PL240201B1 - Measurement system and method for measuring displacements of structure elements - Google Patents

Measurement system and method for measuring displacements of structure elements Download PDF

Info

Publication number
PL240201B1
PL240201B1 PL429602A PL42960217A PL240201B1 PL 240201 B1 PL240201 B1 PL 240201B1 PL 429602 A PL429602 A PL 429602A PL 42960217 A PL42960217 A PL 42960217A PL 240201 B1 PL240201 B1 PL 240201B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
measuring
measuring device
measurement
axis
vertical
Prior art date
Application number
PL429602A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL429602A1 (en
Inventor
Artiom KOMARDIN
Artiom Komardin
Przemysław Marek Gałązka
Original Assignee
Sense Monitoring Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sense Monitoring Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia filed Critical Sense Monitoring Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Publication of PL429602A1 publication Critical patent/PL429602A1/en
Publication of PL240201B1 publication Critical patent/PL240201B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

Description

PL 240 201 B1PL 240 201 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ pomiarowy, służący do realizacji sposobu pomiaru przemieszczeń pionowych konstrukcji i sposób pomiaru, mający swoje zastosowanie podczas monitoringu konstrukcji dachów obiektów wielkopowierzchniowych, obciążeń próbnych mostów lub innego rodzaju monitoringu tego typu.The subject of the invention is a measuring system for the implementation of the method of measuring vertical displacements of structures and the measurement method, applicable during monitoring of roof structures of large-scale facilities, bridge test loads or other types of monitoring of this type.

Przemieszczenia pionowe konstrukcji, a zwłaszcza ugięcia ustrojów konstrukcyjnych są jednym z kryteriów bezpieczeństwa konstrukcji. Podczas obliczeń statycznych wyznacza się graniczne wartości ugięć (tzw. stan graniczny użytkowania). Przekroczenie graniczne wartości ugięć jest niedopuszczalne i może skutkować katastrofą budowlaną, komunikacyjną lub zawaleniem w kopalni.Vertical displacements of structures, and especially deflections of structural structures, are one of the safety criteria of the structure. During static calculations, the limit deflection values are determined (the so-called limit state of use). Exceeding the deflection limit is unacceptable and may result in a construction or communication disaster or collapse in the mine.

Ugięcie konstrukcji, obok naprężeń (gęstości sił przekrojowych) jest miarodajnym wyznacznikiem wytężenia ustroju konstrukcyjnego w wyniku działającego obciążenia zewnętrznego. Korzystny jest miarodajny pomiar ugięć konstrukcji w trakcie jej użytkowania, celem określenia jej aktualnego stanu bezpieczeństwa.The deflection of the structure, apart from the stresses (density of internal forces), is a reliable determinant of the effort of the structural system as a result of the external load. Reliable measurement of the deflections of the structure during its use is beneficial in order to determine its current safety condition.

Cykliczny pomiar wartości ugięć może być powiązany z systemem monitoringu oraz wczesnego ostrzegania np. w celu ewakuacji obiektu lub konieczności odśnieżania dachu.Cyclical measurement of deflection values can be related to the monitoring and early warning system, e.g. in order to evacuate the facility or the necessity to remove snow from the roof.

Jednym z wielu źródeł obciążeń działających na konstrukcję jest śnieg. Przyrosty ugięć od tego obciążenia wynoszą najczęściej kilka lub kilkanaście milimetrów, co wymaga stosownej precyzji pomiarów.One of the many sources of loads acting on the structure is snow. The increments in deflections from this load are usually a few or several millimeters, which requires appropriate precision of measurements.

Znane są proste systemy kontrolujące, polegające na pomiarze ugięć elementów konstrukcyjnych w środku ich rozpiętości, niekiedy uzupełnione o pomiary przemieszczeń punktów podparcia monitorowanego elementu. Przemieszczenia takie mierzone są najczęściej za pomocą przyrządów geodezyjnych, takich jak: tachimetry, dalmierze lub hydroniwelatory. Z niemieckiego opisu patentowego DE102009031452 znane jest rozwiązanie, w którym pionowe ugięcie wyznacza się śledząc odległość pomiędzy stożkową lub schodkową tarczą a urządzeniem pomiarowym zawierającym laserowy dalmierz. Z niemieckiego dokumentu DE102006045263 znane jest rozwiązanie do wyznaczania ugięcia pionowego z wykorzystaniem wypoziomowanej wiązki laserowej oraz detektora wykrywającego obecność przeszkody lub pionowej skali pozwalającej na odczyt przemieszczenia. Z artykułu Park, Hyo & Son, Sewook & Choi, Se Woon & Kim, Yousok. (2013). Wireless Laser Range Finder System for Vertical Displacement Monitoring of Mega-Trusses during Construction. Sensors (Basel, Switzerland), doi: 10.3390/s130505796 znane jest zastosowanie dalmierzy bezprzewodowych do monitorowania konstrukcji.Simple control systems are known, consisting in measuring the deflections of structural elements in the middle of their span, sometimes supplemented with measurements of displacements of the points of support of the monitored element. Such displacements are most often measured with the use of geodetic instruments, such as: total stations, rangefinders or hydro-levelers. From the German patent specification DE102009031452 a solution is known in which the vertical deflection is determined by tracking the distance between a conical or stepped disc and a measuring device containing a laser rangefinder. From the German document DE102006045263 there is known a solution for determining the vertical deflection using a horizontal laser beam and a detector detecting the presence of an obstacle or a vertical scale allowing to read the displacement. From the article Park, Hyo & Son, Sewook & Choi, Se Woon & Kim, Yousok. (2013). Wireless Laser Range Finder System for Vertical Displacement Monitoring of Mega-Trusses during Construction. Sensors (Basel, Switzerland), doi: 10.3390 / s130505796 it is known to use wireless rangefinders for monitoring structures.

Ze zgłoszenia polskiego wynalazku nr 393402 znany jest sposób monitorowania składowej pionowej przemieszczenia wybranych punktów oraz składowej pionowej zmiany ugięcia w tych punktach elementów konstrukcji obiektu budowlanego, zwłaszcza elementów konstrukcji dachu lub ich osłon czy części, polegający na tym, że mierzy się odległość, korzystnie pionową, każdego z monitorowanych punktów elementów konstrukcji od stałego elementu lub stałego podłoża, po czym oblicza się wartość składowej pionowej przemieszczenia każdego z monitorowanych punktów, które nastąpiło od momentu inicjacji monitorowania, po czym dla każdego z monitorowanych elementów konstrukcji wyznacza się wartość składowej pionowej zmiany ugięcia w monitorowanym punkcie, która nastąpiła od momentu inicjacji monitorowania. Wynalazek dotyczy również systemu do realizacji tego sposobu.Polish patent application No. 393402 describes a method of monitoring the vertical component of displacement of selected points and the vertical component of the change in deflection at these points of structural elements of a building structure, in particular roof structure elements or their covers or parts, consisting in measuring the distance, preferably vertical, from each of the monitored points of structure elements from a fixed element or solid ground, after which the value of the vertical component of the displacement of each of the monitored points, which has occurred since the monitoring initiation, is calculated, and then for each of the monitored structure elements the value of the vertical component of the deflection change in the monitored the point that has occurred since monitoring was initiated. The invention also relates to a system for carrying out the method.

Znane jest także polskie zgłoszenie wynalazku pod nr 381670. Wynalazek ten dotyczy sposobu monitorowania konstrukcji przede wszystkim konstrukcji dachów hal przemysłowych, magazynowych, usługowych, użytkowych oraz wczesnego ostrzegania przed przekroczeniem stanów granicznych użytkowania i nośności. Sposób charakteryzuje się tym, że na elementach konstrukcyjnych montuje się czujniki rejestrujące stany elementów konstrukcyjnych, czujniki te łączy się z systemem przetwarzania, przekazywania i wizualizacji danych z czujników tak, aby przed przekroczeniem stanów granicznych uruchamiał się alarm.The Polish patent application no. 381670 is also known. This invention relates to a method of monitoring the structure of roofs of industrial, warehouse, service and utility halls as well as early warning against exceeding the limit states of use and load-bearing capacity. The method is characterized by the fact that sensors recording the states of structural elements are mounted on the structural elements, these sensors are connected with the system of processing, transmitting and visualizing data from sensors so that an alarm is triggered before the limit states are exceeded.

Polskie zgłoszenie wynalazku nr 381578 ujawnia sposób polegający na kierowaniu promienia świetlnego poniżej belek konstrukcji dachowej. Ugięcie się co najmniej jednej belki ze specjalną przesłoną ponad dopuszczalną założoną wartość powoduje, że przerywa się przebieg strumienia świetlnego i włącza się alarm dźwiękowy i wizualny. Urządzenie składa się z nadajnika i odbiornika promieni świetlnych, zainstalowanych pod dachem na przeciwległych krańcach obiektu monitorowanego. Na belkach zamontowane są przesłony, usytuowane w linii prostej powyżej promienia świetlnego. Odbiornik przyłączony jest do urządzenia alarmującego.Polish patent application No. 381578 discloses a method of directing a light beam below the beams of a roof structure. Deflection of at least one beam with a special aperture above the allowable assumed value causes that the course of the luminous flux is interrupted and an audible and visual alarm is triggered. The device consists of a transmitter and a receiver of light rays, installed under the roof at the opposite ends of the monitored object. Diffusers are mounted on the beams, situated in a straight line above the light beam. The receiver is connected to an alarm device.

PL 240 201 B1PL 240 201 B1

Japoński opis wynalazku nr 8093230 ujawnia sposób monitorowania deformacji konstrukcyjnych dachu z zastosowaniem układu wielu dalmierzy laserowych. Układ jest sprzężony z systemem ostrzegania. Dalmierze laserowe mierzą wzajemne odległości elementów konstrukcyjnych dachu.Japanese Description of the Invention No. 8093230 discloses a method for monitoring structural deformation of a roof using an array of multiple laser rangefinders. The system is linked to the warning system. Laser rangefinders measure the mutual distances of the roof structural elements.

Znane jest także międzynarodowe zgłoszenie patentowe nr WO/2001/061301 zgodnie z którym zebrane dane pomiarowe są przekazywane do jednostki przetwarzania danych, w której dane te są analizowane w celu uzyskania informacji dotyczących odkształcenia w różnych punktach pomiarowych konstrukcji. Dane pomiarowe są gromadzone i przetwarzane w czasie rzeczywistym.The international patent application No. WO / 2001/061301 is also known, according to which the collected measurement data are transferred to a data processing unit, in which these data are analyzed in order to obtain information on the deformation at various measurement points of the structure. Measurement data is collected and processed in real time.

Rozwiązania będące w stanie techniki służą do prowadzenie pomiarów zarówno w systemie nieciągłym, kiedy wykrywane jest osiągnięcie pewnego stanu ugięcia konstrukcji, jak i w systemie ciągłym, polegającym na stałym monitoringu zmiany wielkości. Rozwiązania te wykorzystują dedykowane oprogramowanie komputerowe, które przetwarza zebrane dane i dokonuje ich archiwizacji.The solutions according to the state of the art are used to conduct measurements both in a discontinuous system, when reaching a certain state of deflection of the structure is detected, and in a continuous system, consisting in constant monitoring of the size change. These solutions use dedicated computer software that processes the collected data and archives it.

W znanych rozwiązaniach osiągnięcie pewnego stanu ugięcia konstrukcji lub zmiana określonej wielkości generują sygnał alarmowy w postaci wizualnej lub dźwiękowej. Sygnał ten informuje występującym zagrożeniu bezpieczeństwa konstrukcji obiektów budowlanych, a co za tym idzie pozwala na podjęcie odpowiednich czynności zaradczych, na przykład poprzez zdjęcie śniegu z dachu.In known solutions, reaching a certain state of deflection of the structure or a change of a certain quantity generates an alarm signal in the visual or audible form. This signal informs the occurring safety hazards in the construction of buildings, and thus allows to take appropriate remedial actions, for example by removing snow from the roof.

Zastosowanie znanych w stanie techniki rozwiązań wymaga rozstawienia urządzeń przez osoby wyposażone w wysokie kwalifikacje jest dość złożone. Miarodajny odczyt wielkości odkształcenia wynika z konfiguracji układu pomiarowego i niekiedy wymaga zastosowania dodatkowych obliczeń. Jest to kłopotliwe w sytuacji, gdy system pomiarowy jest zastosowany w trudnodostępnym miejscu, a wymaga ręcznego skontrolowania. Takie sytuacje zdarzają się zwłaszcza przy zastosowaniu transmisji radiowej do przekazywania wyników pomiarów z ciasnych miejsc z dużą liczbą przeszkód, takich jak strychy, przestrzenie pod mostami, czy kopalnie. W takich miejscach łatwo dochodzi do zakłóceń transmisji radiowej i odczyt sygnału pomiarowego musi zostać przeprowadzony przez człowieka.The application of the solutions known in the art requires the deployment of devices by highly qualified persons is quite complex. Reliable reading of the amount of deformation results from the configuration of the measuring system and sometimes requires additional calculations. This is troublesome when the measurement system is used in a hard-to-reach place and requires manual inspection. Such situations occur especially when using radio transmission to transmit measurement results from tight places with a large number of obstacles, such as attics, spaces under bridges or mines. Radio transmission is easily disturbed in such places and the measurement signal must be read by a human.

Również rozstawianie systemu pomiarowego w trudnodostępnych miejscach może być bardzo kłopotliwe jeżeli wymaga wyznaczania i spisywania parametrów oraz skomplik owanego pozycjonowania jego elementów.Also, setting up the measurement system in hard-to-reach places can be very troublesome if it requires determining and writing down parameters and complicated positioning of its elements.

Celem wynalazku jest zapewnienie systemu pomiarowego i sposobu pomiaru, tak dostosowanych, żeby elementy systemu mogły być łatwo i szybko rozmieszczane w konstrukcji poddawanej pomiarowi a kontrola działania i/lub awaryjny odczyt przez człowieka prowadzony łatwo bez konieczności przetwarzania wyświetlanych danych. Celem wynalazku jest ponadto ograniczenie wymaganej częstotliwości awaryjnych odczytów.The object of the invention is to provide a measurement system and a measurement method adapted so that the elements of the system can be easily and quickly arranged in the structure to be measured and that the functional check and / or emergency human readout can be carried out easily without the need to process the displayed data. It is also an object of the invention to limit the required frequency of emergency readings.

Układ pomiarowy według wynalazku służy do pomiaru przemieszczeń elementów konstrukcji wyposażony w urządzenie pomiarowe z jednostką centralną oraz, połączoną z nią, pamięcią do zapamiętywania wyników pomiaru, modułem komunikacji do przekazywania wyników pomiaru, wyświetlaczem i z dalmierzem laserowym. Urządzenie pomiarowe i tarcza pomiarowa są przystosowane do mocowania naprzeciw siebie, jedno na elemencie konstrukcji podlegającym przemieszczeniu, drugie zaś na elemencie referencyjnym konstrukcji tak, że dalmierz laserowy ma zasadniczo poziomą oś pomiaru skierowaną na tarczę pomiarową, która zawiera powierzchnię mającą kształt stożka o zasadniczo pionowej osi obrotu. Zgodnie z wynalazkiem urządzenie pomiarowe jest wyposażone w układ samopoziomujący, przystosowany do mocowania do elementów konstrukcji oraz cyfrowy inklinometr połączony z jednostką centralną i środki do generowania alarmu w razie gdy wskazanie cyfrowego inklinometru odbiega od poziomu bardziej niż 2°. Stożkowa powierzchnia tarczy pomiarowej ma kąt rozwarcia mieszczący się w zakresie od 80° do 100°, przy czym ta tarcza pomiarowa jest zaopatrzona w układ samopionujący. Zastosowanie stożkowej powierzchni tarczy umożliwia oświetlanie jej z wielu kierunków i ogranicza problem właściwego ustawienie kąta tarczy do osi pomiaru do problemu ustalenia pionu. Układy samopoziomujący i samopionujący rozwiązują problem relacji osi stożka względem osi pomiarowej. Przy kącie rozwarcia stożka w zakresie 80° do 100° różnica odległości zmierzonych w poziomie odpowiada pionowemu odkształceniu badanej konstrukcji z budowlaną tolerancją tj. poniżej 20%.The measuring system according to the invention is used to measure the displacements of structural elements, equipped with a measuring device with a central unit and, connected to it, a memory for storing the measurement results, a communication module for transmitting the measurement results, a display and a laser rangefinder. The measuring device and the measuring target are adapted to be fastened opposite to each other, one on the structure element being moved and the other on the reference element of the structure, such that the laser rangefinder has a substantially horizontal measuring axis directed at the measuring disc which comprises a conical surface with a substantially vertical axis. trading. According to the invention, the measuring device is equipped with a self-leveling system, adapted to be attached to structural elements, and a digital inclinometer connected to the central unit and means for generating an alarm in case the indication of the digital inclinometer deviates from a level of more than 2 °. The conical face of the measuring dial has an opening angle in the range of 80 ° to 100 °, the measuring wheel being provided with a self-aligning system. The use of a conical surface of the disc allows it to be illuminated from many directions and reduces the problem of the correct setting of the angle of the disc to the measurement axis to the problem of determining the vertical. The self-leveling and self-leveling systems solve the problem of the relation of the cone axis to the measuring axis. At the cone opening angle in the range of 80 ° to 100 °, the difference in the horizontal distances measured corresponds to the vertical deformation of the tested structure with a building tolerance, i.e. less than 20%.

Korzystnie tarcza pomiarowa jest dodatkowo wyposażona w libellę umieszczoną tak, że wskazuje poziom gdy oś obrotu stożkowej powierzchni jest ustawiona pionowo. Zapewnienie libelli zmniejsza ryzyko nieprawidłowego montażu tarczy przez niewykwalifikowanego pracownika, a także pozwala na łatwą kontrolę, czy układ pomiarowy w czasie pracy nie uległ uszkodzeniu lub odkształceniu np. wskutek uderzenia lub potrącenia przez inny obiekt.Preferably, the measuring disc is additionally equipped with a vial arranged to indicate the level when the axis of rotation of the conical surface is vertical. Providing the vial reduces the risk of improper installation of the disc by an unqualified worker, and also allows for easy control if the measuring system has not been damaged or deformed during operation, e.g. as a result of impact or being hit by another object.

Korzystnie tarcza pomiarowa jest wyposażona w pierwszą libellę i drugą libellę ustawione prostopadle do siebie i do osi obrotu stożkowej powierzchni. Zastosowanie dwóch libelli ułatwia wieszanie tarczy i kontrolę poprawności pracy układu samopoziomującego.Preferably, the measuring disc is provided with a first vial and a second vial which are perpendicular to each other and to the axis of rotation of the conical surface. The use of two vials makes it easier to hang the shield and control the correct operation of the self-leveling system.

PL 240 201 B1PL 240 201 B1

Urządzenie pomiarowe korzystnie jest wyposażone w libellę umieszczoną tak, że wskazuje poziom gdy oś pomiarowa dalmierza laserowego urządzenia pomiarowego jest ustawiona poziomo.The measuring device preferably has a vial positioned to indicate the level when the measuring axis of the laser rangefinder of the measuring device is horizontal.

Dzięki zastosowaniu inklinometru w razie potrącenia urządzenia pomiarowego i/lub awarii układu samopoziomującego można wygenerować alarm, który sprowadzi pracownika, który dokona naprawy. Takie rozwiązanie ogranicza częstotliwość koniecznych kontroli. Alarm może być wygenerowany na urządzeniu pomiarowym lub alternatywnie przekazany za pomocą modułu komunikacyjnego.Thanks to the use of an inclinometer, in the event of a hit of the measuring device and / or failure of the self-leveling system, it is possible to generate an alarm that will bring an employee to repair. This solution reduces the frequency of necessary inspections. The alarm can be generated on the measuring device or alternatively transmitted via the communication module.

Moduł komunikacyjny urządzenia pomiarowego korzystnie stanowi radiowy układ nadawczo-odbiorczy pracujący ze zwielokrotnieniem z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDM). Takie modulacje cechuje odporność na zaniki wielodrogowe występujące w zamkniętych pomieszczeniach obfitujących w przeszkody powodujące ugięcia i odbicia fal radiowych.The communication module of the measurement device is preferably an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) radio transceiver. Such modulations are resistant to multi-path decays occurring in closed rooms with many obstacles causing deflections and reflections of radio waves.

Korzystnie moduł komunikacyjny urządzenia pomiarowego stanowi moduł transmisji przewodowej. Prowadzenie kabli jest żmudne i kłopotliwe ale z reguły najbardziej niezawodne pod warunkiem, że kable nie przebiegają w ruchliwych miejscach gdzie mogą ulec uszkodzeniom mechanicznym.Preferably, the communication module of the measuring device is a wired transmission module. Cable routing is tedious and troublesome, but usually the most reliable, provided that the cables do not run in busy places where they can be mechanically damaged.

Układ pomiarowy korzystnie jest wyposażony w drugie urządzenie pomiarowe o osi pomiarowej ustawionej w stosunku do osi pomiaru pierwszego urządzenia pomiarowego pod kątem mieszczącym się w zakresie od 60° do 90°. Zastosowanie dwóch urządzeń pomiarowych rozstawionych w ten sposób pozwala na detekcję odkształceń w pełnym zakresie kątów nawet wówczas, gdy odkształcenia przebiegają inaczej niż pionowo. Przy jednym urządzeniu pomiarowym istnieje taki niepionowy kierunek odkształceń, który może zostać niewykryty.The measuring system is preferably equipped with a second measuring device with the measuring axis aligned with the measuring axis of the first measuring device at an angle in the range of 60 [deg.] To 90 [deg.]. The use of two measuring devices spaced in this way allows for the detection of deformations in the full range of angles, even when the deformations run differently than vertically. With one measuring device, there is such a non-vertical direction of deformation that may not be detected.

Stożkowa powierzchnia tarczy pomiarowej korzystnie jest zaopatrzona w podziałkę. Taka podziałka umożliwia człowiekowi odnotowanie położenia plamki lasera warunkach w których konstrukcja nie jest odkształcona a jej element nie jest przemieszczony i następnie dokonywanie awaryjnego odczytu na podstawie zmiany położenia plamki lasera na powierzchni stożkowej.The conical surface of the measuring dial is preferably provided with a scale. Such a scale allows a person to note the position of the laser spot in conditions in which the structure is not deformed and its element is not displaced, and then to make an emergency reading based on the change in the position of the laser spot on the conical surface.

Sposób pomiaru przemieszczeń konstrukcji zgodny z wynalazkiem przeprowadza się, wykonując pomiar różnicy odległości poziomej pomiędzy elementem referencyjnym a elementem ruchomym konstrukcji w układzie pomiarowym obejmującym urządzenie pomiarowe zawierające dalmierz laserowy oraz tarczę pomiarową mającą stożkową powierzchnię, na którą dalmierz jest skierowany, przy czym urządzenie pomiarowe oraz tarczę pomiarową rozmieszcza się, odpowiednio, na elemencie konstrukcji podlegającym przemieszczeniu i na elemencie referencyjnym konstrukcji. Za pomocą dalmierza laserowego urządzenia pomiarowego wykonuje się pomiar odległości odniesienia, a następnie wykonuje się kolejne pomiary odległości, które przelicza się na wartość przemieszczenia pionowego i generuje się alarm gdy przemieszczenie to spełnia predefiniowane kryterium. Zgodnie z wynalazkiem, że sposób ten przeprowadza się za pomocą układu pomiarowego według wynalazku, przy czym tarczę utrzymuje się w pionie za pomocą układu samopionującego, urządzenie pomiarowe poziomuje się za pomocą układu samopoziomującego i wypoziomowanie urządzenia pomiarowego kontroluje się za pomocą inklinometru. Predefiniowane kryterium to z reguły przekroczenie wartości maksymalnej ale możliwe jest zastosowanie kryteriów bardziej złożonych uwzględniających czasowy przebieg odkształcania.The method for measuring structure displacements according to the invention is carried out by measuring the difference in the horizontal distance between the reference element and the movable element of the structure in a measuring system comprising a measuring device comprising a laser rangefinder and a measuring disc having a conical surface onto which the rangefinder is directed, the measuring device and the target. the measurement is placed on the structure element subject to movement and on the reference structure element, respectively. Using a laser rangefinder measuring device, the reference distance is measured, and then further distance measurements are made, which is converted into the value of vertical displacement and an alarm is generated when this displacement meets a predefined criterion. According to the invention, the method is carried out with the measuring system according to the invention, whereby the target is held vertically by means of a self-leveling system, the measuring device is leveled by means of the self-leveling system, and the leveling of the measuring device is monitored by means of an inclinometer. The predefined criterion is usually exceeding the maximum value, but it is possible to apply more complex criteria, taking into account the time course of deformation.

Korzystnie do realizacji sposobu, że stosuje się układ pomiarowy jak określono w zastrz. 8 a w predefiniowanym kryterium uwzględnia się różnicę wskazania pierwszego sensora odległości (1a) względem pierwszej wartości referencyjnej i różnicę wskazania drugiego sensora odległości względem drugiej wartości referencyjnej.Preferably, for carrying out the method, a measuring system as defined in claim 1 is used. 8 and the predefined criterion takes into account the indication difference of the first distance sensor (1a) with respect to the first reference value and the indication difference of the second distance sensor with respect to the second reference value.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku pozwala na wykonanie pomiaru przemieszczeń elementów konstrukcji obiektu budowlanego, drogowego lub nawet kopalni, polegającego na tym, że mierzy się odległość poziomą pomiędzy punktem stałym konstrukcji, przykładowo słupem lub ścianą o składowej ugięcia pionowego równej zero, stanowiącym bazę pomiarową, a punktem obserwowanym znajdującym się na uginającym się elemencie konstrukcji, przykładowo na dźwigarze dachowym.The use of the solution according to the invention allows for the measurement of displacements of structural elements of a building, road or even mine, consisting in the measurement of the horizontal distance between a fixed point of a structure, for example a column or a wall with a vertical deflection component equal to zero, which is the measurement basis, and the point observed on a deflecting structural element, for example on a roof girder.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia wykonywanie pomiaru przemieszczeń konstrukcji, zwłaszcza ugięć dźwigarów dachowych obiektów wielkopowierzchniowych, co pozwala na każdorazowe określanie stanu bezpieczeństwa konstrukcji w przypadku obciążeń zewnętrznych, zwłaszcza opadów śniegu.The solution according to the invention makes it possible to measure structure displacements, in particular the deflections of roof girders of large-area objects, which allows for the determination of the safety condition of the structure in the event of external loads, especially snowfall.

Wyniki pomiarów mogą być przetwarzane, wizualizowane, archiwizowane, przesyłane za pomocą systemu monitoringu, w celu informowania użytkownika obiektu o aktualnym stanie wytężenia konstrukcji. Otrzymane informacje mogą służyć do zarządzania obiektem w zakresie bieżącej eksploatacji, przykładowo informować o konieczności odśnieżania dachu oraz do określania bezpieczeństwa osób i mienia, przykładowo do ogłoszenia konieczności ewakuacji budynku.Measurement results can be processed, visualized, archived and sent via the monitoring system in order to inform the user of the facility about the current state of the workload of the structure. The information obtained can be used to manage the facility in terms of its current operation, for example, to inform about the need to remove snow from the roof and to determine the safety of people and property, for example, to announce the need to evacuate the building.

PL 240 201 B1PL 240 201 B1

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym:The subject matter of the invention has been shown in the examples of embodiments in the drawing, where:

Fig. 1 przedstawia schematycznie przykład wykonania układu pomiarowego według wynalazku, Fig. 2 przedstawia schematycznie alternatywny przykład wykonania układu pomiarowego według wynalazku;Fig. 1 schematically shows an embodiment of a measurement arrangement according to the invention, Fig. 2 schematically shows an alternative embodiment of a measurement arrangement according to the invention;

Fig. 3, 4, i 5 ilustrują detekcję ugięcia pod ciężarem śniegu konstrukcji zaopatrzonej w układ według wynalazku w wariancie wykonania ukazanym na Fig. 1;Figs. 3, 4, and 5 illustrate the detection of snow deflection of a structure provided with the system according to the invention in the embodiment shown in Fig. 1;

Fig. 6 ilustruje schematycznie geometrię pomiaru w przekroju pionowym zawierającym oś pomiaru, w wariancie wykonania układu pomiarowego ukazanym na Fig. 1;Fig. 6 schematically illustrates the measurement geometry in a vertical section including the measurement axis in an embodiment of the measurement arrangement shown in Fig. 1;

Fig. 7 ilustruje schematycznie geometrię pomiaru w przekroju pionowym zawierającym oś pomiaru, w wariancie wykonania układ pomiarowego pokazanym na Fig. 2;Fig. 7 schematically illustrates the measurement geometry in a vertical section including the measurement axis, in an embodiment of the measurement arrangement shown in Fig. 2;

Fig. 8 przedstawia schematycznie przykład wykonania układu pomiarowego według wynalazku z dwoma urządzeniami pomiarowymi, w widoku z góry;Fig. 8 shows schematically an embodiment of a measuring system according to the invention with two measuring devices in top view;

Fig. 9 przedstawia schemat blokowy urządzenia pomiarowego stosowanego w przykładzie wykonania układu pomiarowego według wynalazku, natomiastFig. 9 shows a block diagram of a measurement device used in an embodiment of the measurement arrangement according to the invention, while

Fig. 10 przedstawia tarczę układu pomiarowego według wynalazku.Fig. 10 shows a target of the measurement system according to the invention.

Fig. 1 uwidacznia schematycznie układ pomiarowy służący do realizacji sposobu pomiaru przemieszczeń pionowych konstrukcji złożony z urządzenia pomiarowego 1 a, wyposażonego w dalmierz laserowy wykonujący pomiar wzdłuż osi O1 oraz tarczy pomiarowej 3, ze stożkową powierzchnią 6 o pionowej osi obrotu O2. Urządzenie pomiarowe 1 a, którego schemat blokowy pokazano na Fig. 9, jest wyposażone w jednostkę centralną 10, oraz połączone z nią: pamięć 11, dalmierz laserowy 13, układ samopoziomujący 2, wyświetlacz 14, inklinometr 15 oraz moduł komunikacji 12, umożliwiający przesyłanie wyniku pomiaru do niezależnego serwera. Oś pomiarowa O1 dalmierza 13 urządzenia pomiarowego przebiega przez stożkową powierzchnię 6 tarczy pomiarowej. Fig. 1 ilustruje pomiar w płaszczyźnie pionowej wyznaczonej przez poziomą oś pomiaru O 1 oraz pionową oś obrotu O2 stożkowej powierzchni 6. Urządzenie pomiarowe 1a jest zamocowane za pośrednictwem układu samopoziomującego 2 do nieruchomego elementu referencyjnego A. Ten element może stanowić część konstrukcji poddawanej pomiarowi ugięcia lub należeć, tak jak na Fig. 1, do niezależnego od niej nieruchomego obiektu. Tarcza pomiarowa 3 jest zamocowana do ruchomego elementu B konstrukcji 4 podlegającej pomiarowi ugięcia za pośrednictwem układu samopionującego 5. Kąt rozwarcia stożkowej powierzchni 6 mieści się w zakresie od 80° do 100°, dzięki temu wskazanie dalmierza różni się nie więcej niż o 20% od faktycznego ugięcia mierzonego za pomocą układu pomiarowego.Fig. 1 shows schematically a measuring system for the implementation of the method for measuring vertical displacements of a structure, consisting of a measuring device 1a, equipped with a laser rangefinder measuring along the axis O1, and a measuring target 3, with a conical surface 6 with a vertical axis of rotation O2. The measuring device 1a, the block diagram of which is shown in Fig. 9, is equipped with a central unit 10 and connected to it: a memory 11, a laser rangefinder 13, a self-leveling system 2, a display 14, an inclinometer 15 and a communication module 12 enabling the transmission of the result. measurement to an independent server. The measuring axis O1 of the rangefinder 13 of the measuring device runs through the conical surface 6 of the measuring disc. Fig. 1 illustrates a measurement in a vertical plane defined by the horizontal measurement axis O 1 and the vertical axis of rotation O2 of the conical surface 6. The measuring device 1a is attached via a self-leveling system 2 to the stationary reference element A. This element may be part of the structure subjected to the measurement of deflection or belong, as in Fig. 1, to an independent stationary object. The measuring disc 3 is attached to the movable element B of the structure 4 subject to the measurement of deflection by means of a self-aligning system 5. The opening angle of the conical surface 6 is in the range from 80 ° to 100 °, thanks to which the rangefinder indication differs by no more than 20% from the actual deflection measured with the measuring system.

Fig. 2 pokazuje układ pomiarowy, w którym tarcza 3 jest zamocowana na elemencie referencyjnym A, zaś urządzenie pomiarowe 1a na elemencie ruchomym B. Schemat blokowy urządzenia pomiarowego 1a stosowanego w przykładach wykonania pokazanych na Fig. 1 i 2 ukazano na Fig. 9. Jest on wyposażony w jednostkę centralną 10, przystosowaną do wykonywania operacji arytmetycznych oraz operacji odczytu/zapisu z urządzeń peryferyjnych. Z jednostką centralną 10 jest połączony moduł nadawczo/odbiorczy 12, pamięć 11, wyświetlacz 13, dalmierz laserowy 13 oraz inklinometr 15.Fig. 2 shows a measuring system in which the target 3 is mounted on the reference element A and the measuring device 1a on the movable element B. A block diagram of the measuring device 1a used in the embodiments shown in Figs. 1 and 2 is shown in Fig. 9. it has a central processing unit 10 adapted to perform arithmetic operations and read / write operations from peripheral devices. Connected to the central unit 10 is a transceiver module 12, a memory 11, a display 13, a laser rangefinder 13 and an inclinometer 15.

Fig. 3, 4 i 5 ilustrują sposób według wynalazku w działaniu w układzie pomiarowym w konfiguracji omówionej powyżej w odniesieniu do Fig. 1, w warunkach uginania się konstrukcji dachu pod ciężarem śniegu. Fig. 3 pokazuje układ pomiarowy w konstrukcji wolnej od śniegu, wobec czego nie ugiętej. W takich warunkach za pomocą urządzenia pomiarowego 1a wykonuje się pomiar odległości lo pomiędzy referencyjnym elementem A, a ruchomym elementem B i zapisuje się w pamięci 11. Opcjonalnie wynik pomiaru można również wysłać do zewnętrznego serwera za pomocą przewodowego lub bezprzewodowego modułu komunikacyjnego. Wartość lo odległości zmierzonej w warunkach braku ugięcia stanowi pomiar odniesienia.Figs. 3, 4 and 5 illustrate the method of the invention in operation with a measurement arrangement in the configuration discussed above with reference to Fig. 1, under conditions of sagging of the roof structure under the weight of snow. Fig. 3 shows the measuring system in a snow-free and therefore unbentable structure. Under such conditions, the measuring device 1a measures the distance lo between the reference element A and the movable element B and is stored in the memory 11. Optionally, the measurement result can also be sent to an external server by means of a wired or wireless communication module. The value ll of the distance measured under no deflection conditions is the reference measurement.

Na Fig. 4 uwidoczniono konstrukcję dachu ugiętą pod ciężarem zgromadzonego na niej śniegu. Wskutek przemieszczenia się tarczy 3 ku dołowi, wzdłuż pionowej osi O2, oś pomiaru O1 przemieszcza się po stożkowej powierzchni 6 i przebija ją na innej wysokości niż wcześniej. Wskazanie dalmierza laserowego 13 zmienia się z wartości lo zapisanej w pamięci 11 na mierzoną wartość lm. Różnica pomiędzy lo a lm jest proporcjonalna do wielkości przemieszczenia a stałą proporcjonalności jest tangens połowy kąta α rozwarcia stożkowej powierzchni 6 tarczy 3.Fig. 4 shows the roof structure bent under the weight of snow accumulated on it. Due to the downward movement of the disc 3 along the vertical axis O2, the measurement axis O1 moves along the conical surface 6 and pierces it at a different height than before. The indication of the laser rangefinder 13 changes from the value lo stored in the memory 11 to the measured value lm. The difference between lo and lm is proportional to the size of the displacement, and the constant of proportionality is the tangent of half the opening angle α of the conical surface 6 of the disc 3.

Na Fig. 5 pokazano większe ugięcie konstrukcji dachu wskutek zwiększenia się pokrywy śniegu. Ugięcie przekracza stan alarmowy. Za pomocą układu nadawczo-odbiorczego 12 urządzenia pomiarowego 1a wysyła się wynik pomiaru i/lub sygnał ostrzegawczy do zewnętrznej jednostki nie pokazanej na rysunku. Sygnał ostrzegawczy wyświetla się również na wyświetlaczu 14 urządzenia pomiarowego 1a. Kryterium wyzwolenia sygnału alarmowego może być zwykłe przekroczenie określonej wartości.Fig. 5 shows the greater deflection of the roof structure due to the increase in snow cover. Deflection exceeds the alarm condition. By means of the transceiver 12 of the measuring device 1a, the measurement result and / or the warning signal are sent to an external unit not shown in the drawing. The warning signal is also displayed on the display 14 of the measuring device 1a. The criterion for triggering an alarm signal may be simply exceeding a certain value.

PL 240 201 B1PL 240 201 B1

Kryterium to może też uwzględniać tępo zmian - wtedy alarm wyzwala się również przy niższych wartościach ugięcia w sytuacji gdy ugięcie przyrasta w czasie szybciej niż 10% wartości maksymalnej na dzień.This criterion may also take into account the rate of change - then the alarm is triggered also at lower deflection values, when the deflection increases faster than 10% of the maximum value per day.

Fig. 6 prezentuje w postaci schematu matematycznego sposób pomiaru przemieszczeń pi onowych konstrukcji w układzie pomiarowym zilustrowanym na Fig. 1. Na Fig. 6 ukazano schematycznie urządzenie pomiarowe 1a i powierzchnię 6 w przekroju płaszczyzną pionową wyznaczoną przez oś pomiaru O1 i oś obrotu O2 stożkowej powierzchni 6. W przykładzie tym urządzenie pomiarowe 1a jest zamocowane do elementu referencyjnego A. Najpierw mierzy się referencyjną odległość poziomą lo od elementu A do punktu C przecięcia stożkowej powierzchni 6 z osią pomiaru O1. Po wystąpieniu przemieszczeń k pionowych konstrukcji, przebiegających wzdłuż kierunku przemieszczenia, zaznaczonego strzałką, mierzy się odległość poziomą z punktu stałego A do punktu C' w którym po przemieszczeniu oś pomiarowa O1 przecina się z powierzchnią stożkową 6. W ten sposób uzyskuje się kolejną wartość odległości lm. Następnie oblicza się różnicę X pomiędzy wartością referencyjną lo a wartością aktualnie mierzoną lm. Różnica ta odpowiada przemieszczeniu konstrukcji z dokładnością do 20% dzięki temu, że kąt rozwarcia stożka powierzchni 6 mieści się w zakresie od 40° do 80°.Fig. 6 shows in the form of a mathematical diagram the method of measuring the vertical displacements of the structure in the measuring system illustrated in Fig. 1. 6. In this example, the measuring device 1a is attached to the reference element A. First, the reference horizontal distance lo from element A to the intersection point C of the conical surface 6 with the measuring axis O1 is measured. After the occurrence of the k vertical displacements of the structure along the direction of displacement, marked with the arrow, the horizontal distance is measured from the fixed point A to the point C 'in which, after displacement, the measurement axis O1 intersects with the conical surface 6. Thus, the next value of the distance lm is obtained. . Then the difference X between the reference value Io and the value actually measured Im is calculated. This difference corresponds to the displacement of the structure with an accuracy of 20% due to the fact that the opening angle of the cone of surface 6 is in the range of 40 ° to 80 °.

Fig. 7 przedstawia także w postaci schematu matematycznego sposób pomiaru przemieszczeń pionowych konstrukcji w układzie zilustrowanym na Fig. 2. W przykładzie tym tarcza pomiarowa zamocowana jest do bazy pomiarowej. Na Fig. 7 ukazano schematycznie urządzenie pomiarowe 1a i powierzchnię 6 tarczy pomiarowej 3 w przekroju płaszczyzną pionową wyznaczoną przez oś pomiaru 01 i oś obrotu O2 stożkowej powierzchni 6. Na początku mierzy się odległość poziomą pierwszego punktu ruchomego B konstrukcji 4 do punktu C przecięcia osi pomiarowej O1 z płaszczyzną stożkową 6 tarczy pomiarowej 3, wyznaczając tym samym wartość referencyjną odległości Io. Po wystąpieniu przemieszczeń pionowych konstrukcji, przebiegających wzdłuż kierunku przemieszczenia k, zaznaczonego strzałką, mierzy się odległość poziomą z punktu ruchomego B' do punktu C' przecięcia osi pomiarowej O2 z powierzchnią 6, wyznaczając tym samym aktualną wartość odległości lm. Następnie oblicza się różnicę X pomiędzy wyznaczoną wartością końcową lm a wyznaczoną wartością referencyjną Io. Różnica ta odpowiada przemieszczeniu konstrukcji z dokładnością do 20% dzięki temu, że kąt rozwarcia stożka powierzchni 6 mieści się w zakresie od 40° do 80°. W rezultacie pracownik kontrolujący pracę systemu może odczytać wartość lm wprost z wyświetlacza urządzenia pomiarowego 1a.Fig. 7 also shows in mathematical schematic form a method for measuring the vertical displacements of a structure in the arrangement illustrated in Fig. 2. In this example, the measuring dial is attached to the datum. Fig. 7 shows schematically the measuring device 1a and the surface 6 of the measuring dial 3 in a cross section with a vertical plane defined by the measuring axis 01 and the rotation axis O2 of the conical surface 6. First, the horizontal distance of the first movable point B of the structure 4 to the point C of the measuring axis intersection is measured. O1 with the conical plane 6 of the measuring dial 3, thereby determining the reference value of the distance Io. After the occurrence of vertical displacements of the structure along the direction of displacement k, marked with an arrow, the horizontal distance from the movable point B 'to the point C' of the intersection of the measurement axis O2 with the surface 6 is measured, thus determining the current value of the distance lm. The difference X between the determined end value 1m and the determined reference value Io is then calculated. This difference corresponds to the displacement of the structure with an accuracy of 20% due to the fact that the opening angle of the cone of surface 6 is in the range of 40 ° to 80 °. As a result, the employee controlling the operation of the system can read the lm value directly from the display of the measuring device 1a.

Dzięki temu, że powierzchnia 6 tarczy 3 jest stożkowa powyższy sposób działa prawidłowo niezależnie od kierunku pomiaru - pod warunkiem, że oś pomiaru 01 jest pozioma, zaś oś obrotu O2 stożkowej powierzchni 6 tarczy 3 jest pionowa.Due to the fact that the surface 6 of the disc 3 is conical, the above method works correctly regardless of the measuring direction - provided that the axis of measurement 01 is horizontal and the axis of rotation O2 of the conical surface 6 of the disc 3 is vertical.

Urządzenie pomiarowe 1a jest mocowane do elementów konstrukcji za pośrednictwem układu samopoziomującego 2, zaś tarcza pomiarowa 3 jest mocowana do elementów konstrukcji za pośrednictwem układu samopionującego 7. W stanie techniki znane są liczne przykłady układów samopoziomujących oraz samopionujących, które znawca zna i może rutynowo zastosować. Urządzenia samopoziomujące są nawet integrowane w niektórych dalmierzach laserowych dostępnych na rynku. Podobnie jak jednostki logiczne, pamięć i układy komunikacji przewodowej lub bezprzewodowej.The measuring device 1a is attached to the structural elements via the self-leveling system 2, and the measurement target 3 is attached to the structural elements via the self-leveling system 7. Numerous examples of self-leveling and self-leveling systems are known in the art, which the skilled person knows and can routinely use. Self-leveling devices are even integrated into some laser rangefinders on the market. Like logical units, memory, and wired or wireless communication systems.

W alternatywnym przykładzie wykonania stosuje się urządzenie pomiarowe 1a z prostym dalmierzem bez układu samopoziomującego i zewnętrzny układ samopoziomujący jak ujawniono w amerykańskim dokumencie patentowym US 20120128406. Układ samopoziomujący ujawniony w tym dokumencie można zastosować również jako układ samopionujący poprzez zamocowanie go do podstawy stożkowej powierzchni 6.In an alternative embodiment, a measuring device 1a is used with a simple rangefinder without a self-leveling system and an external self-leveling system as disclosed in US 20120128406. The self-leveling system disclosed in this document can also be used as a self-leveling system by attaching it to the base of the conical surface 6.

Ponieważ właściwa praca układów samopoziomujących i samopionujących ma wpływ na wartości o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa korzystne jest wyposażenie tarczy pomiarowej 3 w libellę kołową lub, jeszcze lepiej pierwszą liniową libellę 6a i drugą ustawioną do niej prostopadle libellę 6b, obie prostopadłe do osi O2 obrotu stożkowej powierzchni 6. W ten sposób możliwe jest późniejsze okresowe kontrolowanie orientacji tarczy przez pracowników. Libelle stanowią też ułatwienie przy montażu, dzięki czemu można powierzyć montaż mniej wykwalifikowanym osobom.As the correct operation of the self-leveling and self-leveling systems affects the safety-critical values, it is advantageous to equip the measuring disc 3 with a circular vial or, even better, the first linear vial 6a and the second perpendicular vial 6b to it, both perpendicular to the axis O2 of rotation of the conical surface 6. In this way, it is possible for workers to periodically check the orientation of the disc afterwards. The vials also facilitate assembly, so installation can be entrusted to less qualified people.

Libellę liniową można również zastosować przy urządzeniu pomiarowym 1a. Należy ją wówczas ustawić wzdłuż osi pomiarowej 01 dalmierza laserowego 10. Korzystniejszym rozwiązaniem jest jednak zaopatrzenie urządzenia pomiarowego 1a w inklinometr cyfrowy 15 połączony z jednostką centralną 10 oraz zapewnić środki do generowania sygnału alarmowego za pośrednictwem układu nadawczo-odbiorczego 12 i/lub wyświetlacza 14 w razie gdy wskazanie inklinometru odbiega od poziomu.The linear vial can also be used with the measuring device 1a. It must then be positioned along the measuring axis 01 of the laser rangefinder 10. However, it is more advantageous to provide the measuring device 1a with a digital inclinometer 15 connected to the central unit 10 and to provide means for generating an alarm signal via the transceiver 12 and / or the display 14 in the event of when the inclinometer reading deviates from the level.

Przewodowy układ nadawczo-odbiorczy 12 w większości sytuacji jest najbardziej niezawodnym rozwiązaniem. Jednak nie we wszystkich konstrukcjach można prowadzić przewody i nie we wszystkichWired transceiver 12 is the most reliable solution in most situations. However, not all designs are suitable for routing cables, and not all

Claims (9)

PL 240 201 B1 konstrukcjach przewody stanowią medium transmisyjne najbardziej odporne na zakłócenia i narażenia środowiskowe. W takiej sytuacji rozwiązaniem jest łączność radiowa. Ze względu na przeszkody występujące w radiowym środowisku propagacyjnym charakterystycznym dla konstrukcji budowli, inżynierii lądowej czy kopalni zasadne jest zastosowanie modulacji odpornej na zaniki wielodrogowe, takiej jak modulacja ze zwielokrotnieniem z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDM), np. w standardzie IEEE 802.11g.Due to their construction, the wires constitute the transmission medium most resistant to disturbances and environmental hazards. In such a situation, radio communication is the solution. Due to the obstacles in the radio propagation environment characteristic of building structures, civil engineering or mines, it is reasonable to use multipath-resistant modulation, such as orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation, e.g. in the IEEE 802.11g standard. Bezpieczeństwo wykrycie przemieszczeń, zwłaszcza w przypadku przemieszczeń złożonych skierowanych niekoniecznie w kierunku pionowym można uzyskać stosując dwa urządzenia pomiarowe: pierwsze 1a i drugie 1b. Wówczas ustawia się je tak aby ich osie pomiaru O1 i O1' tworzyły kąt ostry β, mieszczący się w zakresie od 60 do 90°. Taki układ pomiarowy jest łatwo zamontować dzięki temu, że powierzchnia 6 jest symetryczna względem osi symetrii O2. Układ pomiarowy w takiej konfiguracji ukazano na Fig. 8.Safe detection of displacements, especially in the case of complex displacements directed not necessarily in the vertical direction, can be achieved by using two measuring devices: the first 1a and the second 1b. Then they are set so that their measurement axes O1 and O1 'form the acute angle β ranging from 60 to 90 °. Such a measuring system is easy to install due to the fact that the surface 6 is symmetrical with respect to the axis of symmetry O2. The measurement system in this configuration is shown in Fig. 8. W okresie występowania znaczących obciążeń zmiennych, np. podczas nawałnicy lub w okresie zimowym, pomiary powinny być wykonywane w odstępach czasu adekwatnych do przyrostu obciążeń i czasu reakcji na podjęcie ewakuacji lub odśnieżania obiektu i aby aktualne wartości przemieszczeń były porównywalne z wartością przemieszczenia dopuszczalnego - maksymalnego - w systemie informatycznym monitoringu, który w sposób automatyczny przesyła do użytkownika lub administratora obiektu komunikaty o aktualnym poziomie bezpieczeństwa konstrukcji obiektu budowlanego.During the period of significant variable loads, e.g. during a storm or in winter, the measurements should be performed at intervals adequate to the load increase and reaction time to the evacuation or snow removal of the facility and that the current values of displacements are comparable with the value of the permissible - maximum - displacement. in the monitoring IT system, which automatically sends messages to the user or administrator of the facility on the current safety level of the structure of the building structure. Możliwe jest przesyłanie danych o wynikach pomiarów do serwera analizującego wyniki dla wielu punktów tego samego obiektu konstrukcyjnego. Komunikacja między serwerem a urządzeniami pomiarowymi może odbywać się drogą elektroniczną przewodową lub bezprzewodową. W tym drugim przypadku stosuje się układ nadawczo odbiorczy 12 pracujący z modulacją OFDM.It is possible to send data on measurement results to the server analyzing the results for multiple points of the same construction object. Communication between the server and the measuring devices can be done electronically, wired or wireless. In the latter case, a transceiver 12 operating with OFDM modulation is used. Zapewnienie pionowej podziałki na powierzchni 6 tarczy pomiarowej 3 wprowadza możliwość jeszcze jednego rodzaju awaryjnego odczytu. Plamka lasera dalmierza jest widoczna na powierzchni 6. Dzięki zapewnieniu podziałki wystarczy notować położenie plamki przy okresowych kontrolach. Dzięki temu można wykryć odkształcenie konstrukcji nawet jeżeli system elektroniczny zawiedzie. Przykład tarczy pomiarowej 3 z podziałką 6c naniesioną na stożkowej powierzchni 6 ukazano na Fig. 10. Tarcza pomiarowa 3 ukazana na Fig. 10 jest ponadto zaopatrzona w dwie libelle 6a i 6b ustawione prostopadle do siebie nawzajem i do pionowej osi O2 obrotu stożkowej powierzchni 6. Tarcza ta ma także prosty układ samopionujący 5 przystosowany do mocowania do elementów konstrukcji połączeniem śrubowym.Providing a vertical scale on the surface 6 of the measuring disc 3 introduces the possibility of another type of emergency reading. The laser spot of the rangefinder is visible on the surface 6. Thanks to the scale, it is enough to note the position of the spot during periodic inspections. As a result, deformation of the structure can be detected even if the electronic system fails. An example of a measuring dial 3 with a scale 6c drawn on a conical surface 6 is shown in Fig. 10. The measuring dial 3 shown in Fig. 10 is further provided with two vials 6a and 6b perpendicular to each other and to the vertical axis O2 of rotation of the conical surface 6. The target also has a simple self-aligning system 5 adapted to be bolted to structural elements. Rozwiązanie według wynalazku pozwala na prowadzenie monitoringu w obiektach użyteczności publicznej o dużym natężeniu ruchu takich jak galerie handlowe, hale targowe i wystawowe, w obiektach sportowych takich jak baseny gdzie pomiar pionowy do tafli wody jest niemożliwy, stadionach zamkniętych nawet w trakcie imprezy sportowej, czy w obiektach, gdzie sufit jest zabudowany warstwą izolacji.The solution according to the invention allows for monitoring in public facilities with high traffic such as shopping malls, market and exhibition halls, in sports facilities such as swimming pools where vertical measurement to the water surface is impossible, stadiums closed even during a sports event or in buildings where the ceiling is covered with a layer of insulation. Wynalazek może mieć zastosowanie w obiektach w których zachodzi nieuporządkowany ruch np. w sklepach o częstej zmianie ekspozycji, halach logistycznych i przeładunkowych, budynkach produkcyjnych o zmiennym układzie urządzeń, a także kopalniach, czy strukturach inżynierii lądowej.The invention may be used in facilities with disordered traffic, e.g. in shops with frequent changes of display, logistics and transshipment halls, production buildings with a variable arrangement of devices, as well as mines or civil engineering structures. Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Układ pomiarowy służący do pomiaru przemieszczeń elementów konstrukcji wyposażony w urządzenie pomiarowe (1 a) z jednostką centralną (10) oraz, połączoną z nią, pamięcią (11) do zapamiętywania wyników pomiaru, modułem komunikacji (12) do przekazywania wyników pomiaru, wyświetlaczem (14) i z dalmierzem laserowym (13), przy czym urządzenie pomiarowe (1 a) i tarcza pomiarowa (3) są przystosowane do mocowania naprzeciw siebie, jedno na elemencie (B) konstrukcji (4) podlegającym przemieszczeniu, drugie zaś na elemencie referencyjnym (A) konstrukcji (4) tak, że dalmierz laserowy (13) ma zasadniczo poziomą oś pomiaru (O1) skierowaną na tarczę pomiarową (3), która zawiera powierzchnię (6) mającą kształt stożka o zasadniczo pionowej osi obrotu (O2), znamienny tym, że urządzenie pomiarowe (1 a) jest wyposażone w układ samopoziomujący (2), przystosowany do mocowania do elementów konstrukcji (4) oraz cyfrowy inklinometr (15) połączony z jednostką centralną (10) i środki do generowania alarmu w razie gdy wskazanie cyfrowego inklinometru (15) odbiega od poziomu bardziej niż 2°, natomiast stożkowa powierzchnia (6) tarczy pomiarowej (3) ma 1. Measuring system for measuring the displacement of structure elements, equipped with a measuring device (1 a) with a central unit (10) and a memory (11) connected to it for storing the measurement results, a communication module (12) for transmitting measurement results, a display (14) and with a laser rangefinder (13), the measuring device (1 a) and the measuring target (3) being adapted to be mounted opposite to each other, one on the element (B) of the structure (4) being moved and the other on the reference element ( A) of the structure (4) such that the laser rangefinder (13) has a substantially horizontal measurement axis (O1) facing the measurement disc (3) which comprises a conical surface (6) with an essentially vertical axis of rotation (O2), characterized by that the measuring device (1 a) is equipped with a self-leveling system (2) adapted to be attached to the structural elements (4) and a digital inclinometer (15) connected to the central unit (10) and means for generating an alarm in if the indication of the digital inclinometer (15) deviates from the level by more than 2 °, while the conical surface (6) of the measuring disc (3) is PL 240 201 B1 kąt rozwarcia mieszczący się w zakresie od 80° do 100°, przy czym ta tarcza pomiarowa (3) jest zaopatrzona w układ samopionujący (5).The opening angle is in the range of 80 ° to 100 °, this measuring disc (3) being provided with a self-aligning system (5). 2. Układ pomiarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza pomiarowa (3) jest dodatkowo wyposażona w libellę (6a, 6b) umieszczoną tak, że wskazuje poziom gdy oś (O2) obrotu stożkowej powierzchni (6) jest ustawiona pionowo.2. The measuring system according to claim The method of claim 1, characterized in that the measuring disc (3) is additionally provided with a vial (6a, 6b) positioned to indicate the level when the axis (O2) of rotation of the conical surface (6) is vertical. 3. Układ pomiarowy według zastrz. 2, znamienny tym, że tarcza pomiarowa jest wyposażona w pierwszą libellę (6a) i drugą libellę (6b) ustawione prostopadle do siebie i do osi obrotu (O2) stożkowej powierzchni (6).3. The measuring system according to claim The method of claim 2, characterized in that the measuring disc is provided with a first vial (6a) and a second vial (6b) oriented perpendicular to each other and to the axis of rotation (O2) of the conical surface (6). 4. Układ pomiarowy według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że urządzenie pomiarowe (1a) jest wyposażone w libellę umieszczoną tak, że wskazuje poziom gdy oś pomiarowa dalmierza laserowego (13) urządzenia pomiarowego (1a) jest ustawiona poziomo.4. The measuring system according to claim The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the measuring device (1a) is provided with a vial arranged to indicate the level when the measuring axis of the laser rangefinder (13) of the measuring device (1a) is horizontal. 5. Układ pomiarowy według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że moduł komunikacyjny (12) urządzenia pomiarowego (1 a) stanowi radiowy układ nadawczo-odbiorczy pracujący ze zwielokrotnieniem z ortogonalnym podziałem częstotliwości (OFDM).5. Measurement system according to any of the claims according to any of the claims 1 to 4, characterized in that the communication module (12) of the measuring device (1a) is a radio transceiver operating with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). 6. Układ pomiarowy według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że moduł komunikacyjny (12) urządzenia pomiarowego (1a) stanowi moduł transmisji przewodowej.6. Measurement system according to any of the claims from 1 to 4, characterized in that the communication module (12) of the measuring device (1a) is a wired transmission module. 7. Układ pomiarowy według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że jest wyposażony w drugie urządzenie pomiarowe (1b) o osi pomiarowej (O1') ustawionej w stosunku do osi pomiaru (O1) pierwszego urządzenia pomiarowego (1a) pod kątem mieszczącym się w zakresie od 60° do 90°.7. Measurement system according to any of the claims according to 1 to 6, characterized in that it is provided with a second measuring device (1b) with the measuring axis (O1 ') positioned with respect to the measuring axis (O1) of the first measuring device (1a) at an angle ranging from 60 ° to 90 °. 8. Układ pomiarowy według dowolnego z zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że stożkowa powierzchnia (6) tarczy pomiarowej (3) jest zaopatrzona w podziałkę.8. Measurement system according to any of the claims The method according to any of the claims 1 to 7, characterized in that the conical surface (6) of the measuring disc (3) is provided with a scale. 9. Sposób pomiaru przemieszczeń konstrukcji, który przeprowadza się, wykonując pomiar różnicy odległości poziomej pomiędzy elementem referencyjnym a elementem ruchomym konstrukcji (4) w układzie pomiarowym obejmującym urządzenie pomiarowe (1 a) zawierające dalmierz laserowy (13) oraz tarczę pomiarową (3) mającą stożkową powierzchnię (6), na którą dalmierz jest skierowany, przy czym urządzenie pomiarowe (1a) oraz tarczę pomiarową (3) rozmieszcza się, odpowiednio, na elemencie (B) konstrukcji (4) podlegającym przemieszczeniu i na elemencie referencyjnym (A) konstrukcji (4), zaś za pomocą dalmierza laserowego (13) urządzenia pomiarowego (1 a) wykonuje się pomiar odległości odniesienia (1o), a następnie wykonuje się kolejne pomiary odległości (lm), które przelicza się na wartość przemieszczenia pionowego i generuje się alarm gdy przemieszczenie to spełnia predefiniowane kryterium, znamienny tym, że sposób ten przeprowadza się za pomocą układu pomiarowego jak określono w dowolnym z zastrz. od 1 do 8, przy czym tarczę (3) utrzymuje się w pionie za pomocą układu samopionującego (5), urządzenie pomiarowe (1 a) poziomuje się za pomocą układu samopoziomującego (2) i wypoziomowanie urządzenia pomiarowego (1 a) kontroluje się za pomocą inklinometru (15).9. The method of measuring structure displacements, which is carried out by measuring the difference in the horizontal distance between the reference element and the movable element of the structure (4) in a measuring system comprising a measuring device (1 a) containing a laser rangefinder (13) and a measuring target (3) having a conical shape. the surface (6) on which the rangefinder is directed, the measuring device (1a) and the measuring disc (3) being arranged respectively on the element (B) of the structure (4) being moved and on the reference element (A) of the structure (4) ), and using the laser rangefinder (13) of the measuring device (1 a), the reference distance (1o) is measured, and then further distance measurements (lm) are made, which are converted into the value of vertical displacement and an alarm is generated when the displacement is satisfies a predefined criterion, characterized in that the method is carried out with a measurement system as defined in any of claims from 1 to 8, the target (3) is kept vertical by the self-leveling system (5), the measuring device (1 a) is leveled by the self-leveling system (2) and the leveling of the measuring device (1 a) is controlled by inclinometer (15). 1o. Sposób pomiaru przemieszczeń konstrukcji według zastrz. 9, znamienny tym, że stosuje się układ pomiarowy jak określono w zastrz. 7 a w predefiniowanym kryterium uwzględnia się różnicę wskazania pierwszego sensora odległości (1 a) względem pierwszej wartości referencyjnej i różnicę wskazania drugiego sensora odległości (1 b) względem drugiej wartości referencyjnej.1o. The method of measuring the displacements of a structure according to claim A measuring system as defined in claim 9, characterized in that the measuring system is used. 7 and the predefined criterion takes into account the indication difference of the first distance sensor (1 a) with respect to the first reference value and the indication difference of the second distance sensor (1 b) with respect to the second reference value.
PL429602A 2016-10-15 2017-10-14 Measurement system and method for measuring displacements of structure elements PL240201B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419127 2016-10-15
PL419127A PL419127A1 (en) 2016-10-15 2016-10-15 Measuring system serving for execution of the measurement of vertical relocation of a construction and method of the measurement
PCT/IB2017/056386 WO2018069897A1 (en) 2016-10-15 2017-10-14 Measurement system and method for measuring displacements of a structure elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL429602A1 PL429602A1 (en) 2020-06-15
PL240201B1 true PL240201B1 (en) 2022-02-28

Family

ID=61906358

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL419127A PL419127A1 (en) 2016-10-15 2016-10-15 Measuring system serving for execution of the measurement of vertical relocation of a construction and method of the measurement
PL429602A PL240201B1 (en) 2016-10-15 2017-10-14 Measurement system and method for measuring displacements of structure elements

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL419127A PL419127A1 (en) 2016-10-15 2016-10-15 Measuring system serving for execution of the measurement of vertical relocation of a construction and method of the measurement

Country Status (2)

Country Link
PL (2) PL419127A1 (en)
WO (1) WO2018069897A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113686258B (en) * 2021-08-25 2023-07-25 中国铁路设计集团有限公司 Sensor initial value control device and control method of single-point displacement monitoring system
CN116952152A (en) * 2023-08-11 2023-10-27 湖北辉创重型工程有限公司 Steel beam deformation detection device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006045263A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Goecke Gmbh & Co. Kg. Roof`s i.e. cantilever roof, deformation permanently monitoring device for building e.g. exhibition hall, has optical transmitter designed in form of opto-electronic digital leveler and/or automatic-horizontal rotation laser
DE102009031452A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-05 Selfsan Consult Gmbh Method for controlling deflection of wing units, particularly roof frameworks, involves selecting laser apparatus formed as rangefinder, as laser, which emits laser beam and possesses receiver for receiving laser beam
PL217887B1 (en) * 2010-11-16 2014-08-29 Wisene Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Set for attaching a measuring device, especially a rangefinder, to a monitored building element of a civil structure, especially a roof, method for attaching a measuring device using such a set and a sling for attaching the measuring device
PL393402A1 (en) * 2010-12-22 2012-07-02 Wisene Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Method for monitoring the vertical component of displacement and the vertical component of deflection change of structural elements of a construction object, especially a roof, and a system for the implementation of this method

Also Published As

Publication number Publication date
PL419127A1 (en) 2018-04-23
PL429602A1 (en) 2020-06-15
WO2018069897A1 (en) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10627219B2 (en) Apparatus and methods for monitoring movement of physical structures by laser deflection
CN105136115B (en) A kind of method and apparatus of automatic measurement tunnel cross-section deformation
US8209134B2 (en) Methods for modeling the structural health of a civil structure based on electronic distance measurements
JP4707746B2 (en) Method for identifying load / damage in mechanical structures
US7895015B2 (en) Method for measuring the structural health of a civil structure
US10749327B2 (en) Utility pole with tilt meters and related methods
CN206410668U (en) Building safety monitoring equipment based on big-dipper satellite and sensor
CN106595537A (en) Building safety state monitoring device based on BeiDou satellite and monitoring method thereof
US20190390955A1 (en) Method of vertical displacement measurement of building structural elements
KR101344228B1 (en) Earthquake monitoring sensor and earthquake monitoring system including the same
RU2357205C1 (en) System for determining deformations of building structures
US20170307467A1 (en) An optically-based interstory drift meter system for rapid assessment of the earthquake response of building structures
KR102097039B1 (en) Intelligent structure safety monitoring platform based on space information
PL240201B1 (en) Measurement system and method for measuring displacements of structure elements
JP2023033311A (en) Measurement system, measurement method, and interval determination method
CN110940324A (en) House inclination monitoring and early warning system
KR101803603B1 (en) Sinkhole monitoring system with gps
RU2584756C1 (en) System for monitoring railway infrastructure
Moropoulou et al. Structural health monitoring of the Holy Aedicule in Jerusalem
CN214173423U (en) Tunnel safety on-line monitoring system
Karthik et al. Review on low-cost wireless communication systems for slope stability monitoring in opencast mines
JP6869416B1 (en) Reflectors, ranging devices, ranging methods, displacement observation systems, and programs
CN214039874U (en) Bridge space displacement monitoring device and system
CN107101610A (en) System for monitoring displacement available for building structure deformation monitoring
Griffith et al. Calibration enhancement of ShapeAccelArray technology for long term deformation monitoring applications