專利名稱：基于衛星通信的大型建筑物安全性實時監測系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于位移測量、幾何位置測量、GPS高精度定位技術、GPS精確授時系統、 VSAT衛星通信技術領域。對大型建筑物安全性的水平和垂直方向進行三維測量；利用GPS 高精度定位技術，實現對監測點的三維導航與定位能力，具有良好的抗干擾；利用GPS精確 授時系統，實現了控制中心與各個監測點具有同頻同相的同步時鐘信號；利用VSAT衛星通 信技術，實現全國范圍對該監測系統的無縫覆蓋和聯網。
背景技術：
我國經濟建設的規模在不斷擴大，高層樓房、橋梁、大壩等大型建筑正在進行大規 模建設。目前使用中的橋梁突然斷裂、水庫的突然崩塌、高層樓房倒塌裂縫在各大媒體時有 報道。造成非常嚴重的后果，給人民的生命財產造成重大的損失。
目前，我國使用的地震監測設備均由國外進口，價格昂貴，傳輸方式有 限，對于電網所不能達到的地方無法實現監測。本系統測量精度高，成本低，利用太陽能供 電設備解決了邊遠山區監測點供電問題，利用衛星通信技術，進行數據的傳輸，不受任何時 間和地點的影響，便于大規模普及應用。我國面積遼闊，現有的監測設備無法對所有的區域進行統一的監測，資源不能實 現共享。為了解決這些問題，我們可以將全國版圖按照一定的距離分成若干個小正方形，距 離越短監測的建筑數目越多，精度就越高，每個小正方形四個點都安裝本發明監測裝置，這 樣全國就有無數個監測點覆蓋，可以覆蓋全國范圍。
發明內容
本發明的目的是對現有的監測設備進行替換使用位移傳感器，同時對設備的供電 和信息傳輸進行改進，使用太陽能供電和VSAT衛星通信進行信息的傳輸，利用GPS進行高 精度定位和精確授時。提供一種結構合理、使用方便、成本低廉、覆蓋范圍廣、定位準確、通 信先進的監測設備和信息傳輸鏈路。本發明專利采用以下技術
該系統由控制中心、監測中心、衛星GPS高精度定位技術、衛星GPS精確授時系統和 VSAT衛星通信子系統組成。位移傳感系統實現對監測點的水平、垂直三維立體空間的監測， 將收集到的數據保存在數據處理中心。GPS高精度定位技術確保了監測點的位置。GPS授 時系統是保證了接受和發射方具有同頻同相的同步時鐘信號。太陽能供電系統具有極高的 自動化水平，可實施無人值守，能滿足設備日常供電問題，有效解決了市電不能達到監測點 的供電。VSAT衛星通信子系統是利用衛星鏈路將數據處理中心測試結果傳送到控制中心， 控制中心可以同時對全國多個目標進行實時的監控。系統整體框圖如圖1所示。
圖1基于衛星通信的地震實時監測系統原理框圖。
3
圖2 VSAT衛星通信子系統原理框圖。
具體實施例方式首先太陽能供電裝置啟動，為設備持續提供電源，控制中心利用衛星GPS定位和 授時系統將全國各個監測點的收發子系統都全部精確定位并接到GPS衛星時鐘源上。利用 衛星鏈路發出信號通知整個系統開始工作。當整個系統開始工作時，每個監測點的位移傳 感對監測點進行水平和垂直三維空間的監測。當有震動發生時，監測點的傳感器會產生位 移，同時報警，并通過安裝在監測點的衛星傳輸系統將信息傳回控制中心。地震波是以弧形方式向外擴撒，接近弧形中心的先產生位移和報警，控制中心根 據震動點的位置通知其他監測中心，做好預防和撤離準備。本發明專利中每個子系統設計如下1、位移傳感子系統。W012]2、GPS定位和授時系統
為了使衛星和地面控制中心、位移監測點能夠精確定位并具有同頻同相的同步時鐘信 號，本發明中采用GPS定位和授時系統。該系統是一個高精度、低成本、全天候和全球性的 無線電導航、定位和定時的多功能系統。GPS技術已經發展成為多領域、多模式、多用途、多 機型的國際性高新技術產業。利用GPS系統所制造的GPS授時系統，以GPS衛星為時間源，組合了現代計算機技 術和GPS衛星接受技術，可實現精確授時，從而實現遠距離設備的精確同步。本發明裝置所采用的GPS授時系統頻率可以為20MHz、40MHz、60MHz、80MHz，所使 用的頻率越高，則精度越高。3、VSAT衛星系統
VSAT衛星通信子系統由一個主站(控制中心)、衛星和1到k個VSAT終端(位移監測點) 三部分組成，VSAT衛星通信子系統原理框圖如圖3所示。W020]主站(監測中心)
主站(監測中心)，它是VSAT衛星通信子系統的心臟。主站使用較大型的天線，其天線直 徑一般為9m (Ku波段)或13m (C波段)，并配有高功率放大器(ΗΡΑ)、低噪聲放大器(LNA)、 上/下變頻器、調制解調器及數據接口設備等。主站通常與計算機放在一起或通過其它(地 面或衛星)線路與主計算機連接。為了對全網進行監測、管理、控制和維護，在主站內設有一個網絡控制軟件，對全 網運行狀況進行監控和管理，如實時監測、診斷各小站及主站本身的工作狀況，測試信道質 量，負責信道分配，統計等。操作員可在控制臺使用鍵盤進行操作，通過屏幕顯示并打印輸 出結果ο小站(VSAT終端)
VSAT小站由小口徑天線、室外單元和室內單元組成。VSAT天線有正饋和偏饋兩種形 式，正饋天線尺寸較大，而偏饋天線尺寸小、性能好(效率高、旁瓣小)，且結構上不易積雪， 因此采用偏饋式VSAT天線；室外單元主要包括GaAsFET固態功放、低噪聲場效應管放大器、 上/下變頻器和相應的監測電路等。整個單元可以裝在一個小金屬盒子內，直接掛在天線 反射器背面。室內單元主要包括調制解調器、編譯碼器和數據接口設備等。室內外兩單元之 間以同軸電纜連接。傳送中頻信號和供電電源。整套設備結構緊湊、造價低廉、全固態化、安裝方便、環境要求低，可直接與位移傳感子系統相連，不需要地面中繼線路。
權利要求
一種基于衛星通信的建筑物安全性實時監測系統，其特征在于該系統包括控制中心子系統、監測中心子系統、衛星GPS高精度定位子系統、衛星GPS精確授時子系統和VSAT衛星通信子系統。
2.根據權利要求1所述的基于衛星通信的建筑物安全性實時監測系統，所述衛星GPS 高精度定位子系統其特征在于采用的GPS授時系統頻率為20MHz或40MHz或60MHz或 80MHz，所使用的頻率越高，其精度越高。
3.根據權利要求1所述的基于衛星通信的建筑物安全性實時監測系統，其特征在于 所述VSAT衛星通信子系統由一個主站即控制中心、衛星和1到k個VSAT終端即位移監測 點三部分組成。
4.根據權利要求3所述的基于衛星通信的建筑物安全性實時監測系統，其特征在于 所述主站包括大型天線直徑為對于Ku波段的9m或對于C波段的13m，并配有高功率放大 器ΗΡΑ、低噪聲放大器LNA、上/下變頻器、調制解調器及數據接口設備；該主站與計算機放 在一起或通過其它地面或衛星線路與主計算機連接，該主站內設有一個網絡控制軟件，對 全網運行狀況進行監控和管理；所述VSAT終端即位移監測點由小口徑天線、室外單元和室 內單元組成，所述天線天線有正饋和偏饋兩種形式；所述室外單元包括GaAsFET固態功放、 低噪聲場效應管放大器、上/下變頻器和相應的監測電路；所述室內單元包括調制解調器、 編譯碼器和數據接口設備。
5.根據權利要求4所述的基于衛星通信的建筑物安全性實時監測系統，其特征在于 所述主站針對全網進行監測、管理、控制和維護，在該主站內設有一個網絡控制軟件，對全 網運行狀況實時監測、診斷各小站及主站本身的工作狀況、測試信道質量、責信道分配、統 計；再通過控制臺使用鍵盤進行操作，通過屏幕顯示并打印輸出結果。
全文摘要
一種基于衛星通信的地震實時監測系統，該系統包括控制中心子系統、監測中心子系統、衛星GPS高精度定位子系統、衛星GPS精確授時子系統和VSAT衛星通信子系統；利用GPS高精度定位技術，實現對監測點的三維導航與定位能力，具有良好的抗干擾；利用GPS精確授時系統，實現了控制中心與各個監測點具有同頻同相的同步時鐘信號；利用VSAT衛星通信技術，實現全國范圍對該監測系統的無縫覆蓋和聯網；所述VSAT衛星通信子系統由一個主站即控制中心、衛星和1到k個VSAT終端即位移監測點三部分組成。
文檔編號G01V1/22GK101995585SQ20101026808
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者何戎遼, 倪國超, 吳偉林, 宋慧, 王勇, 王小玲, 王維軍, 陳森林 申請人:成都林海電子有限責任公司