一种基于PLC的GNSS野外观测系统及其观测方法与流程

本发明涉及一种野外观测系统，尤其是一种基于plc的gnss野外观测系统及其观测方法。

背景技术：

1、gnss野外观测流程标准化程度直接影响观测数据质量。gnss数据观测质量除与观测环境有关外，天线水平度、指北以及天线高量取都直接影响观测数据质量。目前，gnss野外观测按照陆态网要求，采用专用基座手动调零，手持指南针寻北以及手持规尺测量天线高，人工操作必然引入一定误差，并且操作相对繁琐。在此前提条件下设计一种基于plc的gnss野外观测系统。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种基于plc的gnss野外观测系统及其观测方法，减小人工操作引入的误差，提高gnss野外观测自动化水平。

2、技术方案：本发明提供的基于plc的gnss野外观测系统，包括控制盒、安装外壳、安装平台、寻北机构以及水平调节机构；在安装外壳内安装有plc控制单元以及用于供电的蓄电池；在控制盒内安装有与plc控制单元电连接的无线通信模块以及存储器；水平调节机构安装在安装外壳内；安装平台安装在水平调节机构上，由水平调节机构调节安装平台的水平度；在安装平台上设置有观察孔；在观察孔上对接有定位管；在定位管上旋转式安装有贯穿安装外壳顶部的管轴；在管轴内安装有通过gnss定位模块与plc控制单元电连接的gnss天线；寻北机构安装在安装外壳内，用于驱动管轴旋转，使gnss天线的指北标志正对北方；在安装外壳内安装有与plc控制单元电连接的测距传感器，用于检测gnss天线与安装外壳内底面之间的间距；寻北机构以及水平调节机构均由plc控制单元驱动控制。

3、进一步的，安装外壳包括保护罩以及底板；在底板上固定有安装在保护罩下侧开口处的定位环；在保护罩的顶部设置有用于管轴贯穿的伸出孔；在保护罩的顶部安装有提手。

4、进一步的，在伸出孔的上侧孔口处对接有挡环；在gnss天线的底部上设置有用于罩盖在挡环上的柔性遮挡斗。

5、进一步的，在定位环上设置有安装板；控制盒安装在安装板上；在保护罩的下边缘上设置有用于避让控制盒的避让槽口。

6、进一步的，在控制盒上安装有与plc控制单元电连接的按键面板以及显示屏。

7、进一步的，寻北机构包括寻北陀螺仪以及旋转驱动电机；旋转驱动电机安装在定位管上，通过蜗轮蜗杆传动副驱动管轴旋转，且通过旋转驱动电路与plc控制单元电连接；寻北陀螺仪安装在安装外壳的内底面上，且与plc控制单元电连接。

8、进一步的，水平调节机构包括横调单元以及纵调单元；横调单元安装在安装外壳内，安装平台安装在横调单元上，由横调单元调节安装平台左右两侧的高度差；纵调单元安装在横调单元上，用于调节安装平台前后两侧的高度差；横调单元以及纵调单元均由plc控制单元驱动控制；在安装平台的上侧面上安装有与plc控制单元电连接的双轴倾角传感器。

9、进一步的，横调单元包括横调驱动管、横移内螺纹管、横调驱动丝杆以及横调驱动电机；

10、在安装平台的左右两侧边缘上均旋转式安装有调节板；在安装外壳内固定有上端铰接在一个调节板上的横调支撑杆；横调驱动管竖向固定在安装外壳内；横移内螺纹管竖向滑动式安装在横调驱动管上，且上端横向活动式安装在另一个调节板上；横调驱动丝杆旋转式安装在横调驱动管内，用于驱动横移内螺纹管竖向移动；横调驱动电机通过伞齿轮副驱动横移内螺纹管旋转，且通过横调驱动电路与plc控制单元电连接。

11、进一步的，纵调单元包括u形座以及电动伸缩杆；u形座固定在两个调节板上；电动伸缩杆安装在u形座上，且通过伸缩杆驱动电路与plc控制单元电连接；电动伸缩杆的输出端纵向活动式安装在安装平台上。

12、进一步的，本发明还提供了一种基于plc的gnss野外观测系统的观测方法，包括如下步骤：

13、步骤一：将基于plc的gnss野外观测系统定点安装在野外观测点处后，启动基于plc的gnss野外观测系统；

14、步骤二：plc控制单元控制水平调节机构运转，使安装平台处于水平状态；

15、步骤三：plc控制单元控制寻北机构运转，使gnss天线的指北标志正对北方；

16、步骤四：plc控制单元控制gnss定位模块以及gnss天线采集gnss数据存储在存储器中，并通过无线通信模块将gnss数据定期上传至远程控制中心。

17、本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用gnss定位模块以及gnss天线实现gnss数据采集并存储在存储器内，plc控制单元通过无线通信模块将存储器内的数据定期上传至远程控制中心，实现无人化数据采集；利用水平调节机构在plc控制单元的控制下对安装平台进行调节，使安装平台处于水平状态，为gnss定位模块以及gnss天线提供工作条件；利用寻北机构驱动管轴旋转，使gnss天线的指北标志正对北方，确保采集到的gnss数据的准确性；利用测距传感器检测gnss天线与安装外壳内底面之间的间距，并将数据上传至远程控制中心，以保证gnss数据的准确性。

技术特征：

1.一种基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：包括控制盒(2)、安装外壳、安装平台(22)、寻北机构以及水平调节机构；在安装外壳内安装有plc控制单元(6)以及用于供电的蓄电池(5)；在控制盒(2)内安装有与plc控制单元(6)电连接的无线通信模块以及存储器；水平调节机构安装在安装外壳内；安装平台(22)安装在水平调节机构上，由水平调节机构调节安装平台(22)的水平度；在安装平台(22)上设置有观察孔(29)；在观察孔(29)上对接有定位管(41)；在定位管(41)上旋转式安装有贯穿安装外壳顶部的管轴(16)；在管轴(16)的顶部安装有通过gnss定位模块与plc控制单元(6)电连接的gnss天线(14)；寻北机构安装在安装外壳内，用于驱动管轴(16)旋转，使gnss天线(14)的指北标志正对北方；在安装外壳内安装有与plc控制单元(6)电连接的测距传感器(42)，用于检测gnss天线(14)与安装外壳内底面之间的间距；寻北机构以及水平调节机构均由plc控制单元(6)驱动控制。

2.根据权利要求1所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：安装外壳包括保护罩(1)以及底板(8)；在底板(8)上固定有安装在保护罩(1)下侧开口处的定位环(9)；在保护罩(1)的顶部设置有用于管轴(16)贯穿的伸出孔(18)；在保护罩(1)的顶部安装有提手(13)。

3.根据权利要求2所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：在伸出孔(18)的上侧孔口处对接有挡环(17)；在gnss天线(14)的底部上设置有用于罩盖在挡环(17)上的柔性遮挡斗(15)。

4.根据权利要求2所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：在定位环(9)上设置有安装板(40)；控制盒(2)安装在安装板(40)上；在保护罩(1)的下边缘上设置有用于避让控制盒(2)的避让槽口(39)。

5.根据权利要求1所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：在控制盒(2)上安装有与plc控制单元(6)电连接的按键面板(4)以及显示屏(3)。

6.根据权利要求1所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：寻北机构包括寻北陀螺仪(7)以及旋转驱动电机(19)；旋转驱动电机(19)安装在定位管(41)上，通过蜗轮蜗杆传动副驱动管轴(16)旋转，且通过旋转驱动电路与plc控制单元(6)电连接；寻北陀螺仪(7)安装在安装外壳的内底面上，且与plc控制单元(6)电连接。

7.根据权利要求1所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：水平调节机构包括横调单元以及纵调单元；横调单元安装在安装外壳内，安装平台(22)安装在横调单元上，由横调单元调节安装平台(22)左右两侧的高度差；纵调单元安装在横调单元上，用于调节安装平台(22)前后两侧的高度差；横调单元以及纵调单元均由plc控制单元(6)驱动控制；在安装平台(22)的上侧面上安装有与plc控制单元(6)电连接的双轴倾角传感器(23)。

8.根据权利要求7所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：横调单元包括横调驱动管(37)、横移内螺纹管(31)、横调驱动丝杆(34)以及横调驱动电机(38)；

9.根据权利要求8所述的基于plc的gnss野外观测系统，其特征在于：纵调单元包括u形座(43)以及电动伸缩杆(47)；u形座(43)固定在两个调节板(24)上；电动伸缩杆(47)安装在u形座(43)上，且通过伸缩杆驱动电路与plc控制单元(6)电连接；电动伸缩杆(47)的输出端纵向活动式安装在安装平台(22)上。

10.根据权利要求1所述的基于plc的gnss野外观测系统的观测方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于PLC的GNSS野外观测系统及其观测方法，基于PLC的GNSS野外观测系统包括控制盒、安装外壳、安装平台、寻北机构以及水平调节机构。该基于PLC的GNSS野外观测系统利用GNSS定位模块以及GNSS天线实现GNSS数据无人化采集；利用水平调节机构在PLC控制单元的控制下对安装平台进行调节，使安装平台处于水平状态，为GNSS定位模块以及GNSS天线提供工作条件；利用寻北机构驱动管轴旋转，使GNSS天线的指北标志正对北方，确保采集到的GNSS数据的准确性；利用测距传感器检测GNSS天线与安装外壳内底面之间的间距，并将数据上传至远程控制中心，以保证GNSS数据的准确性。技术研发人员：宫杰,孙业君,瞿旻,王恒知,张扬,张敏,孙思聪受保护的技术使用者：江苏省地震局技术研发日：技术公布日：2025/1/6