一种适用于铁路桥梁变形监测的GNSS天线安装装置

摘要

本发明属于GNSS天线安装设备相关领域，并公开了一种适用于铁路桥梁变形监测的GNSS天线安装装置，包括测量连接部、预埋连接件和安装支架，其中测量连接部是用于连接GNSS信号接收机和预埋连接件的过渡元件且具备便于操控的调平功能，进一步包括连接部本体、调平升降杆、调平螺母和水平顶板等多个组件；预埋连接件譬如呈连接杆的形式，并用于将测量连接部以卡槽方式连接固定到安装支架；安装支架则用于提供稳定的工程测量支架，并直接安装固定到铁路桥梁的预制遮板上。通过本发明，可确保卫星信号不受遮挡，适合各类复杂安装环境，同时具备操控性好、定位速度快、测量精度高和便于后期运维等优点。

说明书

技术领域

本发明属于GNSS天线安装设备相关领域，更具体地，涉及一种适用于铁路桥梁变形监测的GNSS天线安装装置。

背景技术

GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)技术已经在市政、房建、公路等工程测量领域获得了较多应用，它的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，综合多颗卫星的数据来计算获得接收机的具体位置。由于其具备测量精度高、可提供三维坐标和全天候测量等优点，因而极大推动了测量与导航定位的全新发展。

然而，由于铁路运营具有封闭性的特点，且GNSS天线信号的接收不能有遮挡，GNSS技术目前在铁路工程特别是铁路桥梁水平变形监测方面应用较少。专利检索发现，现有技术中采用GNSS技术开展桥梁变形监测的改进方案主要集中在其工艺流程设计和整体系统构造方面。例如，CN201810338011.9公开了一种基于GNSS的桥梁实时监测快速初始化方法，CN201810838698.2公开了一种基于组合差分GNSS的桥梁形变多频动态分析方法；CN201721817760.7公开了一种桥梁变形监测系统及方法，CN201721817760.7公开了一种基于北斗GNSS的桥梁变形监测系统，等等。

进一步的研究表明，GNSS天线的固定位置和固定方式对于铁路桥梁变形监测非常重要。更具体进行分析，铁路桥梁两侧边缘通常会安装呈混凝土预制构件形式的遮板，并根据箱梁遮板的布置及接触网支柱布置情况来设计其具体数量和型号。相应地，如何高效、可靠及可控地将GNSS天线直接安装至桥梁预制遮板，将极大影响到后续的GNSS测量精度、响应时间和运维便利性等多个方面。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本发明的目的在于提供一种适用于铁路桥梁变形监测的GNSS天线安装装置，其中通过充分结合铁路桥梁自身的结构特性及桥梁变形监测的功能需求，并对GNSS固定装置的内部构造组成及其关键组件的设置方式进行针对性设计，相应不仅能够以便捷可靠的方式将GNSS信号接收机直接固定至桥梁预制遮板上，而且可确保卫星信号不受遮挡，适合各类复杂安装环境，同时具备操控性好、定位速度快、测量精度高和便于后期运维等优点。

相应地，按照本发明，提供了一种适用于铁路桥梁变形监测的GNSS天线安装装置，其特征在于，该安装装置可将GNSS信号接收机(1)直接固定至铁路桥梁的预制遮板(13)侧面上，并包括测量连接部(2)、预埋连接件(3)和安装支架(4)，其中：

所述测量连接部(2)包括连接部本体(9)、调平升降杆(7)、调平螺母(8)和水平顶板(12)，其中该连接部本体(9)的下部预设有用于安装容纳所述预埋连接件(3)的插入孔(11)，并通过凹槽(10)与所述预埋连接件(3)上端的凸起实现相互咬合；该调平升降杆(7)的数量为多个，它们沿着竖直方向安装于所述连接部本体(9)与所述水平顶板(12)之间，并经由对应的所述调平螺母(8)来转动调整各个所述调平升降杆(7)的上下移动；该水平顶板(12)上可拆卸地安装有螺旋连接杆(5)，并通过所述螺旋连接杆(5)将GNSS信号接收机(1)固定在所述水平顶板(12)上；

所述安装支架(4)整体从铁路桥梁的预制遮板(12)侧面水平向外伸出，它的一端与所述预制遮板(12)的侧面联接固定，另外一端可滑动地与所述预埋连接件(3)的下部联接固定。

作为进一步优选地，所述水平顶板(12)的顶面上还设置有水平气泡(6)，并用于显示所述测量连接部的整体调平。

作为进一步优选地，所述调平升降杆(7)的数量优选为三个，它们彼此等距间隔布置，且使得相邻两个调平升降杆之间的夹角为120°。

作为进一步优选地，所述连接部本体(9)优选呈T型剖面的结构。

作为进一步优选地，所述安装支架(4)的一端具备带螺栓孔洞的竖直侧板，该竖直侧板通过安装螺杆可拆卸地贴合安装于所述预制遮板(12)的侧面上，由此提供稳定便利的工程测量支架。

作为进一步优选地，所述预埋连接件(3)优选呈卡槽连接杆的形式，该卡槽连接杆的下端通过螺纹啮合的方式联接固定于所述安装支架的另外一端所开设的螺栓孔洞内。

作为进一步优选地，所述GNSS信号接收机(1)优选为北斗信号接收机。

作为进一步优选地，所述预制遮板(12)被设置在铁路桥梁的两侧边缘，并配套设置有上部盖板(14)、与该预制遮板(12)相对设置的防护墙(16)，以及连接在该上部盖板与铁路桥梁梁体(17)的顶面之间的多个竖向加强件(15)。

总体而言，按照本发明的GNSS天线安装装置与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、本发明充分考虑到铁路桥梁自身的结构特性及桥梁变形监测的功能需求，选择将GNSS天线安装装置以便于操作的方式直接固定在至桥梁两侧边缘的预制遮板上，相应不仅可适合各类复杂安装环境，同时确保了卫星信号不受遮挡，定位速度快且测量精度高；

2、本发明还进一步对该GNSS固定装置的内部构造组成及其关键组件的设置方式等进行了针对性设计，其中测量连接部能够高效、稳固地实现GNSS信号接收机与预埋连接件之间的过渡联接，并且具备调平功能；安装支架分别与预制侧板、测量连接部之间的装配组件设计可提供更为稳定、可靠的相互连接，并确保GNSS观测设备可根据具体工况和环境条件从桥梁预制遮板向外充分伸出，由此有助于进一步提高定位速度和测量精度；

3、按照本发明的上述GNSS天线安装装置整体结构紧凑、便于操控和快速化安装，可有效解决铁路桥梁之类复杂工况难操作等技术问题，同时具备便于后期运维、运行稳定可靠等优点，因而尤其适用于铁路桥梁之类的GNSS观测设备安装应用场合。

附图说明

图1是按照本发明所构建的GNSS天线安装装置的总体构造组成及安装示意图；

图2是按照本发明的优选实施例、进一步具体显示测量连接部的结构正视图。

在所有附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件或结构，其中：

1-GNSS信号接收机 2-测量连接部 3-预埋连接件 4-安装支架 5-螺旋连接杆 6-水平气泡 7-调平升降杆 8-调平螺母 9-连接部本体 10-凹槽 11-插入孔 12-水平顶板13-预制遮板 14-上部盖板 15-竖向加强件 16-防护墙 17-桥梁梁体

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是按照本发明所构建的GNSS天线安装装置的总体构造组成及安装示意图。下面将参照图1来具体解释说明本发明的GNSS天线安装装置。

如同“背景技术”所分析地，GNSS天线的固定位置和固定方式对于铁路桥梁变形监测的功效非常重要。为此，本发明充分结合铁路桥梁自身的结构特性及桥梁变形监测的功能需求，设计了一种能够以便于操作的方式直接固定在至桥梁两侧边缘的预制遮板上的GNSS天线固定装置，同时对该固定装置的内部构造组成及其关键组件的设置方式进行了专门的针对性设计。

同时参看图2，按照本发明的GNSS天线安装装置主要包括测量连接部2、预埋连接件3和安装支架4等关键组件，并且被设计为可将GNSS信号接收机1直接固定至铁路桥梁两侧边缘的预制遮板13的侧面上。其中，GNSS信号接收机譬如选用北斗信号接收机，其用于接收GNSS信号，内置的无线传输设备可将接收的数据传输到计算机。

更具体而言，作为本发明的关键组件之一，所述测量连接部2是用于连接GNSS信号接收机和预埋连接件的过渡元件，且具备灵活可控的调平功能。它具体可包括连接部本体9、调平升降杆7、调平螺母8和水平顶板12等多个组件。

其中，该连接部本体9的下部预设有用于安装容纳预埋连接件3的插入孔11，并通过凹槽10与所述预埋连接件3上端的凸起实现相互咬合。调平升降杆7的数量为多个(图中显示为3个)，它们沿着竖直方向安装于连接部本体9与水平顶板12之间，并经由对应的调平螺母8来转动调整各个调平升降杆7的上下移动。此外，该水平顶板12上可拆卸地安装有螺旋连接杆5，并通过螺旋连接杆5将GNSS信号接收机1固定在水平顶板12上；该水平顶板12的顶面上还设置有水平气泡6，用于显示所述测量连接部的整体调平。

相应地，一方面，螺旋连接杆5可确保GNSS信号接收机通过其稳固、快速地安装联接在测量连接部2上，这种联接方式不仅可提高安装效率，适于各类复杂工况环境，而且稳固联接可确保测量结果的准确性；另一方面，连接部本体9可以为预埋连接件3提供同样稳固和快速的安装联接，而调平升降杆7、调平螺母8和水平顶板6、水平气泡的设置方式在不影响测量连接部整体稳定性的前提下，还能够提供各种灵活高效的调平功能，使得测量连接部及GNSS信号接收机始终能够处于所需的水平状态。

按照本发明的一个优选实施例，所述调平升降杆7的数量优选设计为三个，它们彼此等距间隔布置，且使得相邻两个调平升降杆之间的夹角为120°。按照本发明的另一优选实施例，所述连接部本体9优选呈T型剖面的结构。

作为本发明的另一关键组件，预埋连接件3优选可采用卡槽连接杆的形式，它是连接固定到安装支架的连接单元，在工程测量时可以将测量连接部直接通过卡槽的方式安装到支架上。

更具体地，所述预埋连接件3在图中具体呈卡槽连接杆的形式，该卡槽连接杆的上端具备凸起，并通过该凸起与凹槽10的相互咬合即可快速、牢固地实现连接杆与测量连接部本体之间的配合安装。换而言之，凹槽10是与预埋连接件凸起连接配合的凹陷部位，两者之间的配合使测量连接部与连接杆的连接更加牢固稳定。与此同时，插入孔11是测量连接部本体与连接杆的配合部位，通过凹槽和凸起的相互咬合使连接更加牢固。

此外，参见图1，预制遮板12是设置在铁路桥梁的两侧边缘的结构，并配套设置有上部盖板14、与该预制遮板12相对设置的防护墙16，以及连接在该上部盖板与铁路桥梁梁体17的顶面之间的多个竖向加强件15。

针对该结构形式的特征，按照本发明的安装支架4是用于提供稳定的工程测量支架，其整体从铁路桥梁的预制遮板12侧面水平向外伸出，它的一端优选具备带螺栓孔洞的竖直侧板，该竖直侧板通过安装螺杆可拆卸地贴合安装于预制遮板12的侧面上，由此提供稳定便利的工程测量支架与预制遮板12的侧面联接固定，另外一端可滑动地与预埋连接件3的下部联接固定。此外，该连接杆的下端譬如可通过螺纹啮合的方式联接固定于安装支架4的另左端所开设的螺栓孔洞内，以此方式同样可快速实现整个模组的装配及拆卸更换。

下面将具体解释按照本发明所安装完毕后的GNSS观测设备的工作流程。

首先，将支架通过螺栓与桥梁遮板连接固定，将测量连接部安装到支架上，将测量连接部调平，安装GNSS信号接收机，继续进行调整操作以达到仪器采集数据要求；

接着，对装置执行所需的调平，卫星接收机开机进行自检、接收信号，将数据通过无线传输装置传输到计算机综合数据处理系统；

接着，计算机接收数据后对测量点位的坐标进行综合处理；

最后，内业分析计算结果，过滤到不合理的工程测量数据，得出最后的准确测量点位坐标，进而可计算出铁路桥梁的变形。

综上，按照本发明的上述GNSS天线安装装置能够直接安装至铁路桥梁的预制遮板，并且整体结构紧凑、便于操控和快速化安装，可有效解决铁路桥梁之类复杂工况难操作等技术问题，同时具备便于后期运维、运行稳定可靠等优点，因而尤其适用于铁路桥梁之类的GNSS观测设备安装应用场合，在实际工程项目中的运用可望带来显著的经济效益和社会效益。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。