一种结构位移监测系统及相关监测方法技术方案

本发明专利技术提供一种结构位移监测系统，其中光线发射装置用于安装在被监测结构上，光线发射装置朝向光线接收装置的光线投射平面设置用于发射光线至光线投射平面上形成光斑，光线投射平面与光线成角度α设置，光斑位移测量装置朝向光线投射平面设置用于测量光斑在一段时间间隔内在光线投射平面上的光斑位移z，并与结构位移计算装置信号连接用于将光斑位移z发送给它，结构位移计算装置用于根据光斑位移z和角度α计算被监测结构在时间间隔内在与光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。还提供了相关监测方法。本发明专利技术的结构位移监测系统监测结构位移省时省力，成本低，而且精度高，监测准确稳定，可以实时记录结构动态位移变化，适于大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种结构位移监测系统及相关监测方法
本专利技术涉及建筑施工
，特别涉及建筑结构及基坑支护结构等结构变形位移监测
，具体是指一种结构位移监测系统及相关监测方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的加快，城市建设事业飞速发展，城市中高层和大型建筑日益增多。因此，建筑物的基坑开挖深度和规模也越来越大。由于在城市中不仅建筑密度一般比较大，而且城市道路以及地下管线纵横交错。因此，基坑开挖除必须确保相邻建筑物的安全外，还必须保证城市干道安全运行。这样，在深基坑开挖和施工过程中，对支护结构体系和邻近建筑物的安全性、稳定性和监测显得十分重要。常规的建筑结构或基坑支护结构变形位移监测方法主要是设置多个监测点，然后采用经纬仪采用视准线法监测，刚开始几次每月观察一次，后面几次每周甚至每2天观察一次，不仅费时费力，成本高，而且精度低，容易出错，结构动态位移变化无法实现实时记录。因此，希望提供一种结构位移监测方法，其省时省力，成本低，而且精度高，监测准确稳定，可以实时记录结构动态位移变化。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的缺点，本专利技术的一个目的在于提供一种结构位移监测系统，采用该系统监测结构位移省时省力，成本低，而且精度高，监测准确稳定，可以实时记录结构动态位移变化，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种结构位移监测系统，其设计巧妙，结构简洁，制造简便，成本低，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种结构位移激光监测方法，采用该方法监测结构位移省时省力，成本低，而且精度高，监测准确稳定，可以实时记录结构动态位移变化，适于大规模推广应用。本专利技术的另一目的在于提供一种结构位移激光监测方法，其设计巧妙，操作简便，适于大规模推广应用。为达到以上目的，在本专利技术的第一方面，提供了一种结构位移监测系统，其特点是，包括光线发射装置、光线接收装置、光斑位移测量装置和结构位移计算装置，所述光线发射装置用于安装在被监测结构上，所述光线接收装置具有光线投射平面，所述光线发射装置朝向所述光线投射平面设置用于发射光线至所述光线投射平面上形成光斑，所述光线投射平面与所述光线成角度α设置，所述光斑位移测量装置朝向所述光线投射平面设置用于测量所述光斑在一段时间间隔内在所述光线投射平面上的光斑位移z，所述光斑位移测量装置与所述结构位移计算装置信号连接用于将所述光斑位移z发送至所述结构位移计算装置，所述结构位移计算装置用于根据所述光斑位移z和所述角度α计算所述被监测结构在所述时间间隔内在与所述光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。较佳地，所述光线发射装置是激光发射装置。较佳地，所述光线接收装置是光线接收板，所述光线投射平面是所述光线接收板的其中一个表面。较佳地，所述光斑位移测量装置包括图像拍摄部件和图像处理分析模块，所述图像拍摄部件朝向所述光线投射平面设置用于在所述时间间隔开始和结束时对所述光线投射平面上包含所述光斑的区域分别拍摄第一图像和第二图像，所述图像拍摄部件与所述图像处理分析模块信号连接用于将所述第一图像和所述第二图像发送至所述图像处理分析模块，所述图像处理分析模块用于对所述第一图像和所述第二图像进行分析从而获得所述光斑位移z。更佳地，所述图像拍摄部件是照相机。更佳地，所述分析具体包括：所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像均进行灰度化和二值化操作从而获得第一处理图像和第二处理图像，然后所述图像处理分析模块扫描所述第一处理图像和所述第二处理图像分别得到所述光斑的第一形心坐标(X1，Y1)和第二形心坐标(X2，Y2)，最后所述图像处理分析模块根据所述第一形心坐标(X1，Y1)和所述第二形心坐标(X2，Y2)计算获得所述光斑位移较佳地，所述角度α为锐角。在本专利技术的第二方面，提供了一种结构位移监测方法，其特点是，所述结构位移监测方法采用结构位移监测系统，所述结构位移监测系统包括光线发射装置、光线接收装置、光斑位移测量装置和结构位移计算装置，所述光线接收装置具有光线投射平面，所述光线发射装置朝向所述光线投射平面设置，所述光线投射平面与所述光线成角度α设置，所述光斑位移测量装置朝向所述光线投射平面设置，所述光斑位移测量装置与所述结构位移计算装置信号连接，所述结构位移监测方法包括以下步骤：(1)将所述光线发射装置安装在被监测结构上；(2)所述光线发射装置发射光线至所述光线投射平面上形成光斑；(3)所述光斑位移测量装置测量所述光斑在一段时间间隔内在所述光线投射平面上的光斑位移z；(4)所述光斑位移测量装置将所述光斑位移z发送至所述结构位移计算装置；(5)所述结构位移计算装置根据所述光斑位移z和所述角度α计算所述被监测结构在所述时间间隔内在与所述光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。较佳地，所述光斑位移测量装置包括图像拍摄部件和图像处理分析模块，所述图像拍摄部件朝向所述光线投射平面设置，所述图像拍摄部件与所述图像处理分析模块信号连接，所述步骤(3)具体包括：(31)所述图像拍摄部件在所述时间间隔开始和结束时对所述光线投射平面上包含所述光斑的区域分别拍摄第一图像和第二图像；(32)所述图像拍摄部件将所述第一图像和所述第二图像发送至所述图像处理分析模块；(33)所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像进行分析从而获得所述光斑位移z。更佳地，在所述步骤(33)中，所述分析具体包括：所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像均进行灰度化和二值化操作从而获得第一处理图像和第二处理图像，然后所述图像处理分析模块扫描所述第一处理图像和所述第二处理图像分别得到所述光斑的第一形心坐标(X1，Y1)和第二形心坐标(X2，Y2)，最后所述图像处理分析模块根据所述第一形心坐标(X1，Y1)和所述第二形心坐标(X2，Y2)计算获得所述光斑位移本专利技术的结构位移监测方法采用的结构位移监测系统的其它附加技术特征可以参见本专利技术的第一方面的结构位移监测系统的其它附加技术特征。本专利技术的有益效果主要在于：1、本专利技术的结构位移监测系统的光线发射装置用于安装在被监测结构上，光线接收装置具有光线投射平面，光线发射装置朝向光线投射平面设置用于发射光线至光线投射平面上形成光斑，光线投射平面与光线成角度α设置，光斑位移测量装置朝向光线投射平面设置用于测量光斑在一段时间间隔内在光线投射平面上的光斑位移z，光斑位移测量装置与结构位移计算装置信号连接用于将光斑位移z发送至结构位移计算装置，结构位移计算装置用于根据光斑位移z和角度α计算被监测结构在时间间隔内在与光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα，因此，采用该系统监测结构位移省时省力，成本低，而且精度高，监测准确稳定，可以实时记录结构动态位移变化，适于大规模推广应用。2、本专利技术的结构位移监测系统的光线发射装置用于安装在被监测结构上，光线接收装置具有光线投射平面，光线发射装置朝向光线投射平面设置用于发射光线至光线投射平面上形成光斑，光线投射平面与光线成角度α设置，光斑位移测量装置朝向光线投射平面设置用于测量光斑在一段时间间隔内在光线投射平面上的光斑位移z，光斑位移测量装置与结构位移计算装置信号连接用于将光斑位移z发送至结构位移计算装置，结构位移计算装置用于根据光斑位移z和角度α计算被监测结构在时间间隔内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构位移监测系统，其特征在于，包括光线发射装置、光线接收装置、光斑位移测量装置和结构位移计算装置，所述光线发射装置用于安装在被监测结构上，所述光线接收装置具有光线投射平面，所述光线发射装置朝向所述光线投射平面设置用于发射光线至所述光线投射平面上形成光斑，所述光线投射平面与所述光线成角度α设置，所述光斑位移测量装置朝向所述光线投射平面设置用于测量所述光斑在一段时间间隔内在所述光线投射平面上的光斑位移z，所述光斑位移测量装置与所述结构位移计算装置信号连接用于将所述光斑位移z发送至所述结构位移计算装置，所述结构位移计算装置用于根据所述光斑位移z和所述角度α计算所述被监测结构在所述时间间隔内在与所述光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。

【技术特征摘要】
1.一种结构位移监测系统，其特征在于，包括光线发射装置、光线接收装置、光斑位移测量装置和结构位移计算装置，所述光线发射装置用于安装在被监测结构上，所述光线接收装置具有光线投射平面，所述光线发射装置朝向所述光线投射平面设置用于发射光线至所述光线投射平面上形成光斑，所述光线投射平面与所述光线成角度α设置，所述光斑位移测量装置朝向所述光线投射平面设置用于测量所述光斑在一段时间间隔内在所述光线投射平面上的光斑位移z，所述光斑位移测量装置与所述结构位移计算装置信号连接用于将所述光斑位移z发送至所述结构位移计算装置，所述结构位移计算装置用于根据所述光斑位移z和所述角度α计算所述被监测结构在所述时间间隔内在与所述光线垂直的方向上的结构位移x＝z*Sinα。2.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述光线发射装置是激光发射装置。3.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述光线接收装置是光线接收板，所述光线投射平面是所述光线接收板的其中一个表面。4.如权利要求1所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述光斑位移测量装置包括图像拍摄部件和图像处理分析模块，所述图像拍摄部件朝向所述光线投射平面设置用于在所述时间间隔开始和结束时对所述光线投射平面上包含所述光斑的区域分别拍摄第一图像和第二图像，所述图像拍摄部件与所述图像处理分析模块信号连接用于将所述第一图像和所述第二图像发送至所述图像处理分析模块，所述图像处理分析模块用于对所述第一图像和所述第二图像进行分析从而获得所述光斑位移z。5.如权利要求4所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述图像拍摄部件是照相机。6.如权利要求4所述的结构位移监测系统，其特征在于，所述分析具体包括：所述图像处理分析模块对所述第一图像和所述第二图像均进行灰度化和二值化操作从而获得第一处理图像和第二处理图像，然后所述图像处理分析模块扫描所述第一处理图像和所述第二处理图像分别得到所述光斑的第一形心坐标(X1，Y1)和第二形心坐标(X2，Y2)，最后所述图像处理分析模块根据所述第一形心坐标(X1，Y1)和所述第二形心坐标(X2，Y2)计算获得所述光斑位移7.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光毅，赵雪峰，韩瑞聪，李生元，白羽，王志强，赵传莹，王超，刘文斗，孔令杰，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，大连理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31