CN107782282B - 箱涵四点高程测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及箱涵测量技术领域，特别是涉及一种箱涵四点高程测量系统和方法。所述系统包括绝对高程测量装置、相对高程测量装置和控制模块，绝对高程测量装置包括设置在待测箱涵上的激光扫平接收器和设置在待测箱涵一侧的激光扫平仪，激光扫平接收器与激光扫平仪对应设置，激光扫平接收器连接控制模块，相对测量装置包括储液罐和放置于待测箱涵四个角上的四个测量体，储液罐和四个测量体相互连通，四个测量体内均设有液压传感器，四个液压传感器连接控制模块。采用上述方案后，能够有效改善人工测量四角高程的弊端，能有效保障铁路或道路建设进度和建设质量。

Description

箱涵四点高程测量系统和方法

技术领域

本发明涉及箱涵测量技术领域，特别是涉及一种箱涵四点高程测量系统和方法。

背景技术

箱涵是一种以钢筋混凝土制作的箱形涵洞，箱涵施工一般采用现浇，在开挖好的沟槽内设置底层，浇筑一层混凝土垫层，再将加工好的钢筋现场绑扎，支内模和外模，浇筑侧壁上半部分和顶板。制作好的箱涵通过顶镐顶进到铁路或道路的路基下。

现有技术中，箱涵的顶进系统主要由一台或两台泵站、多台千斤顶以及多节垫铁组成，箱涵顶进一段距离后，人工测量顶进偏差和高度偏差，若出现高度偏差则进行及时调整，但是，人工测量高度偏差存在测量不准和效率低下等问题，影响铁路或道路以后的建设进度和质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种箱涵四点高程测量系统和方法，其能够方便地对箱涵顶进过程中出现的高度偏差进行实时监控，测量准确、效率高。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面，提供了一种箱涵四点高程测量系统，包括：绝对高程测量装置、相对高程测量装置和控制模块，所述绝对高程测量装置包括设置在待测箱涵上的激光扫平接收器和设置在待测箱涵一侧的激光扫平仪，所述激光扫平接收器与所述激光扫平仪对应设置，所述激光扫平接收器连接所述控制模块，所述相对测量装置包括储液罐和放置于待测箱涵四个角上的四个测量体，所述储液罐和四个测量体相互连通，四个测量体内均设有液压传感器，四个液压传感器连接所述控制模块；

所述控制模块接收所述激光扫平接收器和四个液压传感器的输出信号，获取预设基准点的液体压强以及所述激光扫平接收器的零点到预设基准点的相对高度，根据接收的输出信号、所述液体压强和所述相对高度分别计算所述待测箱涵的四角相对于预设基准面的高度。

作为进一步的技术方案，所述相对高程测量装置为封闭式结构。

作为进一步的技术方案，所述储液罐上端通过气体连通管与四个测量体相互连通，所述储液罐下端通过液体连通管与四个测量体相互连通。

作为进一步的技术方案，所述控制模块具有信号采集端口，四个液压传感器和所述激光扫平接收器均通过RS485总线与所述控制模块的所述信号采集端口连接。

作为进一步的技术方案，一个液压传感器设置在一个测量体的底部。

作为进一步的技术方案，所述控制模块具有数据输出端口，所述数据输出端口连接无线通信模块。

本发明实施例的第二方面，提供了一种箱涵四点高程测量方法，包括以下步骤：

接收激光扫平接收器和四个液压传感器的输出信号；

获取预设基准点的液体压强以及所述激光扫平接收器的零点到预设基准点的相对高度，所述预设基准点为将设置在待测箱涵上的所述激光扫平接收器调整到激光扫平仪的扫描范围内后，在相对高程测量装置的液体区域内选定的一点；

根据接收的输出信号、所述液体压强和所述相对高度分别计算所述待测箱涵的四角相对于预设基准面的高度，所述预设基准面为设置在所述待测箱涵一侧上的所述激光扫平仪的扫平面。

作为进一步的技术方案，根据表达式

计算所述待测箱涵的角x相对于所述基准面的高度h_x；式中，h₀表示所述激光扫平接收器的零点到所述预设基准点的相对高度，h_a表示所述激光扫平接收器的输出信号，p₀表示所述预设基准点处的液体压强，p_x表示所述待测箱涵角x处测量体的液体压强，ρ表示相对高程测量装置中液体的密度，g表示重力加速度。

作为进一步的技术方案，所述预设基准点为所述相对高程测量装置中的一个测量体。

本发明实施例提供一种箱涵四点高程测量系统和方法，通过使用绝对高程测量装置和相对高程测量装置同时对箱涵进行测量，通过简单的计算即可得出箱涵每个角的绝对高度，使得整个测量和计算过程具有自动化的特点，操作方便，测量准确，且本方案结构简单，易于实现，能够有效改善人工测量四角高程的弊端，能有效保障铁路或道路建设进度和建设质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的箱涵四点高程测量系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的自动测量原理示意图；

图3是本发明实施例中提供的实施原理示意图；

图4是本发明实施例二提供的箱涵四点高程测量方法的步骤示意图；

图5是本发明实施例中提供的表达式原理示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1、图2和图3所示，提供了一种箱涵四点高程测量系统示意图，包括：

绝对高程测量装置、相对高程测量装置和控制模块，所述绝对高程测量装置包括设置在待测箱涵1上的激光扫平接收器3和设置在待测箱涵1一侧的激光扫平仪2，所述激光扫平接收器3与所述激光扫平仪2对应设置，所述激光扫平接收器3连接所述控制模块5，所述相对测量装置包括储液罐41和放置于待测箱涵1四个角上的四个测量体42，所述储液罐41和四个测量体42相互连通，四个测量体42内均设有液压传感器6，四个液压传感器6连接所述控制模块5；

所述控制模块5接收所述激光扫平接收器3和四个液压传感器6的输出信号，获取预设基准点的液体压强以及所述激光扫平接收器3的零点到预设基准点的相对高度，根据接收的输出信号、所述液体压强和所述相对高度分别计算所述待测箱涵1的四角相对于预设基准面的高度。

具体的，控制模块5接收到激光扫平接收器3和四个液压传感器6的输出信号后，在获取预设的基准点处的液体压强以及激光扫平接收器3的零点到预设基准点的相对高度，预设基准点为将设置在待测箱涵上的所述激光扫平接收器调整到激光扫平仪的扫描范围内后，在相对高程测量装置的液体区域内选定的一点，优选的，预设基准点为相对高程测量装置中的一个测量体，预设基准面为设置在所述待测箱涵一侧上的激光扫平仪的扫平面，根据接收的输出信号、液体压强和相对高度分别计算待测箱涵1的四角相对于预设基准面的高度。

采用上述方案后，通过使用绝对高程测量装置和相对高程测量装置同时对箱涵进行测量，通过简单的计算即可得出箱涵每个角的绝对高度，使得整个测量和计算过程具有自动化的特点，操作方便，测量准确，且本方案结构简单，易于实现，能够有效改善人工测量四角高程的弊端，能有效保障铁路或道路建设进度和建设质量。

此外，在一个具体事例中，如图1所示，相对高程测量装置为封闭式结构，优选的，储液罐上端通过气体连通管与四个测量体42相互连通，储液罐下端通过液体连通管与四个测量体相互连通，能保障测量的数据准确，不会泄露。

此外，在一个具体事例中，控制模块5具有信号采集端口，四个液压传感器6和激光扫平接收器3均通过RS485总线与控制模块5的信号采集端口连接，传输方便，灵活，且传输速度快。

此外，在一个具体事例中，一个液压传感器6设置在一个测量体42的底部，设置在测量体42的底部能准确的测量测量体42内的液压，且液压传感器6的数量与测量体42的数量相同。

如图2所示，控制模块5具有数据输出端口，数据输出端口连接无线通信模块7，方便控制模块5的数据传输。

采用上述方案后，通过使用绝对高程测量装置和相对高程测量装置同时对箱涵进行测量，通过简单的计算即可得出箱涵每个角的绝对高度，使得整个测量和计算过程具有自动化的特点，操作方便，测量准确，且本方案结构简单，易于实现，能够有效改善人工测量四角高程的弊端，能有效保障铁路或道路建设进度和建设质量。

实施例二

如图4所示，为箱涵四点高程测量方法示意图，包括以下步骤：

步骤S401，接收激光扫平接收器和四个液压传感器的输出信号。

具体的，在地面上设置激光扫平仪，将激光扫平仪的扫平面调整为水平面，并以该水平面为基准面，将箱涵四点高程测量系统中的激光扫平接收器设置在待测箱涵上，并使激光扫平接收器处于激光扫平仪的扫描范围内，在接收激光扫平接收器和四个液压传感器的输出信号。

步骤S402，获取预设基准点的液体压强以及所述激光扫平接收器的零点到预设基准点的相对高度，所述预设基准点为将设置在待测箱涵上的所述激光扫平接收器调整到激光扫平仪的扫描范围内后，在相对高程测量装置的液体区域内选定的一点，优选的，预设基准点为相对高程测量装置中的一个测量体。

步骤S403，根据接收的输出信号、所述液体压强和所述相对高度分别计算所述待测箱涵的四角相对于预设基准面的高度，所述预设基准面为设置在所述待测箱涵一侧上的所述激光扫平仪的扫平面。

具体的，根据接收到的输出信号、液体压强和相对高度分别计算出待测箱涵的四个角相对于预设基准面的高度，在将高度进行比较，计算高度间的差距，当差距大于预设的值时，发送高度相差较大提示至控制模块，控制模块根据该提示做出相应的调整。

采用上述方案后，通过使用绝对高程测量装置和相对高程测量装置同时对箱涵进行测量，通过简单的计算即可得出箱涵每个角的绝对高度，使得整个测量和计算过程具有自动化的特点，操作方便，测量准确，且本方案结构简单，易于实现，能够有效改善人工测量四角高程的弊端，能有效保障铁路或道路建设进度和建设质量。

此外，在一个具体事例中，如图5所示，根据表达式

计算所述待测箱涵的角x相对于所述基准面的高度h_x；式中，h₀表示所述激光扫平接收器的零点到所述预设基准点的相对高度，h_a表示所述激光扫平接收器的输出信号，p₀表示所述预设基准点处的液体压强，p_x表示所述待测箱涵角x处测量体的液体压强，ρ表示相对高程测量装置中液体的密度，g表示重力加速度，根据此表达式计算出待测箱涵的四个角相对于基准面的高度，测量准确，提高工作人员的工作效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种箱涵四点高程测量系统，其特征在于，包括：绝对高程测量装置、相对高程测量装置和控制模块，所述绝对高程测量装置包括设置在待测箱涵上的激光扫平接收器和设置在待测箱涵一侧的激光扫平仪，所述激光扫平接收器与所述激光扫平仪对应设置，所述激光扫平接收器连接所述控制模块，所述相对高程测量装置包括储液罐和放置于待测箱涵四个角上的四个测量体，所述储液罐和四个测量体相互连通，四个测量体内均设有液压传感器，四个液压传感器连接所述控制模块；

所述控制模块接收所述激光扫平接收器和四个液压传感器的输出信号，获取预设基准点的液体压强以及所述激光扫平接收器的零点到预设基准点的相对高度，根据接收的所述激光扫平接收器的输出信号、每个液压传感器的输出信号、所述液体压强和所述相对高度计算所述待测箱涵的四角中的每个角相对于预设基准面的高度；

其中，所述预设基准点为将设置在待测箱涵上的所述激光扫平接收器调整到激光扫平仪的扫描范围内后，在相对高程测量装置中的一个测量体；

所述预设基准面为设置在所述待测箱涵一侧上的所述激光扫平仪的扫平面。

2.根据权利要求1所述的箱涵四点高程测量系统，其特征在于，所述相对高程测量装置为封闭式结构。

3.根据权利要求2所述的箱涵四点高程测量系统，其特征在于，所述储液罐上端通过气体连通管与四个测量体相互连通，所述储液罐下端通过液体连通管与四个测量体相互连通。

4.根据权利要求1所述的箱涵四点高程测量系统，其特征在于，所述控制模块具有信号采集端口，四个液压传感器和所述激光扫平接收器均通过RS485总线与所述控制模块的所述信号采集端口连接。

5.根据权利要求1所述的箱涵四点高程测量系统，其特征在于，一个液压传感器设置在一个测量体的底部。

6.根据权利要求1所述的箱涵四点高程测量系统，其特征在于，所述控制模块具有数据输出端口，所述数据输出端口连接无线通信模块。

7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述箱涵四点高程测量系统的箱涵四点高程测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述控制模块接收激光扫平接收器和四个液压传感器的输出信号；

获取预设基准点的液体压强以及所述激光扫平接收器的零点到所述预设基准点的相对高度；

根据接收的所述激光扫平接收器的输出信号、每个液压传感器的输出信号、所述液体压强和所述相对高度计算所述待测箱涵的四角中的每个角相对于所述预设基准面的高度；

其中，根据表达式

计算所述待测箱涵的角x相对于所述基准面的高度h_x；式中，h₀表示所述激光扫平接收器的零点到所述预设基准点的相对高度，h_a表示所述激光扫平接收器的输出信号，p₀表示所述预设基准点处的液体压强，p_x表示所述待测箱涵角x处测量体的液体压强，ρ表示相对高程测量装置中液体的密度，g表示重力加速度；

所述预设基准点为所述相对高程测量装置中的一个测量体。

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