一种建筑设施沉降监测仪及其监测方法与流程

本发明涉及建筑工业领域，尤其涉及一种建筑物沉降的监测仪及其方法。

背景技术：

众所周知，在很多大型工业建设、高层建筑、电力设施建设完成后，由于各种人为原因和自然原因的综合影响，设施会发生不同程度的沉降。这存在一定的安全隐患，会缩短建筑物的使用寿命，降低建筑物的安全性。所以选择一种实时观测沉降的监测仪器具有重要的意义，通过仪器实时观测发现其沉降问题，避免因其沉降造成建筑物的破坏或安全隐患的出现。

我们现在所用的沉降监测方法大多都是通过在已经建设好的建筑物上找固定点以及多个观测点结合利用水准仪及钢水准尺进行阶段性监测，通过水准仪读数来确定高程值来判断建筑的沉降问题，但是这样的方法存在着很多不可避免的问题。

例如：

1.测量前忘记校验仪器。对于现有的技术而言，测量沉降需要进行多次间隔性的测量，所以测量沉降的高精度仪器在测量前必须进行仪器的校正，如果不校正将会在测量过程中出现原则性的误差，导致测量的不准确。

2.需要多个观测点进行观测建筑的沉降情况。对于现有的观测方法中，想要对沉降问题进行完全的观测反应，就需要设定一个固定和多个观测点(原则上不少于6个)进行定期的观测，如果选择观测点的话太少就不能很好的通过仪器测量反应其沉降问题，降低监测精度。

3.仪器测量精度较低。现在的沉降监测仪在测量中测量精度一般都在0.5m左右，由于其精度太低，所以不能精确的反应其沉降问题，在现实的应用过程中，有可能由于精度的问题造成建筑的沉降。

4.测量距离受限制。对于现阶段的建筑沉降测量技术中，对被测建筑的高度要求一般限制在30m左右，如果建筑物太高有可能影响测量的精度值， 不能很好的解决沉降问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于RTK系统的沉降监测仪。它排除了上述各种干扰，是一个高精度、高标准沉降监测的装置以及方法。

实现上述目的技术方案为，沉降监测仪是利用卫星定位系统(BDS+GPS+GLONASS+Galileo)多星连续校正加上RTK动态坐标实现沉降偏移经纬坐标及高程坐标的数据变化实时抓取，同时将数据实时显示在仪器显示屏上，显示的同时校正仪会将数据利用GPRS通讯模块通过移动互联网导入后台控制中心，数据中心通过其软件差分数据来分析建筑偏移问题及高程数据统计。

所述的沉降监测仪，主要由监测仪、固定支架组成；所述的监测仪内部包含有定位模块、通讯模块、备用电池模块及电源。

所述的电源外部连接电源线，对监测仪供电，同时对备用电池充电；在紧急情况电源线端无法供电时，备用电池模块自动启动，为监测仪供电。

所述的固定支架上有水平泡，用于安装时，确定沉降监测仪是否是平衡的状态。

所述的固定支架侧面有固定柱，固定柱上有固定螺丝，固定柱用于将沉降监测仪固定在建筑物上。

沉降监测仪从安装到数据监测，按如下步骤进行：

第一、固定点的安装。沉降监测仪在测量使用前，通过正确选点将沉降监测仪固定于建筑体上。

第二、基准经纬坐标以及高程坐标的选择。通过沉降监测仪的固定位置选点安装我们可以测定一个经纬度坐标值(x，y)以及测定一个高程值作为建筑重心偏移变化测量的基准坐标和基准高程值。

第三、经纬坐标值及高程值的变化观测。当建筑处于无沉降状态时，沉降监测仪的经纬数据及高程数据将会与基准数据一致不会发生改变。

但是，

1.如果沉降监测仪的经纬坐标发生变化就视为重心偏移，也就意味着楼层开始偏移垂直度发生偏差问题；

2.如果沉降监测仪的高程值发生变化就视为建筑发生沉降变化，那么这些数据就会立刻反应到主控后台，后台主控中心通过对数据的分析，看是否在安全的范围以内，如果一旦超出沉降安全值，后台将会通知相关人员进行问题的解决，这样便有效的避免了因其沉降造成建筑物的破坏或安全隐患的出现。

第四、后台网络传输。后台系统通过组网，主控中心会在距离流动站RTK最近的地方产生一个VRS虚拟参考站来进行与流动站RTK之间的差分数据误差解算，通过RTCM差分改正数后，可有效的得到实时测量的厘米级高精度坐标信息。

与现有的沉降监测技术相比，本发明的优点在于它可接收北斗四星信号可进行实时性观察，且监测精度较高可达到cm级，操作方法简单，无需人为控制管理，可进行全天24小时不间断监测来发现沉降问题。

附图说明

图1是沉降监测仪安装位置示意图；

图2是沉降监测仪示意图；

图3是数据传输示意图；

其中：1-监测仪，2-固定支架，3-建筑物，4-外接电源，5-固定螺丝，6-水平泡，7-固定柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述。

如图所示，本发明设计了一种基于RTK系统的沉降监测仪。它排除了上述各种干扰，是一个高精度、高标准沉降监测的装置以及方法。

实现上述目的技术方案为，沉降监测仪是利用卫星定位系统(BDS+GPS+GLONASS+Galileo)多星连续校正加上RTK动态坐标实现沉降偏移经纬坐标及高程坐标的数据变化实时抓取，同时将数据实时显示在仪器显示屏上，显示的同时校正仪会将数据利用GPRS通讯模块通过移动互联网导入后 台控制中心，数据中心通过其软件差分数据来分析建筑偏移问题及高程数据统计。

所述的沉降监测仪，主要由监测仪1、固定支架2组成；所述的监测仪内部包含有定位模块、通讯模块、备用电池模块及电源。

所述的电源外部连接电源线4，对监测仪供电，同时对备用电池充电；在紧急情况电源线端无法供电时，备用电池模块自动启动，为监测仪供电。

所述的固定支架上有水平泡6，用于安装时，确定沉降监测仪是否是平衡的状态。

所述的固定支架侧面有固定柱7，固定柱上有固定螺丝5，固定柱用于将沉降监测仪固定在建筑物上。

沉降监测仪从安装到数据监测，按如下步骤进行：

第一、固定点的安装。沉降监测仪1在测量使用前，通过正确选点将沉降监测仪固定于建筑体上。通常选择建筑物的较高位置点，且周围为遮挡物，不会干扰信号传输。

第二、基准经纬坐标以及高程坐标的选择。通过沉降监测仪的固定位置选点安装，测得一个经纬度坐标值(x，y)以及测得一个高程值作为建筑重心偏移变化测量的基准坐标和基准高程值。

第三、经纬坐标值及高程值的变化观测。当建筑处于无沉降状态时，沉降监测仪的经纬数据及高程数据将会与基准数据一致不会发生改变。

但是，

1.如果沉降监测仪的经纬坐标发生变化就视为重心偏移，也就意味着楼层开始偏移垂直度发生偏差问题；

2.如果沉降监测仪的高程值发生变化就视为建筑发生沉降变化；

那么这些数据就会立刻反应到主控后台，后台主控中心通过对数据的分析，看是否在安全的范围以内，如果一旦超出沉降安全值，后台将会通知相关人员进行问题的解决，这样便有效的避免了因其沉降造成建筑物的破坏或安全隐患的出现。

第四、后台网络传输。后台系统通过组网，主控中心会在距离流动站RTK 最近的地方产生一个VRS虚拟参考站来进行与流动站RTK之间的差分数据误差解算，通过RTCM差分改正数后，可有效的得到实时测量的厘米级高精度坐标信息。

下面结合实例做进一步说明：

某市办公大楼20层，高66.73米，由于楼层较高，沉降的测量工作以及楼层的垂直工作极为重要。垂直度的设计要求为(1/1000)·H(H为建筑物总高)，总偏差不得大于50mm，沉降高程值总偏差要求不大于30mm。所以在建筑使用过程中对沉降精度以及偏移量需要进行严格监测控制，以保证建筑物的本身及使用的安全性。

在办公大楼的高层露面处进行仪器安装位置的选择后，将沉降监测仪固定架进行装固定，通过对仪器的参数设置来确定一个偏移经纬坐标(x，y)以及一个高程值作为其沉降变化的两个基准值。在办公大楼的使用过程中，大楼的高度值和经纬坐标值是不变的，但是随着大楼使用时间的增加，及其本身寿命的减少，办公大楼在某一段时间内可能发生偏移或沉降，一旦发生这样的情况，后台将会立刻显示该数据的变化，由于校正仪的数据是通过VRS网络技术实时上传于后台主控中心，所以数据在发生变化以后主控中心将会进行显示，同时后台主控中心将会对其变化数据进行分析，看是否在合格的变化这内，如果不在变化范围之内，后台将会及时告知相关人员，让相关人员在最短时间内有效的解决问题，使办公大楼等得到安全保障。

数据通过网络在校正仪的附近产生一个VRS虚拟站，与沉降监测仪进行数据的实时差分解算，实现建筑沉降值的高精度校正。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。