CN108180881A - 建筑物变形实时测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种建筑物变形实时测量系统，本发明利用三维扫描仪、倾角仪、静力水准仪及无线传输设备，来实时测量建筑物不均匀沉降及平面变形的系统，实现无线传输、实时测量建筑物平面变形与地基不均匀沉降，测量结果具有较高精度的体系，能够真实反应建筑物及特定构件的变形数据，减少人工作业，大幅提高效率和测量精度，解决现有变形监测手段的精度较差、人工效率低、不能实时监测的问题，可以应用于历史保护建筑修缮及改建工程，实现建筑物变形的高精度、实时数据监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑物变形实时测量系统。
背景技术
目前，建筑的平面变形及基础的不均匀沉降等数据监测，使用水准仪及经纬仪等传统测量仪器。人工水准测量工作繁复且误差较大，仅能维持很低的监测频率；传统测量仪器及测量系统不能实时得到建筑物的变形数据，数据后期处理繁琐，效率低下，无法满足建筑发展智能化运行和维护趋势。水准仪通过人工测量各个测点的高程，进行闭合计算，再进行误差精确，最终得测点的高程差即不均匀沉降。该系统受到温度、气压等多种环境因素的影响，测量点的数据不准确，将影响整个测量结果的精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑物变形实时测量系统，能够解决现有变形监测手段的精度较差、人工效率低、不能实时监测的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种建筑物变形实时测量系统，包括：
原始模型模块，用于根据建筑物的设计图纸，建立所述建筑物的原始BIM三维模型；
实体模型模块，用于在各个施工阶段，采用三维扫描仪对所述建筑物内、外进行实体扫描，获取所述建筑物的实体数据，根据所述建筑物的实体数据和所述建筑物的原始BIM三维模型建立所述建筑物的实体BIM三维模型；
变形计算模块，用于对各个施工阶段的所述建筑物的实体BIM三维模型，按施工阶段进行分阶段叠合处理，生成并显示所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据；
采集模块，用于在所述建筑物的各平面及立面上设置多个测量平面及立面变形的控制点，利用倾角仪和静力水准仪分别测得所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，通过无线数据采集和传输模块将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据上传至云端数据库；
修正和显示模块，用于从所述云端数据库获取所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，根据所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正；及根据修正后的所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据生成对应的建筑物的BIM三维模型，并进行显示。
进一步的，在上述系统中，所述修正和显示模块，用于将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据与所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行比对，若大于预设误差范围，则对所述建筑物及其构件的变形信息和数据进行修正。
进一步的，在上述系统中，所述建筑物的实体数据包括所述建筑物的主体结构构件尺寸、位置和标高的参数。
进一步的，在上述系统中，所述采集模块，用于在建筑物立面上设置多个测量立面的变形的控制点，在测量立面的变形的控制点的位置安装倾角仪，通过所述倾角仪测量各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角。
进一步的，在上述系统中，所述修正和显示模块，用于根据各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，以及各个控制点对应的标高，得到对应的控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量；根据各个控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正。
进一步的，在上述系统中，所述采集模块，用于在建筑物首层平面，沿建筑物的四周设置沉降观测的控制点，在所述沉降观测的控制点上布置多个静力水准仪，各个静力水准仪通过水管相连；利用所述静力水准仪测得所述控制点的基础沉降变形数据。
与现有技术相比，本发明利用三维扫描仪、倾角仪、静力水准仪及无线传输设备，来实时测量建筑物不均匀沉降及平面变形的系统，实现无线传输、实时测量建筑物平面变形与地基不均匀沉降，测量结果具有较高精度的体系，能够真实反应建筑物及特定构件的变形数据，减少人工作业，大幅提高效率和测量精度，解决现有变形监测手段的精度较差、人工效率低、不能实时监测的问题，可以应用于历史保护建筑修缮及改建工程，实现建筑物变形的高精度、实时数据监测。
附图说明
图1是本发明一实施例的建筑物变形实时测量系统的原理图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种建筑物变形实时测量方法，包括：
步骤S1，根据建筑物的设计图纸，建立所述建筑物的原始BIM三维模型；
步骤S2，在各个施工阶段，采用高精度三维扫描仪对所述建筑物内、外进行实体扫描，获取所述建筑物的实体数据，根据所述建筑物的实体数据和所述建筑物的原始BIM三维模型建立所述建筑物的实体BIM三维模型；
在此，由于实体BIM三维模型的数据量较大，所以可以间隔较长的时间，如每个月或每隔几天采用高精度三维扫描仪对所述建筑物进行一次整体扫描；
步骤S3，对各个施工阶段的所述建筑物的实体BIM三维模型，按施工阶段进行分阶段叠合处理，生成并显示所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据；
在此，在工程每一道施工工序完成后，对建筑物进行三维扫描建立已完成工序的BIM三维模型，与依据设计图纸建立的BIM三维模型进行比对，便捷高效的反向检验施工工艺是否符合施工要求，达到了查漏补缺的作用，使现场施工更加精细化，标准化；
步骤S4，在所述建筑物的各平面及立面上设置多个测量平面及立面变形的控制点，利用倾角仪和高精度静力水准仪分别测得所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，通过无线数据采集和传输模块将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据上传至云端数据库，从而可以实时远程获取所述建筑物的各控制点的现场测量数据；
在此，在建筑物关键测点处即控制点，可实现静力水准仪、倾角仪与三维扫描仪三种仪器同时测量再校准，测量结果精确度高，且适用范围广；
测量全过程所得到的控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，直接通过无线数据采集和传输模块无线实时传输到云端数据库，无需人工操作，从而大幅提高效率；
步骤S5，从所述云端数据库获取所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，根据所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正；
在此，由于控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据的数据量较小，可以做到实时不断采集和更新云端数据库，进而可以不断更新建筑物的变形数据；
步骤S6，根据修正后的所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据生成对应的建筑物的BIM三维模型，并进行显示。
在此，本实施例通过实时对控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，并基于BIM模型建立3D模型的展示平台，实现实时直观显示由控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据引起的建筑物的三维整体及节点变形引起的云图变化(如应力和位移状态变化)和三维变形，实现数据直观显示分析。
本发明的建筑物变形实时测量方法一实施例中，根据所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，对所述建筑物及其构件的变形信息和数据进行修正，包括：
将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据与所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行比对，
若大于预设误差范围，则对所述建筑物及其构件的变形信息和数据进行修正，从而避免不必要的修正的数据计算量。
本发明的建筑物变形实时测量方法一实施例中，所述三维扫描仪为0.03mm。
本发明的建筑物变形实时测量方法一实施例中，所述建筑物的实体数据包括所述建筑物的主体结构构件尺寸、位置和标高等参数，从而能保证据此建立精确的所述建筑物的实体BIM三维模型。
本发明的建筑物变形实时测量方法一实施例中，在所述建筑物的各平面及立面上设置多个测量平面及立面变形的控制点，利用倾角仪和高精度静力水准仪分别测得所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，包括：
在建筑物立面上设置多个测量立面的变形的控制点，并进行编号，在相应控制点的位置安装倾角仪，通过所述倾角仪测量各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，从而实现更精确的变形数据和信息的修正。
本发明的建筑物变形实时测量方法一实施例中，根据所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正，包括：
根据各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，以及各个控制点对应的标高，得到对应的控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量；
在此，各个控制点对应的标高可以通过全站仪获取；
根据各个控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正，从而实现更精确的变形数据和信息的修正。
本发明的建筑物变形实时测量方法一实施例中，在所述建筑物的各平面及立面上设置多个测量平面及立面变形的控制点，利用倾角仪和高精度静力水准仪分别测得所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，包括：
在建筑物首层平面，沿建筑物的四周设置沉降观测的控制点，在所述沉降观测的控制点上布置多个高精度静力水准仪，各个静力水准仪通过水管相连，对各个静力水准仪进行编号处理；
利用所述静力水准仪测得所述控制点的基础沉降变形数据，从而实现更精确的变形数据和信息的修正。
本发明还提供另一种建筑物变形实时测量系统，包括：
原始模型模块，用于根据建筑物的设计图纸，建立所述建筑物的原始BIM三维模型；
实体模型模块，用于在各个施工阶段，采用三维扫描仪对所述建筑物内、外进行实体扫描，获取所述建筑物的实体数据，根据所述建筑物的实体数据和所述建筑物的原始BIM三维模型建立所述建筑物的实体BIM三维模型；
在此，由于实体BIM三维模型的数据量较大，所以可以间隔较长的时间，如每个月或每隔几天采用高精度三维扫描仪对所述建筑物进行一次整体扫描；
变形计算模块，用于对各个施工阶段的所述建筑物的实体BIM三维模型，按施工阶段进行分阶段叠合处理，生成并显示所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据；
在此，在工程每一道施工工序完成后，对建筑物进行三维扫描建立已完成工序的BIM三维模型，与依据设计图纸建立的BIM三维模型进行比对，便捷高效的反向检验施工工艺是否符合施工要求，达到了查漏补缺的作用，使现场施工更加精细化，标准化；
采集模块，用于在所述建筑物的各平面及立面上设置多个测量平面及立面变形的控制点，利用倾角仪和静力水准仪分别测得所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，通过无线数据采集和传输模块将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据上传至云端数据库，从而可以实时远程获取所述建筑物的各控制点的现场测量数据；
在此，在建筑物关键测点处即控制点，可实现静力水准仪、倾角仪与三维扫描仪三种仪器同时测量再校准，测量结果精确度高，且适用范围广；
测量全过程所得到的控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，直接通过无线数据采集和传输模块无线实时传输到云端数据库，无需人工操作，从而大幅提高效率；
修正和显示模块，用于从所述云端数据库获取所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，根据所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正；及根据修正后的所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据生成对应的建筑物的BIM三维模型，并进行显示。
在此，由于控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据的数据量较小，可以做到实时不断采集和更新云端数据库，进而可以不断更新建筑物的变形数据；
本实施例通过实时对控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，并基于BIM模型建立3D模型的展示平台，实现实时直观显示由控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据引起的建筑物的三维整体及节点变形引起的云图变化(如应力和位移状态变化)和三维变形，实现数据直观显示分析。
本发明的建筑物变形实时测量系统一实施例中，所述修正和显示模块，用于将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据与所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行比对，若大于预设误差范围，则对所述建筑物及其构件的变形信息和数据进行修正，从而避免不必要的修正的数据计算量。
本发明的建筑物变形实时测量系统一实施例中，所述建筑物的实体数据包括所述建筑物的主体结构构件尺寸、位置和标高的参数，从而能保证据此建立精确的所述建筑物的实体BIM三维模型。
本发明的建筑物变形实时测量系统一实施例中，所述采集模块，用于在建筑物立面上设置多个测量立面的变形的控制点，在测量立面的变形的控制点的位置安装倾角仪，通过所述倾角仪测量各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，从而实现更精确的变形数据和信息的修正。
本发明的建筑物变形实时测量系统一实施例中，所述修正和显示模块，用于根据各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，以及各个控制点对应的标高，得到对应的控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量；根据各个控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正。
在此，各个控制点对应的标高可以通过全站仪获取；本实施例可以实现更精确的变形数据和信息的修正。
本发明的建筑物变形实时测量系统一实施例中，所述采集模块，用于在建筑物首层平面，沿建筑物的四周设置沉降观测的控制点，在所述沉降观测的控制点上布置多个静力水准仪，各个静力水准仪通过水管相连；利用所述静力水准仪测得所述控制点的基础沉降变形数据，从而实现更精确的变形数据和信息的修正。
综上所述，本发明利用三维扫描仪、倾角仪、静力水准仪及无线传输设备，来实时测量建筑物不均匀沉降及平面变形的系统，实现无线传输、实时测量建筑物平面变形与地基不均匀沉降，测量结果具有较高精度的体系，能够真实反应建筑物及特定构件的变形数据，减少人工作业，大幅提高效率和测量精度，解决现有变形监测手段的精度较差、人工效率低、不能实时监测的问题，可以应用于历史保护建筑修缮及改建工程，实现建筑物变形的高精度、实时数据监测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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系统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。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种建筑物变形实时测量系统，其特征在于，包括：
原始模型模块，用于根据建筑物的设计图纸，建立所述建筑物的原始BIM三维模型；
实体模型模块，用于在各个施工阶段，采用三维扫描仪对所述建筑物内、外进行实体扫描，获取所述建筑物的实体数据，根据所述建筑物的实体数据和所述建筑物的原始BIM三维模型建立所述建筑物的实体BIM三维模型；
变形计算模块，用于对各个施工阶段的所述建筑物的实体BIM三维模型，按施工阶段进行分阶段叠合处理，生成并显示所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据；
采集模块，用于在所述建筑物的各平面及立面上设置多个测量平面及立面变形的控制点，利用倾角仪和静力水准仪分别测得所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，通过无线数据采集和传输模块将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据上传至云端数据库；
修正和显示模块，用于从所述云端数据库获取所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，根据所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正；及根据修正后的所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据生成对应的建筑物的BIM三维模型，并进行显示。
2.如权利要求1所述的建筑物变形实时测量系统，其特征在于，所述修正和显示模块，用于将所述控制点的倾斜角度及基础沉降变形数据与所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行比对，若大于预设误差范围，则对所述建筑物及其构件的变形信息和数据进行修正。
3.如权利要求1所述的建筑物变形实时测量系统，其特征在于，所述建筑物的实体数据包括所述建筑物的主体结构构件尺寸、位置和标高的参数。
4.如权利要求1所述的建筑物变形实时测量系统，其特征在于，所述采集模块，用于在建筑物立面上设置多个测量立面的变形的控制点，在测量立面的变形的控制点的位置安装倾角仪，通过所述倾角仪测量各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角。
5.如权利要求4所述的建筑物变形实时测量系统，其特征在于，所述修正和显示模块，用于根据各个控制点相对于垂直立面上相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，以及各个控制点对应的标高，得到对应的控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量；根据各个控制点在相对于竖向垂直面上相互垂直的两个方向上的变形量，对所述建筑物及其构件的BIM变形信息和数据进行修正。
6.如权利要求1所述的建筑物变形实时测量系统，其特征在于，所述采集模块，用于在建筑物首层平面，沿建筑物的四周设置沉降观测的控制点，在所述沉降观测的控制点上布置多个静力水准仪，各个静力水准仪通过水管相连；利用所述静力水准仪测得所述控制点的基础沉降变形数据。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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