位移监测方法、设备、系统及产品与流程

本公开涉及一种位移监测方法、设备、系统及产品。

背景技术：

1、当前水工建筑物表面位移监测主要采用全球导航卫星系统实时动态差分技术结合第四代移动通信回传，部分辅以北斗短报文作为补充链路，但现有设备多针对常温环境设计，缺乏高寒地区成套方案。以及现有技术存在通信单链路或硬切换导致数据丢失以及北斗短报文带宽未充分利用的问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种位移监测方法、设备、系统及产品。

2、根据本公开的一个方面，提供了一种位移监测方法，对高寒环境下的建筑物表面位移进行监测，包括：获取在目标采样周期内所述建筑物的三维位移数据，所述三维位移数据为监测点相对于基准站的相对位移向量；针对每一通信链路，分别对链路选择代价函数进行优化计算，确定每一通信链路的链路选择代价值，所述链路选择代价函数基于通信链路的链路质量、网络往返时延以及单包发射功耗构建；对所述链路选择代价值进行比对，确定所述链路选择代价值小于目标阈值的目标通信链路；以及当所述目标通信链路为北斗短报文通信时，对基于所述三维位移数据确定的位移增量进行数据压缩，通过所述目标通信链路将数据压缩后的位移增量上报至云端平台，所述云端平台通过所述位移增量对所述建筑物进行位移监测，所述位移增量基于所述三维位移数据与上一采样周期获取的三维位移数据进行差值计算确定。

3、根据本公开的位移监测方法，通过监测点相对于基准站的相对位移向量实现高精度位移监测，基于链路质量、网络往返时延及单包发射功耗构建链路选择代价函数进行多链路优选，在选定北斗短报文通信时对位移增量进行差分压缩以适配限带宽传输，从而在复杂高寒环境下实现了监测数据的可靠回传与云端平台的实时位移监测。

4、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测方法，还包括：获取在目标采样周期内所述建筑物的环境数据，所述环境数据包括温度和风速；基于滑动窗口对所述三维位移数据进平滑处理，确定位移速率；对所述位移速率、所述温度和所述风速进行线性加权计算，确定所述目标采样周期的下一采样周期的采样频率。

5、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测方法，当所述位移增量大于增量阈值时，通过至少两个通信链路将数据压缩后的位移增量并发上报至所述云端平台，所述增量阈值基于所述建筑物的形变安全临界值确定。

6、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测方法，当所述目标通信链路为北斗短报文，对基于所述三维位移数据确定的位移增量进行数据压缩，包括：对所述目标采样周期的三维位移数据与上一采样周期的三维位移数据进行差值计算，确定位移增量；将位移增量根据目标步长进行定点量化，确定位移增量的量化值；基于多个采样周期的位移增量的量化值进行组包，确定数据压缩后的位移增量。

7、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测方法，所述链路选择代价函数由通信链路质量、网络往返时延以及单包发射功耗进行加权相加构建，所述通信链路质量为通信链路质量最大值与通信链路实测链路质量的比值。

8、根据本公开的另一方面，提供了一种根据本公开的另一方面，提供了一种位移监测系统，包括：主控微控制器，用于执行本公开任一实施方式的位移监测方法；gnss双频天线，通过同轴电缆连接至gnss边缘rtk解算板，用于接收全球导航卫星系统的多频信号；gnss边缘rtk解算板，经串行通信接口连接至所述主控微控制器，用于对所述gnss双频天线接收的多频信号进行实时动态差分解算，输出三维位移数据；温湿度传感器，经i2c总线连接至所述主控微控制器，用于采集建筑物的环境温度与环境湿度；风速传感器，经模数转换接口连接至所述主控微控制器，用于采集瞬时风速；第四代移动通信模块，经串行通信接口连接至所述主控微控制器，用于通过蜂窝网络进行宽带数据传输；北斗短报文模块，经串行通信接口连接至所述主控微控制器，用于通过北斗卫星无线电测定业务进行限带宽数据传输。

9、根据本公开的位移监测系统，实现多源环境感知与高精度位移解算的硬件级融合，使主控微控制器能够基于实时动态差分解算输出的三维位移数据，结合环境温度、环境湿度与瞬时风速进行多模态自适应决策。并通过第四代移动通信链路与北斗短报文链路的双异构信道架构，在蜂窝网络覆盖良好时利用宽带传输保证时效，在蜂窝网络中断或拥堵时切换至北斗卫星无线电测定业务限带宽传输确保可靠性，从而在高寒环境下实现了水工建筑物表面的位移监测。

10、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测系统，还包括：加热膜，经通用输入输出接口或脉宽调制接口连接至所述主控微控制器，用于对宽温磷酸铁锂电池进行预热；超级电容模组，经充放电控制电路连接至所述主控微控制器，用于在冷启动阶段独立为所述加热膜和所述主控微控制器供电；宽温磷酸铁锂电池，分别连接至所述超级电容模组、所述加热膜和所述主控微控制器，用于在正常工作阶段为系统供电；太阳能板，经最大功率点跟踪充电控制器连接至所述宽温磷酸铁锂电池，用于为所述宽温磷酸铁锂电池补充电能。

11、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测系统，所述位移监测系统通过保温箱体进行封装，所述保温箱体具有ip68防护等级且内置真空保温层。

12、根据本公开的至少一个实施方式的位移监测系统，当所述主控微控制器判断所述宽温磷酸铁锂电池的电池芯温低于目标临界温度时，包括：所述主控微控制器根据所述超级电容模组的可释放能量、所述加热膜的电热转化效率、所述宽温磷酸铁锂电池与电路板的等效热容积、所述目标临界温度与环境温度的差值以及所述主控微控制器在休眠监测期维持实时时钟与最小轮询所需的边界功率消耗，计算预热所需的预热能量；当所述预热能量小于或等于所述超级电容模组向所述加热膜放电的可用焦耳能量时，所述主控微控制器控制所述超级电容模组向所述加热膜放电，由所述超级电容模组独立承担预热阶段的全部能量供给，直至所述宽温磷酸铁锂电池的电池芯温大于或等于所述目标临界温度，且所述宽温磷酸铁锂电池电压恢复至工作阈值。

13、根据本公开的再一方面，提供了一种电子设备，包括：存储器，所述存储器存储执行指令；以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行本公开任一实施方式的位移监测方法。

14、根据本公开的又一方面，提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现本公开任一实施方式的位移监测方法。

15、根据本公开的又一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开任一实施方式的位移监测方法。

1.一种位移监测方法，其特征在于，对高寒环境下的建筑物表面位移进行监测，包括：

2.如权利要求1所述的位移监测方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的位移监测方法，其特征在于，当所述位移增量大于增量阈值时，通过至少两个通信链路将数据压缩后的位移增量并发上报至所述云端平台，所述增量阈值基于所述建筑物的形变安全临界值确定。

4.如权利要求1所述的位移监测方法，其特征在于，当所述目标通信链路为北斗短报文，对基于所述三维位移数据确定的位移增量进行数据压缩，包括：

5.一种位移监测系统，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的位移监测系统，其特征在于，还包括：

7.如权利要求5或6所述的位移监测系统，其特征在于，所述位移监测系统通过保温箱体进行封装，所述保温箱体具有ip68防护等级且内置真空保温层。

8.如权利要求6所述的位移监测系统，其特征在于，当所述主控微控制器判断所述宽温磷酸铁锂电池的电池芯温低于目标临界温度时，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的位移监测方法。