CN111089565A - 一种基于激光测量的地基沉降监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种基于激光测量的地基沉降监测系统，主要解决了现有地基连续沉降量的检测不方便，结果不精确、实时性不强的问题。本发明主要由由控制器、激光器、二维光电位置敏感器件、光电位移测量模块、地基沉降偏移量计算模块、无线通信模块、报警器组成。在空间的不同地质条件的区域设置两个以上监测点，每个监测点均配置一套激光发射和接收设备，由控制器测量监测点之间的激光光点位移参数，并通过无线通信模块发送给其它检测点上的控制器。每个监测点均具有激光发射和激光光点位移检测电路，且间歇性工作，达到节约功耗的目的。当超过预定的报警值时，启动报警器进行警示，提醒相关人员注意安全。

Description

一种基于激光测量的地基沉降监测系统

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种建筑物检测方法，具体涉及的是一种地基沉降的监测方法。

技术背景

随着我国水利水电工程建设、桥梁建设、建筑住房建设的快速，一批高坝大库、超高建筑、桥梁等大型人造建筑物陆续建成。受地形、地质、水工结构等因素影响，大型人造建筑物的地基会出现不同程度的沉降，对建筑物的本体安全性带来很大的影响。通常，对这些建筑物的安全监测主要采用人工定期监测的方式进行，常用的监测手段主要包括垂线、引张线、表面变形监测点等，检测方法为水准测量、三角高程测量等。由于监测范围受限，并且受到交通和水文地质条件的制约，大型建筑物沉降监测实施难度较大，监测不及时，导致对大型人造建筑物的安全评价不够全面。

本发明公开的是一种基于激光测量的地基沉降监测系统，激光为直线传播，通过非接触方式进行激光光点的位移检测，主要解决了现有地基连续沉降量的检测不方便，结果不精确、实时性不强的问题。该监测方法具有原理简单、设计方法成熟、工作可靠等特点。可较好的解决人造大型建筑物地基沉降的实时监控的问题，推动地基沉降监测技术向前发展。

发明内容

本发明的一种基于激光测量的地基沉降监测系统，采用现有信号测量技术，原理简单、方法可行、工作可靠。

本发明主要由以下步骤组成：(1)在空间的不同地质区域设置两个以上监测点，每个监测点均配置一套激光发射和接收设备，由控制器统一控制，测量监测点之间的激光光点位移参数；(2)每个监测点均具有激光发射和激光光点位移检测电路，且间歇性工作，达到节约功耗的目的；(3)通过计算监测点之间的激光光点位移参数，可以判断监测点发生的沉降尺度，当超过预定的报警值时，能够进行报警。

实际的工程实际中，不同的地质条件，沉降的尺度和速率都是不同的。本发明采用在不同地质区域设置两个以上的监测点，可以监测到监测点之间的沉降位移的插值。通常，不同的地质条件，不会存在相同情况的沉降，因此，当其中一处地基发生较大沉降时，会从监测点之间的相对位移来进行判断位移量的大小。

每个监测点有存在激光发射电路和激光光点接收电路。激光发射电路采用激光器，其中激光器可采用常见的半导体激光器，成本低、性能稳定。激光光点接收电路采用二维光电位置敏感器件，可以测量出激光光点的位移的尺度变化。在计算其中一处的地基沉降时，可以通过多个监测点之间的相互位移信息，来综合判断出该处地基沉降的幅度。

本发明的有益效果：

一种基于激光测量的地基沉降监测系统，通过对激光光点位移的检测，具有原理简单、设计方法成熟、工作可靠等特点。采用激光为介质的非接触式测量，可以在较大的空间范围进行监控，对交通和人员的要求很低，可较好的解决人造大型建筑物地基沉降的实时监控的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明：

图1本发明的系统结构图。

图2是本发明的应用示意图。

图3是本发明的沉降检测计算方法示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例与结合附图对本发明做进一步解释说明：

如图1所示，为本发明的系统结构图，采用激光测量的地基沉降监测方法包括以下几个部分：控制器、激光器、二维光点位置敏感器件、光点位移测量模块、地基沉降偏移量计算模块、无线通信模块。控制器控制整个监测系统的各个模块的功能；激光器提供直线传播的激光管光源；二维光点位置敏感器件接收激光光点信号；光点位移检测模块对激光光点的便宜量进行计算；综合各个监测点接收到的光点位移数据，计算出地基沉降的偏移量；无线通信模块负责发送检测数据，并能够在偏移量超出警戒线时，启动报警信号，无线通信模块对检测到的地基沉降数据进行远距离传输到数据中心。

如图2所示，在空间中的多个地基监测点布置激光发射和测量装置。图中以三个地基监测点为例，分别为监测点A、监测点B、监测点C，在每个地基监测点处均布置激光发射器和激光光点位移检测器。图2中，激光发射器1、4、7；激光光点位移检测器2、5、8；激光光路3、6、9。监测点A的激光发射到监测点C，监测点C的激光发射到监测点B，监测点B的激光发射到监测点A。此顺序非必须的，可以根据实际情况做调整。

激光光点位移检测器的前端测量部件由二维光电位置敏感器件构成，能够检测到激光光点在二维光电位置敏感器件的坐标变化，也就是对应了激光光点的位移。系统安装完成时，激光光点都调整到二维光电位置敏感器件的中心处，这样，各个监测点的激光光点位移均为零。

如图3所示，图中监测点A、监测点B、监测点C是处于不同地质条件的三个监测点。假设监测点C的地基发生沉降，而监测点A和监测点B没有发生地基沉降，或者沉降幅度很微小，就可以更根据三个监测点处的激光光点位移的大小来判断监测点发生地基沉降的幅度。例如，监测点C处地基沉降的幅度为H，则监测点A发出的激光，在监测点C的光点位移检测器件上的偏移量也是H；而监测点C发出的激光，在监测点B的光点位移检测器件上的偏移量为-H；监测点 B发出的激光，在监测点A的光点位移检测器件上的偏移量为0。通过各监测点的激光光点位移检测到的偏移量，推算出监测点C发生地基沉降的幅度为H。

本发明的地基沉降监测系统主要由以下功能组成：

(1)在空间的不同地质区域设置两个以上监测点，每个监测点均配置一套激光发射和接收设备，由控制器统一控制，测量监测点之间的激光光点位移参数，并通过无线通信模块发送给其他监测点处的控制器；

(2)每个监测点均具有激光发射和激光光点位移检测电路，由控制器控制各个电路模块和数据计算模块的工作，且间歇性工作，达到节约功耗的目的；

(3)通过计算监测点之间的激光光点位移参数，可以判断监测点发生的沉降尺度，当超过预定的报警值时，能够进行报警。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于激光测量的地基沉降监测系统，其特征在于：系统由控制器、激光器、二维光电位置敏感器件、光电位移测量模块、地基沉降偏移量计算模块、无线通信模块、报警器组成；控制器控制激光器产生激光发送，二维光电位置敏感器件接收传来的激光，通过光点位移测量模块测量激光点在二维光点位置敏感器件上的坐标参数，由地基沉降偏移量计算模块计算出监测点处的沉降位移指标，通过无线通信模块发送给远方的监控中心；如果沉降参数超过预设值，启动报警器进行警示，提醒相关人员注意安全。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光测量的地基沉降监测系统，其特征在于所述监测点是两个以上空间中地质条件不同的位置点，每个监测点发出一束激光，同时接受其他监测点发来的激光；二维光电敏感器件测量接收到的光点位移，将数据传送给地基沉降偏移量计算模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光测量的地基沉降监测系统，其特征在于地基沉降偏移量计算模块通过各监测点获得的改点处的光点位移测量数据，综合分析出本地监测点的沉降偏移量。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光测量的地基沉降监测系统，其特征在于光点位移测量模块的数值是两个不同地质条件的测量点处的沉降偏移量的差值，沉降偏移量代表的沉降数值，可以通过增加监测点来加以修正。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光测量的地基沉降监测系统，其特征在于控制器完成各个模块的控制，以及沉降偏移量的计算，同时，通过五线通信模块将本地测量到的地基沉降偏移量数据发送给其他检测点处的控制器，以供检测系统进行参数修正。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光测量的地基沉降监测系统，其特征在于每个监测点上的检测系统，采用间歇性工作方式，达到节约功耗的目的。

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