CN113235545A - 建筑工程基坑监测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑工程基坑监测的方法，包括无人机、悬挂架，所述无人机的底部设置有所述悬挂架，还包括测量模块、反馈模块，所述测量模块通过所述悬挂架与所述无人机连接，所述反馈模块预埋在基坑内，所述测量模块用于测量所述反馈模块。利用无人机对基坑的监测预埋点位进行测量，减轻了作业人员的负担，不用背着繁重的测绘仪器和反复的移动，提高了监测效率，降低作业人员的工作强度，使得监测数据的处理变得简单高效，由于测量结构对点位的测量数据能够及时的传回并被处理，能够及时对发生变化的点位进行分析补救，确保了数据的准确性与真实性，更能确保检测的实时性，降低安全隐患，提升监测质量。

Description

建筑工程基坑监测的方法

技术领域

本发明属于基坑监测技术领域，特别涉及一种建筑工程基坑监测的方法。

背景技术

基坑监测是基坑工程施工中的一个重要环节，是指在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观察及分析工作，并将监测结果及时反馈，预测进一步施工后将导致的变形及稳定状态的发展,根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，来指导设计与施工，实现所谓信息化施工。

然而现有基坑监测过程存在以下问题：

1.由于现有的基坑监测过程，大多采用基本的测绘仪器对各监测点进行监控，不仅增加了作业人员的工作量，也使得作业人员后期对众多监测数据的筛选与处理变得极其繁琐，亟待改进。

2.由于现有的检测方式，大多由测绘仪器和棱镜组成，在对点位进行监测时，难免会产生较大的人为误差，从而影响数据的准确性，且由于劳动力有限，对监测点进行监测时，往往会为了提高效率而忽视测量数据的精确性，且人为的检测，无法及时的对基坑的变化进行分析上报，容易延误最佳补救时间。

3.由于基坑边坡较高，测绘仪器与预埋点位的距离较远，从而容易产生较大的测量误差，且远距离的测量也会受到光线的影响，在夜晚，很难使用传统的测绘仪器对监控点进行监测，产生监测时间的断链，造成安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑工程基坑监测的方法，利用无人机对基坑的监测预埋点位进行测量，减轻了作业人员的负担，提高了监测效率，降低作业人员的工作强度。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

建筑工程基坑监测的方法，包括无人机、悬挂架，所述无人机的底部设置有所述悬挂架，还包括测量模块、反馈模块，所述测量模块通过所述悬挂架与所述无人机连接，所述反馈模块预埋在基坑内，所述测量模块用于测量所述反馈模块；

利用所述测量模块与所述反馈模块的监测方法为：

S1：根据基坑的实际情况设定所述无人机的飞行导线，飞行导线设定若干条，并对若干飞行导线按1、2、3……N进行编号；

S2：安装所述测量模块，制作所述反馈模块，并建立基础参照数据库，并对若干所述反馈模块按1、2、3……N进行编号；

S3：将若干所述反馈模块均匀预埋在所述无人机的飞行路线上，所述反馈模块预埋在基坑的内壁；

S4：将所述无人机沿预设飞行路线放飞，并使得所述测量模块对预埋的所述反馈模块依次进行测量；

S5：利用所述无人机测回的数据，建立每一条导线的原始数据对照库；

S6：将首次利用所述测量模块传回的数据，建立基坑原型数据对照库；

S7：利用所述无人机分时段按S1中设定的飞行导线对基坑进行监测；

S8：分析所述测量模块传回的数据，并对照S5中的原始数据对照库判断基坑是否发生结构变化；

S9：利用BIM，将所述测量模块传回的数据导入BIM中，根据S6中的基坑原型数据对照库绘制出基坑结构变化模型。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S1中，在设定好若干飞行导线并进行编好后，按1、2、3……N建立基坑的水平坐标系。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S2中，在预埋好若干所述反馈模块后，记录若干所述反馈模块之间的间距，按1、2、3……N建立基坑的竖直坐标系。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述S2中，建立基础参照数据库的方法为：

将所述测量模块的输出端与所述反馈模块对应，并使得所述测量模块与所述反馈模块处于同水平线上，且所述测量模块的输出端不处于所述反馈模块的圆心处，将所述反馈模块按0°～180°进行偏转，用所述测量模块记录偏转所述反馈模块时的测量数据。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述反馈模块包括钢管、反光片，所述钢管的两端封闭，所述反光片贴设在所述钢管的端头，所述钢管预埋在基坑的内壁，所述反光片朝向基坑中心设置，所述反光片完全暴露在基坑中，所述反光片为圆形，所述钢管为实心圆柱体。

作为上述技术方案的进一步描述：

在S2中，所述钢管的预埋深度大于等于5m，所述钢管与水平面平行。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述测量模块包括安装箱、外接电源、激光测距传感器、控制器、支架、无线信号传输器、水平仪，所述支架设置在所述安装箱内，所述激光测距传感器安装在所述支架上，所述机关测距传感器的信号输出端和信号输入端接延伸出所述安装箱的侧壁，所述外接电源设置在所述安装箱上，所述控制器和所述无线信号传输器均设置在所述安装箱内，所述水平仪设置在所述激光测距传感器的下方。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述安装箱包括卡扣，所述卡扣设置在所述安装箱的顶部，所述卡扣用于连接所述安装箱与所述无人机的悬挂架。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述控制器的第一信号输入端与所述激光测距传感器的信号输出端连接，所述控制器的第二信号输入端与所述水平仪的信号输出端连接，所述控制器的第一信号输出端与所述激光测距传感器的信号输入端连接，所述控制器的第二信号输出端与所述无线信号传输器的信号输入端连接。

本发明的有益效果是：

1、利用无人机对基坑的监测预埋点位进行测量，减轻了作业人员的负担，不用背着繁重的测绘仪器和反复的移动，提高了监测效率，降低作业人员的工作强度，使得监测数据的处理变得简单高效。

2、由于测量结构对点位的测量数据能够及时的传回并被处理，能够及时对发生变化的点位进行分析补救，且相较于人为测量更加精准，避免因人为因素产生的较大误差，确保了数据的准确性与真实性。

3、由于预埋监测点位与测量导线是提前规划好的，使用无人机对点位进行监控时，24小时皆可进行，受环境影响的因素大大降低，更能确保检测的实时性，降低安全隐患，提升监测质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为检测过程示意图；

图2为测量结构内部示意图；

图3为反馈模块结构示意图；

图4为建立基础参照数据库的流程示意图；

图5为建立原始数据对照库的流程示意图；

图6为监测过程的流程示意图；

图7为数据分析处理过程的流程示意图。

图中标记：1-安装箱，2-外接电源，3-激光测距传感器，4-控制器，5-支架，6-无线信号传输器，7-水平仪，8-钢管，9-反光片，101-卡扣。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

建筑工程基坑监测的方法，如图1、图2所示，包括无人机、悬挂架，所述无人机的底部设置有所述悬挂架，还包括测量模块、反馈模块，所述测量模块通过所述悬挂架与所述无人机连接，所述反馈模块预埋在基坑内，所述测量模块用于测量所述反馈模块；

其中，所述反馈模块包括钢管、反光片，所述钢管的两端封闭，所述反光片贴设在所述钢管的端头，所述钢管预埋在基坑的内壁，所述反光片朝向基坑中心设置，所述反光片完全暴露在基坑中，所述反光片为圆形，所述钢管为实心圆柱体，所述测量模块包括安装箱、外接电源、激光测距传感器、控制器、支架、无线信号传输器、水平仪，所述支架设置在所述安装箱内，所述激光测距传感器安装在所述支架上，所述机关测距传感器的信号输出端和信号输入端接延伸出所述安装箱的侧壁，所述外接电源设置在所述安装箱上，所述控制器和所述无线信号传输器均设置在所述安装箱内，所述水平仪设置在所述激光测距传感器的下方；

进一步地，所述安装箱包括卡扣，所述卡扣设置在所述安装箱的顶部，所述卡扣用于连接所述安装箱与所述无人机的悬挂架；

其中，所述控制器的第一信号输入端与所述激光测距传感器的信号输出端连接，所述控制器的第二信号输入端与所述水平仪的信号输出端连接，所述控制器的第一信号输出端与所述激光测距传感器的信号输入端连接，所述控制器的第二信号输出端与所述无线信号传输器的信号输入端连接；

从而利用所述测量模块与所述反馈模块的监测方法为：

S1：根据基坑的实际情况设定所述无人机的飞行导线，飞行导线设定若干条，并对若干飞行导线按1、2、3……N进行编号；

S2：安装所述测量模块，制作所述反馈模块，并建立基础参照数据库，并对若干所述反馈模块按1、2、3……N进行编号；

S3：将若干所述反馈模块均匀预埋在所述无人机的飞行路线上，所述反馈模块预埋在基坑的内壁；

S4：将所述无人机沿预设飞行路线放飞，并使得所述测量模块对预埋的所述反馈模块依次进行测量；

S5：利用所述无人机测回的数据，建立每一条导线的原始数据对照库；

S6：将首次利用所述测量模块传回的数据，建立基坑原型数据对照库；

S7：利用所述无人机分时段按S1中设定的飞行导线对基坑进行监测；

S8：分析所述测量模块传回的数据，并对照S5中的原始数据对照库判断基坑是否发生结构变化；

S9：利用BIM，将所述测量模块传回的数据导入BIM中，根据S6中的基坑原型数据对照库绘制出基坑结构变化模型。

结合附图，关键步骤如下进行：

如图3、图4所示，步骤一：建立基础参照数据库；

将所述测量模块的输出端与所述反馈模块对应，并使得所述测量模块与所述反馈模块处于同水平线上，且所述测量模块的输出端不处于所述反馈模块的圆心处，将所述反馈模块按0°～180°进行偏转，用所述测量模块记录偏转所述反馈模块时的测量数据；

具体偏转时，需使得所述反光片分别沿其X轴、Y轴旋转，得到两组数据，一组数据是所述反光片沿其X轴按0°～180°进行偏转得到的不同距离，每一度都对应一个距离数值；

同理，另一组数据为所述反光片沿其Y轴按0°～180°进行偏转得到的不同距离，每一度都对应一个距离数值；

从而完成基础参照数据库的建立。

如图5所示，步骤二：建立原始数据对照库，原始数据对照库的意义，在与记录数值；

首先，根据基坑边坡的深度，将其划分为多个依次连接的区域，按G1、G2、G3……Gn的顺序为其编号，每一个区域采用各自的坐标系统，降低因数据太多，导致检测时产生数据错乱的风险；

接着，在无人机的飞行程序中，建立飞行路径，飞行路径为若干所述反馈模块之间连成的线段，由于预先对所述反馈模块、飞行路线进行了编号，在测量时，会得到如以下数据：

G1区域，(X1，Y1)、(X2，Y1)、(X3，Y1)……(Xn，Y1)；(X1，Y2)、(X2，Y2)、(X3，Y2)……(X4，Y2)；……(Xn，Yn)，其他区域同理；

括号中的Xn后面标注有具体的距离参数，及所述反馈模块到所述测量模块之间的距离，Yn后面标注有具体的高度数据；

值得注意的是，其中，X为反馈模块的编号，Y为飞行导线的编号，若干飞行导线之间为相互独立的闭合导线，其从上至下分别为Y1、Y2、……Yn；

并且，利用所述检测模块对所述反馈模块进行检测时，每一条导线至少进行5次测量，再取每一个所述反馈模块数据的测量平均值，作为其存档数据。

如图6、图7所示，步骤三建立基坑原型数据对照库，并对基坑实施监测，基坑原型数据对照库是基坑实时模型，将若干所述反馈模块的数据按照坐标轴依次连成线，即可得到基坑的网格模型，更利于直观的对基坑的整体变化进行观察以及预测其变化趋势：

在具体的检测过程中，需保证所述测量模块与所述反馈模块的中点之间的距离恒定，所述测量模块测量的是所述反光片固定点位到所述测量模块之间的距离，因此，所述测量模块的飞行导线设定后就不能再做出改变，否则会影响测量精度：

在所述测量模块进行测量时，所述水平仪保证了所述激光测距传感器的水平恒定，在水平状态时，所述控制器才会对所述激光测距传感器发出测量指令，在测回数据后，由所述无线信号传输器将数据发送回后台储存；

比对时，将实时测回的数据与原始数据对照库中的数据进行对比，将距离变化超过1mm的点位进行筛选，筛选出点位之后，根据基础参照数据库即可得知，此点位发生的角度变化，从而判断此处点位的具体变化方向，如：向上突起，向下突起，向上凹陷，向下凹陷，从而更方便技术人员确定具体补救措施。

综上所述，本发明利用无人机对基坑的监测预埋点位进行测量，减轻了作业人员的负担，不用背着繁重的测绘仪器和反复的移动，提高了监测效率，降低作业人员的工作强度，使得监测数据的处理变得简单高效，由于测量结构对点位的测量数据能够及时的传回并被处理，能够及时对发生变化的点位进行分析补救，且相较于人为测量更加精准，避免因人为因素产生的较大误差，确保了数据的准确性与真实性，由于预埋监测点位与测量导线是提前规划好的，使用无人机对点位进行监控时，24小时皆可进行，受环境影响的因素大大降低，更能确保检测的实时性，降低安全隐患，提升监测质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.建筑工程基坑监测的方法，包括无人机、悬挂架，所述无人机的底部设置有所述悬挂架，其特征在于：还包括测量模块、反馈模块，所述测量模块通过所述悬挂架与所述无人机连接，所述反馈模块预埋在基坑内，所述测量模块用于测量所述反馈模块；

利用所述测量模块与所述反馈模块的监测方法为：

S1：根据基坑的实际情况设定所述无人机的飞行导线，飞行导线设定若干条，并对若干飞行导线按1、2、3……N进行编号；

S2：安装所述测量模块，制作所述反馈模块，并建立基础参照数据库，并对若干所述反馈模块按1、2、3……N进行编号；

S3：将若干所述反馈模块均匀预埋在所述无人机的飞行路线上，所述反馈模块预埋在基坑的内壁；

S4：将所述无人机沿预设飞行路线放飞，并使得所述测量模块对预埋的所述反馈模块依次进行测量；

S5：利用所述无人机测回的数据，建立每一条导线的原始数据对照库；

S6：将首次利用所述测量模块传回的数据，建立基坑原型数据对照库；

S7：利用所述无人机分时段按S1中设定的飞行导线对基坑进行监测；

S8：分析所述测量模块传回的数据，并对照S5中的原始数据对照库判断基坑是否发生结构变化；

S9：利用BIM，将所述测量模块传回的数据导入BIM中，根据S6中的基坑原型数据对照库绘制出基坑结构变化模型。

2.如权利要求1所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述S1中，在设定好若干飞行导线并进行编好后，按1、2、3……N建立基坑的水平坐标系。

3.如权利要求2所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述S2中，在预埋好若干所述反馈模块后，记录若干所述反馈模块之间的间距，按1、2、3……N建立基坑的竖直坐标系。

4.如权利要求1所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述S2中，建立基础参照数据库的方法为：

将所述测量模块的输出端与所述反馈模块对应，并使得所述测量模块与所述反馈模块处于同水平线上，且所述测量模块的输出端不处于所述反馈模块的圆心处，将所述反馈模块按0°～180°进行偏转，用所述测量模块记录偏转所述反馈模块时的测量数据。

5.如权利要求1所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述反馈模块包括钢管、反光片，所述钢管的两端封闭，所述反光片贴设在所述钢管的端头，所述钢管预埋在基坑的内壁，所述反光片朝向基坑中心设置，所述反光片完全暴露在基坑中，所述反光片为圆形，所述钢管为实心圆柱体。

6.如权利要求5所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：在S2中，所述钢管的预埋深度大于等于5m，所述钢管与水平面平行。

7.如权利要求1所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述测量模块包括安装箱、外接电源、激光测距传感器、控制器、支架、无线信号传输器、水平仪，所述支架设置在所述安装箱内，所述激光测距传感器安装在所述支架上，所述机关测距传感器的信号输出端和信号输入端接延伸出所述安装箱的侧壁，所述外接电源设置在所述安装箱上，所述控制器和所述无线信号传输器均设置在所述安装箱内，所述水平仪设置在所述激光测距传感器的下方。

8.如权利要求7所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述安装箱包括卡扣，所述卡扣设置在所述安装箱的顶部，所述卡扣用于连接所述安装箱与所述无人机的悬挂架。

9.如权利要求7所述的建筑工程基坑监测的方法，其特征在于：所述控制器的第一信号输入端与所述激光测距传感器的信号输出端连接，所述控制器的第二信号输入端与所述水平仪的信号输出端连接，所述控制器的第一信号输出端与所述激光测距传感器的信号输入端连接，所述控制器的第二信号输出端与所述无线信号传输器的信号输入端连接。

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