CN111623719A - 用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统及监测方法，激光网监测系统包含多个设置在被监测物体上的观测组件，多个设置在被监测物体之外的外部控制组件，以及与多个观测组件和多个外部控制组件连接的处理器，通过多角度布置两点间激光测距对来形成激光监测网，并且在激光监测网中形成多个三角形互锁结构，避免了全站仪测量方法中角度因子的精度产生的误差影响，只要激光监测网中的一个位置发生形变或沉降，与该位置形成了三角形互锁结构的其他位置的距离检测值也会发生连锁变化，极大地提高了监测准确性。

Description

用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及激光检测技术用于高精度定位与监测的技术领域，尤其涉及一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统及监测方法。

背景技术

随着城市建设的高速发展，磁浮与轨道交通行业需要在城市中建设越来越多的市域高速铁路和磁浮区间结构，在建设过程中也遇到许多技术上的挑战。

长隧道、局部超深、隧道内高速运行、穿越客运专线和磁浮线等多个重要节点，是市域高速铁路工程需要解决的主要技术难点和关键点。在市域高速铁路的工程建设施工过程中，对施工技术要求高、工作量大，面临一系列挑战，例如，如何提升施工效率；穿越现有客运专线、高速磁浮运行线、轨道交通等重要交通设施时，如何确保造成的基础沉降、结构变形等不影响其日常运行；线路施工沿线地面构筑物的沉降影响及其控制，以及日益显著的因大面积地表沉降而造成的隧道施工场地塌陷、扭曲等工程施工安全问题。对施工期间的区间结构、客运专线等重要设施和地表构筑物进行沉降和变形监测，并根据监测数据进行有效的分析和管理是十分必要的，并将为今后其他市域高速铁路项目建设提供科学可靠的依据与借鉴。

近年来磁浮交通技术发展迅速，国内外多地在筹划建设磁浮交通运营线，已建成运营长沙、北京两条中低速磁浮线，即将建成广东清远中低速磁浮线，已经列入规划和开展可行性研究的中低速磁浮、高速磁浮线路也已超过十条线路以上。磁浮交通系统需要对其工程建设中的轨道结构生产制造、线路安装和运行维护进行高精度测量，此点在磁浮上海线和长沙线等项目建设、运行维护中已经得到证明。开发高精度测量系统，对磁浮和轨道交通项目的建设、运营有重要支持，有利于磁浮交通技术的推广应用，也有利于降低磁浮与轨道交通运行维护的成本和提升服务品质。

形变和沉降监测技术在磁浮与轨道交通隧道沉降的研究工作中具有举足轻重的作用。在工程监测领域目前主要的测量手段是采用全站仪，对建筑体上设定的观测点进行测量，以实现对大型建筑体，隧道，桥梁及基坑的安全监测。采用全站仪观测各点之间相对坐标的变化，其实质是通过全站仪的距离测量和角度测量功能，得到观测点的坐标变化，其测量精度取决于全站仪上激光测距的精度和角度测量的精度水平，特别在长距离测量过程中因角度测量的精度带来的误差是十分巨大的。

发明内容

本发明提供一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统及监测方法，避免了全站仪测量方法中角度因子的精度产生的误差影响，极大地提高了监测准确性。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统，包含：多个设置在被监测物体上的观测组件，以及与多个观测组件连接的处理器；

每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元，同一个观测组件中的激光测试单元的设置方向都不相同；

位于不同观测组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降。

所述的激光测试单元包含：

激光发射器，用于发射激光至同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器；

激光反射器，用于反射来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光；

激光接收器，用于接收来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器的反射激光。

所述的激光反射器采用非线性变周期光栅。

所述的每一个观测组件中都包含一个无线传输模块，用于将获取的测量数据以无线传输的方式发送给处理器。

本发明还提供一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测方法，包含以下步骤：

在每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，在每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元；

调节观测组件中的激光测试单元的设置方向，使位于不同观测组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，使任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

每一个两点间激光测距对中的两个激光测试单元都实时进行距离测量，处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降。

如果三角形互锁监测结构中的至少一个观测点相对于其他观测点的距离发生改变，则判断该观测点所在的被监测物体发生了形变。

如果三角形互锁监测结构中的所有观测点的位置发生整体偏移，且三角形互锁监测结构中的所有观测点之间的距离不变，则判断该三角形互锁监测结构所在的被监测物体发生了沉降。

所述的每一个两点间激光测距对都进行双向测距，即，两点间激光测距对中的第一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第二个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第一个激光测试单元中的激光接收器接收；第二个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第一个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第二个激光测试单元中的激光接收器接收。

本发明还提供一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统，包含：多个设置在被监测物体上的观测组件，多个设置在被监测物体之外的外部控制组件，以及与多个观测组件和多个外部控制组件连接的处理器；

每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元，同一个观测组件中的激光测试单元的设置方向都不相同；

每一个外部控制组件所处的位置作为一个控制点，每一个外部控制组件上都设置至少两个激光测试单元，同一个外部控制组件中的激光测试单元的设置方向都不相同；

位于不同观测组件和/或外部控制组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，一个控制点与任意两个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降。

所述的激光测试单元包含：

激光发射器，用于发射激光至同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器；

激光反射器，用于反射来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光；

激光接收器，用于接收来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器的反射激光。

所述的激光反射器采用非线性变周期光栅。

所述的每一个观测组件和每一个外部控制组件中都包含一个无线传输模块，用于将获取的测量数据以无线传输的方式发送给处理器。

本发明还提供一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测方法，包含以下步骤：

在每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，在每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元；

在被监测物体之外设置外部控制组件，每一个外部控制组件所处的位置作为一个控制点，在每一个外部控制组件上都设置至少两个激光测试单元；

调节观测组件和外部控制组件中的激光测试单元的设置方向，使位于不同观测组件和/或外部控制组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，使任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，一个控制点与任意两个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

每一个两点间激光测距对中的两个激光测试单元都实时进行距离测量，处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降。

如果三角形互锁监测结构中的至少一个观测点相对于其他观测点的距离发生改变，则判断该观测点所在的被监测物体发生了形变。

如果三角形互锁监测结构中的所有观测点的位置发生整体偏移，且三角形互锁监测结构中的所有观测点之间的距离不变，则判断该三角形互锁监测结构所在的被监测物体发生了沉降。

所述的每一个两点间激光测距对都进行双向测距，即，两点间激光测距对中的第一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第二个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第一个激光测试单元中的激光接收器接收；第二个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第一个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第二个激光测试单元中的激光接收器接收。

本发明通过多角度布置两点间激光测距对来形成激光监测网，并且在激光监测网中形成多个三角形互锁结构，避免了全站仪测量方法中角度因子的精度产生的误差影响，只要激光监测网中的一个位置发生形变或沉降，与该位置形成了三角形互锁结构的其他位置的距离检测值也会发生连锁变化，极大地提高了监测准确性。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统的第一实施例示意图。

图2是观测组件的结构示意图。

图3是两点间激光测距对的结构示意图。

图4是本发明提供的一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统的第二实施例示意图。

图5是非线性变周期光栅的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图5，具体说明本发明的较佳实施例。

本发明提供一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统和监测方法，通过在既有运营中的高速磁浮、高速铁路、轨道交通和重要建筑物的墩、柱等重要结构上布置多个激光监测组件，形成激光监测网，从而实现对上述建筑物的形变和沉降的实时监测。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述的激光网监测系统布置在市域高速铁路的桥墩上，每一个桥墩作为一个被监测物体。该激光网检测系统具体包含：多个观测组件和与多个观测组件连接的处理器。每一个桥墩上至少布置两个观测组件，每一个观测组件作为一个观测点。每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元，每一个激光测试单元的设置方向都不相同，同一个观测组件上的每一个激光测试单元都分别对应一个位于其他观测组件上的激光测试单元，相互对应的两个激光测试单元组成一对两点间激光测距对，所有的观测组件中的所有的两点间激光测距对组成了整个监测激光网，每一对两点间激光测距对中的激光测试单元都将检测的数据实时传输给处理器，处理器综合整个监测激光网中获得的所有数据，判断桥墩是否发生了形变和沉降。

在其他的实施例中，本发明还可以应用到监测高速磁浮、高速铁路、轨道交通沿线的建筑物的形变和沉降，可以在被监测的建筑物上设置几个被监测物体，例如，可以将建筑物的每一个侧面作为一个被监测物体，同样地，在每一个被监测物体上至少布置两个观测组件，每一个观测组件作为一个观测点。

如图2所示，以图1中的观测点1上的观测组件为例，该观测组件上设置了四个激光测试单元1，第一个激光测试单元朝向观测方向1，与图1中的观测点2中的一个激光测试单元组成第一对两点间激光测距对，第二个激光测试单元朝向观测方向2，与图1中的观测点3中的一个激光测试单元组成第二对两点间激光测距对，第三个激光测试单元朝向观测方向3，与图1中的观测点4中的一个激光测试单元组成第三对两点间激光测距对，第四个激光测试单元朝向观测方向4，与图1中的观测点5中的一个激光测试单元组成第四对两点间激光测距对。

如图3所示，所述的两点间激光测距对包含两个激光测试单元，每一个激光测试单元1都分别包含：激光发射器101、激光反射器102和激光接收器103。通过调节两个激光测试单元的角度和方向，使两个激光测试单元之间形成不受阻隔的激光发射和激光反射光路，完成两个激光测试单元所在的两个观测点之间的两点间激光测距。具体来说，两点间激光测距对中的两个激光测试单元，称为第一激光测试单元和第二激光测试单元，第一激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第二激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第一激光测试单元中的激光接收器接收；同理，第二激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第一激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第二激光测试单元中的激光接收器接收。两点间激光测距对中的两个激光测试单元互相既为激光发射端，又为激光接收端，相当于在两个激光测试单元所在的两个观测点之间进行了两次测距，增加了测距的准确性。

在本发明的一个实施例中，激光发射器101和激光接收器103可以采用高精度激光测距仪来实现，激光反射器102可以采用非线性变周期光栅(如图5所示)来实现，针对测试的高精度要求，在光栅的不同位置设置不同的光栅常数，通过定标，可以准确得到不同光栅位置的零级和+1、-1级的变化值，从而可以根据算法得到高精度的被测物体的变化值。

如图1所示，由于本发明在每一个观测组件上都设置了至少两个激光测试单元，且每一个激光测试单元的设置方向都不相同，同一个观测组件上的每一个激光测试单元都分别对应一个位于其他观测组件上的激光测试单元，相互对应的两个激光测试单元组成一对两点间激光测距对，因此，在整个监测激光网中，三个观测点之间，就会形成一个三角形互锁监测结构，也就是说，每一个观测组件都至少会和另外两个观测组件形成一个三角形的互锁监测结构，在实际应用中，任意两个观测组件之间的距离最好设置的比较大(10m～100m)，方便形成三角形互锁，并且通常会在一个观测点上的不同方向设置多个激光测试单元，从而使一个观测组件可以与其他的观测组件形成多个三角形互锁监测结构，增加与该观测组件形成锁定的观测组件的数量。在该监测激光网的三角形互锁结构中，只要有桥墩发生了形变或沉降，那么设置在该桥墩上的观测组件的位置会发生变化，与设置在该桥墩上的观测组件形成了三角形互锁结构的其他观测组件中的激光测试单元的距离检测值都会发生变化，而不仅仅只有一个激光测试单元的距离检测值发生变化，这样可以充分保证测试值的准确性。

形变和沉降的外部因素很多，建筑物基础的地质构造不均匀、土壤的物理性质不同、大气温度变化、地基的塑性变形、地下水位季节性和周期性的变化、建筑物本身的荷重、建筑物的结构及动荷载的作用，建筑物周围大量挖方等，均会引起建筑物形变或者沉降。如果互锁的三角形中的某个点或者部分点相对于其他点位置发生变化，可以判断发生了形变。如果互锁的三角形各个点的相对距离变化很小，但是整体位置显著偏移，可以判断建筑物发生了沉降。

在实际应用中，因观测点数据的重要性不同，监测激光网可按需要设立更多的距离监测，建立多方位的三角形互锁结构，确保观测点位置变化的灵敏度要求。如果只有单个桥墩发生形变或沉降，采用如图1所示的观测点布置方式可以实现精确的监测，但是如果是多个桥墩同时发生形变或沉降，则仅仅在桥墩上布置观测点可能无法实现精确的测量，此时可以通过在桥墩外部设置观测点的方式来进行监测。

如图4所示，在本发明的另一个实施例中，所述的激光网监测系统布置在高速磁浮的桥墩上，该激光网检测系统具体包含：多个观测组件，多个外部控制组件，以及与多个观测组件和外部控制组件连接的处理器。所述的观测组件设置在桥墩上，每一个桥墩上至少布置两个观测组件，每一个观测组件作为一个观测点。所述的外部控制组件设置在桥墩以外，可以设置在与桥墩距离一定范围的地面，或者可以设置在专门为了固定外部控制组件而设置的控制桩上，只要保证所述的每个外部控制组件至少可以与两个观测组件形成三角形互锁结构即可，每一个外部控制组件作为一个控制点。每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元，每一个激光测试单元的设置方向都不相同。每一个外部控制组件上也都设置至少两个激光测试单元，每一个激光测试单元的设置方向都不相同。观测组件或外部控制组件上的每一个激光测试单元都分别对应一个位于其他观测组件上或外部控制组件上的激光测试单元，相互对应的两个激光测试单元组成一对两点间激光测距对，所有的观测组件或外部控制组件中的所有的两点间激光测距对组成了整个监测激光网，每一对两点间激光测距对中的激光测试单元都将检测的数据实时传输给处理器，处理器综合整个监测激光网中获得的所有数据，判断桥墩是否发生了形变和沉降。

如图4所示，在本实施例中，将观测点1和观测点2设置在第一个桥墩上，将观测点3和观测点4设置在第二个桥墩上，将观测点5和观测点6设置在第四个桥墩上，将观测点7和观测点8设置在第四个桥墩上，第一个桥墩和第三个桥墩位于磁浮轨道的一侧，第二桥墩和第四桥墩位于磁浮轨道的另一侧。上述8个观测点的设置位置要满足：任意一个观测点的位置与其余7个观测点的位置之间都不受任何障碍物的遮挡，能够实现激光的直接投射。另外，在第一个桥墩和第三个桥墩所在的磁浮轨道的一侧设置一个控制点1，该控制点1可以与观测点1和观测点7形成三角形互锁结构，在第二桥墩和第四桥墩所在的磁浮轨道的一侧设置一个控制点2，该控制点2可以与观测点3和观测点5形成三角形互锁结构。以监测磁浮轨道一侧的桥墩为例，在观测点1所在位置的观测组件中设置8个激光测试单元，使这8个激光测试单元分别朝向观测点2、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6、观测点7、观测点8和控制点1的方向，该观测点1中的8个激光测试单元分别与观测点2、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6、观测点7、观测点8和控制点1中的激光测试单元组成8个方向的8对两点间激光测距对；在观测点2所在位置的观测组件中设置7个激光测试单元，使这7个激光测试单元分别朝向观测点1、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6、观测点7和观测点8的方向，该观测点2中的7个激光测试单元分别与观测点1、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6、观测点7和观测点8中的激光测试单元组成7个方向的7对两点间激光测距对；同理，在观测点7所在位置的观测组件中设置8个激光测试单元，使这8个激光测试单元分别朝向观测点1、观测点2、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6、观测点8和控制点1的方向，该观测点7中的8个激光测试单元分别与观测点1、观测点2、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6、观测点8中的激光测试单元组成8个方向的8对两点间激光测距对；在观测点8所在位置的观测组件中设置7个激光测试单元，使这7个激光测试单元分别朝向观测点1、观测点2、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6和观测点7的方向，该观测点8中的7个激光测试单元分别与观测点1、观测点2、观测点3、观测点4、观测点5、观测点6和观测点7中的激光测试单元组成7个方向的7对两点间激光测距对；在控制点1所在位置的外部控制组件中设置2个激光测试单元，使这2个激光测试单元分别朝向观测点1和观测点7的方向，该控制点1中的2个激光测试单元分别与观测点1和观测点7中的激光测试单元组成2个方向的2对两点间激光测距对。

如果第一个桥墩上的观测点1所在的位置发生形变，由于形变可能只发生在某些方向上，所以观测点1上的8对两点间激光测距对的测量数据不一定全部都会发生变化，但是由于在8个不同方向上都布置了两点间激光测距对，因此，至少在一个方向上的两点间激光测距对可以检测到形变，即测量数据发生变化。如果第一个桥墩发生了整体沉降，则设置在第一个桥墩上的观测点1和观测点2的位置都会随着第一个桥墩下降，则所有与观测点1和观测点2形成了三角形互锁结构的观测点的测量数据都会发生变化，例如，观测点1、观测点2和观测点4形成的三角形互锁结构中，当观测点1和观测点2的位置同时下降时，观测点1和观测点4之间的距离会发生改变，观测点2和观测点4之间的距离也会发生改变，则相应的两点间激光测距对的测量数据也会发生变化，再例如，观测点1、观测点2和观测点5形成的三角形互锁结构中，当观测点1和观测点2的位置同时下降时，观测点1和观测点5之间的距离会发生改变，观测点2和观测点5之间的距离也会发生改变，则相应的两点间激光测距对的测量数据也会发生变化。如果不止一个桥墩发生了沉降，而是多个桥墩发生同时沉降，则此时的控制点就起了作用。如果第一个桥墩和第三个桥墩同时发生了沉降，则设置在第一个桥墩上的观测点1和观测点2的位置会下降，且设置在第三个桥墩上的观测点7和观测点8的位置也会下降，由于此时涉及的观测点较多，观测点之间形成的三角形互锁结构也更多，且因为观测点1、观测点2、观测点7和观测点8的位置同时下降，所以并非所有的三角形互锁结构的观测点的测量数据都会发生变化，例如，观测点1、观测点2和观测点7形成的三角形互锁结构中，当观测点1、观测点2和观测点7的位置同时下降时，观测点1和观测点2之间的距离不会发生变化，观测点1和观测点7之间的距离也不会发生，同样地，观测点2和观测点7之间的距离也不会发生变化，同理，观测点1、观测点7和观测点8形成的三角形互锁结构的测量数据也不会发生变化，在这种情况下，如果仅仅在第一个桥墩和第三个桥墩上设置观测点显然是不够的，因此通过在第一个桥墩和第三个桥墩之外设置控制点的方式来检测桥墩的同时沉降，在观测点1、观测点7和控制点1形成的三角形互锁结构中，如果观测点1和观测点7同时下降，则观测点1和控制点1之间的距离会发生变化，观测点7和控制点1之间的距离也会发生变化，则相应的两点间激光测距对的测量数据也会发生变化。即可准确判断观测点1和观测点7同时发生了沉降。

由于在轨道沿线的桥墩上布置了多处激光测试单元，本发明使用无线传输的方式来实现激光测试单元与处理器之间的数据传输，每一个观测组件和每一个外部控制组件中都包含一个无线传输模块，用于将获取的测量数据以无线传输的方式发送给处理器，以供处理器进行数据判别和处理。

本发明通过多角度布置两点间激光测距对来形成激光监测网，并且在激光监测网中形成多个三角形互锁结构，避免了全站仪测量方法中角度因子的精度产生的误差影响，只要激光监测网中的一个位置发生形变或沉降，与该位置形成了三角形互锁结构的其他位置的距离检测值也会发生连锁变化，极大地提高了监测准确性。

本发明基于激光测距机及位置传感测量的市域高速铁路、磁浮区间结构和沿线构筑物沉降实时定位与测量技术，实时监测市域高速铁路线路与既有高铁线路、磁浮线路、重要节点和地面建筑的沉降规律，并为磁浮线、高铁和地铁的安全行驶提供早期预测和预警。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统，其特征在于，包含：多个设置在被监测物体上的观测组件，以及与多个观测组件连接的处理器；

每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元，同一个观测组件中的激光测试单元的设置方向都不相同；

位于不同观测组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

所述的每一个观测组件中都包含一个无线传输模块，用于将获取的测量数据以无线传输的方式发送给处理器；

处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降。

2.如权利要求1所述的用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统，其特征在于，所述的激光测试单元包含：

激光发射器，用于发射激光至同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器；

激光反射器，用于反射来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光，所述的激光反射器采用非线性变周期光栅；

激光接收器，用于接收来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器的反射激光。

3.处理器一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测方法，利用如权利要求1-2中任意一项所述的用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统进行监测，其特征在于，包含以下步骤：

在每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，在每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元；

调节观测组件中的激光测试单元的设置方向，使位于不同观测组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，使任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

每一个两点间激光测距对中的两个激光测试单元都实时进行距离测量，处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降；

如果三角形互锁监测结构中的至少一个观测点相对于其他观测点的距离发生改变，则判断该观测点所在的被监测物体发生了形变；

如果三角形互锁监测结构中的所有观测点的位置发生整体偏移，且三角形互锁监测结构中的所有观测点之间的距离不变，则判断该三角形互锁监测结构所在的被监测物体发生了沉降。

4.如权利要求3所述的用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测方法，其特征在于，所述的每一个两点间激光测距对都进行双向测距，即，两点间激光测距对中的第一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第二个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第一个激光测试单元中的激光接收器接收；第二个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第一个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第二个激光测试单元中的激光接收器接收。

5.一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统，其特征在于，包含：多个设置在被监测物体上的观测组件，多个设置在被监测物体之外的外部控制组件，以及与多个观测组件和多个外部控制组件连接的处理器；

每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元，同一个观测组件中的激光测试单元的设置方向都不相同；

每一个外部控制组件所处的位置作为一个控制点，每一个外部控制组件上都设置至少两个激光测试单元，同一个外部控制组件中的激光测试单元的设置方向都不相同；

位于不同观测组件和/或外部控制组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，一个控制点与任意两个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

所述的每一个观测组件和每一个外部控制组件中都包含一个无线传输模块，用于将获取的测量数据以无线传输的方式发送给处理器；

处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降。

6.如权利要求5所述的用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统，其特征在于，所述的激光测试单元包含：

激光发射器，用于发射激光至同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器；

激光反射器，用于反射来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光，所述的激光反射器采用非线性变周期光栅；

激光接收器，用于接收来自同一个两点间激光测距对内的另一个激光测试单元中的激光反射器的反射激光。

7.一种用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测方法，利用如权利要求5-6中任意一项所述的用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测系统进行监测，其特征在于，包含以下步骤：

在每一个被监测物体上都设置至少两个观测组件，每一个观测组件所处的位置作为一个观测点，在每一个观测组件上都设置至少两个激光测试单元；

在被监测物体之外设置外部控制组件，每一个外部控制组件所处的位置作为一个控制点，在每一个外部控制组件上都设置至少两个激光测试单元；

调节观测组件和外部控制组件中的激光测试单元的设置方向，使位于不同观测组件和/或外部控制组件上的任意两个激光测试单元组成一个两点间激光测距对，使任意三个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，一个控制点与任意两个观测点之间组成一个三角形互锁监测结构，每一个三角形互锁监测结构包含三个两点间激光测距对；

每一个两点间激光测距对中的两个激光测试单元都实时进行距离测量，处理器根据三角形互锁监测结构中的两点间激光测距对的测量数据变化判断被监测物体是否发生了形变或沉降；

如果三角形互锁监测结构中的至少一个观测点相对于其他观测点的距离发生改变，则判断该观测点所在的被监测物体发生了形变；

如果三角形互锁监测结构中的所有观测点的位置发生整体偏移，且三角形互锁监测结构中的所有观测点之间的距离不变，则判断该三角形互锁监测结构所在的被监测物体发生了沉降。

8.如权利要求7所述的用于监测建筑物形变和沉降的激光网监测方法，其特征在于，所述的每一个两点间激光测距对都进行双向测距，即，两点间激光测距对中的第一个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第二个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第一个激光测试单元中的激光接收器接收；第二个激光测试单元中的激光发射器发射的激光经过第一个激光测试单元中的激光反射器的反射后，被第二个激光测试单元中的激光接收器接收。

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