CN117308808A - 形变监测方法及形变监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于结构监测技术领域，提供了形变监测方法及形变监测系统，包括：对结构体中的多个监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，目标监测点为被监测的结构体中的监测点，辅助监测点为结构体中与目标监测点相邻的监测点，第一测量数据根据目标监测点的光束发射设备发射的光束投射到辅助监测点上的光斑的位置确定；基于各个第一测量数据、目标监测点和辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，基准监测点为位于结构体上或位于结构体外的具有标准测量值的监测点。本申请可用于结构高精度动态变形监测。

Description

形变监测方法及形变监测系统

技术领域

本申请属于结构监测技术领域，尤其涉及形变监测方法、形变监测系统、监测设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着经济的飞速发展，建筑物和基础设施的数量也呈现快速增长的趋势。在外部复杂的荷载作用下，新建的结构仍处于不稳定的时期，存在出现沉降、倾斜等变形情况的风险，而老旧建筑随着使用年限的增长，结构出现劣化变形的风险也随之增加，为保证建筑物和基础设施的安全，迫切需要准确高效的结构变形监测方法，及时掌握工程结构健康状态。

目前常采用水准测量和计算机视觉等测量方法对结构变形进行观测，但现有的变形监测技术仍无法直接测量结构的偏转情况，需要倾角仪等其他设备配合测量，因此仍需要研发低成本、可同时监测结构沉降与偏转变形的长期结构变形监测方法弥补当前技术的不足。

发明内容

本申请实施例提供了形变监测方法及形变监测系统，可以提高形变监测的准确度。

第一方面，本申请实施例提供了一种形变监测方法，包括：

对结构体中的多个监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，所述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，所述辅助监测点为所述结构体中与所述目标监测点相邻的监测点，所述第一测量数据根据所述目标监测点的光束发射设备发射的光束投射到所述辅助监测点上的光斑的位置确定；

基于各个所述第一测量数据、所述目标监测点和所述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，所述基准监测点为位于所述结构体上或位于所述结构体外的具有标准测量值的监测点。

第二方面，本申请实施例提供了一种形变监测系统，包括光束发射设备、激光位置测量设备、数据传输设备、存储器以及处理器；

所述光束发射设备安装于结构体的各个监测点上，用于向与其相邻的所述监测点发射光束；

所述激光位置测量设备安装于各个所述监测点上，用于接收与其相邻的所述监测点发射的光束，并根据接收到的所述光束的光斑的位置确定与其相邻的所述监测点对应的第一测量数据；

所述存储器安装于各个所述监测点上，用于存储所述监测点的所述激光位置测量设备确定的所述第一测量数据；

所述数据传输设备安装于各个所述监测点上，用于将所述存储器存储的所述第一测量数据发送给所述处理器；

所述处理器，用于对结构体中的多个所述监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，所述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，所述辅助监测点为所述结构体中与所述目标监测点相邻的监测点

所述处理器，还用于基于各个所述第一测量数据、所述目标监测点和所述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，所述基准监测点为位于所述结构体上或位于所述结构体外的具有标准测量值的监测点。

第三方面，本申请实施例提供了一种监测设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的形变监测方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的形变监测方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在监测设备上运行时，使得监测设备执行上述第一方面所述的形变监测方法。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本申请实施例中，由于目标监测点发生角度的偏转时，会对其安装的光束发射设备造成一定的影响，使其发射的光束投射到辅助监测点的位置发生偏移，即基于辅助监测点获取到的目标监测点的第一测量数据可能是被角度偏转影响发生偏移后的数据，且其偏移量的大小还受目标监测点与该辅助监测点之间的间距的影响，因此，基于测量得到的各个第一测量数据、目标监测点和辅助监测点之间的间距能够确定目标监测点的第一测量数据中由于目标监测点的角度偏转造成的偏移量，进而，结合该偏移量和作为标准测量值的基准沉降量和/或基站偏转角度能够计算出各个目标监测点的形变数据，得到能够反映结构体的形变状况的监测结果，减小了监测结果的误差，即，提高了结构体的形变监测的准确性。同时，不需要在每个监测点安装倾角仪等仪器实际测量监测点的偏转角度来计算其角度偏转导致的偏移量和角度偏转，能够减小实际应用成本，提高应用效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请一实施例提供的一种形变监测方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种监测点的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种监测点偏转后测量光斑的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的监测点往返测量的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的激光发射设备进行激光回中控制的流程示意图；

图6是本申请实施例提供的一种形变监测系统的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的监测设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。

实施例一：

在对结构体进行形变监测时，最常采用的是激光测量的方法。采用该方法测量之前，先在基准监测点处安装激光发射设备。在进行测量时，由基准监测点的激光发射设备单方向向结构体发射光束，投射到结构体上。若结构体发生形变，则基准监测点的激光发射设备所发射的光束的投射位置相对于初始的投射位置会发生改变，即，根据光束在结构体的投射位置的变化能够确定结构体的沉降状况。但由于结构变形发生不均匀沉降会使激光发射设备发生一定的角度偏转，因此，导致根据该激光发射设备测量得到的测量数据存在一定的误差，且目前激光测量的方法仅能测量得到结构体的沉降数据，不能直接测量得到结构体的如偏转角度等其它的形变数据，形变监测效果较差。

为了提高结构体形变监测的准确性以及全面性，本申请实施例提供了一种形变监测方法。

在本申请实施例提供的形变监测方法中，对结构体中的多个监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，目标监测点为结构体的多个监测点中的监测点，辅助监测点为与目标监测点相邻的监测点，该第一测量数据根据目标监测点的光束发射设备发射的光束投射到辅助监测点上的光斑的位置确定。在得到各个目标监测点对应的第一测量数据之后，基于各个上述第一测量数据、上述目标监测点和上述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，其中，上述基准监测点为具有标准测量值的上述监测点，且基准监测点可以设置在结构体上，或者设置在结构体外。

由于目标监测点发生角度的偏转时，会对其安装的光束发射设备造成一定的影响，使其发射的光束投射到辅助监测点形成的光斑的位置存在偏移，即基于辅助监测点获取到的目标监测点的第一测量数据中包含因目标监测点的角度偏转导致的光斑位置的偏移量，该偏移量的大小还受目标监测点与该辅助监测点之间的间距的影响，因此，基于测量得到的各个第一测量数据、目标监测点和辅助监测点之间的间距能够确定目标监测点的第一测量数据中由于目标监测点的偏转造成的偏移量，进而，结合该偏移量和作为标准测量值的基准沉降量和/或基站偏转角度能够计算出目标监测点的形变数据，得到能够反映结构体的形变状况的监测结果，减小了监测结果的误差，即，提高了结构体的形变监测的准确性。同时，不需要在每个监测点安装倾角仪等仪器实际测量监测点的偏转角度来计算监测点的角度偏转和角度偏转造成的偏移量，能够减小实际应用成本，提高应用效果。

图1示出了本发明实施例提供的一种形变监测方法的流程示意图，详述如下：

步骤S101，对结构体中的多个监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，上述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，上述辅助监测点为上述结构体中与上述目标监测点相邻的监测点，上述第一测量数据根据上述目标监测点的光束发射设备发射的光束投射到上述辅助监测点上的光斑的位置确定。

上述被监测的结构体包括具有线性特征的结构体，例如桥梁、隧道等连续的线性结构体，或者断续分布在同一直线上的多个结构体组成的整体结构。可以理解的是，当被监测的结构体为多个断续分布在同一直线上的结构体时，被监测的结构体中相邻的两个监测点（即目标监测点和辅助监测点）可以是该分布在同一直线的多个结构体中相邻的结构体上的监测点。

上述监测点是指安装有光束发射设备的位置点，通常设置于结构体上。

具体地，在被监测的结构体上设置至少两个监测点，在获取被监测的结构体上的任意一个监测点（即目标监测点，将当前获取第一测量数据的监测点作为目标监测点）的第一测量数据时，可以基于与该目标监测点相邻的辅助监测点获取该目标监测点的第一测量数据。

可选地，在被监测的结构体中，相邻的两个监测点（即目标监测点和辅助监测点）可以是按序排序的多个监测点中次序连续的两个监测点，或者按序排序的多个监测点中间距满足指定的距离关系（如间距在预设阈值内）的两个监测点，还可以是按序排序的多个监测点中次序连续且间距满足指定的距离关系的两个监测点，本申请实施例对此不作限制。

可以理解的是，结构体的各个监测点上设置有如激光发射设备等可以发射光束的光束发射设备，以向相邻的监测点发射光束。各个监测点上设置有可以采集相邻的监测点发射的光束的投射位置的激光位置测量设备，用于在接收到相邻的监测点的光束发射设备发射的光束时，根据该光束的投射形成的光斑位置确定第一测量数据。

例如，在基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据时，令目标监测点向其对应的辅助监测点发射光束，然后辅助监测点的激光位置测量设备对光束投射到辅助监测点上的位置进行测量，即，对光束投射形成的光斑的位置进行测量，得到光斑的位置的读数，将该读数作为目标监测点的第一测量数据。

在一些实施例中，监测点的激光位置测量设备可以是包含光传感器的光接收面，目标监测点发射的光束投射到辅助监测点的光接收面上时，光接收面上的光传感器感应光接受面上的光斑（即光束投射到光接收面形成的光斑）的位置，根据该光斑在光接收面上的位置确定目标监测点对应的第一测量数据。

可选地，目标监测点通过光束发射设备发射激光等光束以获取目标监测点的第一测量数据时，光束投射到辅助监测点形成的光斑的位置还会随着目标监测点的沉降而发生相应的变化，即，第一测量数据还受目标监测点在空间竖直方向上的沉降的影响。可选地，辅助监测点在获取目标监测点的第一测量数据时，可以将光束对应的光斑位置与光斑的预设标准位置进行比较，将得到的差值作为目标监测点对应的第一测量数据。上述光斑的预设标准位置可以是结构体没有发生任何形变时监测点的光束发射设备发射的光束投射到相邻的监测点形成的光斑的位置。

可选地，可以基于光斑的预设标准位置预先建立坐标系，在基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据时，可以用坐标来描述目标监测点的光束发射设备发射的光束的位置（即用坐标描述光束的投射形成的光斑位置），而该坐标的值可以同时反映光斑的位置和变化的方向，因此，能够根据光斑的坐标位置的读数能够较好地确定目标监测点的第一测量数据。

作为一种示例，可以以竖直方向（即空间垂直方向）为y轴，以结构体延伸方向为x轴（即空间水平方向）为x轴建立坐标系，例如，如图2所示，假设各个坐标轴以毫米为单位，并假设以预设标准位置为原点，该预设标准位置即初始时（监测点A未发生形变时）监测点A通过光束发射设备所发射的光束投射到监测点B上形成的光斑的位置（此时，发射光束的监测点A为目标监测点，测量得到第一测量数据的监测点B为辅助监测点），将该光斑的位置作为监测点B对应的坐标轴的原点，则监测点A在未发生任意形变时，其光束发射设备发射的光束（假设为光束1）投射到该监测点B形成的光斑的坐标为（0，0）。

在形变监测过程中，假设监测点A发生角度为θ的偏转，该光束1发生会发生相应的偏转，使其投射到监测点B的光斑的位置发生变化，如图2中所示的光斑1。假设监测点B（作为辅助监测点）未发生沉降和偏转，则由监测点A（作为目标监测点）偏转θ产生的光斑1的变化量Z ₁（即第一测量数据）可以表示为如式(1)的形式。例如，假设激光位置测量设备的读数（即第一测量数据）为1mm，假设监测点A与监测点B的距离Y为10000mm，则通过下式可以算出偏转角度θ=1e-4rad，即θ=1×10^-4rad（rad为弧度），从而实现高精度的偏转测量。

(1)

其中，上述Z ₁即光斑1的位置变化量（即监测点B测量得到的监测点A的第一测量数据），Y为监测点A和监测点B之间的间距，θ为监测点B偏转的角度。

由于本体系采用光束1和光束2两条光束监测（即监测点A向监测点B发射光束1，监测点B向监测点A发射光束2，监测点A和监测点B相互发射光束进行监测），对于上述仅有监测点A发生偏转的情形，监测点B所发射的光束2投射到监测点A形成的光斑（即光斑1）的位置的变化量接近0。

例如，假设监测点A（作为辅助监测点）仅发生角度为θ的偏转，并假设监测点B（作为目标监测点）未发生偏转和沉降等形变，该监测点B发射光束2投射到监测点A上，形成光斑2，此时，因仅由监测点A发生偏转，其激光位置测量设备（原点）也跟随发生相应的偏转，原点位置发生变化，而光束2的水平高度不变，其投射到偏转后的激光位置测量设备上的光斑2不在原点上，从而测量得到第一测量数据Z ₂，因监测点A的偏转角度θ导致的光斑2的位置的变化量（即监测点A仅发生角度为θ的偏转且监测点B不发生任意形变时，监测点A测量得到的监测点B对应的第一测量数据Z ₂）为高阶小量，可忽略不计。例如，如图3（图3中的监测点A对应图2中的监测点A）所示，假设监测点A的偏转中心到原点之间的距离为M。监测点A发生角度为θ的偏转后，其第一测量数据（即监测点A的激光位置测量设备测量得到的光斑2的位置的变化量）可以表示为如下的形式：

(2)

其中，上述Z ₂为监测点A测量得到的监测点B的第一测量数据，M为监测点A的偏转中心到原点之间的距离，θ为监测点A偏转的角度。

由于结构体的偏转角度θ通常是一个微小的角度，因此，1/cosθ-1相对于偏转角度θ为小量。此外，本申请实施例将监测点中的激光位置测量设备尽可能地布置于监测点的底部（该底部即如图2所示的偏转中心的位置），也即，M相比于监测点A和监测点B之间的距离Y也为小量，此时，监测点B的第一测量数据Z ₂相对于监测点A的第一测量数据Z ₁为高阶小量，可以认为监测点B的第一测量数据Z ₂趋近于0，即，监测点A自身的偏转对其测量得到的监测点B的第一测量数据的影响可以忽略不计。

例如，假设监测点A与监测点B的距离Y为10000mm，监测点A的偏转中心到原点之间的距离（即相当于原点的原高度）M为厘米级，如5cm（即50mm），即M相比于监测点A和监测点B之间的距离Y为小量，并假设计算得到监测点A发生的偏转角度θ为0.01rad，监测点B未发生沉降和偏转，则第一测量数据光斑1变化量Z ₁和光斑2变化量Z ₂可分别由式(1)和式(2)计算得到：

(3)

(4)

即，监测点A的原点的位置变化量（也即监测点B未发生任意形变、监测点A发生角度为θ的偏转的情况下监测点B的第一测量数据）Z ₂为7.615×10^-5mm，相较于监测点B的光斑1的位置变化量（监测点A的第一测量数据）Z ₁为100mm，可以视为高阶小量，也即，监测点A自身的发生角度为0.01弧度的偏转时，对测量得到的监测点B的第一测量数据的影响为7.615×10^-5mm。在实际应用中，辅助监测点在测量目标监测点的第一测量数据时，辅助监测点自身的角度偏转引起的目标监测点对应的光斑的变化量为高阶小量，即，本申请实施例中通过相邻的监测点两两之间相互照射的测量方式，使得辅助监测点自身发生的角度偏转引起的目标监测点对应的光斑的变化量为高阶小量，因此，本申请实施例中，辅助监测点上的光斑由目标监测点的沉降量、角度偏转引发的变化量以及辅助监测点的沉降量决定，即，目标监测点的第一测量数据是受发射光束的目标监测点的沉降量、角度偏转以及辅助监测点的沉降量的影响，并不考虑辅助监测点的角度偏转的影响。

本申请实施例中，对结构体中的多个监测点，基于与目标监测点相邻的辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，由于第一测量数据由目标监测点的角度偏转造成的偏移量和/或目标监测点的沉降造成的沉降量共同决定，因此，后续能够基于第一测量数据以及监测点之间的间距等计算结构体的沉降量和偏转角度等形变数据，得到结构体的监测结果，从而能够实现对结构体的沉降监测。

步骤S102，基于各个上述第一测量数据、上述目标监测点和上述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，上述基准监测点为位于上述结构体上或位于上述结构体外的具有标准测量值的监测点。

上述基准监测点是指结构体中设置的具有标准测量值的监测点，该标准测量值是指默认该基准监测点测量得到的基准沉降量和基准偏转角等测量值为不存在误差的测量值，可以作为标准的参考值。其中，该基准监测点可以设置在被监测的结构体上，也可以设置在结构体外。

具体地，由于光束具有准直性，通常相对于监测点垂直发射，而监测点处的结构体发生偏转和/或沉降时，该监测点所安装的光束发射设备会跟随结构体发生相同角度的偏转和/或相同高度的沉降，使得测量得到的该监测点的第一测量数据由角度偏转导致的偏移量（该偏移量受偏转角度的影响）和沉降导致的沉降量共同决定，因此，为了在实现结构体的形变监测，并提高监测结果的准确性，本申请实施例中，获取各个监测点的第一测量数据，结合目标监测点和辅助监测点两两之间的间距（即相邻两个监测点之间的间距）来确定第一测量数据中由于未知的偏转角度造成的偏移量，然后结合基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度计算监测点的沉降量、偏转角度等一个或者多个形变数据，根据计算结果确定结构体的监测结果。可以理解的是，得到的监测结果能够反映结构体的形变状况。

可以理解的是，由于各个监测点对应的第一测量数据中的偏移量和沉降量均为未知的数据，需要结合基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度计算各个监测点的第一测量数据所包含的偏移量和沉降量，以得到准确的监测结果，因此，进行对结构体进行监测之前，可以先确定基准监测点的初始位置相对于该基准监测点的至少一个相邻的监测点（该相邻的监测点即用于监测结构体的监测点中与基准监测点相邻的监测点，将其视为目标辅助监测点）的初始位置的位置相对关系（该位置相对关系可以采用辅助监测点的海拔相对于基准监测点的海拔的高度差表示，即，相当于该辅助监测点的初始位置相对于基准监测点的初始位置在空间垂直方向上的沉降量），使得后续能够基于该位置相对关系和各个第一测量数据等计算得到各个监测点的沉降量和/或偏转角度。可以理解的是，一个基准监测点与结构体中的至少一个监测点相邻。

可选地，上述基准监测点可以设置在不会发生偏转和/或沉降等形变的位置，例如，假设结构体的两端不会发生沉降和/或偏转，则可以将基准监测点设置在结构体的两端的位置，对应地，基准监测点的沉降量和/或偏转角度默认为零。在获取基准沉降量和/或基准偏转角度时，对于基准沉降量，可以通过基准监测点上设置的光束发射设备发送光束投射到辅助监测点上，基于辅助监测点获取的第一测量数据及对应的位置相对关系得到基准沉降量，该基准沉降量反映了该基准监测点的实际的沉降量。

可以理解的是，基准监测点设置在结构体上不会发生偏转和/或沉降的位置的情况下，由于基准监测点的偏转和/或沉降为零，则基准监测点通过上述步骤获取的基准沉降量和/或基准偏转角度实际上为目标辅助监测点的沉降量和偏转角度。在计算监测结果时，可以根据需要计算得到的监测结果（如沉降量和/或偏转角度），通过基准监测点获取基准沉降量和/基准偏转角度（即与基准监测点相邻的目标辅助监测点的沉降量和/或偏转角度）之后，再根据基准沉降量和/或基准偏转角度、第一测量数据、监测点两两之间的间距计算得到各个监测点的沉降量和偏转角度。

在一些实施例中，上述基准监测点也可以设置在结构体上可能会发生偏转和/或沉降的位置，会受到结构体的形变的影响，此时，对于设置在结构体上的基准监测点，可以通过对应的测量工具测量得到基准沉降量和/或基准偏转角度（此时得到的基准沉降量和/或基准偏转角度为基准监测点的沉降量和偏转角度），例如，在基准监测点设置全站仪，通过全站仪测量得到基准监测点的基准沉降量和基准偏转角度。

需要说明的是，结合基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定结构体监测结果时，需要通过基准监测点获取目标辅助监测点的第一测量数据，以及通过目标辅助监测点获取基准监测点的第一测量数据，以根据这两个第一测量数据、基准监测点与目标辅助监测点的间距以及基准沉降量和/或基准偏转角度，确定目标辅助监测点的沉降量和/或基准偏转角度等形变数据，而目标辅助监测点为结构体上与该基准监测点相邻的监测点，进而能够结合各个监测点的第一测量数据确定其它监测点的形变数据，确定结构体的监测结果。其中，根据实际应用场景确定基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度实际反映的是基准监测点的沉降量和/或偏转角度，还是目标辅助监测点的沉降量和/或偏转角度。

本申请实施例中，由于目标监测点发生角度的偏转时，会对其安装的光束发射设备造成一定的影响，使其发射的光束投射到辅助监测点的光斑位置发生偏移，即基于辅助监测点获取到的目标监测点的第一测量数据包含光斑位置的偏移量，该偏移量的大小受目标监测点与该辅助监测点之间的间距以及目标监测点的偏转角度的影响，因此，基于各个第一测量数据、目标监测点和该辅助监测点之间的间距能够确定目标监测点的第一测量数据中由于目标监测点的偏转造成的偏移量，进而，结合该偏移量和作为标准测量值的基准沉降量和/或基站偏转角度能够计算出目标监测点的沉降量和偏转角度等形变数据，得到能够反映结构体的形变状况的监测结果，即，能够同时了解结构体的沉降状况和角度偏转状况，且减小了监测结果的误差，也即，提高了结构体的形变监测的准确性，并且，能够了解结构体的较为全面的形变状况。同时，不需要在各个监测点安装倾角仪等仪器实际测量监测点的偏转角度来计算其角度偏转造成的误差，能够减小实际应用成本，提高应用效果。

在一些实施例中，由于激光光束的发散性小，具有很好的聚焦功能，因此，可以采用激光发射设备作为结构体的各个监测点设置的光束发射设备。

在结构体的监测点的数量N大于2（即N大于2时）时，由于首尾两个监测点（即第一个监测点和第N个监测点）只有一个相邻的监测点，因此，首尾两个监测点均设置有一个光束发射设备和一个激光位置测量设备。而除首尾以外的监测点（即第二个监测点至第N-1个监测点）对应两个相邻的监测点，则除首尾以外的监测点均设置有两个激光发射设备和两个激光位置测量设备，可以用于向与其相邻的两个监测点分别发射光束，即，首尾以外的监测点的激光发射设备均需发射两个光束，使其分别投射到与其相邻的监测点上。同时，除首尾以外的监测点（即第二个监测点至第N-1个监测点）接收到相邻的各个监测点所发射的光束，其激光位置测量设备根据接收到的光束的光斑的位置确定对应的监测点的第一测量数据。

可选地，除首尾以外的监测点的两个激光发射设备的光束发射角度不同，使其能够分别向与其相邻的两个监测点发射光束。需要注意的是，结构体的监测点的数量N中包含基准监测点的数量，即，基准监测点为非首尾的监测点时，也设置有两个激光发射设备和两个激光位置测量设备，也对应两个第一测量数据。

可选地，由于桥梁、隧道等结构体的长度较长，监测点的数量较少时，不能充分对结构体进行监测，使得结构体的形变监测效果较差，因此，为了提高结构体的形变监测的效果，在一些实施例中，设置N个监测点对结构体进行监测，N可以是大于3的整数。可选地，监测点的数量N可以根据被监测的结构体的长度确定。例如，假设被监测的结构体的长度为1000米时，可以设置10至15个监测点对其进行监测，即N的取值可以是区间[10，15]所包含的整数中的任意一个整数（如13）。

可以理解的是，结构体的各个监测点的激光发射设备以及激光位置测量设备为固定安装的设备，不会因为结构体的沉降/偏转等形变导致设备自身的方向、角度等变化，即，激光发射设备以及激光位置测量设备相对于监测点处的结构体为静止状态。

在一些实施例中，为了使监测点的激光发射设备所发射的激光光束能够较好地投射到相邻的监测点，在设置结构体的各个监测点时，将监测点的激光发射设备和与其对应的激光位置测量设备设置为两两相对的形式，即，目标监测点的激光发射设备指向辅助监测点的激光位置测量设备，辅助监测点的激光位置测量设备面向目标监测点的方向，接收目标监测点的激光发射设备所发射的激光光束。

例如，如图4所示，假设结构体设置有3个监测点，依次包括：监测点A、监测点B以及监测点C，其中，监测点A设置有一个激光发射设备以及一个激光位置测量设备：Ax1、Ay1，监测点B设置有两个激光发射设备：Bx1、Bx2，以及两个激光位置测量设备：By1、By2，监测点B设置有一个激光发射设备以及一个激光位置测量设备：Cx1、Cy1。

对监测点A，该监测点A相邻的监测点包括监测点B。假设将监测点A作为目标监测点，将监测点B作为辅助监测点，则，监测点A的激光发射设备Ax1向监测点B发射光束1，监测点B的激光位置测量设备By1测量光束1投射到监测点B形成的光斑的位置，得到监测点A的第一测量数据A1。

对监测点B，该监测点B相邻的监测点包括监测点A和监测点C。假设将监测点B作为目标监测点，将监测点A和监测点C作为辅助监测点。在测量过程中，监测点B的激光发射设备Bx1向监测点A发射光束2，监测点A的激光位置测量设备Ay1测量光束2投射到监测点A形成的光斑的位置，得到监测点B的第一测量数据B1。监测点B的激光发射设备Bx2向监测点C发射光束3，监测点C的激光位置测量设备Cy1采集光束3投射到监测点C形成的光斑的位置，得到第一测量数据B2。

对监测点C，该监测点C相邻的监测点包括监测点B。假设将监测点C作为目标监测点，将监测点B作为辅助监测点，监测点C的激光发射设备Cx1向监测点B发射光束4，监测点B的激光位置测量设备By2采集光束4投射到监测点B形成的光斑的位置，得到第一测量数据C1。

本申请实施例中，由于设置多个监测点来对结构体进行监测，因此，被监测的结构体的长度较长时，能够根据该待监测的结构体的长度设置适量的监测点来对其进行监测，从而能够通过多个监测点充分监测结构体的不同位置的沉降状况，提高结构体的监测结果的准确性。

在一些实施例中，在上述步骤S101之前，还包括：

对各个上述监测点的上述激光发射设备和上述激光位置测量设备进行时钟同步。

具体地，由于结构体在发生振动导致形变时，可能是发生一段时间内的连续振动，在此期间内，结构体的各个位置的形变状况随时可能发生变化，而因此，为了提高结构体的形变监测的准确性，本申请实施例中，需要对各个监测点设置的激光发射设备和激光位置测量设备进行时钟同步，使各个激光发射设备以及各个激光位置测量设备统一时间，对应地，在基于监测点的激光发射设备以及相邻的监测点的激光位置测量设备进行测量时，使各个监测点的激光发射设备进行同步测量，得到结构体的各个监测点在同一时刻所对应的第一测量数据，从而能够得到结构体的各个监测点对应的位置在同一时刻的形变状况。例如，可以令各个监测点上的各个激光发射设备在相同时刻发射激光进行测量，或者，也可以令各个监测点上的各个激光位置测量设备在相同时刻测量光斑位置，得到对应的第一测量数据。

本申请实施例中，对各个监测点的激光发射设备以及激光位置测量设备进行时间同步，以对结构体进行同步测量，提高得到的监测结果的准确性。

在一些实施例中，在上述结构体中，相邻的两个上述监测点之间的距离不大于预设的距离阈值，且相邻的两个上述监测点之间无障碍物遮挡。

具体地，由于激光的传播距离有限，为了监测点所发射的激光光束投射到相邻的监测点上，以测量得到第一测量数据，在设置用于监测结构体的监测点时，监测点两两之间的距离不大于预设的距离阈值（如70米），即，相邻的两个监测点之间的距离不大于预设的距离阈值（即距离上限）。可选地，各个监测点两两之间的间距可以是相同的间距，也可以是不同的间距。

同时，由于激光光束沿直线传播，无法绕过障碍物，因此，为了保障结构体的形变监测的实现，两个监测点之间不能存在能够遮挡激光光束的障碍物。

在一些实施例中，两个监测点之间的距离还需要大于或等于预设的距离下限，该距离下限小于上述预设的距离阈值，即，监测点两两之间的距离在预设的距离范围内（即距离下限与距离上限之间），以便能够较好地对结构体进行监测。例如，监测点两两之间的距离通常在10米至50米之间。

本申请实施例中，由于在设置监测结构体的监测点时，使监测点之间的距离不超出距离阈值，且监测点之间不存在能够遮挡激光光束的障碍物，因此，在基于监测点的激光发射设备进行测量时，相邻的监测点能够有效测量得到监测点对应的第一测量数据，以实现对结构体的形变监测。

在一些实施例中，上述步骤S102包括：

基于上述第一测量数据、上述监测点两两之间初始的间距以及上述基准监测点的上述基准沉降量和/或上述基准偏转角度确定上述监测结果，上述监测点两两之间初始的间距为相邻的两个上述监测点均未发生形变的情况下的间距。

或者，

基于上述第一测量数据、上述监测点两两之间当前的间距以及上述基准监测点的上述基准沉降量和/或上述基准偏转角度确定上述监测结果。

具体地，为了得到更加准确的监测结果，本申请实施例中，在根据测量得到的第一沉降量、监测点两两之间的间距以及基准监测点的基础沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果时，可以根据当前的实际情况确定采用监测点两两之间初始的间距进行计算，或者采用监测点两两之间当前的间距进行计算。其中，监测点两两之间初始的间距是指相邻的两个监测点在均未发生任何形变的情况下的间距，如相邻的两个监测点的初始位置之间的距离。监测点两两之间当前的间距是指监测点两两之间的实时的间距，如采集目标监测点的对应的第一测量数据时，目标监测点与测量该第一测量数据的辅助监测点之间的间距。

例如，目标监测点A的激光发射设备存在调整时，则表明该目标监测点A的形变过大，使得目标监测点A需要调整激光发射设备的光束发射角度等，此时，可以认为目标监测点A与其相邻的监测点之间的间距变化较大，在基于该目标监测点A的第一测量数据和/或与目标监测点A的辅助监测点的第一测量数据进行计算时，该目标监测点A与该辅助监测点两两之间的间距采用当前的实时的间距进行计算。若目标监测点A的激光发射设备不存在调整，则可以认为目标监测点A与该辅助监测点之间的间距变化较小，不影响准确度，可以采用该目标监测点A与该辅助监测点之间初始的间距进行计算。

可选地，可以在各个监测点安装测距仪（如在监测点的激光发射设备的位置安装红外测距仪），通过测距仪测量得到监测点两两之间当前的间距，也可以在需要时通过其它测量设备测量得到监测点两两之间当前的间距，此处不作具体限制。

本申请实施例中，由于在计算确定结构体的监测结果时，根据当前的实际状况确定计算时所采用的间距，因此，能够减小计算得到的监测结果中存在的误差，从而提高结构体的形变监测的准确性。

在一些实施例中，上述步骤S102包括：

步骤S1021，获取上述基准监测点的上述基准沉降量和/或上述基准偏转角度。

步骤S1022，基于所有上述监测点对应的上述第一测量数据、上述基准沉降量和/或上述基准偏转角度以及形变计算公式，计算每一个上述监测点的监测结果，上述监测点的上述监测结果包括沉降量和/或偏转角度，上述形变计算公式用于反映各个上述监测点的第一测量数据和对应的上述间距之间的关联关系。

步骤S1023，根据各个上述监测点的上述监测结果确定上述结构体的监测结果。

上述形变计算公式是根据结构体中各个监测点两两之间往返测量的关系进行构建的，反映了各个监测点的第一测量数据、第一测量数据中的偏移量和沉降量、监测点的偏转角度以及监测点两两之间的间距之间的关联关系，例如，第一测量数据中的偏移量由监测点的偏转角度及对应的监测点之间的间距决定，第一测量数据由监测点的偏移量（即相当于偏转角度）和监测点的沉降量决定。

具体地，在计算各个监测点的监测结果的过程中，先获取基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度，然后将结构体的所有的监测点的第一测量数据、基准沉降量和/或基准偏转角度代入到预先构建的形变计算公式中，通过对形变计算公式的解算计算得到各个监测点的沉降量和偏转角度，然后决定各个监测点的监测结果中可以包含沉降量和/或偏转角度，进而根据各个监测点的监测结果得到结构体整体的监测结果。可以理解的是，当需要基于监测点之间当前的间距进行计算时，测量得到对应的监测点之间当前的间距，将其代入到形变计算公式中相应的位置进行形变计算公式的解算。

需要指出的是，在获取基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度时，需要获取至少两个基准沉降量，或者，获取至少两个基准偏转角度，或者，获取至少一个基准沉降量和至少一个基准偏转角度，即，得到至少两个标准测量值，从而能够根据该形变计算公式计算得到各个监测点的沉降量和偏转角度，在减小监测成本的同时能够保障得到的形变数据的准确性，即，保障结构体的形变监测的准确性。

在一些实施例中，上述形变计算公式可以是如下的形式：

(5)

其中，D为由各个监测点的第一测量数据组成的数据矩阵，R为常数矩阵，L为由监测点两两之间的间距组成的间距矩阵，U为由监测点的沉降量组成的沉降量矩阵，T为目标监测点的偏转角度组成的偏转角度矩阵。可以理解的是，目标监测点的沉降量矩阵U中包含的各个沉降量和偏转角度矩阵T中的包含的各个偏转角度均为未知值。

其中，结构体中设置有N个监测点，上述形变计算公式中的各个矩阵可以是为如下的形式：

数据矩阵D可以表示为：

(6)

其中，n为结构体中监测点的数量，为目标监测点的后向辅助监测点测量得到的第一测量数据，/>即第1个监测点的第一测量数据，由第2个监测点测量得到，/>即第n-1个监测点的第一测量数据，由第n个监测点测量得到。

为目标监测点的前向辅助监测点测量得到的第一测量数据，/>即第2个监测点的第一测量数据，由第1个监测点测量得到/> 即第n个监测点的第一测量数据，由第n-1个监测点测量得到。

例如，如图4所示，监测点B（即监测点A的后向辅助监测点）根据光束1测量得到监测点A的第一测量数据，监测点C（即监测点B的后向辅助监测点）根据光束3测量得到监测点B的第一测量数据/>，监测点A（即监测点B的前向辅助监测点）根据光束2测量得到监测点B的第一测量数据/>，监测点B根据光束4测量得到监测点C的第一测量数据/>。

上述常数矩阵R可以是如下形式的为2n-2行n列的矩阵：

(7)

其中，n为结构体中监测点的数量，未标出的元素的值均为0。

上述距离矩阵L可以是如下形式的为2n-2行2n列的矩阵：

(8)

其中，n为结构体中监测点的数量，未标出的元素的值均为0，L为监测点之间的间距，L ₁即第1个监测点与第2个监测点之间的间距，L _n-1即第n-1个监测点与第n个监测点之间的间距。

上述沉降量矩阵U可以是如下形式的矩阵：

(9)

其中，u为监测点的沉降量，n为结构体中监测点的数量，u _n即第n个监测点的沉降量。

上述偏转角度矩阵T可以是如下形式的矩阵：

(10)

其中，θ为监测点的偏转角度，n为结构体中监测点的数量，θ _n即第n个监测点的偏转角度。

可以理解的是，在测量得到各个监测点的第一测量数据之后，将各个第一测量数据的值代入形变计算公式中的数据矩阵D中相应的元素位置，而基准监测点为n个监测点中的监测点，其测量得到的基准沉降量和/或基准偏转角度即其对应的沉降量u和偏转角度θ，将基准沉降量代入沉降量矩阵U中相应的元素位置，和/或，将基准偏转角度的值代入偏转角度矩阵T中相应的元素位置。在将各个测量得到的已知值代入形变计算公式中相应的元素位置之后，对该元素矩阵进行求解，得到各个监测点的沉降量u和偏转角度θ。

在一些实施例中，在对上述形变计算公式进行求解时，在将各个值代入形变计算公式中相应的元素位置之后，可以对形变计算公式进行行列转换处理来计算得到沉降量矩阵中各个沉降量的实际值以及偏转角度矩阵T中各个偏转角度的实际值，从而得到各个监测点的沉降量、偏转角度等形变数据，实现对结构体的形变监测。

例如，可以假设获取到基准沉降量P和基准偏转角度Q，并假设P和Q在矩阵中的元素位置分别为第i行和第j行，将基准沉降量P和基准偏转角度Q代入对应的元素，得到如下形式的形变计算公式：

(11)

其中，a _i,j为形变计算公式中的矩阵位于第i行第j列的元素。

然后通过行列变换处理分别将基准沉降量P和基准偏转角度Q转换至矩阵中第2n- 1行和第2n行，将矩阵第i列和第j列的元素分别转换至第2n-1列和第2n列，得到如下形式的形变计算公式：

(12)

其中，可以将该转换后的形变计算公式中的第2n-1列和第2n列作为矩阵，即：/>

(13)

将该转换后的形变计算公式中，矩阵除该第2n-1列和第2n列以外的数据作为矩阵/>，即：

(14)

将基准沉降量P和基准偏转角度Q作为矩阵，即：

(15)

根据矩阵除去该基准沉降量P和基准偏转角度Q以外的数据确定2n-2行1列的矩阵/>，即：/>

(16)

对应地，行列转换后的形变计算公式可以表示为如下的形式：

(17)

基于该转换后的形变计算公式进行矩阵运算，得到，求解得到，从而计算得到矩阵/>中各个元素的值，即，得到矩阵/>中除基准沉降量P和基准偏转角度Q以外的各个沉降量和偏转角度。

本申请实施例中，由于非首尾的各个监测点之间进行往返测量，各个监测点的沉降量和偏转角度对彼此的第一测量数据相互影响，因此，本申请实施例中，根据结构体中的监测点之间的测量关系，预先构建能够反映各个监测点的第一测量数据、第一测量数据中的偏移量和沉降量、监测点的偏转角度以及监测点两两之间的间距之间的关联关系的形变计算公式，使得在进行形变监测的过程中，在测量得到各个第一测量数据之后，只需要获取至少两个标准测量值，就能够基于形变计算公式计算得到各个监测点的沉降量、偏转角度等形变数据，实现对结构体的形变监测，同时不需要在各个监测点另外安装倾角仪等仪器实际测量监测点的偏转角度，能够减小实际应用成本，同时提高形变监测的效果。

在一些实施例中，上述步骤S1021包括：

若上述基准监测点的数量为1，则获取上述基准监测点的上述基准沉降量以及上述基准偏转角度。

若上述基准监测点的数量大于1，则获取至少两个上述基准监测点的上述基准沉降量或上述基准偏转角度。

具体地，由于各个监测点的沉降量和偏转角度均为未知值，而计算得到各个监测点的偏转监测点和沉降量等形变数据，需要获取至少两个已知的标准测量量（即基准沉降量和/或基准偏转角度），以计算得到各个监测点的形变数据，因此，若只设置了一个基准监测点，则需要获取该基准监测点的基准沉降量和基站偏转角度，以便能够计算得到各个监测点的形变数据，得到监测点的监测结果。

而基准监测点的数量大于1时，可以获取至少两个基准监测点的基准沉降量或者基准偏转角度。其中，可以根据实际应用场景的需求确定获取基准监测点的基准沉降量，或者，获取基准监测点的基站偏转角度，此处不作限制。

例如，若存在两个设置在结构体上的不会发生沉降的位置的基准监测点，则这两个基准监测点的基准沉降量均为0，此时，可以获取其基准沉降量进行计算，从而能够在不需要另行测量的情况下直接得到两个基准监测点的基准沉降量。

又例如，假设基准监测点均设置在结构体上会受到结构体的形变的影响的位置，此时，可以结合应用场景的精度要求、经费预算等确定测量得到基准监测点的基准沉降量还是基准偏转角度。例如，通过倾角仪测量基准偏转角度，但倾角仪的成本通常较高，在为了减小成本的情况下，可以通过水准测量等测量得到基准监测点的基准沉降量。

本申请实施例中，由于根据实际应用场景需求和基准监测点的数量确定实际获取的标准测量值，因此，在对结构体进行监测时，能够在实现精准监测的情况下最大化满足用户需求，提高实际应用效果。

可以理解的是，本发明实施例所获取的第一测量数据是由监测点在竖直方向上的沉降量，以及结构体在竖直方向沿x轴方向的偏转角度造成的偏移量决定的，在实际应用场景中，结构体可能发生横向（即垂直于结构体延伸方向，如图2所示的x轴的方向）方向上的偏转位移量，和/或结构体在竖直方向上沿横向方向的偏转角度以及该偏转角度造成的横向方向的偏移量，可以理解的是，测量得到的横向方向上的测量数据同样由监测点的激光发射设备在横向方向上的偏转位移量和角度偏转造成的偏移量决定。在实际应用中，根据实际需求计算结构体的各个监测点在横向方向上的偏转位移量、横向偏转角度和相对偏转位移量等形变数据时，可以根据计算竖直方向上的形变数据相同的方法进行计算，对应地，在计算横向方向上的形变数据时，可以建立对应的平面坐标系或空间坐标系，以便能够更清晰地确定结构体形变的方向，具体监测步骤此处不再赘述。

在一些实施例中，由于监测点所处位置的结构体的沉降/偏转等形变较大时，监测点的激光发射设备发射的光束对应的光斑位置可能不在相邻的监测点的预设区域内（如激光位置测量设备中用于接收光斑的光接收靶面的区域），使得相邻的监测点无法测量得到监测点的第一测量数据或者得到错误的第一测量数据，因此，本申请实施例中，可以令监测点的激光发射设备实现激光回中的功能，以防结构体的形变过大时，监测点（即目标监测点）的激光发射设备所发射的光束投射的光斑的位置超出相邻监测点（即辅助监测点）的激光位置测量设备的测量范围。上述激光回中是指监测点对其激光发射设备的光束发射角度进行调整，使其所发射的光束投射到相邻监测点上的光斑的位置保持在该相邻监测点的激光位置测量设备的测量范围内。

需要指出的是，在目标监测点的激光发射设备存在激光回中的调整的情况下，需要结合其调整的角度（即对激光发射设备的光束发射角度的调整的角度）等参数与光斑位置共同确定该目标监测点的第一测量数据，以保障得到的第一测量数据的准确性。

图5示出了在一些实施例中，结构体的监测点实现激光回中功能的流程示意图。

如图5所示，首先，各个监测点进行先时间同步，在各个监测的时间统一之后，各个监测点的激光发射设备和激光位置测量设备开始运行。

在对结构体进行形变监测时，监测点的激光发射设备向与其相邻的激光位置测量设备发射光束，同时，各个监测点的激光位置测量设备根据相邻监测点所发射的光束的光斑的位置进行测量，得到相邻监测点的第一测量数据，从而得到结构体的各个监测点的第一测量数据。

其中，监测点的激光位置测量设备在根据相邻监测点所发射的光束的光斑的位置进行测量时，对光束的光斑的中心处的位置进行测量，得到相邻监测点的第一测量数据，若该激光位置测量设备对光束的光斑的中心处的位置进行测量时，没有检测到光束的光斑，则表明相邻监测点的光束发射设备所发射的光束投射的光斑的位置超出了该监测点的激光位置测量设备的测量范围，可以令相邻监测点对其激光发射设备进行激光回中的控制，即，令相邻监测点的激光发射设备通过激光回中功能，调整其光束发射设备的光束发射角度，从而使其发射的光束投射的光斑的位置保持在该监测点的激光位置测量设备的测量范围内，进而能够测量得到相邻监测点的第一测量数据，准确实现结构体的形变监测。

实施例二：

对应于上文实施例所述的形变监测方法，图6示出了本申请实施例提供的一种形变监测系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

如图6所示，该形变监测系统包括光束发射设备61、激光位置测量设备62、存储器63、数据传输设备64和处理器65。其中，

上述光束发射设备61安装于结构体的各个监测点上，用于向与其相邻的上述监测点发射光束。

上述激光位置测量设备62安装于各个上述监测点上，用于接收与其相邻的上述监测点发射的光束，并根据接收到的上述光束的光斑的位置确定与其相邻的上述监测点对应的第一测量数据。

上述存储器63安装于各个上述监测点上，用于存储上述监测点的上述激光位置测量设备62确定的上述第一测量数据。

上述数据传输设备64安装于各个上述监测点上，用于将上述存储器63存储的上述第一测量数据发送给上述处理器65。

上述处理器65，用于对结构体中的多个上述监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，上述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，上述辅助监测点为上述结构体中与上述目标监测点相邻的监测点。

上述处理器65，还用于基于各个上述第一测量数据、上述目标监测点和上述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，上述基准监测点为位于上述结构体上或位于上述结构体外的具有标准测量值的监测点。

可选地，上述处理器65可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，也可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

可以理解的是，图6仅示出了一个监测点对应的光束发射设备61、激光位置测量设备62、存储器63、数据传输设备64，在实际情况下，各个监测点均安装有光束发射设备61、激光位置测量设备62、存储器63和数据传输设备64。

具体地，在进行结构体的形变监测时，由监测点的光束发射设备61向相邻监测点发射光束，同时，监测点的激光位置测量设备62接收与其相邻的监测点的激光发射设备所发射的光束，根据接收到的光束的光斑的位置测量得到该相邻监测点对应的第一测量数据，即，各个监测点通过光束发射设备61向与其相邻的监测点发射光束，同时，各个监测点通过激光位置测量设备62测量相邻监测点发射的光束投射的光斑的位置，得到相邻监测点的第一测量数据，然后通过监测点的存储器63存储其激光位置测量设备62确定的第一测量数据，并通过监测点的数据传输设备64将该存储器63存储的第一测量数据发送给处理器65。

处理器65接收到各个监测点的数据传输设备64发送的第一测量数据之后，可以基于接收到的各个第一测量数据，对结构体中的多个上述监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，上述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，上述辅助监测点为上述结构体中与上述目标监测点相邻的监测点，即，对于目标监测点，获取与该目标监测点相邻的辅助监测点发送的第一测量数据，得到该目标监测点对应的第一测量数据。进而，处理器65基于各个上述第一测量数据、上述目标监测点和上述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度计算得到结构体的监测结果。

可选地，处理器65可以在需要了解结构体的形变状况时，同时向各个监测点的光束发射设备61发送采集指令，该采集指令用于指示光束发射设备61向与其相邻的监测点发射光束，各个监测点的光束发射设备61在接收到处理器65发送的采集指令之后，向其相邻的监测点发射光束，同时，监测点的光束发射设备61发射的光束投射到相邻监测点上，监测点的激光位置测量设备62根据投射到该监测点的光束的位置测量得到相邻监测点（即与该监测点相邻的发射该光束的监测点）对应的第一测量数据，然后测量得到的第一测量数据存储到存储器63中，再通过数据传输设备64将存储器63中存储的第一测量数据发送给处理器65，使得处理器65能够获取到各个监测点的第一测量数据，从而根据各个第一测量数据确定结构体的监测结果，实现进行结构体的形变监测。

例如，假设结构体上包含监测点A、监测点B和监测点C，处理器65同时向监测点A、监测点B和监测点C的光束发射设备61发送采集指令，此时，监测点A中的光束发射设备61向监测点B发射光束，监测点B中的光束发射设备61向监测点A和监测点C发射光束，监测点C中控的光束发射设备61向监测点B发射光束。

同时，监测点A中的激光位置测量设备62对监测点B发射的光束投射到该监测点A的位置进行测量，得到监测点B的第一测量数据MB1，然后将采集到的第一测量数据MB1存储到存储器63中，并通过数据传输设备64将存储器63存储的该第一测量数据MB1上报给处理器65，以此类推，监测点B的激光位置测量设备62采集到监测点A的第一测量数据MA1和监测点C的第一测量数据MC1，并通过数据传输设备64上报给处理器65，监测点C的激光位置测量设备62采集到监测点B的第一测量数据MB2，并通过数据传输设备64上报给处理器65。

处理器65接收到监测点A上报的第一测量数据MB1、监测点B上报的第一测量数据MA1和MC1以及监测点C的上报的第一测量数据MB2，基于监测点A、监测点B和监测点C上报的各个第一测量数据，处理器65能够确定各个监测点的对应的第一测量数据，即监测点A的第一测量数据MA1、监测点B的第一测量数据MB1和MB2，以及监测点C的第一测量数据MC1。

在得到各个监测点的第一测量数据之后，处理器65可以根据各个第一测量数据、基准监测点上报的基准沉降量和/或基准偏转角度以及各个监测点之间的间距确定结构体的监测结果，实现对结构体的形变监测。

本申请实施例中，各个监测点的激光位置测量设备62采集相邻监测点的第一测量数据，由于监测点获取到的相邻监测点的第一测量数据包含光斑位置的偏移量，该偏移量的大小受两个监测点之间的间距以及相应的监测点的偏转角度的影响，因此，基于各个监测点上报的各个第一测量数据，结合目标监测点和辅助监测点之间的间距能够确定目标监测点的第一测量数据中由于目标监测点的偏转造成的偏移量，进而，结合该偏移量和作为标准测量值的基准沉降量和/或基站偏转角度能够计算出各个监测点的沉降量和偏转角度等形变数据，得到能够反映结构体的形变状况的监测结果，即，能够同时了解结构体的沉降状况和角度偏转状况，且减小了监测结果的误差，也即，提高了结构体的形变监测的准确性，并且，能够了解结构体的较为全面的形变状况。同时，不需要在各个监测点安装倾角仪等仪器实际测量监测点的偏转角度来计算其角度偏转造成的误差，能够减小实际应用成本，提高应用效果。

在一些实施例中，上述形变监测系统还包括时间同步设备66，上述时间同步设备66安装于上述结构体的各个上述监测点上，用于对上述监测点进行时钟同步。

例如，时间同步设备66可以在监测到监测点的光束发射设备61上电启动的情况下，对监测点的光束发射设备61和激光位置测量设备62进行时间同步，以使各个监测点的光束发射设备61和激光位置测量设备62的时间统一，同时，处理器65可以通过采集指令指示各个监测点的光束发射设备61同时向与其相邻的监测点发射光束，使得各个监测点的激光位置测量设备62能够同时启动测量，得到各个监测点在同一时间的第一测量数据，提高结构体的形变监测的准确性。

在一些实施例中，光束发射设备61可以是激光发射板设备（即激光发射设备61），在上述形变监测系统中，可以设置两个激光发射设备61安装于同一个监测点上，以及，设置两个激光位置测量设备62安装于同一个监测点上，监测点上的两个激光发射设备61用于向与其相邻的各个监测点发射光束。

可以理解的是，由于结构体上首尾的两个监测点只有一个相邻的监测点，因此，首尾的两个监测点上可以只设置一个激光发射设备61和一个激光位置测量设备62。

在一些实施例中，当基准监测点设置在结构体外时，该基准监测点与结构体上的首个监测点和/或最后一个监测点相邻，此时，结构体上的首个监测点和/或最后一个监测点可以设置有两个激光发射设备61和两个激光位置测量设备62。

在一些实施例中，上述形变监测系统还包括电源模块67，电源模块67安装于各个监测点上，用于控制监测点的激光发射设备61、激光位置测量设备62的上电、休眠或下电，以降低形变监测系统的能耗。

电源模块67用于接收处理器的控制指令，根据该控制指令控制监测子系统的微控制单元的上电、休眠或下电。

在一些实施例中，形变监测系统还包括激光回中模块68，激光回中模块68安装于各个监测点上，处理器65还用于向各个监测点的激光回中模块68发送回中指令，该回中指令用于指示监测点的回中模块68控制激光发射设备61的光束发射角度。

激光回中模块68用于根据回中指令控制激光发射设备61调整光束发射角度，以使激光发射设备61所发射的光束投射的光斑的位置保持在相邻监测点（即相邻的监测点的监测子系统）的激光位置测量设备62的测量范围内，避免相邻的监测点无法测量得到该监测点的第一测量数据或者得到错误的第一测量数据，从而提高结构体的形变监测的准确性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

实施例三：

图7为本申请一实施例提供的监测设备的结构示意图。如图7所示，该实施例的监测设备7包括：至少一个处理器70（图7中仅示出一个处理器）、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述至少一个处理器70上运行的计算机程序72，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

所述监测设备7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该监测设备可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是监测设备7的举例，并不构成对监测设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。

所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器70还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器71在一些实施例中可以是所述监测设备7的内部存储单元，例如监测设备7的硬盘或内存。所述存储器71在另一些实施例中也可以是所述监测设备7的外部存储设备，例如所述监测设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述监测设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种网络设备，该网络设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在监测设备上运行时，使得监测设备执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/监测设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种形变监测方法，其特征在于，包括：

对结构体中的多个监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，所述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，所述辅助监测点为所述结构体中与所述目标监测点相邻的监测点，所述第一测量数据根据所述目标监测点的光束发射设备发射的光束投射到所述辅助监测点上的光斑的位置确定；

基于各个所述第一测量数据、所述目标监测点和所述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，所述基准监测点为位于所述结构体上或位于所述结构体外的具有标准测量值的监测点。

2.如权利要求1所述的形变监测方法，其特征在于，所述光束发射设备为激光发射设备，所述结构体中除首尾以外的每个所述监测点均设置有两个所述激光发射设备和两个激光位置测量设备，每个所述监测点设置的所述激光发射设备用于向其相邻的各个监测点发射光束，每个所述监测点设置的所述激光位置测量设备用于接收其相邻监测点所发射的光束，并根据接收到的所述光束的光斑位置确定对应的所述监测点的所述第一测量数据。

3.如权利要求2所述的形变监测方法，其特征在于，在对结构体中的多个监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据之前，还包括：

对各个所述监测点进行时钟同步。

4.如权利要求2所述的形变监测方法，其特征在于，所述基于各个所述第一测量数据、所述目标监测点和所述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，包括：

获取所述基准监测点的所述基准沉降量和/或所述基准偏转角度；

基于所有所述监测点对应的所述第一测量数据、所述基准沉降量和/或所述基准偏转角度以及形变计算公式，计算每一个所述监测点的监测结果，其中，所述监测点的所述监测结果包括沉降量和/或偏转角度，所述形变计算公式基于各个所述监测点的相邻关系、所述基准沉降量和/或所述基准偏转角度构建得到，用于反映各个所述监测点的监测结果与对应的所述第一测量数据以及所述间距之间的关联关系；

根据各个所述监测点的所述监测结果确定所述结构体的监测结果。

5.如权利要求4所述的形变监测方法，其特征在于，所述获取所述基准监测点的所述基准沉降量和/或所述基准偏转角度，包括：

若所述基准监测点的数量为1，则获取所述基准监测点的所述基准沉降量以及所述基准偏转角度；

若所述基准监测点的数量大于1，则获取至少两个所述基准监测点的所述基准沉降量或所述基准偏转角度。

6.如权利要求1所述的形变监测方法，其特征在于，所述基于各个所述第一测量数据、所述目标监测点和所述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，包括：

基于所述第一测量数据、所述监测点两两之间初始的间距以及所述基准监测点的所述基准沉降量和/或所述基准偏转角度确定所述监测结果，所述监测点两两之间初始的间距为相邻的两个所述监测点均未发生形变的情况下的间距，

或者，

基于所述第一测量数据、所述监测点两两之间当前的间距以及所述基准监测点的所述基准沉降量和/或所述基准偏转角度确定所述监测结果。

7.如权利要求1至6任一项所述的形变监测方法，其特征在于，所述结构体中，相邻的两个所述监测点之间的距离不大于预设的距离阈值，且相邻的两个所述监测点之间无障碍物遮挡。

8.一种形变监测系统，其特征在于，包括光束发射设备、激光位置测量设备、数据传输设备、存储器以及处理器；

所述光束发射设备安装于结构体的各个监测点上，用于向与其相邻的所述监测点发射光束；

所述激光位置测量设备安装于各个所述监测点上，用于接收与其相邻的所述监测点发射的光束，并根据接收到的所述光束的光斑的位置确定与其相邻的所述监测点对应的第一测量数据；

所述存储器安装于各个所述监测点上，用于存储所述监测点的所述激光位置测量设备确定的所述第一测量数据；

所述数据传输设备安装于各个所述监测点上，用于将所述存储器存储的所述第一测量数据发送给所述处理器；

所述处理器，用于对结构体中的多个所述监测点，基于至少一个辅助监测点获取目标监测点的第一测量数据，所述目标监测点为被监测的结构体中的监测点，所述辅助监测点为所述结构体中与所述目标监测点相邻的监测点；

所述处理器，还用于基于各个所述第一测量数据、所述目标监测点和所述辅助监测点之间的间距以及基准监测点的基准沉降量和/或基准偏转角度确定监测结果，所述基准监测点为位于所述结构体上或位于所述结构体外的具有标准测量值的监测点。

9.如权利要求8所述的形变监测系统，其特征在于，还包括时间同步设备，所述时间同步设备安装于所述结构体的各个所述监测点上，用于对所述监测点进行时钟同步。

10.如权利要求8所述的形变监测系统，其特征在于，所述光束发射设备为激光发射设备，两个所述激光发射设备安装于同一个所述监测点上，以及，两个所述激光位置测量设备安装于同一个所述监测点上；

所述监测点上的两个所述激光发射设备用于向与其相邻的各个所述监测点发射光束。