CN108978741A - 一种基坑位移自动监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基坑位移自动监测装置,属于基坑监测领域。基坑位移自动监测装置,包括监测设备和处理器,所述监测设备包括:红外点阵投影器,设于基坑上方,用于向基坑发射红外结构光;红外摄像头,与红外点阵投影器间隔设置,用于接收基坑上反射的红外结构光;飞行时间传感器,与红外点阵投影器间隔设置,用于判断基坑上不同位置与飞行时间传感器的距离。通过本发明的基坑位移自动监测装置,打破了传统的近景摄影进行监测而无法进行实时监测的弊端,由于红外摄像头和飞行时间传感器的信号接收不受环境亮度的影响,因此可实现24小时全天的监测,保证建筑工地的施工安全。

Description

一种基坑位移自动监测装置
技术领域
本发明涉及基坑位移监测领域,尤其涉及一种基坑位移自动监测装置。
背景技术
随着城市建设的发展, 世界各大城市都对地下空间进行了不同用途的开发利用,如高层建筑多层地下室、地下铁道、地下商场以及多种地下民用和工业设施等。而基坑规模和开挖深度的增大使临时围护结构变形和稳定问题变得复杂和突出, 成为工程界和市政管理部门十分关注的问题。一方面, 平面尺寸和开挖深度的增大引发许多新问题, 根据现有理论和经验难以解决; 另一方面, 随着城市各类建筑物密集程度增大, 相邻环境、地下管线、地面交通对基坑开挖以及施工之后产生的变位和不利影响有更为严格的限制。因此,做好基坑工程监测, 尤其是施工过程中的深基坑工程监测十分重要。
国内基坑监测技术应用较广泛, 目前绝大多数深基坑工程都进行了施工期监测,通过设定监测项目的控制值, 监测和保障基坑施工和周边环境的安全。相关的文献资料也较多, 如利用近景摄影测量监测深基坑支护结构位移的新技术、基于人工神经网络的建筑物沉降预测、RBF 神经网络在深基坑监测预测中的运用、非固定站二次基准差分法基坑监测技术、城市基坑工程施工控制及其环境监测和深基坑工程监测与控制等。但是无法实现对基坑的实时监控,尤其是在夜晚,无法通过近景摄影进行监测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基坑位移自动监测装置,具有全天候监测基坑竖向位移的优点。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种基坑位移自动监测装置,包括监测设备和处理器,所述监测设备包括:红外点阵投影器,设于基坑上方,用于向基坑发射红外结构光;红外摄像头,与红外点阵投影器间隔设置,用于接收基坑上反射的红外结构光;飞行时间传感器,与红外点阵投影器间隔设置,用于判断基坑上不同位置与飞行时间传感器的距离;所述监测设备与所述处理器信号连接,处理器控制红外点阵投影器发出红外结构光后通过红外摄像头接收,处理器根据红外摄像头的接收的信号计算得到红外摄像头下方基坑区域的立体结构;处理器控制飞行时间传感器获取信号计算得到检测设备与基坑之间的垂直距离;处理器根据基坑的立体结构和与飞行时间传感器之间的垂直距离,计算立体结构上各区域的深度;将处理器首次获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度作为初始数据,初始数据与之后获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度的实时数据对比,获得立体结构上各区域的深度变化量,判断深度变化量是否超过预设的深度变化阈值,若是,则处理器是发出报警信号,如否,则不动作。
进一步的,所述立体结构上的区域通过横线和纵线画成的方格划分。
进一步的,各区域的深度为该区域立体结构上的深度与垂直距离之和。
进一步的,还包括存储器,用于存储处理器获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度的初始数据/实时数据以及深度变化量。
进一步的,所述监测设备还包括保护罩,所述保护罩呈锥台形,所述保护罩的大端开口设有透明玻璃板,所述保护罩的小端封闭。
进一步的,所述监测设备还包括连接板,所述连接板设于所述保护罩内,所述红外点阵投影器、红外摄像头、飞行时间传感器设于所述连接板上,所述连接板上还设有拍照摄像头,所述拍照摄像头受控于所述处理器。
进一步的,所述保护罩的小端设有环境光传感器,所述环境光传感器与所述处理器是信号连接,当处理器根据环境光传感器的信号判断环境亮度低时,处理器控制拍照摄像头不动作。
进一步的,还包括支架,所述支架包括与基坑周围外地面连接的连杆,所述连杆之间连接有钢丝绳,所述钢丝绳交错布设呈方格状,所述保护罩的小端连接于所述钢丝绳的交错点。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
通过本发明的基坑位移自动监测装置,打破了传统的近景摄影进行监测而无法进行实时监测的弊端,由于红外摄像头和飞行时间传感器的信号接收不受环境亮度的影响,因此可实现24小时全天的监测,保证建筑工地的施工安全。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构框图;
图2是本发明实施例的监测设备的结构示意图;
图3是本发明实施例的监控设备的爆炸图;
图4是本发明实施例的系统框图。
附图标记:1、监测设备;2、处理器;11、红外点阵投影器;12、红外摄像头;13、飞行时间传感器;14、保护罩;15、透明玻璃板;16、连接板;17、拍照摄像头;18、环境光传感器;3、连杆;4、钢丝绳;5、存储器。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明实施例的技术方案进行描述。
本发明的实施例揭露了一种基坑位移自动监测装置,包括检测设备和处理器2。如图1所示,在基坑的周向边缘的地面上垂直插接有连杆3,连杆3沿着基坑的周向边缘等间隔设置,基坑对边相对的连杆3端部连接有钢丝绳4,钢丝绳4在基坑上方交错呈方格状。监测设备1的保护罩14连接在钢丝绳4的交错点上,从而使监测设备1在基坑上方的均匀分布,从而使监测设备1的监测区域覆盖整个基坑。
如图2和图3所示,保护罩14呈锥台状,保护罩14的大端设有开口且朝向基坑,小端封闭并与钢丝绳4连接。保护罩14的大端设置有用于封闭开口的透明玻璃板15,小端设置有环境光传感器18。保护罩14内设置有红外点阵投影器11、红外摄像头12、飞行时间传感器13和拍照摄像头17,上述四种器件通过连接板16相互间隔固定在保护罩14内靠近保护罩14大端的一侧,并朝向透明玻璃板15。飞行时间传感器13即ToF传感器,ToF测距方法属于双向测距技术,它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。在信号电平比较好调制或在非视距视线环境下,基于RSSI(Received Signal StrengthIndication,接收的信号强度指示)测距方法估算的结果比较理想;在视距视线环境下,基于ToF距离估算方法能够弥补基于RSSI距离估算方法的不足。红外点阵投射器11(Dotprojector):使用高功率的垂直共振腔面射型激光发射红外光激光,经由晶圆级光学(Wafer Level Optics,WLO)、绕射光学组件(Diffractive Optical Elements,DOE)等结构,产生大约 3 万个“结构”(Structured)光点投射到基坑上,利用这些光点所形成的阵列反射回红外摄像头(Infrared camera),计算出基坑不同位置的距离(深度)。保护罩14内还设置有控制主板,控制主板与红外点阵投影器11、红外摄像头12、飞行时间传感器13和拍照摄像头17通过数据线信号连接。控制主板与处理器2信号连接,它们之间的通信方式可由数据线连接实现,而由于数据线连接可能导致排线混乱,控制主板上也可以集成无线网卡与处理器2无线通信。处理器2对红外点阵投影器11、红外摄像头12、飞行时间传感器13和拍照摄像头17的控制通过控制主板的中转实现。
结合图4的系统框图,监测时,处理器2可控制红外点阵投影器11向基坑发出红外结构光,红外摄像头12接收基坑反射回的红外结构光后将信号通过主控制板发送给处理器2,处理器2可根据红外摄像头12的接收的信号计算得到红外摄像头12下方基坑区域的立体结构。处理器2控制飞行时间传感器13获取信号计算得到检测设备与基坑之间的垂直距离。处理器2根据基坑的立体结构和与飞行时间传感器13之间的垂直距离,计算立体结构上各区域的深度,各区域的划分通过横线和纵线画成的方格划分,而各区域的深度,则由为该区域立体结构上的深度与垂直距离之和得到。将处理器2首次获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度作为初始数据,初始数据与之后获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度的实时数据对比,获得立体结构上各区域的深度变化量,判断深度变化量是否超过预设的深度变化阈值,若是,则处理器2是发出报警信号,如否,则不动作。报警信号可触发与处理器2连接的报警器发出声/光报警。
在监测的同时,处理器2可控制拍照摄像头17定时拍摄基坑的画面,并在处理器2连接的显示器上显示各区域的立体结构、垂直距离、深度变化量和拍摄的照片,从而通过数据和图像直观的供操作人员观测基坑的情况。环境光传感器18用于判断环境亮度是否太暗,在太暗的情况下,处理器2可控制拍照摄像头17关闭,因此此时拍照摄像头17拍摄的图像为一片黑影,无法作为参考。而红外摄像头12和飞行时间传感器13则在一天中均可工作,不受环境光照所影响。获取数据或图像的间隔时间,可根据实际需要进行调整。
存储器5与处理器2连接,立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度的初始数据/实时数据以及深度变化量存储于存储器5中,并在存储器5中生成日报表、周报表和月报表,将每一阶段的数据进行统计,便于操作人员进行观测和分析。

Claims (8)

1.一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,包括监测设备(1)和处理器(2),所述监测设备(1)包括:
红外点阵投影器(11),设于基坑上方,用于向基坑发射红外结构光;
红外摄像头(12),与红外点阵投影器(11)间隔设置,用于接收基坑上反射的红外结构光;
飞行时间传感器(13),与红外点阵投影器(11)间隔设置,用于判断基坑上不同位置与飞行时间传感器(13)的距离;
所述监测设备(1)与所述处理器(2)信号连接,处理器(2)控制红外点阵投影器(11)发出红外结构光后通过红外摄像头(12)接收,处理器(2)根据红外摄像头(12)的接收的信号计算得到红外摄像头(12)下方基坑区域的立体结构;处理器(2)控制飞行时间传感器(13)获取信号计算得到检测设备与基坑之间的垂直距离;处理器(2)根据基坑的立体结构和与飞行时间传感器(13)之间的垂直距离,计算立体结构上各区域的深度;将处理器(2)首次获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度作为初始数据,初始数据与之后获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度的实时数据对比,获得立体结构上各区域的深度变化量,判断深度变化量是否超过预设的深度变化阈值,若是,则处理器(2)是发出报警信号,如否,则不动作。
2.根据权利要求1所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,所述立体结构上的区域通过横线和纵线画成的方格划分。
3.根据权利要求1所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,各区域的深度为该区域立体结构上的深度与垂直距离之和。
4.根据权利要求1所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,还包括存储器(5),用于存储处理器(2)获取的立体结构、垂直距离以及计算得到的各区域的深度的初始数据/实时数据以及深度变化量。
5.根据权利要求1所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,所述监测设备(1)还包括保护罩(14),所述保护罩(14)呈锥台形,所述保护罩(14)的大端开口设有透明玻璃板(15),所述保护罩(14)的小端封闭。
6.根据权利要求5所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,所述监测设备(1)还包括连接板(16),所述连接板(16)设于所述保护罩(14)内,所述红外点阵投影器(11)、红外摄像头(12)、飞行时间传感器(13)设于所述连接板(16)上,所述连接板(16)上还设有拍照摄像头(17),所述拍照摄像头(17)受控于所述处理器(2)。
7.根据权利要求6所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,所述保护罩(14)的小端设有环境光传感器(18),所述环境光传感器(18)与所述处理器(2)是信号连接,当处理器(2)根据环境光传感器(18)的信号判断环境亮度低时,处理器(2)控制拍照摄像头(17)不动作。
8.根据权利要求7所述的一种基坑位移自动监测装置,其特征在于,还包括支架,所述支架包括与基坑周围外地面连接的连杆(3),所述连杆(3)之间连接有钢丝绳(4),所述钢丝绳(4)交错布设呈方格状,所述保护罩(14)的小端连接于所述钢丝绳(4)的交错点。
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