè)置有用于管軸(16)貫穿的伸出孔(18)；在保護(hù)罩(1)的頂部安裝有提手(13)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：在伸出孔(18)的上側(cè)孔口處對接有擋環(huán)(17)；在gnss天線(14)的底部上設(shè)置有用于罩蓋在擋環(huán)(17)上的柔性遮擋斗(15)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：在定位環(huán)(9)上設(shè)置有安裝板(40)；控制盒(2)安裝在安裝板(40)上；在保護(hù)罩(1)的下邊緣上設(shè)置有用于避讓控制盒(2)的避讓槽口(39)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：在控制盒(2)上安裝有與plc控制單元(6)電連接的按鍵面板(4)以及顯示屏(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：尋北機(jī)構(gòu)包括尋北陀螺儀(7)以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)(19)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)(19)安裝在定位管(41)上，通過蝸輪蝸桿傳動副驅(qū)動管軸(16)旋轉(zhuǎn)，且通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電路與plc控制單元(6)電連接；尋北陀螺儀(7)安裝在安裝外殼的內(nèi)底面上，且與plc控制單元(6)電連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括橫調(diào)單元以及縱調(diào)單元；橫調(diào)單元安裝在安裝外殼內(nèi)，安裝平臺(22)安裝在橫調(diào)單元上，由橫調(diào)單元調(diào)節(jié)安裝平臺(22)左右兩側(cè)的高度差；縱調(diào)單元安裝在橫調(diào)單元上，用于調(diào)節(jié)安裝平臺(22)前后兩側(cè)的高度差；橫調(diào)單元以及縱調(diào)單元均由plc控制單元(6)驅(qū)動控制；在安裝平臺(22)的上側(cè)面上安裝有與plc控制單元(6)電連接的雙軸傾角傳感器(23)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：橫調(diào)單元包括橫調(diào)驅(qū)動管(37)、橫移內(nèi)螺紋管(31)、橫調(diào)驅(qū)動絲桿(34)以及橫調(diào)驅(qū)動電機(jī)(38)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)，其特征在于：縱調(diào)單元包括u形座(43)以及電動伸縮桿(47)；u形座(43)固定在兩個調(diào)節(jié)板(24)上；電動伸縮桿(47)安裝在u形座(43)上，且通過伸縮桿驅(qū)動電路與plc控制單元(6)電連接；電動伸縮桿(47)的輸出端縱向活動式安裝在安裝平臺(22)上。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于plc的gnss野外觀測系統(tǒng)的觀測方法，其特征在于：包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于PLC的GNSS野外觀測系統(tǒng)及其觀測方法，基于PLC的GNSS野外觀測系統(tǒng)包括控制盒、安裝外殼、安裝平臺、尋北機(jī)構(gòu)以及水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。該基于PLC的GNSS野外觀測系統(tǒng)利用GNSS定位模塊以及GNSS天線實現(xiàn)GNSS數(shù)據(jù)無人化采集；利用水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在PLC控制單元的控制下對安裝平臺進(jìn)行調(diào)節(jié)，使安裝平臺處于水平狀態(tài)，為GNSS定位模塊以及GNSS天線提供工作條件；利用尋北機(jī)構(gòu)驅(qū)動管軸旋轉(zhuǎn)，使GNSS天線的指北標(biāo)志正對北方，確保采集到的GNSS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；利用測距傳感器檢測GNSS天線與安裝外殼內(nèi)底面之間的間距，并將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程控制中心，以保證GNSS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：宮杰,孫業(yè)君,瞿旻,王恒知,張揚,張敏,孫思聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇省地震局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6