一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种建筑结构施工监测技术，尤其是一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及施工指导方法。一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及方法，包括空间定位子系统、变形监测子系统、应力监测子系统、通讯子系统和大尺度空间结构施工指导程序；空间定位子系统用于实时提供在指定坐标系中的三维定位结果；变形监测子系统用于三维坐标系中挠度变化监测；应力监测子系统用于测出监测点的应变数据及应力数值；通讯子系统用于传输数据信号给大尺度空间结构施工指导程序；大尺度空间结构施工指导程序用于集成构件的信息。本发明专利技术的有益效果为：1、可视化程度高；2、操作简单、使用方便；3、提高了大尺度空间结构的施工效率。提高了大尺度空间结构的施工效率。提高了大尺度空间结构的施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种建筑结构施工监测技术，尤其是一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及施工指导方法。

技术介绍

[0002]北斗三号于2020年6月完成全球组网，可为全球用户提供卫星导航、定位、测速、授时、短报文通信、星际增强、国际搜救以及精密单点定位等服务，具有覆盖范围大、定位精度高、解算速度快等优点，在大尺度空间结构施工指导方面使用具有较大优势。
[0003]大尺度空间结构的施工过程复杂，使得施工指导技术难度较高，其中构件的安装定位测量、变形监测和应力监测对保证结构精准且高效的安装起到了决定性作用。现有的施工指导技术基于全站仪、经纬仪建立坐标系，需人工标记监测点，监测步骤复杂且误差大，不能实时获取监测构件的应力及变形等信息，无法保证大尺度空间结构的精确安装。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种能够满足高精度自动化构件安装需求的集成式大尺度空间结构施工指导系统。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种集成式大尺度空间结构施工指导系统，包括空间定位子系统、变形监测子系统，还包括应力监测子系统、通讯子系统和大尺度空间结构施工指导程序；空间定位子系统用于实时提供监测的基准点和测控点在指定坐标系中的三维定位结果；变形监测子系统用于通过对比基准点位置完成大尺度空间结构在三维坐标系中挠度变化监测；应力监测子系统用于根据施工BIM模型中基准点和测控点测出监测点的应变数据，进而求出应力数值；通讯子系统用于传输空间定位子系统、变形监测子系统及应力监测子系统的数据信号给大尺度空间结构施工指导程序；大尺度空间结构施工指导程序用于集成构件的空间位置、变形和应变数据，实时获得施工中的构件信息、卫星可见数、解算可信度、PDOP值，提示构件与待安装位置的距离差和方向信息，并实时进行界面的三维显示，实现施工指导、监控和预警功能。
[0006]优选的，变形监测子系统包括BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站和带有北斗导航的全站仪，BDS/GNSS参考站作为基准点设置在施工现场附近，BDS/GNSS流动站作为测控点设置在结构控制点上，带有北斗导航的全站仪用于空间三维定位校核。
[0007]优选的，变形监测子系统的形变监测精度为毫米级。
[0008]优选的，应力监测子系统包括光纤应变计和ZIGBEE无线传输模块，光纤应变计布置在结构控制点上，与ZIGBEE无线传输模块相连，用于测出监测点的应变数据，进而求出应
力数值；ZIGBEE无线传输模块通过通讯子系统与大尺度空间结构施工指导程序相连。
[0009]优选的，空间定位子系统包括BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站和带有北斗导航的全站仪；BDS/GNSS参考站作为基准点设置在施工现场附近；BDS/GNSS流动站作为测控点设置在结构控制点上；带有北斗导航的全站仪用于空间三维定位校核；其用于实时提供BDS/GNSS参考站和BDS/GNSS流动站监测的基准点和测控点在指定坐标系中的三维定位结果。
[0010]优选的，空间定位子系统采用实时动态载波相位差分技术。
[0011]优选的，通讯子系统包括网络通讯天线和北斗通讯基站，网络通讯天线位于BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站、北斗通讯基站和大尺度空间结构施工指导程序中，用于传输数据信号给大尺度空间结构施工指导程序；北斗通讯基站设置在施工现场附近，用于接收BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站发出的数据信号，并将数据信号发送给大尺度空间结构施工指导程序。
[0012]优选的，大尺度空间结构施工指导程序包括GNSS实时数据处理程序、数据传输程序、数据实时可视化监测程序和用户终端软件；GNSS实时数据处理程序用于数据解算、分析和报警，且与数据传输程序和预警程序相连；数据传输程序用于GNSS实时数据处理程序和数据实时可视化监测程序、用户终端软件之间的数据传输；数据实时可视化监测程序用于显示施工BIM模型并指导大尺度空间结构施工和变形监测；用户终端软件用于播发用户站概略位置，接收虚拟参考站非差观测值。
[0013]优选的，数据实时可视化监测程序的功能模块包括构件安装功能模块、变形监测功能模块和应力监测功能模块；构件安装功能模块用于输入IP地址和端口以接入实时数据流，输入接入流动站的数量和构件待放点，开始构件的实时动态显示，实时显示构件的运动状况和每个构件待放点对应方向上的偏差量；变形监测功能模块用于设置构件变形阈值，输入变形监测点数，接入TCP\IP实时数据流，实时显示位移
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时间折线图和变形监测点实时、最大以及最小变形量，当构件变形量大于设置阈值时，变形预警提示超限信息并弹出消息提示窗口；应力监测功能模块用于设置应力监测点的应力阈值，输入应力监测点数，接入TCP\IP实时数据流，实时显示应力
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时间折线图和应力监测点实时、最大以及最小应力值，当应力值大于设置阈值时，应力预警提示超限信息并弹出消息提示窗口。
[0014]本专利技术的另一个目的是提供一种集成式大尺度空间结构施工指导系统的施工指导方法，包括以下步骤：（1）基于北斗系统编写大尺度空间结构施工指导程序，大尺度空间结构施工指导程序主要对大尺度空间结构施工过程中定位、变形和应力参数实时显示，以指导施工构件移动方向和距离并可视化显示，构件与待安装位置的距离、构件的变形量等超过设计上限时预警提示并弹出消息提示窗口；（2）在施工现场附近建立北斗通讯基站，选择基准点并设置BDS/GNSS参考站和BDS/GNSS流动站，建立施工BIM模型的局部三维坐标系，通过网络通讯天线将数据传输给北斗通讯基站，北斗通讯基站将数据传输给大尺度空间结构施工指导程序，通过数据解算、分析和处理，向数据实时可视化监测程序中导入测控点空间坐标；根据坐标值进行测控点的空间定位，同时使用带北斗导航的全站仪进行定位校核，构件的运动状况和每个构件待放点对应方向上的偏差量信息通过数据实时可视化监测程序显示，同时各数据信息实时传输
并显示在大尺度空间结构施工指导程序中；（3）设置变形监测点及其变形阈值，BDS/GNSS参考站和BDS/GNSS流动站通过卫星信号接收机获得定位信号，通过网络通讯天线将监测数据传输给北斗通讯基站，北斗通讯基站将数据传输给大尺度空间结构施工指导程序，通过数据解算、分析、处理和基准点空间位置的分析对比，得出施工BIM模型中大尺度空间结构的位移变化数值，变形监测点的位移
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时间折线图和实时、最大以及最小变形量通过数据实时可视化监测程序显示，同时各数据信息实时传输并显示在大尺度空间结构施工指导程序中；（4）根据施工BIM模型中基准点和测控点设置应力监测点及其应力阈值，布置光纤应变计并得出应力监测点的应力数据，光纤应变计通过ZIGBEE无线传输模块将数据传输给大尺度空间结构施工指导程序，应力监测点的应力
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时间折线图和实时、最大以及最小应力值应力通过数据实时可视化监测程序显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式大尺度空间结构施工指导系统，包括空间定位子系统、变形监测子系统，其特征在于：还包括应力监测子系统、通讯子系统和大尺度空间结构施工指导程序；空间定位子系统用于实时提供监测的基准点和测控点在指定坐标系中的三维定位结果；变形监测子系统用于通过对比基准点位置完成大尺度空间结构在三维坐标系中挠度变化监测；应力监测子系统用于根据施工BIM模型中基准点和测控点测出监测点的应变数据，进而求出应力数值；通讯子系统用于传输空间定位子系统、变形监测子系统及应力监测子系统的数据信号给大尺度空间结构施工指导程序；大尺度空间结构施工指导程序用于集成构件的空间位置、变形和应变数据，实时获得施工中的构件信息、卫星可见数、解算可信度、PDOP值，提示构件与待安装位置的距离差和方向信息，并实时进行界面的三维显示，实现施工指导、监控和预警功能。2.根据权利要求1所述的集成式大尺度空间结构施工指导系统，其特征在于：变形监测子系统包括BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站和带有北斗导航的全站仪，BDS/GNSS参考站作为基准点设置在施工现场附近，BDS/GNSS流动站作为测控点设置在结构控制点上，带有北斗导航的全站仪用于空间三维定位校核。3.根据权利要求1或2所述的集成式大尺度空间结构施工指导系统，其特征在于：变形监测子系统的形变监测精度为毫米级。4.根据权利要求1或2所述的集成式大尺度空间结构施工指导系统，其特征在于：应力监测子系统包括光纤应变计和ZIGBEE无线传输模块，光纤应变计布置在结构控制点上，与ZIGBEE无线传输模块相连，用于测出监测点的应变数据，进而求出应力数值；ZIGBEE无线传输模块通过通讯子系统与大尺度空间结构施工指导程序相连。5.根据权利要求1或2所述的集成式大尺度空间结构施工指导系统，其特征在于：空间定位子系统包括BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站和带有北斗导航的全站仪；BDS/GNSS参考站作为基准点设置在施工现场附近；BDS/GNSS流动站作为测控点设置在结构控制点上；带有北斗导航的全站仪用于空间三维定位校核；其用于实时提供BDS/GNSS参考站和BDS/GNSS流动站监测的基准点和测控点在指定坐标系中的三维定位结果。6.根据权利要求4所述的集成式大尺度空间结构施工指导系统，其特征在于：空间定位子系统采用实时动态载波相位差分技术。7.根据权利要求2所述的集成式大尺度空间结构施工指导系统，其特征在于：通讯子系统包括网络通讯天线和北斗通讯基站，网络通讯天线位于BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国川，李胜旺，李跃辉，文杰，李大康，杨旭东，程瑶，
申请(专利权)人：中交第四公路工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：