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北斗高精度双天线智能打桩系统

解决方案

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上海联适导航技术有限公司
中国 上海

目 录

1系统介绍 3
2系统特点 5
3系统组成 6
4主要设备特点 7
4.1基准站 7
4.2双天线定位定型接收机 7
4.3显示终端 10
4.4小功率基站发射电台 11
5现场安装使用 12
5.1 基准站安装 12
5.2 桩机车载部分的安装 14
5.3 使用流程 19
6 设备配置清单 20

1 系统介绍
随着国民经济的高速发展, 中国正在进行的大规模城市化建设, 各类建筑和工程施工的数量激增,工程难度日益加大,质量要求越来越高,极大的推动各类基础处理施工技术发展的同时也对工程设备提出了更高的要求。作为主要施工设备的打桩机械也迎来了机遇和挑战, 如何开发适合中国国情的新型、 高精度基础工程施工钻机,满足现代工程高精度的需求,是该类设备的一个新的任务。
上海联适导航技术有限公司提供的北斗高精度智能打桩定位系统以北斗高精度RTK技术为依托, 为静力压桩, 常规打桩,钻孔定位作业等提供高精度定位支持。系统经过实时获取高精度三维位置信息和方位角数据, 在设备终端进行计算获取准确的钻孔实时位置信息, 经过显示终端对预设的钻孔位置进行实时偏离指导, 从而达到高效、 准确地现场作业。

2系统特点
1) 无纸化作业, CAD图纸数据能够直接导入打桩软件, 自动生成点坐标, 无需人工输入点坐标, 同时软件能够对录入的数据进行自动检核。同时现场能够无需放样, 可直接经过本系统打桩, 对于打桩以后的数据能够直接经过U盘直接导出报表, 满足更多的内业需求。
2) 定位精度高, 经过北斗/GNSS双天线定位定向系统, 能够实现对桩孔定位精度在1厘米左右的误差。
3) 具有工作质量及效率统计分析功能, 根据客户需求, 对现场打桩效率、 质量进行监控, 监控信息实时上传, 实时分析, 实现有效的管理和质量监控, 同时提高作业效率和质量。
4) 可根据客户的要求定制开发手机APP功能, 管理者可直接在手机上了解现场的作业情况。
5) 智能化报警提示, 在打桩过程中当实时提示打桩精度, 对于精度不满足要求的自动提示, 智能报警精度提示能够根据业主要求进行更改。
6) 智能化操作流程, 打桩过程中, 能够在屏幕上直接点击需要打桩的点位, 也能够直接输入桩号查找, 对于已经打过的桩号, 图形上自动用不同的颜色区分显示; 同时当打桩机走到要打桩点附近, 这个点会自动放大, 提高精准度, 打完一个桩点后自动连接最近的一个桩点, 无需人工操作。
7) 系统软件自带坐标系统校准功能, 一个工区第一次作业时能够直接进行现场坐标校准, 无需第三方软件, 同时能够直接输入已有的坐标参数, 如七参数等等。
8) 实时语音播报打桩距离, 同时用户可自行选择男声或女声;
9) 卫星定位系统, 采用我们中国自主知识产权的北斗卫星定位系统, 同时能够接收美国GPS, 俄罗斯GLONASS等卫星定位系统, 实现多卫星系统的联合作业;
10) 可24小时连续作业, 不受天气因素影响。
3系统组成
联适智能打桩系统主要由基准站, 无线通讯设备, 车载定位定向接收机, 车载工控机系统, 打桩软件平台等等组成。

管理系统部分示意图

打桩机设备示意图
4主要设备特点
4.1基准站
联适智能打桩系统, 兼容多种基准站模式, 可在工地现场临时固定基准站, 也能够直接与当地CORS系统兼容。
1) 固定基准站——作业区域相对固定的用户可采用固定基准站, 固定基准站在架设后能够连续24小时运行, 省去了每天重复的基准站架设工作, 供电方面可采用市电或UDP供电, 保证基准站能够连续可靠稳定的运行, 而且固定基准站的坐标不会因断电或者重启而发生改变。
固定基准站的通信方式, 能够采用无线电台或网络( GPRS/3G) 的方式, 其中无线电分为大功率和小功率电台, 无线电大功率作业半径在20公里( 距离主要取决于基站发射天线的架设高度) ; 小功率电台作业范围在5公里以内。网络( GPRS/3G) 模式作业距离能够达到70公里( 满足RTK快速解算的效果) 。
2) 兼容当地CORS系统, 现在全国各地都有当地的CORS系统, 联适智能打桩系统与所有CORS系统完全无缝兼容, 在网络信号良好及CORS系统覆盖的地区, 都能够考虑直接接入当地CORS系统, 无需自己架设基准站, 减少基准站的投入。
4.2双天线定位定型接收机
1) R60北斗/GNSS双天线定位定向型接收机
R60 双天线定位定向型高精度GNSS接收机为联适导航自主研发的多功能高精度GNSS接收机, 内置双天线北斗/GNSS高精度板卡, 收发一体无线电通讯模块, 惯导组合模块, GPRS/3G模块, 以太网通讯接口, 高速数据存储模块, 各功能模块可根据客户需求进行选配定制。 
双天线定位定向姿态测量功能精度高、 抗干扰性好, 初始化速度快, 性能稳定、 功能全面、 易于操作, 能提供各种静态或动态平台精确的实时位置、 航向、 俯仰或横滚姿态角, 可运用在多种运动载体上, 如驾考驾培、 特种车辆( 装卸车辆) 、 精准农业、 船舶、 港口机械、 大型平台、 漂浮物、 雷达、 飞机以及其它飞行器等, 是地面、 海上和空中等载体的定位定向应用最理想的选择。
产品特点:

● 兼容多种北斗/GNSS高精度定位定向板卡, 可实现单北斗解算;
● 内置无线收发一体通讯模块, 多种通讯协议, 如透明传输、 TRIMTALK、 SOUTH协议等等, 与各厂家GNSS电 台无缝兼容, 最大发射功率1W, 能够实现1-4公里的数据通信;
● 惯导组合导航使高精度双天线定位定向应用进一步扩大, 在树下, 隧道, 桥下, 山区, 城区高精度导航定位成为可能;
● 内置GPRS/3G模块能够无缝连接各地地基增强网及CORS系统, 同时能够将定位结果实时按照公安部部标格式要求将数据上传到监控平台, 实现高精度监控调度;
● 标准的以太网通讯接口, 方便数据的高速网络传输;
● 高速数据存储, TF卡能够无限扩展, 可实现波特率为921600高速数据存储。
●  具有正负极性反接保护, 宽电压供电, 电压范围DC8-32V之间;
● 支持远程诊断, 远程设置、 支持远程重启、 远程注册和固件升级, 方便用户远程对系统进行维护操作, 减少用户维护成本;
2) R60S北斗/GNSS双天线定位定向型接收机
R60S双天线定位定向接收机为联适导航专门定制研发的多功能高精度北斗/GNSS定位定向型接收机, 内置带陀螺的双天线北斗/GNSS高精度板卡, 收发一体无线电通讯模块, 以太网通讯接口等。
双天线定位定向姿态测量功能精度高、 抗干扰性好, 初始化速度快, 性能稳定、 功能全面、 易于操作, 能提供各种静态或动态平台精确的实时位置、 航向、 俯仰或横滚姿态角, 可运用在多种运动载体上, 如驾考驾培、 特种车辆( 装卸车辆) 、 精准农业、 船舶、 港口机械、 大型平台、 漂浮物、 雷达、 飞机以及其它飞行器等, 是地面、 海上和空中等载体的定位定向应用最理想的选择。

产品特点:
●  内置带陀螺的双天线北斗/GNSS高精度板卡, 兼容北斗、 GPS、 GLONASS多星座GNSS, 可单独经过北斗实现定位定向功能;
●  内置无线接收模块, 支持多种通讯协议, 如透明传输、 TRIMTALK、 South协议等等, 与各厂家GNSS电台无缝兼容, 可外挂小功率电台或者大功率电台, 小功率电台最大发射功率1W, 能够实现1-4公里的数据通信, 大功率能够实现20功率的距离;
● 标准的以太网通讯接口, 方便数据的高速网络传输;
●  具有正负极性反接保护, 宽电压供电, 电压范围9-36VDC之间;
●  支持远程诊断, 远程设置、 支持远程重启、 远程注册和固件升级, 方便用户远程对系统进行维护操作, 减少用户维护成本;
●  主机与天线分体设计, 有安装底座;
● 多个指示灯显示主机状态, 操作简单, 直观。 
4.3显示终端
显示终端是一款12寸超大屏幕、 低功耗、 高可靠、 无风扇、 带触摸的工业平板电脑产品, 高强度塑胶整体成形。本产品基于ARM平台,CUP采用ARMv7 Dua1 A7 1G4, 内存1GB, 整机带2个USB、 1个串口, 采用四线电阻式触摸屏超低功耗, 主板功耗低于5W, 整机采用密闭无风扇、 超薄设计。整机面板防护等级可达 IP65, 支持 Andriod 4.2等操作系统。适用于车载控制、 机械控制及工业自动化行业等现场使用。

产品特点:
● CUP采用ARMv7 Dua1 A7 1G4, 内存1GB
● 12″显示屏
● 电容式触摸屏
● 板载 2GB 内存, 8G NANDFLASH
● 2*USB/2*串口/1*HDMI 显示接口
● 1*RJ45 千兆网络接口
● 无风扇设计
● 颜色: 工业黑
● 可内置3G和WIFI实现实时网络通信
4.4小功率基站发射电台
联适外置收发一体D10电台为自主研发的智能化收发一体电台, 能够专门用于打桩系统的基准站专用外挂发射电台, 通讯协议支持透明传输、 RIMTALK、 South协议, 与PDL电台、 华信电台、 南方电台等兼容, 具有灵敏度高, 干扰小, 效率高, 数据传输距离远, 数据传输连续性强等特点。可广泛应用于智能交通, 精准农业, 测绘、 机械控制、 地理信息、 无人机RTK通讯等等行业。

● 收发一体电台, 内置发射1w, 频率范围410-470MHz
●  多种通讯协议, SOUTH/TRIMTALK/透明传输, 与各种常规测绘电台兼容;
●  支持空中波特率19200, 更适合大数据量的多星GNSS基站数据的收发;
●  具有正负极性反接保护, 宽电压供电, 电压范围DC8-32V之间;
●  操作简单, 供电即可开机;
● 智能、 直观的面板显示, 具有电源收到指示灯, 数据发射或者数据接收指示明确;
● 电台频率可调, 0-9是10个频道供选择, 同时能够根据需要自定义每个频道所对应的频率和协议;
●  三防设计, IP67标准, 防水, 防尘, 抗震性强;
5现场安装使用
现场的安装主要分两部分, 一部分是基准站的安装, 一部分是车载部分安装。
5.1 基准站安装
基准站的安装: 天线经过三脚架架设在控制点上( 控制点能够根据需要专门引测得现场办公室附近, 有电源的地方, 而且要求空旷的位置) ; 无线电发射天线, 能够安装在房顶等较高的位置即可, 对于接收机和电台主机能够直接放在室内有利于保护。
一个基准能够供多个车载打桩设备使用, 数量不受限制, 基准站的无线电台覆盖距离, 空旷地区能够在4公里左右, 市区在3公里左右。

基准站设备连接图

基准站北斗/GNSS天线
测量控制点

基准站北斗/GNSS天线架设

基准站室内安装

基准站室内设备安装

基准站室内设备安装
5.2 桩机车载部分的安装
桩机车载上的安装: 1、 主要是两个天线的安装, 需要在桩机上选择合适的位置安装北斗/GNSS天线( 一般需要在驾驶操作室两边立两个柱子, 要高于驾驶舱, 减少卫星信号的遮挡) ; 2、 显示器的安装, 由于驾驶室操作台相对空间较小, 需要选择合适的位置安装; 3、 无线电台信号接收天线, 能够直接吸附在驾驶室舱顶; 4、 接收机能够根据情况直接安放在操作台上, 也能够放在相应的机柜里或者挂在操作台侧面; 5、 电源方面要注意加相应的过电保护措施; 6、 设备走线情况, 主要是外部有2根GNSS天线电缆和1根无线电台接收天线电缆, 具体情况能够从驾驶舱窗户出走, 条件允许能够在驾驶舱侧面打孔进来, 内部的线缆尽量顺操作台边缘走线。

车载设备连接安装示意图

天线安装柱的安装

天线安装的近照
无电台天线吸盘

无线电台接收天线的安装

天线的安装

驾驶室接收机及显示终端的安装

驾驶室接收机及显示终端的安装
5.3 使用流程
每一个工地都需要按照如下过程进行操作:
1、 基准站的安装、 车载部分的安装;
2、 现场作控制点的参数校准工作, 每个工地只需要找3-4个测量控制点进行校准即可, 每个工地再开始工作之前都需要校准一次;
3、 将设计的CAD图, 直接导入到显示终端软件内, 即可开始工作( 现场能够不进行放样工作) ;
4、 软件的具体详细操作请参考联适打桩系统手册。
5、 对于桩机较多企业、 业主或者相应的行业管理人员, 能够根据需要增加远程管理平台和手机APP功能模块, 能够在任何地方实时了解打桩的现场情况。

6 设备配置清单

车载移动站详细的配件清单如下:
车载移动站硬件清单
名称
型号
数量
高精度GNSS接收机
R60
1
串口通讯线

1
电源供电线

1
GNSS天线
AT10
2
GNSS天线线缆

2
12V电源适配器

1
车载电台天线

1
车载平板电脑硬件清单
名称
型号
数量
工业级平板电脑
P1
1
平板电脑车载支架

1
平板电脑适配器

1

无CORS覆盖区域选配基准站+电台的配件清单如下:
电台硬件清单
名称
型号
数量
联适收发一体电台
D10
1
电台多用途线缆

1
车载电台天线

1

基准站硬件清单
名称
型号
数量
高精度GNSS接收机
R30
1
串口通讯线

1
电源供电线

1
GNSS天线
AT10
1
GNSS天线线缆

1
12V电源适配器

1

其它选配设备清单如下:
其它设备硬件清单
名称
型号
数量
过压保护装置

1
SIM卡
联通3G、 移动2G
1
12V移动电源

1