CN115854940A - 一种基于动态无线微波的自动变形监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于动态无线微波的自动变形监测方法及系统，其包括获取待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息；所述点位初始位置信息为待测点位和基准点位被设置时的空间位置信息；根据所述待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息；根据所述待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。本申请具有降低测量难度的效果。
Description
技术领域
本申请涉及微波测距领域，尤其是涉及一种基于动态无线微波的自动变形监测方法及系统。
背景技术
现实世界中许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系,例如地震、溃坝、滑坡以及桥梁的垮塌等等,都是典型的变形破坏现象。变形监测是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形形态进行分析和变形的发展态势进行预测等的各项工作。变形监测包括建立变形监测网，进行水平位移、沉降、倾斜、裂缝、挠度、摆动和振动等监测。
相关技术中常用测量技术有精密水准仪、全站仪、RTK、静力水准仪、摄影测量等，需要在被测建筑或土体周围布设检测设备和建筑如精密水准仪、监测站等，前期工作投入成本高，布设难度大。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在建筑变形测量操作复杂的缺陷。
发明内容
为了简化建筑变形测量的难度，本申请提供了一种基于动态无线微波的自动变形监测方法及系统。
第一方面，本申请提供一种基于动态无线微波的自动变形监测方法，采用如下的技术方案：
一种基于动态无线微波的自动变形监测方法，包括：
获取待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息；所述点位初始位置信息为待测点位和基准点位被设置时的空间位置信息；
根据所述待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息；
根据所述待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。
通过采用上述技术方案，通过微波定位原理，信号发生器与用于发射微波信号，通过基准点位接收到的微波数据信息，能够定位信号发生器的位置；进而再根据信号发生器的位置定位待测点位的位置，最后根据待测点位的位置信息和初始位置信息，得到被测建筑的变形结果；通过采用简单的设备，实现对被测建筑的变形监控，减少了布设监测站等设备的成本，同时通过待测点位和基准点位自动接收信号，减少了人工观测的误差。
可选的，所述根据待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息，包括：
根据所述基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到信号发生器在空间内的运行轨迹；
根据所述运行轨迹、待测点位接收到的微波信号数据，得到待测点位的位置信息。
通过采用上述技术方案，先根据基准点位接收到的微波信号数据，得到基准点位与信号发生器的相对位置，再根据初始位置信息，确定信号发生器的位置信息及运动轨迹，再根据信号发生器的运动轨迹，结合待测点位接收到的微波信号数据，定位待测点位的位置，通过待测点位和基准点位自主接收信号，降低了人工测量的误差。
可选的，根据所述待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果，包括：
根据点位初始位置信息和待测点位的位置信息，得到待测点位的位移变化量；
根据所述位移变化量和预设位移阈值，判断待测点位是否异常位移；
若是，得到异常位移的异常点位。
通过采用上述技术方案，根据待测点位的位置信息和初始位置信息，做对比得到待测点位的位移变化量，再根据预设位移阈值，判断待测点位是否异常位移，并筛选出异常位移的点位，从而实现对被测建筑变形的监测。
可选的，得到异常位移的异常点位后，还包括预测被测建筑的变形趋势：
根据异常点位的位置信息，得到被测建筑上对应点位的受力信息；
根据所述异常点位的位移变化量，得到异常点位的位移方向；
根据多个所述异常点位的位移方向和被测建筑上对应点位的受力信息，得到被测建筑的变形方向。
通过采用上述技术方案，通过获取被测建筑上异常点位的受力信息，能够分析被测建筑某一区域的整体受力方向，再结合异常点位的位移方向，能够预测被测建筑的变形方向，便于及时采取防护手段。
第二方面，本申请提供一种基于动态无线微波的自动变形监测系统，采用如下技术方案：
一种基于动态无线微波的自动变形监测系统，包括：信号发生器、待测点位接收器、基准点位接收器和数据处理模块；
所述信号发生器用于产生无线微波；
所述待测点位接收器和基准点位接收器用于接收无线微波并将接收到的微波信号数据上传至数据处理模块；
所述数据处理模块用于根据待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息；并根据待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。
可选的，所述信号发生器固定设置在飞行器上。
通过采用上述技术方案，通过飞行器带动信号发生器运动，有助于提高信号发生器的运行范围，同时便于操作。
可选的，多个所述待测点位接收器固定设置在被测建筑上。
通过采用上述技术方案，通过对被测建筑的多个点位的位移进行监测，有助于得到更为精确的监测结果。
可选的，多个所述基准点位接收器固定设置在距离被测建筑预设距离处。
通过采用上述技术方案，通过多个基准点位对信号发生器的定位，得到信号发生器的运行轨迹的误差更小，提高测量的精度。
可选的，还包括无线通信模块，所述待测点位信号接收器与基准点位信号接收器通过无线通信模块与数据处理模块通信连接。
通过采用上述技术方案，待测点位、基准点位均与数据处理模块无线通信，降低了布线难度，简化测量流程。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：通过微波定位原理，信号发生器与用于发射微波信号，通过基准点位接收到的微波数据信息，能够定位信号发生器的位置；进而再根据信号发生器的位置定位待测点位的位置，最后根据待测点位的位置信息和初始位置信息，得到被测建筑的变形结果；通过采用简单的设备，实现对被测建筑的变形监控，减少了布设监测站等设备的成本，同时通过待测点位和基准点位自动接收信号，减少了人工观测的误差。
附图说明
图1是本申请实施例一种基于动态无线微波的自动变形监测系统的系统图。
图2是本申请实施例一种基于动态无线微波的自动变形监测系统的应用场景。
图3是本申请实施例一种基于动态无线微波的自动变形监测方法的流程图。
附图标记说明：1、信号发生器；2、待测点位信号接收器；3、基准点位信号接收器；4、数据处理模块；5、无线通信模块；6、飞行器；7、被测建筑待测点；8、被测建筑基准点。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-3及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
现实世界中许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系,例如地震、溃坝、滑坡以及桥梁的垮塌等等,都是典型的变形破坏现象。变形监测是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形形态进行分析和变形的发展态势进行预测等的各项工作。对建筑变形的检测通常采用设置监测站，通过设置精密水准仪实时自动采集监测数据，但通过这种方式，对设备需求高，前期投入较大，布设难度高。
本申请公开一种基于动态无线微波的自动变形监测系统。
参照图1和图2，一种基于动态无线微波的自动变形监测系统包括：信号发生器1、待测点位信号接收器2、基准点位信号接收器3、数据处理模块4、无线通信模块5。
在本申请实施例中，信号发生器1固定设置在飞行器6上，待测点位信号接收器2设置在被测建筑待测点7，基准点位信号接收器3设置在距离被测建筑预设距离的被测建筑基准点8，被测建筑基准点8应选择平整且坚实的地面或建筑；记录待测点位与基准点位设置的初始位置信息；每个待测点位信号接收器2和基准点位信号接收器3均连接一个无线通信模块5，且均连接有蓄电池组，本申请中，无线通信模块为ZIGBEE无线通信模块，其他实施例中也可以采用4G模块等；信号发生器为微波高程测量器。
使用时，工作人员可以手动操作飞行器6运动，可以采用程序控制飞行器6，使飞行器6载信号发生器1在被测建筑的上空运动；待测点位信号接收器2与基准点位信号接收器3接收信号发生器1发出的微波信号，并将接收到的微波信号数据通过无线通信模块5发送至数据处理模块4；数据处理模块4根据待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息；并根据待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。通过采用上述方式，能够降低监测被测建筑变形时的成本，同时一个飞行器6可以负责多个区域的多个被测建筑的检测，进一步降低监测成本，简化监测难度。
参照图3，本申请公开一种基于动态无线微波的自动变形监测方法，具体步骤如下：
S101：获取待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息。
具体的，点位初始位置信息在服务器或数据库中直接提取，待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据，通过无线通信模块5发送至数据处理模块4。
S102：根据待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息。
具体的，根据基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到信号发生器1在空间内的运行轨迹；其中，通过微波定位原理，通过基准点位接收到的微波数据信息和初始位置信息，能够定位信号发生器1的位置，并根据时间顺序，拟合得到信号发生器1在空间内的运行轨迹。
具体的，根据运行轨迹、待测点位接收到的微波信号数据，得到待测点位的位置信息；其中，以信号发生器1为基准点，结合待测点位接收到的微波信号数据对待测点位进行定位，得到待测点位的位置信息。通过微波进行定位的方式为本领域内常用技术手段，在此不做过多赘述。
在一个示例中，可以采用四个及以上的基准点位接收到的微波信号数据，根据四点定位原理对搭载信号发生器1的无人机进行空间内位置的定位，再根据原子钟校验后的时间，按时间顺序将无人机在空间内的位置进行拟合，得到无人机的飞行轨迹；无人机在被测建筑的上空做往复运动，使待测点位信号接收器2接收多组数据，根据多组数据的定位结果，在多组数据中选择4个及以上的不同时间或位置的定位结果，确定待测点位的位置信息。
S103：根据待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。
具体的，根据点位初始位置信息和待测点位的位置信息，得到待测点位的位移变化量；根据位移变化量和预设位移阈值，判断待测点位是否异常位移；若是，则认为该待测点位存在安全隐患，得到异常位移的异常点位；若否，则认为该待测点位没有安全隐患。
S104：根据异常位移的异常点位，预测被测建筑的变形趋势。
具体的，根据异常点位的位置信息，得到被测建筑上对应点位的受力信息；根据异常点位的位移变化量，得到异常点位的位移方向；根据多个异常点位的位移方向和被测建筑上对应点位的受力信息，得到被测建筑的变形方向。
进一步的，对被测建筑对应异常点位的位置进行受力分析，根据被测建筑的结构强度，分析被测建筑异常点位发生事故的风险度，对风险度高的区域采取防护措施。
通过采用上述方法，通过微波定位原理，信号发生器1与用于发射微波信号，通过基准点位接收到的微波数据信息，能够定位信号发生器的位置；进而再根据信号发生器的位置定位待测点位的位置，最后根据待测点位的位置信息和初始位置信息，得到被测建筑的变形结果；通过采用简单的设备，实现对被测建筑的变形监控，减少了布设监测站等设备的成本，同时通过待测点位和基准点位自动接收信号，减少了人工观测的误差。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (9)
1.一种基于动态无线微波的自动变形监测方法，其特征在于，包括：
获取待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息；所述点位初始位置信息为待测点位和基准点位被设置时的空间位置信息；
根据所述待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息；
根据所述待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。
2.根据权利要求1所述的基于动态无线微波的自动变形监测方法，其特征在于，所述根据待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息，包括：
根据所述基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到信号发生器（1）在空间内的运行轨迹；
根据所述运行轨迹、待测点位接收到的微波信号数据，得到待测点位的位置信息。
3.根据权利要求1所述的基于动态无线微波的自动变形监测方法，其特征在于，根据所述待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果，包括：
根据点位初始位置信息和待测点位的位置信息，得到待测点位的位移变化量；
根据所述位移变化量和预设位移阈值，判断待测点位是否异常位移；
若是，得到异常位移的异常点位。
4.根据权利要求3所述的基于动态无线微波的自动变形监测方法，其特征在于，得到异常位移的异常点位后，还包括预测被测建筑的变形趋势：
根据异常点位的位置信息，得到被测建筑上对应点位的受力信息；
根据所述异常点位的位移变化量，得到异常点位的位移方向；
根据多个所述异常点位的位移方向和被测建筑上对应点位的受力信息，得到被测建筑的变形方向。
5.一种基于动态无线微波的自动变形监测系统，用于运行如权利要求1-4任意一项所述的基于动态无线微波的自动变形监测方法，其特征在于，包括：信号发生器（1）、待测点位信号接收器（2）、基准点位信号接收器（3）和数据处理模块（4）；
所述信号发生器（1）用于产生无线微波；
所述待测点位信号接收器（2）和基准点位信号接收器（3）用于接收无线微波并将接收到的微波信号数据上传至数据处理模块；
所述数据处理模块（4）用于根据待测点位接收到的微波信号数据、基准点位接收到的微波信号数据和点位初始位置信息，得到待测点位的位置信息；并根据待测点位的位置信息和点位初始位置信息，得到变形结果。
6.根据权利要求5所述的基于动态无线微波的自动变形监测系统，其特征在于：所述信号发生器（1）固定设置在飞行器（6）上。
7.根据权利要求6所述的基于动态无线微波的自动变形监测系统，其特征在于：多个所述待测点位信号接收器（2）固定设置在被测建筑上。
8.根据权利要求7所述的基于动态无线微波的自动变形监测系统，其特征在于：多个所述基准点位信号接收器（3）固定设置在距离被测建筑预设距离处。
9.根据权利要求5所述的基于动态无线微波的自动变形监测系统，其特征在于：还包括无线通信模块（5），所述待测点位信号接收器（2）与基准点位信号接收器（3）通过无线通信模块与数据处理模块（4）通信连接。
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