CN105043347A - 一种墙体测斜系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种墙体测斜系统及方法，属于竖向结构变形的监测技术领域，用以解决传统的监测方法自动化程度低、误差大、仪器安装精度要求高的问题。该墙体测斜系统包括依次连接的一光束发射装置、一光束接收装置、一无线传输装置以及一服务器，光束发射装置设置于墙体的下端，光束接收装置对应设置于所述墙体的上端。本发明通过对墙体测斜系统的引进，实现了自动化的测斜和实时变形显示，能够实现墙体变形的高精度、高效率、实时测量，并通过服务器直观显示出来，从而能够更加直观和迅速的得到墙体倾斜状况，更有利于对墙体安全和质量的控制。

Description

一种墙体测斜系统及方法

技术领域

本发明涉及一种竖向结构变形的监测技术领域，尤其涉及一种墙体测斜系统及方法。

背景技术

现有墙体倾斜测量技术主要是测斜仪法，测斜仪(带滑轮)安装在测斜管中，测斜管预埋在待测结构体内。当测斜管发生三维变形，测斜仪可以测量测斜管倾角的变化，使用安装位置的几何尺寸，就可以计算出测斜管的的三维变形，从而达到测量埋设有测斜管的结构体的水平位移的目的，其测量原理如图1所示。带有导向滑轮的测斜仪1在测斜管2中按测斜仪1的标距L从测斜管2的底部逐段测出测斜管2和铅垂线的夹角θi。后期数据处理的方式为：先测X轴向，根据多个点测出的角度值θi，利用标距L，采用反正弦函数算出测斜管2在该轴向的偏移Xi，从而得出结构体的水平位移。

但上述测量方法存在下列弊端：

1、这种测量方法受多方面因素的影响，例如测斜仪元器件本身的误差，滑轨与滑轮之间的孔隙误差，测斜仪在测斜管中放置位置的偏差等，上述误差往往对测量结果造成较大的偏差。

2、由于测斜仪的测量精度与量程存在一定的关系，大量程设备很难满足特殊墙体对测量精度的要求，而小量程设备又难以满足墙体三维变形量的要求，同时高精度设备对安装精度要求高也会造成施工困难。

3、无法实现自动监测，监测过程繁琐、耗时较长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现自动化测斜，实时显示变形情况，从而极大地节约测斜时间提高监测效率，实现实时监测，直观显示的墙体测斜系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种墙体测斜系统，包括依次连接的一光束发射装置、一光束接收装置、一无线传输装置以及一服务器，所述光束发射装置设置于所述墙体的下端，所述光束接收装置对应设置于所述墙体的上端。

进一步地，所述光束发射装置包括光束发射器、铅垂装置以及阻尼装置，所述光束发射器安装在所述铅垂装置上，所述铅垂装置安装于所述光束发射装置内，且挂设于所述光束发射装置的顶部，所述阻尼装置设置于所述铅垂装置的下方。

进一步地，所述光束接收装置包括光电位置传感器和数据采集模块，所述数据采集模块通过电线与所述光电位置传感器连接。

进一步地，所述光束接收装置还包括前置放大器和A/D转换模块，所述光电位置传感器依次与所述前置放大器以及所述A/D转换模块连接后与所述数据采集模块连接。

进一步地，所述无线传输装置包括无线发射装置和无线接收装置，所述无线发射装置用于将所述光束接收装置发出的数字信号转换成无线电信号并发送，所述无线接收装置用于接收所述无线电信号并转换成数字信号后发送至所述服务器。

进一步地，还包括定位安装装置，所述定位安装装置用于将所述光束发射装置以及所述光束接收装置固定在所述墙体上，所述定位安装装置由相互连接的调节板和安装面板组成，所述光束发射装置或所述光束接收装置分别安装在所述调节板上，所述安装面板与所述墙体固定连接。

进一步地，所述服务器还包括三维变形显示系统，所述三维变形显示系统包括三维建模模块、模型变形协调处理模块、显示模块。

一种测斜方法，提供了光束发射装置、光束接收装置、无线传输装置以及一服务器，所述测斜方法包括如下步骤：

S101：确认测斜点位置；

S102：安装一套自动测斜装置，所述自动测斜装置至少包括：

光束发射装置，用以发射激光光束；

光束接收装置，用以接收所述激光光束并转换成数字信号；

无线传输装置，用以将接收的所述电信号发送出去；

服务器，用以接收所述数字信号，对所述数字信号进行处理，然后监测数据赋值到三维建模模块中，经过后续的模型变形协调处理模块处理后再通过显示模块实时显示变形；

S103：接通电源，开启墙体测斜系统，设定数据采集频率，数据采集模块采集所述墙体变形数据，所述墙体变形数据反馈至服务器后通过显示模块实时显示墙体倾斜变形情况。

进一步地，所述服务器通过网络客户端与其他用户连接，在所述步骤S103之后，其他用户可以通过网络客户端查看和调用所述服务器上的数据与数据处理结果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的墙体测斜系统及方法，通过光束发射装置产生激光光源，光束接收装置将接收到的光源通过无线传输装置送至服务器，服务器中的三维变形显示系统能够将墙体倾斜变形方向和变形值进行实时反映，并通过云图渲染后，使得变形显示效果更加直观易懂。本发明的墙体测斜系统及方法实现了墙体测斜过程的自动化，实时化，从而极大地节约了测斜时间和人工成本。该墙体测斜系统能够实现实时无人值守测量，便于工程人员及时获取数据，减少了监测的人工投入；而且仪器误差小，数据真实可靠；数据查看方便，便于现场质量控制；全程自动化采集传输，节省了采集时间及费用；该墙体测斜系统安装方便，可回收利用。

附图说明

图1是传统的测斜系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的墙体测斜系统的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的墙体测斜系统的组成框架示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的墙体测斜系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

以下结合图2和图3详细说明本发明提供的墙体测斜系统及方法。

请参考图2，本实施例中利用光束直线传播的原理，在墙体A的下端固定一个光束发射装置10产生光束，同时在墙体A的上端(测斜点)对应设置一个光束接收装置20，应保证光束与大地垂线重合，根据墙体A上、下两端之间的相对变形值，从而得出该墙体A在该两端之间的倾斜变形情况。当然，为了保证测量精度，若墙体高度超过20mm，则需增加一组光束发射装置10和光束接收装置20。

请参考图2，本实施例中提供的一种墙体测斜系统，包括依次连接的一光束发射装置10、一光束接收装置20、一无线传输装置30以及一服务器40，光束发射装置10设置于墙体A的下端，光束接收装置20对应设置于墙体A的上端。

继续参考图2和图3，具体来说，光束发射装置10包括光束发射器11、铅垂装置12以及阻尼装置13，光束发射器11安装在铅垂装置12上，铅垂装置12安装于光束发射装置10内，并挂设于光束发射装置10的顶部，阻尼装置13设置于铅垂装置12的下方，光束发射装置10与墙体A的下端固定连接。光束接收装置20包括光电位置传感器21和数据采集模块22，数据采集模块22通过电线与光电位置传感器21连接，光束接收装置20与墙体A固定连接。

继续参考图2和图3，为了取材方便，光束发射器11为激光二极管。当光束发射装置10接通电源后，会垂直向上发射光束，其所发射的光束照射到与其对应的光束接收装置20中的光电位置传感器21上，光电位置传感器21受到照射后，能够感知光束照射点的移动，并将该信号传递至数据采集模块22。数据采集模块22会将照射点的移动距离转化成数字信号，并将该数字信号以电流形式传递给无线传输装置30。通常，为了获得稳定的数字信号，光束接收装置20还设有前置放大器(图中未示出)和A/D转换模块(图中未示出)，光电位置传感器21依次与前置放大器以及A/D转换模块连接后再与数据采集模块22连接。

继续参考图2，无线传输装置30包括无线发射装置31和无线接收装置32，无线发射装置31对光束接收装置20接收的数字信号接收并转换成无线电信号后发送，无线接收装置用于接收无线发射装置发射的无线电信号并转换成数字信号后再发送至服务器40。服务器40将各个测斜点的数据导入分析系统，分析系统通过相关运算后，得到各个测斜点的相对倾斜变形。服务器40中的三维变形显示系统参照所测墙体建立三维模型，然后将分析系统得到的变形数据赋值到所建立的模型中，最后通过显示屏将所测的墙体变形的三维模型直观地显示出来。

继续参考图2和图3，较佳地，三维变形显示系统包括三维建模模块41、模型变形协调处理模块42以及显示模块43，其中，三维建模模块41用于建立被测结构(墙体)的三维模型，模型建立过程中需要考虑测点布置位置划分节点；模型变形协调处理模块42主要是通过以测斜点处的变形为基准在墙面内进行变形的线性差分，从而得到墙面的协调倾斜变形值；显示模块43将模型变形协调处理模块42得到的协调倾斜变形值直观显示出来。

继续参考图2，较佳地，还包括定位安装装置(11,21)，定位安装装置(11,21)包括相互连接的调节板(图中未示出)和安装面板(图中未示出)，安装面板与墙体A固定连接。安装时，定位安装装置21设置于定位安装装置11相对应的墙体A的另一端上，只要满足能接收光束发射装置10发射出的光束即可)。光束发射装置10与定位安装装置11上的调节板固定连接，光束接收装置20与定位安装装置21上的调节板固定连接。考虑到测量精度要求以及光的发散，可以将定位安装装置21与定位安装装置11的安装距离设为8-20m。若墙体A两端之间存在倾斜变形情况，则光束发射器10所发出的光线直线传输到光电位置传感器的光斑位置距离其原始的坐标原点就会发生偏移，光电位置传感器会将其上的光斑位置的信息通过无线传输装置30传输至服务器40。

继续参考图2和图3，本实施例还提供了一种测斜方法，提供了光束发射装置10、光束接收装置20、无线传输装置30以及一服务器40，测斜方法依次包括如下步骤：

S101：确认测斜点位置；

S102：安装一套自动测斜装置，自动测斜装置至少包括：

光束发射装置10，用以发射激光光束；

光束接收装置20，用以接收激光光束并转换成数字信号；

无线传输装置30，用以将接收的数字信号发送出去；

服务器40，用以接收无线传输装置30发送的数字信号，对数字信号进行处理，然后监测数据赋值到三维建模模块41中，经过后续的模型变形协调处理模块42处理后再通过显示模块43实时显示变形；

S103：接通电源，开启墙体测斜系统，设定数据采集频率，数据采集模块22采集所述墙体变形数据，所述墙体变形数据反馈至服务器40后通过显示模块43实时显示墙体倾斜变形情况。

服务器40通过网络客户端与其他用户连接，在所述步骤S103之后，其他用户可以通过网络客户端查看和调用服务器40上的数据与数据处理结果。在本实施例中，服务器40和其他用户的计算机上均安装网络客户端，服务器40与客户端之间的数据、信号的传输是交互式的，可以通过客户端实现服务器40的部分功能，服务器40形成数据报表后，提供到客户端，方便用户查看数据；网络客户端的功能包含了现场测斜状态显示、数据采集设置、数据传输管理、数据后处理、数据分析等。

综上所述，本实施例提供的墙体测斜系统及方法，通过光束发射装置产生激光光源，光束接收装置将接收到的光源通过无线传输装置送至服务器，服务器中的三维变形显示系统能够将墙体倾斜变形方向和变形值进行实时反映，并通过云图渲染后，使得变形显示效果更加直观易懂。该墙体测斜系统及方法能够实现实时无人值守测量，测量频率可调，现场不存在干扰施工和人为破坏问题，测量精度大大提高，避免了大量人力的投入，劳动强度大大降低，并可以根据需要同时连续不间断的进行观测；简化了工程现场的传感器线路网络，使监测工程更加的系统化，集成化和规范化。另外，该墙体测斜系统安装简便，在监测完毕后，可回收利用，大大降低了监测的成本。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种墙体测斜系统，其特征在于，包括依次连接的一光束发射装置、一光束接收装置、一无线传输装置以及一服务器，所述光束发射装置设置于所述墙体的下端，所述光束接收装置对应设置于所述墙体的上端。

2.如权利要求1所述的墙体测斜系统，其特征在于，所述光束发射装置包括光束发射器、铅垂装置以及阻尼装置，所述光束发射器安装在所述铅垂装置上，所述铅垂装置安装于所述光束发射装置内，且挂设于所述光束发射装置的顶部，所述阻尼装置设置于所述铅垂装置的下方。

3.如权利要求1所述的墙体测斜系统，其特征在于，所述光束接收装置包括光电位置传感器和数据采集模块，所述数据采集模块通过电线与所述光电位置传感器连接。

4.如权利要求3所述的墙体测斜系统，其特征在于，所述光束接收装置还包括前置放大器和A/D转换模块，所述光电位置传感器依次与所述前置放大器以及所述A/D转换模块连接后与所述数据采集模块连接。

5.如权利要求1所述的墙体测斜系统，其特征在于，所述无线传输装置包括无线发射装置和无线接收装置，所述无线发射装置用于将所述光束接收装置发出的数字信号转换成无线电信号并发送，所述无线接收装置用于接收所述无线电信号并转换成数字信号后发送至所述服务器。

6.如权利要求2或3所述的墙体测斜系统，其特征在于，还包括定位安装装置，所述定位安装装置用于将所述光束发射装置以及所述光束接收装置固定在所述墙体上，所述定位安装装置由相互连接的调节板和安装面板组成，所述光束发射装置或所述光束接收装置分别安装在所述调节板上，所述安装面板与所述墙体固定连接。

7.如权利要求1所述的墙体测斜系统，其特征在于，所述服务器还包括三维变形显示系统，所述三维变形显示系统包括三维建模模块、模型变形协调处理模块、显示模块。

8.一种测斜方法，其特征在于，提供了光束发射装置、光束接收装置、无线传输装置以及一服务器，所述测斜方法包括如下步骤：

S101：确认测斜点位置；

S102：安装一套自动测斜装置，所述自动测斜装置至少包括：

光束发射装置，用以发射激光光束；

光束接收装置，用以接收所述激光光束并转换成数字信号；

无线传输装置，用以将接收的所述电信号发送出去；

服务器，用以接收所述数字信号，对所述数字信号进行处理，然后监测数据赋值到三维建模模块中，经过后续的模型变形协调处理模块处理后再通过显示模块实时显示变形；

S103：接通电源，开启墙体测斜系统，设定数据采集频率，数据采集模块采集所述墙体变形数据，所述墙体变形数据反馈至服务器后通过显示模块实时显示墙体倾斜变形情况。

9.如权利要求8所述的测斜方法，其特征在于，所述服务器通过网络客户端与其他用户连接，在所述步骤S103之后，其他用户可以通过网络客户端查看和调用所述服务器上的数据与数据处理结果。