CN109386306A - 一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统及方法，包括固定在竖井井壁的安装支架，所述安装支架上安装有激光发射器。固定在滑模主平台的悬挑型钢平台，所述悬挑型钢平台上安装有激光靶、监测摄像头。布置在滑模主平台上的电子水平仪，电子水平仪连接单片机处理器模块，单片机处理器模块用于采集电子水平仪所监测的数据；单片机处理器模块连接ARM中心监控器。本发明具有监测支架结构简单、稳定可靠、监测精度高、抗干扰能力强、低成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及大型水电站地下竖井混凝土施工中的一种滑模姿态监控系统，具体是一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统及方法。
背景技术
大型水电站地下竖井具有断面大（直径A10m以上）、高度大（H≥100m）、结构较复杂等特点，一般采用滑模进行混凝土浇筑。在传统的施工过程中，需频繁安排测量人员对滑模的垂直度和偏移进行测量。随着竖井内部混凝土结构越来越复杂，深度越来越大，采用传统测量方式难度大、精度及效率低、且人工成本高。无法实时准确的反应滑模姿态。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统及方法，该系统具有监测支架结构简单、稳定可靠、监测精度高、抗干扰能力强、低成本等优点。
本发明采取的技术方案为：
一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，包括：
固定在竖井井壁的安装支架，所述安装支架上安装有激光发射器。
固定在滑模主平台的悬挑型钢平台，所述悬挑型钢平台上安装有激光靶、监测摄像头。
布置在滑模主平台上的电子水平仪，电子水平仪连接单片机处理器模块，单片机处理器模块用于采集电子水平仪所监测的数据；单片机处理器模块连接ARM中心监控器。
所述安装支架为型钢三角支架，型钢三角支架通过膨胀螺栓与竖井井壁固定；型钢三角支架上部固定连接有发射器保护罩。
所述激光靶设有激光靶保护罩。
所述滑模主平台上布置有多个电子水平仪。
所述单片机处理器模块通过CAN通讯总线连接ARM中心监控器。
所述ARM中心监控器，用于将采集的各个监测终端，运算后显示在监测界面软件，在超出安全值时发出警报。
本发明一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，技术效果如下：
1：该系统具有监测支架结构简单、软件稳定可靠、监测精度高、抗干扰能力强、低成本等优点。
2：在传统的滑模姿态监控中，需不断的介入人员进行测量；且随着衬砌结构越来越复杂，监测工程量增多，施工成本增加。
3：传统方法无法实时反应滑模姿态情况，测量精度无法满足要求。本系统通过自动化监控和姿态计算可以实现滑升过程中信息快速收集、处理和监测，提高施工效率、降低人工成本，确保高质量的完成滑模施工。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明系统的竖井井口激光发射装置示意图一；
图2为本发明系统的竖井井口激光发射装置示意图二。
图3为本发明系统的竖井井口激光发射装置示意图三。
图4为本发明系统的滑模主平台激光显示装置示意图一；
图5为本发明系统的滑模主平台激光显示装置示意图二。
图6为本发明系统的滑模主平台电子水平仪布置图。
图7为本发明系统的监控系统硬件连接框图。
其中：1-竖井井壁，2-安装支架，3-悬挑型钢平台，4-激光靶，5-监测摄像头，6-电子水平仪，7-单片机处理器模块，8-ARM中心监控器，9-发射器保护罩，10-激光靶保护罩，11-CAN通讯总线，12-固定圆钢，13-滑模主平台，14-固定隔片。
具体实施方式
如图1-图7所示，一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，包括：
固定在竖井井壁1的安装支架2，所述安装支架2上安装有激光发射器；
固定在滑模主平台13的悬挑型钢平台3，所述悬挑型钢平台3上安装有激光靶4、监测摄像头5；
布置在滑模主平台上的电子水平仪6，电子水平仪6连接单片机处理器模块7，单片机处理器模块7用于采集电子水平仪6所监测的数据；单片机处理器模块7连接ARM中心监控器8。
所述安装支架3为型钢三角支架，型钢三角支架通过膨胀螺栓与竖井井壁1固定；型钢三角支架上部固定焊接有发射器保护罩9。发射器保护罩9焊接固定于型钢三角支架上部，靠井壁一侧空开；在型钢三角支架上部焊接竖向圆钢，并安装激光发射器。
具体如图2、3所示，激光发射器通过固定圆钢12安装固定，发射器保护罩9靠近井圈一侧空开，激光发射器发出激光束M。
如图4、图5所示，所述激光靶4设有激光靶保护罩10，进行安全防护。激光靶4通过固定隔片14安装固定。激光发射器、激光靶4、监测摄像头5构成一套激光监测装置，本发明共布置5套激光监测装置。
如图6所示，所述滑模主平台13上布置有9个电子水平仪6。电子水平仪6采用Analog Devices YLZ-332型电子水平仪。
电子水平仪6通过焊接的形式、刚性连接于滑模主平台13，电子水平仪6星形分布在主平台上，滑模主平台13所监测数据的通过单片机处理器模块7采集。单片机处理器模块7采用MSP430单片机。
如图7所示，所述单片机处理器模块7通过CAN通讯总线11连接ARM中心监控器8。所述ARM中心监控器8，用于将采集的各个监测终端，运算后显示在监测界面软件；工作人员通过观看显示在监测界面软件，在超出安全值时发出警报，辅助管理人员通过软件终端及时发现问题。ARM中心监控器8 采用BCM2836型监控器。
监控方法具体包括以下步骤：
步骤1：完成竖井井壁的安装支架2和滑模主平台13的悬挑型钢平台3安装，调整激光发射器与激光靶4至初始对中状态，连通电源打开监测摄像头5。
步骤2：接通滑模监测系统电源，ARM中心监控器8、电子水平仪6、单片机处理器模块7、电子水平仪6依次开始工作。
步骤3：完成初始化后，显示器显示初始监测界面，界面包括了当前平台实时状态，目前超出阈值的传感器的位置标号信息。
步骤4：ARM中心监控器8每隔1秒，通过CAN通讯总线11向分布在滑模主平台13上的8个单片机处理模块发送数据回传请求，单片机处理模块在收到数据回传请求后，利用连接在单片机处理模块的电子水平仪6进行一次数据采集。采集到的数据再通过CAN通讯总线11回传至ARM中心监控器8。
步骤5：在ARM中心监控器8中，每隔3秒进行一次数据汇总，汇总后的数据与初始数据做对比，对比后若出现超过阈值的偏差范围，系统发出报警。
步骤6：操作人员在发现报警后，通过观察显示器上的信息获取具体偏差方位信息和偏差量信息，做出对应决策。
步骤7：确认报警事件后，操作人员可通过系统界面暂时关闭报警。
步骤8：完成使用后或需要断电移机前，通过触控显示屏“安全退出”退出监控系统，以保证系统完成所有数据写入。安全退出后可以直接断开电源，下次上线后系统可以自动启动，回到步骤2操作。
Claims (8)
1.一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，其特征在于包括：固定在竖井井壁（1）的安装支架（2），所述安装支架（2）上安装有激光发射器；
固定在滑模主平台的悬挑型钢平台（3），所述悬挑型钢平台（3）上安装有激光靶（4）、监测摄像头（5）；
布置在滑模主平台（13）上的电子水平仪（6），电子水平仪（6）连接单片机处理器模块（7），单片机处理器模块（7）用于采集电子水平仪（6）所监测的数据；单片机处理器模块（7）连接ARM中心监控器（8）。
2.根据权利要求1所述一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，其特征在于：所述安装支架（2）为型钢三角支架，型钢三角支架通过膨胀螺栓与竖井井壁（1）固定；型钢三角支架上部固定连接有发射器保护罩（9）。
3.根据权利要求1所述一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，其特征在于：所述激光靶（4）设有激光靶保护罩（10）。
4.根据权利要求1所述一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，其特征在于：所述滑模主平台（13）上布置有多个电子水平仪（6）。
5.根据权利要求1所述一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，其特征在于：所述单片机处理器模块（7）通过CAN通讯总线（11）连接ARM中心监控器（8）。
6.根据权利要求1所述一种大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控系统，其特征在于：所述ARM中心监控器（8），用于将采集的各个监测终端，运算后显示在监测界面软件，在超出安全值时发出警报。
7.采用如上述1-6任意一项监控系统的大断面复杂结构深竖井混凝土滑模姿态监控方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：完成竖井井壁的安装支架（2）和滑模主平台（13）的悬挑型钢平台（3）安装，调整激光发射器与激光靶（4）至初始对中状态，连通电源打开监测摄像头（5）；
步骤2：接通滑模监测系统电源，ARM中心监控器（8）、电子水平仪（6）、单片机处理器模块（7）、电子水平仪（6）依次开始工作；
步骤3：完成初始化后，显示器显示初始监测界面，界面包括了当前平台实时状态，目前超出阈值的传感器的位置标号信息；
步骤4：ARM中心监控器（8）每隔一定时间，通过CAN通讯总线（11）向分布在滑模主平台（13）上的多个单片机处理模块发送数据回传请求，单片机处理模块在收到数据回传请求后，利用连接在单片机处理模块的电子水平仪（6）进行一次数据采集；
采集到的数据再通过CAN通讯总线（11）回传至ARM中心监控器（8）；
步骤5：在ARM中心监控器（8）中，每隔一定时间进行一次数据汇总，汇总后的数据与初始数据做对比，对比后若出现超过阈值的偏差范围，系统发出报警。
8.根据权利要求7所述监控方法，其特征在于还包括以下步骤：
步骤6：操作人员在发现报警后，通过观察显示器上的信息获取具体偏差方位信息和偏差量信息，做出对应决策；
步骤7：确认报警事件后，操作人员可通过系统界面暂时关闭报警；
步骤8：完成使用后或需要断电移机前，通过触控显示屏“安全退出”退出监控系统，以保证系统完成所有数据写入，安全退出后可以直接断开电源，下次上线后系统可以自动启动，回到步骤2操作。
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