CN114877859A - 房屋建筑沉降监测方法及专用监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种房屋建筑沉降监测方法，在被监测点设置第一反射板；在测量基站设置第二反射板和光敏感应盘；自测量基站向第一反射板发射激光，第一反射板将光线反射到第二反射板，第二反射板再将激光反射到光敏感应盘，在光敏感应盘中心投射出光斑；光敏感应盘配置报警器，报警器持续监测光斑的位置，通过光斑发生偏移的情况触发报警；本发明还提供了上述方法的专用监测装置，测量基站设有支撑架，支撑架顶部设置用于发射激光的光定位器，上部安装光敏感应盘，下部设置第二反射板；被监测点设有第一反射板；本发明利用激光和反光板构建出光学反射监测系统，被监测点的位移影响光斑位移，通过将光线位移量化精确反应被监测点是否发生位移。

Description

房屋建筑沉降监测方法及专用监测装置

技术领域

本发明涉及房屋建筑沉降监测技术，具体是一种房屋建筑沉降监测方法及专用监测装置。

背景技术

建筑工程施工中，结构施工往往会遇到异形、不规则、多边形、大跨度悬挑等结构。尤其是在售楼部、展览馆、科技馆等为体现建筑设计的新颖性、标志性、独特性的设计理念，通常会采取一些非常规特殊造型设计。特殊造型构件如异形、不规则、多边形、大跨度悬挑等。

对于单体工程量小、缺少安全监测预警措施的施工项目，施工过程中支撑体系、基础形式的形变、微小沉降等可能会导致特殊造型构件出现位置轻微变化（例如：标高、倾斜角度等）。若施工过程中不及时跟踪监测，构件支撑体系会发生偏移、沉降、形变等超出允许范围的情况。因工程部分区域构件成型后的尺寸偏差大，将面临支撑体系返工，从而增加了施工安全风险。

发明内容

本发明要解决的问题是单体小工程无工地预警系统的施工中，无法及时发现构件沉降情况的问题。

为解决上述技术问题，本发明首先提供一种监测方法，具体技术方案是：

一种房屋建筑沉降监测方法，具体操作如下：

1）包括在测量基站设置激光发射器，在被监测点设置第一反射板，将激光发射器的光线投射到第一反射板上；

2）在测量基站设置第二反射板，使第二反射板接收第一反射板反射来的光线并再次反射；

3）在第二反射板上方设置光敏感应盘，光敏感应盘中心设置感应区，第二反射板将激光反射到光敏感应盘上，光斑调整到光敏感应盘圆心位置；

4）光敏感应盘配置报警器，报警器持续监测光斑的位置，通过光斑相对于光敏感应盘圆心发生偏移的情况触发报警。

采用上述方法的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

通过光学反射构建定位体系，监测被构件是否发生沉降位移。本方法将大环境中不易察觉的位移转化为小区域内有参照可视的位移，监测即时性、准确度高。

进一步，还可以基于光监测系统计算出沉降值，本发明中，还设有运算器有测距仪，运算器采用激光发射器发出激光的角度α以及测距仪测得的激光发射器至第一反射板的光线长度L1、L2，L1为初始状态下的激光长度，L2为被监测点沉降后的激光长度；运算器运算出被监测点的位移值H,H= H=Sinα*（L1-L2）。

本发明还提供了实现上述方法的房屋建筑沉降监测装置，具体结构如下：

一种房屋建筑沉降监测装置，测量基站设有支撑架，支撑架顶部设有用于观察被监测点的望远镜，望远镜下设有光定位器，光定位器包括辅助光束发射器、激光发射器和底座校准红外；光定位器下设有运算器，运算器设有数据运算模块和数据输入键盘；被监测点上固定有第一反射板；所述激光发射器的光线投射于第一反射板上；支撑架下部设有第二反射板，由第一反射板反射的光线投射于第二反射板上；第二反射板上方设有光敏感应盘，由第二反射板反射的光线在光敏感应盘上投射出光斑；光敏感应盘由中心向外设置环状刻度，光敏感应设有感应区，光敏感应盘圆心设置感应电路，感应电路与报警器相连；感应区的半径根据被监测点偏移量容差值计算确定。

采用上述技术结构的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

本装置利用激光发射器和反光板构建出光学反射监测系统，以被监测点作为反射点，被监测点的位移影响光线位移，通过将光线位移量化精确反应被监测点是否发生位移。此装置投入小，又能准确即时、准确反应出构件的沉降以及构件偏移方向，监测准确。

作为优选，上述装置更进一步的技术方案是：

光敏感应盘安装于连接管下端，报警器安装于连接管上端，连接管中部固接挑杆，挑杆后端固接固定环，固定环与主杆支架套接固定。

支撑架包括主杆支架和副杆支架，副杆支架伸缩安装于主杆支架的顶部，副杆支撑顶部设托盘；运算器底部设置有水平度调节盘，水平度调节盘设有调节螺栓。

第二反射板通过转轴安装于U型挑架前端，U型挑架后端固接环扣，环扣与主杆支架套接固定。

被监测点设有支杆，第一反射板通过转轴安装于支杆顶部，支杆由能够相对伸缩固定的上杆体和下杆体组成，下杆体设有底座。

附图说明

图1本发明整体结构示意图；

图2本发明监测基站设置结构图

图3本发明望远镜+光定位器部分示意图；

图4本发明第二反射板安装结构实施例图；

图5本发明光敏感应盘+报警器部分示意图；

图6本发明光敏感应盘结构示意图；

图7本发明被监测点设置结构图；

图8本发明监测原理图；

图9整套系统电路简图。

图中：支撑架1；主杆支架1-1；副杆支架1-2；腿柱杆1-3；托盘1-4；光定位器2；望远镜3；第二反射板4；U型挑架4-1；环扣4-2；光敏敏感盘5；感应区5-1；报警器6；第一反射板7；被监测点8；支杆9；上杆体9-1；下杆体9-2；底座9-3；量角器10；水平度调整盘11；连接管12；挑杆13；固定环14。

具体实施方式

对于一些小单位或小工程，配备智慧工地预警系统投入非常大，而一些工程中一些构件的特殊部件确实容易发生沉降，需要监控偏移情况。有些工程中，随工期，布置监控设施需要较长的时间，不能及时设置智能的监控系统，而无法监测到沉降情况。

本发明提供一种用于监测构件某位置沉降的装置，它采用模块化组装形式，结构小巧，成本低廉，便于安装的构件沉降监测方案。下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

参见图1、图8、图9，本发明提供的一种房屋建筑沉降监测方法，具体操作如下：

1）包括在测量基站位置设置激光发射器，在被监测点8设置第一反射板7，将激光发射器2-1的光线投射到第一反射板7上。激光发射点还配置了望远镜3和光束发射器，望远镜3协同光束发射器快速锁定被监测点8上的第一反射板7。

2）在测量基站设置第二反射板4，使第二反射板4接收第一反射板7反射来的光线并再次反射。

3）在第二反射板4上方设置光敏感应盘5，在光敏感应盘5中心投射出第二反射板4反射而来的光线的光斑。

4）光敏感应盘5设置感应区5-1，感应区5-1内安装感应电路，感应电路与报警器6相连。报警器6持续监测光斑的位置，通过光斑相对于光敏感应盘圆心发生偏移的情况触发报警。若被监测点8发生沉降，第一反射板7的反射点相应位移，引起光学反射系统发生相应移动，光班若移出感应区，代表被监测点位移超限，则发出报警。

进一步的，在发出激光前将光定位系统底座调平，从而准确记录激光发射角度、第一反射板7、第二反射板4配置有量角器10，从而准确记录反射角度。本发明还可以基于上述光反射监测系统计算出具体沉降值，激光发射器2-1上还设有测距仪，测距仪用于测量激光发射器2-1至第一反射板7反射点之间的距离；测量基站还设有运算器，运算器采集激光发射角度和测距仪的结果，通过计算得出被监测点沉降值。

为方便解释本发明的计算原理，本说明中计算理想化的假定被监测点为垂直沉降。本发明安装和设置光学监测系统时，各光定位部分应当调平。参照图8，为方便说明设定激光发射器为O点，第一反射板上的反射点为A点；沉降后反射点位移，新的反射点为B点；过A点垂线与过B点水平线的交点为C点，直角三角形ABC中AC为被监测点沉降量H；

根据三角函数Sin∠B =H/△L，△L为线AB。

在本发明光监测系统的仪器、部件全部校准后，通过测距仪测量OA长度L1。系统报警后，说明被监测点发生沉降，此时再通过测距仪测量OB长度L2。故△L= L1-L2已知。

在校准时，激光仰角即可确定，即∠O的角度α可以测得，根据平行线原理，所以∠B=∠O=α。

所以，H=Sinα *（L1-L2），得出被监测点沉降代表值。

求得当前沉降量H的值后，再确定感应盘的当前激光光斑所在的刻度位置，如当前偏移了2个刻度区，则单个刻度区（单位1）对应的沉降值为：H/2。

参见图1至图9，本发明提供的房屋建筑沉降监测装置，测量基站设有支撑架1，支撑架1顶部设有用于观察被监测点的望远镜3，望远镜3下设有光定位器2，光定位器2包括光束发射器、激光发射器2-1和底座校准红外2-2；光定位器下设有运算器；被监测点8上固定有第一反射板7；所述激光发射器2-1的光线投射于第一反射板7上；支撑架1下部设有第二反射板4，由第一反射板7反射的光线投射于第二反射板4上；第二反射板4上方设有光敏感应盘5，由第二反射板4反射的光线在光敏感应盘5上投射出光斑；光敏感应盘5圆心设置感应电路，感应电路与报警器6相连。

下面进行本发明的组成、使用功能进行阐述：

（1）支撑架1组成：分为主杆支架1-1和副杆支架1-2，主杆支架1-1底部具有四根支腿柱杆1-3，支腿柱杆1-3可进行折叠收拢，便于收纳。副杆支架1-2顶端设置一个安装托盘1-4，副杆支架1-2直径小于主杆支架1-1，使用时插入主杆内，并相对于主杆支架1-1升降从而进行高度调整。安装托盘1-4顶部安装望远镜3和光定位器2。

（2）望远镜+光定位器：本发明中本部分整体结构设计的外形类似经纬仪，望远镜3用于观察确定被测方位。光定位器2由光束发射器、激光发射器2-1和底座校准红外2-2三个光源组成，其中光束发射器发射照明光。望远镜3协同光束发射器快速锁定被监测点8上第一反射板7的位置，从而有效辅助激光发射器2-1准确向第一反射板7投射光线。激光发射器2-1发射光线后光束发射器就可以关闭。激光发射器2-1发出的可见、清晰的红色光线构造出监测被监测点8沉降情况的光学反射系统。底座校准红外2-2向地面投射可视红外线，底座校准红外2-2在用于装置精确调、轴线定位。为需要精确定量沉降位移提供标准的坐标轴。

在通过望远镜3和照明光定位被监测点8前，应当先调整光定位器2水平度。望远镜3、光定位器2和运算器设置在水平度调整盘11上，水平度调整盘11设置在安装托盘1-4上，可托盘1-4上设置水平度调节盘11。通过调节螺栓和水平气泡使部件在水平状态下构建光束定位、反射系统。

运算器设有数据运算模块和数据输入键盘。运算器主要是输入测量基站的架设位置和基站距被监测点8的距离、激光发射距离2-1和反射夹角等参数用于数据分析。由于光敏感应盘上设置刻度，可以定量光斑位移的量值，同样也反应了被监测点的沉降值。光敏感应盘5上每个刻度为“单位1”，通过运算器可以运算出单位1与被监测点沉降的关系。因此在本监测系统设置好后，根据光敏感应盘5上光斑偏移量值换算出被监测点8实际偏移沉降量。

第一反射板7在上述测量基站的结构定位好之后安装。激光发射源为本发明的主要监测光源，激光发射与光束发射源所发光线的几何发射中心一致。

（3）反射装置：每个反射点设置用于反射激光的反光镜，反光镜配置量角器10，量角器10用于定量反光镜倾斜角度。参照图7所示，具体的：被监测点8设有支杆9，第一反射板7通过转轴安装于支杆9顶部，支杆9由能够相对伸缩固定的上杆体9-1和下杆体9-2组成，下杆体9-2设有底座9-3。

第二反射板4通过转轴安装于U型挑架4-1前端，U型挑架4-1后端固接环扣4-2，环扣4-2与主杆支架1-1套接固定。

（4）光敏感应装置：参见图5、图6，光敏感应盘5总体呈圆盘形设计，刻度呈环状向外递增，中心区域的几个刻度环为光敏感应区5-1。本实施例模型中，光敏感应盘5共10个刻度环， 1～5刻度环范围内为感应区5-1，以外区域的为普通刻度区。激光发射器2-1的激光经过第一反射板7、第二反射板4反射后，最终投射到光敏感应盘5上。当本装置安装完成且反射光路径均确认调节完成后，激光投向感应盘5的中心，即0位置。本装置的光学反射监控系统始终开启，监测全过程，保持感应区5-1的正常工作。当被监测点8出现沉降或者位移时，激光与反射镜面夹角会产生变化，从而使激光投射在光敏感应盘上的光斑位置发生变化，若光斑的最终投光区域偏离了感应区，（模型上光斑所在位置刻度>5时），光班进入普通刻度区，因光敏区域已无激光投射，从而将触发报警器6开关，报警器6将发出报警，提醒工程人员采取相应的解决措施。

为避免外界光的影响，光敏感应盘5为倒置形式设置，表盘朝地面，并在周缘设置遮光罩。

光敏感应盘5安装于连接管12下端，报警器6安装于连接管12上端，连接管12中部固接挑杆13，挑杆13后端固接固定环14，固定环14与主杆支架1-1套接固定。

（5）报警装置：报警系统与光敏感应装置相关联。光斑处于光敏感应盘5的感应5-1区内时，不报警；感应区5-1内无光斑（光斑位移到普通区）触发报警。

本发明通过可见激光光线和反光镜构建出光学定位监测系统。采用经纬仪精确定点安装全套系统，相关参数输入运算器后得出精确地监测数据，可不用频繁的人为进行特殊检测位置的支撑系统进行复核。本装置利用架体与反光板构建出光学反射系统，以沉降点作为反射点，利用光学反射系统，将大环境中不易察觉的位移转化为小区域内有参照可视的位移，监测即时性、准确度高。

提示、警示类别的安装操作：人工粗略选点，但其前提是要做提前的模拟校对，如，沉降、偏移1mm时，光敏感应接收装置的光点也会偏移0.5-1个刻度，可人为调节发射距离及反射夹角完成该操作，这样可以起到一个阶段性报警，提醒测量人员进行标高、垂直度、偏移量的校对等工作，避免测量人员的疏于跟踪，导致特殊构件的施工过程管控不严，影响构件的实际成型质量。该操作相当于一个督促人员监管的措施。

本发明专利有效技术效果是:其既能进行工程支撑体系或成型新构件的沉降、形变的全程监测，又能进行及时报警，以使工程施工过程中及时做出反应。是特殊造型构件（异形、不规则、多边形、大跨度悬挑等结构）的施工全程“监护人”。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种房屋建筑沉降监测方法，其特征在于：具体操作如下：

1）包括在测量基站设置激光发射器，在被监测点设置第一反射板，将激光发射器的光线投射到第一反射板上；

2）在测量基站设置第二反射板，使第二反射板接收第一反射板反射来的光线并再次反射；

3）在第二反射板上方设置光敏感应盘，光敏感应盘中心设置感应区，第二反射板将激光反射到光敏感应盘上，光斑调整到光敏感应盘圆心位置；

4）光敏感应盘配置报警器，报警器持续监测光斑的位置，通过光斑相对于光敏感应盘圆心发生偏移的情况触发报警。

2.根据权利要求1所述房屋建筑沉降监测方法，其特征在于：测量基站设有运算器和测距仪；测距仪测量激光发射器至第一反射板的光线长度L1、L2，L1为初始状态下的激光长度，L2为被监测点沉降后的激光长度；运算器采集激光发射器发出激光的角度α、采集L1和L2的值，运算出被监测点的位移值H,H= H=Sinα*（L1-L2）。

3.权利要求1所述房屋建筑沉降监测方法的专用监测装置，测量基站设有支撑架，支撑架顶部设有用于观察被监测点的望远镜，其特征在于：望远镜下设有光定位器，光定位器包括辅助光束发射器、激光发射器和底座校准红外；光定位器下设有运算器，运算器设有数据运算模块和数据输入键盘；被监测点上固定有第一反射板；所述激光发射器的光线投射于第一反射板上；支撑架下部设有第二反射板，由第一反射板反射的光线投射于第二反射板上；第二反射板上方设有光敏感应盘，由第二反射板反射的光线在光敏感应盘上投射出光斑；光敏感应盘由中心向外设置环状刻度，光敏感应设有感应区，光敏感应盘圆心设置感应电路，感应电路与报警器相连；感应区的半径根据被监测点偏移量容差值计算确定。

4.根据权利要求3所述房屋建筑沉降监测方法的专用监测装置，其特征在于：光敏感应盘安装于连接管下端，报警器安装于连接管上端，连接管中部固接挑杆，挑杆后端固接固定环，固定环与主杆支架套接固定。

5.根据权利要求3所述房屋建筑沉降监测方法的专用监测装置，其特征在于：支撑架包括主杆支架和副杆支架，副杆支架伸缩安装于主杆支架的顶部，副杆支撑顶部设托盘；运算器底部设置有水平度调节盘，水平度调节盘设有调节螺栓。

6.根据权利要求3所述房屋建筑沉降监测方法的专用监测装置，其特征在于：第二反射板通过转轴安装于U型挑架前端，U型挑架后端固接环扣，环扣与主杆支架套接固定。

7.根据权利要求3所述房屋建筑沉降监测方法的专用监测装置，其特征在于：被监测点设有支杆，第一反射板通过转轴安装于支杆顶部，支杆由能够相对伸缩固定的上杆体和下杆体组成，下杆体设有底座。

Images