【技术实现步骤摘要】
一种基坑围护结构位移监测系统
[0001]本专利技术涉及一种基坑围护结构位移监测系统
技术介绍
[0002]随着我国城市经济的发展，国土空间越来越紧张，地下空间的开发力度加大，基坑工程得以快速发展。
[0003]基坑土方开挖过程中，基坑围护结构位移是基坑工程的重要参考指标，它可以反映基坑开挖过程中的稳定性，同时可预防基坑突然破坏导致的安全事故，为基坑的安全性分析提供可靠支撑。
[0004]现阶段针对土方开挖过程中围护结构位移无法作出较为精确的监测。其次，基坑开挖阶段中实时监测围护结构位移的可行性技术多集中于传统的加设测斜管、测斜仪等监测方式，造价相对较高。因此，为实现基坑开挖过程中基坑围护结构的精确观测，提供实时观测结果，降低造价，专利技术了一种基于挖掘机扫描的围护结构位移监测系统。
技术实现思路
[0005]本专利技术要克服现有技术在基坑开挖过程中基坑围护结构缺乏实时监测的局限性，提出一种围护结构位移监测系统。
[0006]一种基坑围护结构位移监测系统，其特征在于，包括：信号发射接收...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基坑围护结构位移监测系统，其特征在于，包括：信号发射接收模块、坐标标定模块、数据处理模块、数据传输模块、PC终端模块；信号发射接收模块受驾驶室控制开关指令发射激光信号并接收反射回的激光信号；坐标标定模块计算围护结构上被扫描点在基坑空间坐标下的具体位置，并将轮廓仪坐标系转化为工作坐标系；数据处理模块将围护结构在挖掘机工作坐标系下第i阶段与第i+1阶段的围护结构被扫描点的坐标进行标定并记录，由围护结构竖向位移很小，忽略围护结构竖向位移，利用土方开挖i阶段与i+1阶段的平面坐标进行位移计算，得到围护结构位移L
i
‑
i+1
，并与围护结构深度信息进行匹配；此外，结合土方开挖时间t进行计算，可得到前后土方开挖阶段的围护结构位移速率v
i
‑
i+1
；数据传输模块利用传感器将数据处理信息传输至PC终端模块，PC终端模块对数据信息进行编程处理，并最终将时间与基坑围护结构位移、位移速率结合的4D云图通过显示器展示；信号发射接收模块(1)，信号发射接收模块包括控制开关、激光轮廓仪和信号接收装置；信号发射接收模块中的控制开关用于发送信号采集指令，当接收到控制开关的采集指令后激光轮廓仪发射激光信号，激光信号在遇到围护结构被测物后直线返回，同时信号接收装置接收反射回来的激光；单光子二极管在信号激光发射与接收的同时各打上击穿标记，并进一步利用时间—数字转换器给击穿标记打上时间戳信息，得到激光传播的总时间t；坐标标定模块(2)，坐标标定模块包括距离标定子模块、轮廓仪坐标标定子模块和坐标转换子模块，距离标定子模块通过激光传播的总时间t计算被扫描点距离挖掘机上激光轮廓仪的距离S0，计算方法如式1；轮廓仪坐标标定子模块通过挖掘机上激光轮廓仪在轮廓仪坐标系下的坐标(x0,y0,z0)、挖掘机机械臂上激光轮廓仪与水平面的夹角及监测点位距离激光轮廓仪的距离S0计算扫描点位在轮廓仪坐标系下的坐标(x1，y1，z1)，具体计算方法如式(2)～(4)：S0＝t
×
v
÷2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)(1)其中，当被扫描点位于激光轮廓仪东侧时，x1为反之，x1为当被扫描点位于激光轮廓仪北侧时，y1为反之，y1为当被扫描点高于激光轮廓仪高程时，z1为反之，z1为坐标转换子模块将挖掘机所处的轮廓仪坐标系转化为工作坐标系，当确定了挖掘机扫描点在轮廓仪坐标系中的坐标后，通过坐标转换模块转换为工作坐标系的相对坐标(x2，y2，z2)，具体转换方法如下：
其中，{s}为轮廓仪坐标系；{w}为工作坐标系；P为被扫描点在轮廓仪坐标系下的坐标，可表示为P＝[x
1 y
1 z1]
T
；
A
P为{s}坐标系原点相对于{w}坐标原点的位置矢量；
ws
R为3
×
3旋转矩阵，是{s}相对于{w}的表达，用{s}中每个矢量在{w}中单位方向分量表示，
w
X
s
、
w
Y
s
、
w
Z
s
表示用坐标系{w}表达时的坐标{s}主轴方向的单位矢量；标量a
ij
，其中i＝1，2，3，j＝1，2，3，表示{s}中每个矢量在其参考系{w}中单位方向上投影的分量；数据处理模块(3)，数据处理模块包括位移标记子模块、围护结构位移计算子模块和围护结构位移速率计算子模块；在土方开挖i阶段完成时，位移标记子模块将围...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓兵，李俊逸，叶泽锋，胡敏云，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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