[實用新型]一種利用互成角度光線進行位移監(jiān)測的系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN204902771U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設計）人: 趙其華;李慧生;賴光程
• 申請（專利權）人: 廣州市地平線巖土工程有限公司;成都理工大學;深圳市北斗云信息技術有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及土木工程、地質工程和地質災害監(jiān)測領域，具體涉及一種利用互成角度光線監(jiān)測位移變化的系統(tǒng)和方法。

技術背景

目前，在土木工程、地質工程和地災防治的大量工程實踐中，需要監(jiān)測巖土體或者工程結構物表面的位移變化特征。對于較大的變形或處于加速變形階段的巖土體或工程結構物，要實現實時監(jiān)測，及時預警，這樣才能有效預防事故和災害的發(fā)生。同時，對于處于加固處理以及處理完成的巖土體或者建筑結構物，也需要實時監(jiān)測其變形狀態(tài)，掌握施工效果并保障設施和人員安全。

目前，對于不同的監(jiān)測對象和監(jiān)測環(huán)境，工程上常常采用不同的監(jiān)測儀器。對于裂縫變形等的監(jiān)測，常采用基于千分尺原理的監(jiān)測方法，就是直接利用千分尺等工具直接測量巖土體或者工程結構物的縫隙等的寬度變化、對應點的位移變化，這種方法操作繁瑣，對人工的依賴性較大，監(jiān)測結果受人為影響較大，且無法實現數據自動采集，自動分析。對于基坑變形監(jiān)測，目前大多采用全站儀等監(jiān)測設備，其監(jiān)測原理主要利用光線的反射與折射進行測距測角。但是這種方法操作復雜，無法消除人工誤差；每次測量都需要專業(yè)人員架設儀器，進行監(jiān)測，對人工依賴性大，返場率高。

對于位于偏遠地區(qū)的監(jiān)測對象，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法需要監(jiān)測人員反復來往監(jiān)測地點，提高了交通運輸成本，且不能實現自動實時監(jiān)測。另外對于比較危險的監(jiān)測對象，例如處于加速變形階段的滑坡，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法容易造成安全隱患，威脅人身安全。

發(fā)明內容：

針對上述問題，本實用新型設計了一種利用互成角度的多束光線自動實時監(jiān)測巖土體和工程結構物位移變化的系統(tǒng)和方法。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

一種利用互成角度光線監(jiān)測位移變化的系統(tǒng)，其特征在于：包括光線發(fā)射器、光線接收靶、數據采集器、遠程服務器，所述的光線發(fā)射器能發(fā)出三束或多束互成角度的光線，所述的光線接收靶設置在監(jiān)測點上，所述的光線發(fā)射器安裝在離光線接收靶一定距離的穩(wěn)定位置上，使光線發(fā)射器發(fā)出的三束或多束互成角度的光線直接照射在光線接收靶上，所述的光線發(fā)射器、光線接收靶分別通過無線局域網與數據采集器聯接。所述的數據采集器將光線距離信息和落點位置變化信息解譯成監(jiān)測點的位移變化信息，并將之傳送到遠程服務器上。

作為技術的進一步改進，所述的光線發(fā)射器包括發(fā)射頭、激光測距傳感器、電源模塊、通信模塊；所述的三束或多束光線之間的角度可以調節(jié)，且光線可以在光線接收靶上形成三角形或多邊形角點的落點，激光測距傳感器安裝在發(fā)射頭上，且至少使一束光線具有測距能力，由通信模塊與數據采集器無線進行聯接。

作為技術的進一步改進，所述的光線接收靶包括光線過濾板、光點識別元件、讀數模塊、電源模塊和通信模塊，所述的光線過濾板設在光點識別元件表面上，作用是僅使光線發(fā)射器發(fā)射的光線可以形成落點，光點識別元件與讀數模塊、電源模塊和通信模塊連接，通信模塊與數據采集器無線聯接。

作為技術的進一步改進，所述的數據采集器包括數據處理模塊、存儲模塊、通信模塊、電源模塊。

作為技術的進一步改進，所述的遠程服務器安裝有應用服務系統(tǒng)及分析預警系統(tǒng)，進行數據解析、數據處理、數據服務。

作為技術的進一步改進，所述的三束或多束互成角度的光線是一種可調互成角度的三束或多束互成角度的光線，且互成角度三束或多束光線在光線接收靶上的落點形成一個三角形或多邊形。

作為技術的進一步改進，所述的點識別元件為一種CCD板或密布光敏二極管的識別元件，自動采集光線照在光線過濾板上的落點信息。

作為技術的進一步改進，光線發(fā)射器與光線接收靶的通信模塊是一種帶有Zigbee網卡的通信模塊。

一種利用互成角度光線監(jiān)測位移變化的系統(tǒng)的測量方法，其步驟如下：

(1)將所述光線接收靶、光線發(fā)射器與數據采集器通過無線局域網連接，把光線接收靶設置在監(jiān)測點上，將光線發(fā)射器安裝在距離光線接收靶一定距離的穩(wěn)定位置上。

(2)調節(jié)光線發(fā)射器的發(fā)射頭，使其發(fā)射的三束或多束光線互成合適角度投射在光線接收靶上，并在光線接收靶上落點成像；將光點識別元件成功識別到的落點信息作為初始值，同時將此時激光測距傳感器的測量值作為初值。

(3)光線發(fā)射器與光線接收靶通過各自的通信模塊向數據采集器傳輸監(jiān)測信息；

(4)數據采集器發(fā)出工作指令時，光線發(fā)射器和光線接收靶協同工作，完成一次數據采集；數據采集器的數據處理模塊預存有相關算法，可以將落點的位置信息及距離變化解譯成監(jiān)測點的位移變化信息，并通過其通信模塊將數據傳輸到遠程服務器。