一种自动化结构物沉降观测光电系统及观测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自动化结构物沉降观测光电系统，包括基准桩、激光检测终端、数据通讯网络及基于AI平台的数据处理器，基准桩对分布在待观测结构物两侧，激光检测终端分别位于各基准桩和待观测结构物侧表面，基准桩及各激光检测终端均通过数据通讯网络与基于AI平台的数据处理器连接。其观测方法包括设备装配，数据设及沉降检测三个步骤。本发明专利技术一方面有效克服了传统设备因环境因素导致相邻检测设备无法在同一直线上就无法进行检测的弊端；另一方面检测精度高，检测数据全面，可同时实现对多标的物进行连续沉降位移方向、沉降位移量进行同步且精准检测。

A photoelectric system and method of automatic structure settlement observation

【技术实现步骤摘要】
一种自动化结构物沉降观测光电系统及观测方法
本专利技术涉及一种自动化结构物沉降观测光电系统及显示方法，属工程检测

技术介绍
目前，沉降检测主要采用检测桩、沉降杯、沉降板、磁环沉降仪、水压式剖面沉降仪和水平测斜仪、智能全站仪、各类静力水准仪(包括光纤光栅式、电容式、CCD式)、压力变送器等。这些检测设备效率低、误差大、成本高、测量参数不全面，安装十分复杂。难以在大规模的铁路工程中广泛中使用。针对这一问题，当前开发出了诸如申请号“201410013970.5”的“一种基于准直激光成像的桥墩沉降在线检测与预警系统”的全新的激光沉降检测系统，这类检测系统虽然克服了传统检测设备运行的诸多不足，运行效率且检测精度高，但在运行中，一方面用于沉降检测激光检测系统需要配备激光发射器和基于光敏传感器的标靶，以此达到检测的目的，因此导致检测系统必须保持在同一与水平面平行的直线方向上方可进行，当因实际地理地质环境干扰而无法确保检测设备处于同一直线方向时，则无法实现检测需要，因此当前这类检测系统的环境适应性和使用灵活性差；另一方面在检测中，当前的检测设备由于仅能通过标靶进行检测作业，因此无法同时时间准直、测距及计算为依托的检测作业，从而导致检测精度相对较差，尤其是当位于中间位置待检测标的物上的检测系统因偏移时，以及导致前方检测系统发射激光与后侧激光标靶直接接触，从而造成无法及时准确发现偏移现象，从而影响了检测精度和可靠性，此外价值当前这类检测设备缺少必要的测距等能力，因此也无法根据实际发生沉降偏移的沉降量进行精确计算，并根据检测结果对未来沉降情况进行科学准确的预判，从而严重影检测精度的同时，也为后续施工设计、科研及维护造成了较大的影响，难以有效满足使用的需要。此外，当前在进行沉降检测作业时，均需要依赖德国徕卡公司的水准仪产品及美国天宝公司的水准仪产品才能确保0.3mm的检测精度（国家精密二等水准）的规范，因此检测工作及设备维护成本高，且配备的铟钢尺在检测作业中损耗严重，进一步增了检测工作及设备维护成本高，同时也导致检测精度受到极大的影响。因此，针对这一问题，迫切需要开发一种全新的沉降检测系统及检测方法，以满足实际使用的需要。
技术实现思路
本专利技术目的就在于克服上述不足，提供一种自动化结构物沉降观测光电系统及方法。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种自动化结构物沉降观测光电系统，包括基准桩、激光检测终端、数据通讯网络及基于AI智能平台的数据处理器，所述基准桩共两个，对分布在待观测结构物两侧，与待观测结构物轴线平行分布并与待观测结构物分布在同一方向上，且待观测结构物若干并分布在同一方向上，激光检测终端若干，分别位于各基准桩和待观测结构物侧表面并分布在同一方向上，且激光检测终端光轴与基准桩和待观测结构物上端面间间距不小于基准桩和待观测结构物高度的1/2，基准桩及各激光检测终端均通过数据通讯网络与基于AI智能平台的数据处理器连接。进一步的，所述的基准桩包括承载底座、柱体、液压式静力水准仪，所述承载底座为横断面呈矩形板状结构，且承载底座与水平面平行分布，所述承载底座上端面与柱体垂直连接并同轴分布，所述液压式静力水准仪至少一个，嵌于承载底座上端面并与数据通讯网络连接。进一步的，所述的激光检测终端包括定位机架、承载机体、激光互感器、全站仪补偿器、旋转底座、蓄电池组、太阳能电池板、通讯模块、接线端口及嵌入式AI智能微电脑，所述定位机架包括竖直连接板、横向连接板、太阳能电池板承载座，所述竖直连接板、横向连接板均为横断面为矩形的板状结构，其中所述横向连接板一端与竖直连接板前端面连接并垂直分布，所述竖直连接板、横向连接板共同构成“丄”字形结构，其中所述竖直连接板与水平面垂直分布，其后端面与基准桩和待观测结构物侧表面连接，所述横向连接板上设调节孔，所述调节孔为与横向连接板同轴分布的长孔，且调节孔长度为横向连接板长度的50%—90%，所述太阳能电池板承载座与横向连接板前端上表面铰接，并与横向连接板上端面呈0°—180°夹角，所述太阳能电池板承载座前端面与至少一个太阳能电池板连接，所述承载机体通过旋转底座与横向连接板下端面连接，且旋转底座通过调节螺栓分别与调节孔滑动连接，所述承载机体与旋转底座同轴分布，其轴线与水平面呈30°—180°夹角，所述承载机体为密闭腔体结构，所述蓄电池组、通讯模块及嵌入式AI智能微电脑均嵌于承载机体内，且所述嵌入式AI智能微电脑分别与蓄电池组、通讯模块电气连接，所述接线端口至少两个，嵌于承载机体侧表面并分别与蓄电池组、太阳能电池板、通讯模块电气连接，所述激光互感器至少两个，以承载机体轴线对称分布在承载机体外侧面，所述激光互感器通过全站仪补偿器与承载机体外表面连接并与全站仪补偿器同轴分布，所述激光互感器轴线与承载机体轴线垂直并相交，所述全站仪补偿器与承载机体间通过三维转台机构相互连接，且承载机体外侧的两个激光互感器、全站仪补偿器及三维转台机构间均相互并联并分别与嵌入式AI智能微电脑电气连接，此外，所述激光互感器上另设雨刷器和温湿度传感器，所述雨刷器与承载机体铰接并与激光互感器前端面相抵并滑动连接，所述温湿度传感器与承载机体外表面连接，且所述雨刷器和温湿度传感器均与嵌入式AI智能微电脑电气连接。进一步的，所述的定位机架和承载机体上均设一个三轴陀螺仪，且所述三维陀螺仪分别与嵌入式AI智能微电脑电气连接。进一步的，所述的接线端口包括电源接线端口、串口通讯端口、网络通讯端口、USB接线端口中的任意一种或几种公用；所述通讯模块为物联网通讯模块、互联网通讯模块中的任意一种，且通讯模块包括至少一个无线通讯单元和至少一个在线通讯单元。进一步的，所述的基准桩上激光检测终端与相邻的待观测结构物的激光检测终端同轴分布，且光轴与水平面呈0°—180°夹角，与各待观测结构物分布直线方向呈0°—180°夹角；相邻两个待观测结构物上激光检测终端光轴水平面呈±45°夹角并沿各待观测结构物分布直线方向分布。进一步的，所述的数据通讯网络为工业以太网、物联网、互联网及局域网中的任意一种。进一步的，所述的数据通讯网络与基准桩、激光检测终端及基于AI平台的数据处理器间通过智能网关连接。一种基于自动化结构物沉降观测光电系的沉降观测方法，包括如下步骤：S1，设备装配，首先根据待检测结构物数量、分布位置及周边地理、地质条件，在待检测结构物两端位置处分别设一个基准桩，然后在各待检测结构物和基准状上分别安装一个激光检测终端，并使各激光检测终端、基准桩及待检测结构物分布在同一与水平面垂直分布的平面内，并使相邻两个待检测结构物间激光检测终端及待检测结构物与基准桩间的激光检测终端同轴分布，最后将各基准桩及激光检测终端一方面与外部电源系统电气连接，另一方面通过数据通讯网络与基于AI智能平台的数据处理器建立数据连接；S2，数据设置，完成S1步骤后，首先设定基准桩坐标为检测标定点，然后采集基准桩与相邻的待检测结构物间间距及相邻两个待检测结构物之间间距Z，接着通过各激光检测终端上的旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述自动化沉降观测光电系统包括基准桩、激光检测终端、数据通讯网络及基于AI智能平台的数据处理器，所述基准桩共两个，对分布在待观测结构物两侧，与待观测结构物轴线平行分布并与待观测结构物分布在同一方向上，且待观测结构物若干并分布在同一方向上，所述激光检测终端若干，分别位于各基准桩和待观测结构物侧表面并分布在同一方向上，且激光检测终端光轴与基准桩和待观测结构物上端面间间距不小于基准桩和待观测结构物高度的1/2，所述基准桩及各激光检测终端均通过数据通讯网络与基于AI智能平台的数据处理器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述自动化沉降观测光电系统包括基准桩、激光检测终端、数据通讯网络及基于AI智能平台的数据处理器，所述基准桩共两个，对分布在待观测结构物两侧，与待观测结构物轴线平行分布并与待观测结构物分布在同一方向上，且待观测结构物若干并分布在同一方向上，所述激光检测终端若干，分别位于各基准桩和待观测结构物侧表面并分布在同一方向上，且激光检测终端光轴与基准桩和待观测结构物上端面间间距不小于基准桩和待观测结构物高度的1/2，所述基准桩及各激光检测终端均通过数据通讯网络与基于AI智能平台的数据处理器连接。


2.根据权利要求1所述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的基准桩包括承载底座、柱体、液压式静力水准仪，所述承载底座为横断面呈矩形板状结构，且承载底座与水平面平行分布，所述承载底座上端面与柱体垂直连接并同轴分布，所述液压式静力水准仪至少一个，嵌于承载底座上端面并与数据通讯网络连接。


3.根据权利要求1所述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的激光检测终端包括定位机架、承载机体、激光互感器、全站仪补偿器、旋转底座、蓄电池组、太阳能电池板、通讯模块、接线端口及嵌入式AI智能微电脑，所述定位机架包括竖直连接板、横向连接板、太阳能电池板承载座，所述竖直连接板、横向连接板均为横断面为矩形的板状结构，其中所述横向连接板一端与竖直连接板前端面连接并垂直分布，所述竖直连接板、横向连接板共同构成“丄”字形结构，其中所述竖直连接板与水平面垂直分布，其后端面与基准桩和待观测结构物侧表面连接，所述横向连接板上设调节孔，所述调节孔为与横向连接板同轴分布的长孔，且调节孔长度为横向连接板长度的50%—90%，所述太阳能电池板承载座与横向连接板前端上表面铰接，并与横向连接板上端面呈0°—180°夹角，所述太阳能电池板承载座前端面与至少一个太阳能电池板连接，所述承载机体通过旋转底座与横向连接板下端面连接，且旋转底座通过调节螺栓分别与调节孔滑动连接，所述承载机体与旋转底座同轴分布，其轴线与水平面呈0°—180°夹角，所述承载机体为密闭腔体结构，所述蓄电池组、通讯模块及嵌入式AI智能微电脑均嵌于承载机体内，且所述嵌入式AI智能微电脑分别与蓄电池组、通讯模块电气连接，所述接线端口至少两个，嵌于承载机体侧表面并分别与蓄电池组、太阳能电池板、通讯模块电气连接，所述激光互感器至少两个，以承载机体轴线对称分布在承载机体外侧面，所述激光互感器通过全站仪补偿器与承载机体外表面连接并与全站仪补偿器同轴分布，所述激光互感器轴线与承载机体轴线垂直并相交，所述全站仪补偿器与承载机体间通过三维转台机构相互连接，且承载机体外侧的两个激光互感器、全站仪补偿器及三维转台机构间均相互并联并分别与嵌入式AI智能微电脑电气连接；此外，所述激光互感器上另设雨刷器和温湿度传感器，所述雨刷器与承载机体铰接并与激光互感器前端面相抵并滑动连接，所述温湿度传感器与承载机体外表面连接，且所述雨刷器和温湿度传感器均与嵌入式AI智能微电脑电气连接。


4.根据权利要求3述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的定位机架和承载机体上均设一个三轴陀螺仪，且所述三维陀螺仪分别与嵌入式AI智能微电脑电气连接。


5.根据权利要求3述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的接线端口包括电源接线端口、串口通讯端口、网络通讯端口、USB接线端口中的任意一种或几种公用；所述通讯模块为物联网通讯模块、互联网通讯模块中的任意一种，且通讯模块包括至少一个无线通讯单元和至少一个在线通讯单元。


6.根据权利要求1述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的基准桩上激光检测终端与相邻的待观测结构物的激光检测终端同轴分布，且光轴与水平面呈0°—180°夹角，与各待观测结构物分布直线方向呈0°—180°夹角；相邻两个待观测结构物上激光检测终端光轴水平面呈±45°夹角并沿各待观测结构物分布直线方向分布。


7.根据权利要求1述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的数据通讯网络为工业以太网、物联网、互联网及局域网中的任意一种。


8.根据权利要求1所述的一种自动化结构物沉降观测光电系统，其特征在于：所述的数据通讯网络与基准桩、激光检测终端及基于AI平台的数据处理器间通过智能网关连接。


9.一种基于权利要求1所述的自动化结构物沉降观测光电系的沉降观测方法，其特征在于：所述的自动化结构物沉降观测光电系的沉降观测方法包括如下步骤：
S1，设备装配，首先根据待检测结构物数量、分布位置及周...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗林浩，
申请(专利权)人：苗林浩，
类型：发明
国别省市：河南;41