基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法及系统与流程

本发明属于土建结构监测领域，具体涉及一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法及系统。

背景技术：

在桥梁及隧道等市政工程的建设及运营期的监测中，结构物的差异沉降量往往是工程人员最为关注监测项。结构物的整体沉降及不均匀沉降是结构设计合理性与施工质量最直观的反应。同时，差异沉降也会导致结构开裂，影响到结构的寿命以及车辆通行的平顺性，是结构健康状态及服役性能最为重要的指标。

人工水准测量、静力水准仪、GPS(全球定位系统)是结构沉降最为常规的监测手段，但是这些方法有着各自的局限性：人工水准测量程序繁复，仅能维持较低的监测频率，无法满足基础设施养护体系向着智能化运维发展的趋势；静力水准仪通过测量各个测点的液位或者液压获得测点的沉降量，该系统受到温度、气压等多种环境因素的影响，压力传感器的测量精度与测量范围限制了该类系统监测具有较大高程差的结构，此外静力水准仪是一种串联的测量系统，单个测量节点的损坏将影响整套系统的精度；全球定位系统的精度较低，算法复杂，且对于测点高度方向上的变化不敏感。

近年来，人们在基于倾角的结构沉降监测方法上作了诸多的探索。现已公开的技术汇中，专利文献CN103993530A公开了一种基于角度测量的轨道沉降两侧装置及量测方法，该方法在轨道上设置多个测与一个测量车，测量车上装有位置传感器与测点编码器用于确保车辆到达测点并进行角度测量，通过测量得到的角度反演轨道高程；专利文献CN104142137A公开了一种基于无线倾角传感器的隧道纵向沉降监测方法，该方法预先在隧道侧壁固定高度布设一条管道，将一台装有倾角传感器的监测小车在管道内运动，每隔一定距离测量一次管道的倾角，从而通过运动的距离与倾角值反演整条盾构隧道的沉降量。上述这两种方法中，将轨道与隧道视作多段折线的总和，并基于该假设进行沉降量的反演，这在长距离的沉降监测中会造成相当大的误差。专利文献CN104807434A公开了一种高速铁路路基沉降变形监测方法，该方法在高速铁路轨道延伸方向设置一定数量的钢管，钢管内设有倾角传感器，将路基的形状假设为一个四次多项式，通过将倾角测量值带入反算得到待定系数，从而得到整段路基的形状。

隧道与桥梁这类超长线性的设施也是由多个结构段组成的，结构段与结构段之间存在结构缝。结构缝为施工时的分段边界，有些是为了避免差异沉降造成结构发生开裂而采取的结构措施。隧道与桥梁这类线性结构的沉降可以视作由两部分组成，一部分是结构段作为一个弹性体在外载荷作用下发生的高度方向上的形变，另一部分是结构段与结构段之间发生的结构缝的变形，因此，超长结构的沉降模式既不是直线段串联的多段线，也不是一条连续出处可岛的曲线。因此，现有的监测方法均不能准确监测这种由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够监测由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁，测量结果精确度高，且适用范围广的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法及系统。

本发明提供了一种基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法，用于监测由多个结构段组成的长距离线性结构的沉降，其特征在于，包括：

步骤1，在任意两个相邻的结构段之间的结构缝的两端均分别设置距离传感器，根据所述距离传感器采集的结构缝两端的沉降值基于预定规则得到该结构缝上任意一点的沉降值；

步骤2，在每个结构段上均设置多个节点，所述节点设置原则为：在所述结构段的每个角点处均设置一个节点，所述结构段的边为曲线时，该边至少设置一个除了位于该边两端点的节点；

步骤3，在每个所述结构段上均设置多个测点，在每个所述测点的位置安装倾角传感器，用于测量所有所述测点相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的第一倾角和第二倾角，所述测点设置原则为：在所述结构段的每个角点处均设置一个测点，所述结构段每条边上测点的数量不少于该边上节点的数量；

步骤4，根据第P结构段上的所有所述倾角传感器测量的第一倾角和第二倾角基于预定规则得到第P结构段上任意点的沉降值；

步骤5，根据第p个结构段上任意点的沉降值、第p个结构段和第p-1个结构段之间的结构缝以及所述结构缝之前的所有结构缝上任意一点的沉降值基于预定规则得到第p个结构段内任意点的总的沉降量。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，所有结构段上的倾角传感器测量的相对于水平面上相互垂直的两个方向相同。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中，所述第P结构段上任意点的沉降值采用反演算法得到，反演算法的步骤包含：

步骤4-1，建立直角坐标系，所述直角坐标系的两个坐标轴分别与倾角传感器测量的相互垂直的两个方向相同，结构段上的坐标为(x,y)，则节点的坐标为(x_i,y_i),测点的坐标为其中i、k均为正整数，且k≥i；

步骤4-2，建立自然坐标系，所述自然坐标系与有限单元方法中等参元中自然坐标系建立方法相同，将所述结构段在所述自然坐标系下映射为一个正方形单元，所述正方形单元的中心与所述的自然坐标系原点重合，正方形单元上的坐标为(ζ,η)，则结构段上节点的坐标映射为(ζ_i,η_i)，测点的坐标映射为其中i、k均为正整数，且k≥i；

步骤4-3，在所述自然坐标系下，建立与每个节点相对应的形函数N_i(ζ,η)，所述形函数N_i(ζ,η)的特点：对于每个节点处的形函数，在该节点处N_i(ζ,η)＝1，在其它节点处N_i(ζ,η)＝0；

步骤4-4，根据各节点的形函数、各节点的坐标基于预定规则得到所述直角坐标系下的坐标(x,y)与所述自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系；

步骤4-5，基于预定规则建立第P结构段内任意点沉降值与各节点形函数和各节点处沉降值的函数；

步骤4-6，根据各测点上倾角传感器的测量的第一倾角和第二倾角、步骤4-5中得到的函数、直角坐标系下的坐标(x,y)与所述自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系基于预定规则得到各节点处的沉降值；

步骤4-7，根据各节点处的沉降值、步骤4-4中得到的映射关系基于步骤4-5中得到的函数得到第P结构段内任意点的沉降值。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，M_P、N_P分别为结构缝的两个端点处的距离传感器，记M_P、N_P两距离传感器测量的垂直变形测量结果分别为两个相邻的结构段之间的结构缝F_P上任意一点的沉降值根据以下方法求得：

其中，分别为距离传感器N_P位置处的坐标，为距离传感器M_P位置处的坐标。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4-3中的映射关系通过以下步骤得到：

步骤4-3a，将结构段内任意坐标的横坐标用各节点的形函数和各节点的横坐标的函数表示，公式如下：

将结构段内任意坐标的横坐标用各节点的形函数和各节点的横坐标的函数表示，公式如下：

步骤4-3b，直角坐标系下的坐标(x,y)与等参元上自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系如下：

其中，x为任意点的横坐标，x_i为各节点的横坐标,由公式(1)(2)分别对ζ和η求偏导得到。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4-4中，第P个结构段内任意点沉降值与各节点形函数和各节点处沉降值的函数为：

其中，u_P(x,y)表示第P个结构段内任意点的沉降值，u_P(x_i,y_i) 表示第P个结构段内各节点的沉降值。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4-5中，各节点处的沉降值通过以下步骤得到：

步骤4-5a，将步骤4-4中的函数分别对直角坐标系中的两个自变量x和y求偏导得到结构段内各点分别相对于两坐标轴的斜率表达式：

其中，k_x为第P结构段内各点相对于x轴的斜率，k_y为第P结构段内各点相对于y轴的斜率，u_P(x,y)表示第P结构段内任意点的沉降值，

进而得到各测点分别相对于两坐标轴的斜率表达式：

步骤4-5b，通过倾角传感器测得的第一倾角和第二倾角得到结构段内各测点分别相对于两坐标轴的斜率值，

其中，为测点相对于y轴方向的倾角；为测点相对于x轴方向的倾角；倾角传感器测量出的角度的正负，在直角坐标系下以右手螺旋定则确定；

步骤4-5c，根据步骤4-5a得到的斜率表达式、步骤4-5b得到的斜率值利用最优化方法得到各节点的沉降值，

首先，将步骤4-5a中得到的斜率表达式两边均采用矩阵的形式表示，然后，将步骤4-5b得到的斜率值带入上式，利用最优化方法得到各节点的沉降值基于预定规则得到各节点的沉降值。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤5中，第p个结构段内任意点的总的沉降量采用如下方法得到：

H(x,y)为第p个结构段内任意点的总的沉降量，u_p(x,y)为第p个结构段上任意点的沉降值，为第P个结构缝上各点的沉降值。

进一步，在本发明提供的基于倾角与的结构缝变形测量的结构沉降监测方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，所述结构段的曲线边上的节点的数量根据所述结构段的曲线边的弯曲模式设置。

本发明还提供了一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，其特征在于，包含：结构段沉降监测部，包含多个用于监测单个结构段内的差异沉降的结构段监测单元，每个所述结构段监测单元包含多个安装在结构段上的倾角传感器、与所述倾角传感器连接的第一通信单元，多个所述倾角传感器分别安装在每个结构段的转折处以及结构段的曲线边沿上，用于测量相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的两个倾角，所述倾角传感器的安装方向使得所有所述倾角传感器测量的两个倾角分别是相对同一个相互垂直的两个方向；

结构缝变形监测部，包含多个用于监测两个相邻的结构段之间的结构缝沉降的结构缝监测单元，每个所述结构缝监测单元均包含两个距离传感器、与所述距离传感器连接的第二通信单元，两个所述距离传感器分别设置在结构缝的两侧；

处理部，包含：与所述第一通信单元和所述第二通信单元通信连接的第三通信单元、输入单元、以及处理单元，

其中，所述输入单元用于输入所述长距离线性结构的模型，并输入所述倾角传感器和所述距离传感器在所述模型中的位置，

所述处理单元根据所述第三通信单元接收的倾角传感器和距离传感器测量的数据并基于预定规则得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量。

进一步，在本发明提供的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统中，还可以具有这样的特征：其中，倾角传感器为双轴倾角传感器，所述双轴倾角传感器的两个轴之间的角度为90°，所有所述双轴倾角传感器的两个轴均平行或垂直。

本发明的优点如下：

根据本发明所涉及的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法，任意两个相邻的结构段之间的结构缝的两端均分别设置距离传感器，并计算得到该结构缝上任意点的沉降值；对每个结构段，将结构段的转角处均设置一个节点，在结构段的曲线边均设置至少一个除了位于该边两端点的节点，在结构段的转角处均设置一个测点，在结构段的曲线边均设置的测点的数量不少于节点的数量，每个测点处设置倾角传感器，倾角传感器能够测量该测点处相对于水平面在相互垂直的两个方向的第一倾角和第二倾角，并计算得到结构段内任一点的沉降量，该种方法能够获得结构段整体在相互垂直的两个方向上的沉降，能够详细的反映结构的受力状态；最后根据结构段内任意点的沉降量和结构缝上任意点的沉降值得到长距离线性结构在任意点的总的沉降量，由于将长距离线性结构根据结构段分段监测，测量结果精确，避免了将其作为整体处理时存在结构段与结构段之间存在结构缝的变形沉降，因此，本发明的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法能够监测由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁，测量结果精确度高，且适用范围广。

本发明涉及的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统，倾角传感器根据上述方法设置，测量测点的倾角值，数值由第一通信单元发送给第三通信单元，距离传感器根据上述方法设置，测量结构缝的垂直变形，数值由第二通信单元发送给第三通信单元，处理部根据第三通信单元接收的数据基于预定规则处理得到长距离线性结构上任意点的总的沉降量，因此，本发明的基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统能够监测由多个结构段组成的具有超长线性结构的隧道与桥梁，测量结果精确度高，且适用范围广。

附图说明

图1是本发明的实施例中长距离线性结构的示意图；

图2是本发明的实施例中结构段的结构缝变形监测设备的测点布置图；

图3是本发明的实施例中结构段的节点布置图；

图4是本发明的实施例中结构段的测点布置图；

图5是本发明的实施例中自然坐标系下结构段的映射；

图6是本发明的实施例中基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法及系统作具体阐述。

在本实施例中，基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法，用于监测由多个结构段组成的长距离线性结构的沉降。如图1所示，将长距离线性结构的多个结构段从左到右依次编号1，2，3，…，P，…，P为正整数。基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测方法包括以下步骤：

步骤S1，在任意两个相邻的结构段之间的结构缝的两端均分别设置距离传感器，根据距离传感器采集的结构缝两端的沉降值基于预定规则得到该结构缝上任意一点的沉降值。

如图1所示，以长距离线性结构的左侧边为测量基准边，标记为结构缝F₀，并且另结构缝F₀上任意点的沉降恒为0。长距离线性结构从左到右的结构缝依次编号F₁，F₂，F₃，…，F_P，…，P为正整数。

如图2所示，任意结构缝F_P的两端分别设置距离传感器，标记结构缝F_P上的两距离传感器分别标记为M_P、N_P。M_P、N_P分别测量结构缝两端处的垂直变形，即沉降值。记M_P、N_P的测量结果分别为

步骤S2，根据结构段的形状和预测的沉降模式在结构段上设置多个节点，节点设置原则为：在结构段的每个角点处均设置一个节点，结构段的边为曲线时，该边上至少设置一个除了位于该边两端点的节点。其中，结构段的曲线边上的节点的数量根据结构段的曲线边的弯曲模式设置。并且对每个节点进行编号1，2，…，i，…，i为正整数。

在本实施例中，如图3所示，结构段有两条边为曲线，在结构段的角点处均设置一个节点，并分别编号1、2、3、4，在每条曲线边的中间位置分别设置1个节点，并分别编号5、6。

步骤S3，在结构段上设置多个测点，在每个测点的位置安装倾角传感器，将第P个结构段的测点记作P为第P个结构段，k为第P个结构段内某个测点的编号，k为正整数。在本实施例中，倾角传感器为双轴倾角传感器，双轴倾角传感器的两个轴之间的角度为90°。倾角传感器可以为倾角计、陀螺仪等。倾角传感器用于测量所有测点相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的第一倾角和第二倾角。在本实施例中，相互垂直的两个方向规定为分别为长距离线性结构的长度和宽度两个方向，因此第一倾角和第二倾角，分别相当于长距离线性结构上的点相对于水平面长度方向的倾角、相对于水平面宽度方向的倾角，所有结构段上的倾角传感器的两个轴均与上述规定的垂直的两个方向相同。

测点设置原则为：在结构段的每个角点处均设置一个测点，结构段每条边上测点的数量不少于该边上节点的数量。其中，测点的位置可以与节点完全重合，也可以不完全重合。

在本实施例中，如图4所示，其中图4中所示的结构段与图3中结构段相同，在结构段的角点处均设置一个测点，并分别记作在每条曲线边上分别设置2个测点，两个测点分别位于四等分处，并分别记作倾角传感器分别测量8个测点处相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的第一倾角和第二倾角。

步骤S4，根据第P结构段上的所有倾角传感器测量的第一倾角和第二倾角基于预定规则得到第P结构段上任意点的沉降值。在本实施例中，第P结构段上任意点的沉降值采用反演算法得到，反演算法包含以下步骤：

步骤S4-1，建立直角坐标系，直角坐标系的两个坐标轴分别于倾角传感器测量的相互垂直的两个方向相同。在本实施例中，x轴与长距离线性结构长度方向一致，y轴与长距离线性结构宽度方向一致。结构段上的坐标为(x,y)，则节点的坐标为(x_i,y_i),测点的坐标为令相对于x轴方向的倾角为第一倾角，相对于y轴方向的倾角为第二倾角。

在直角坐标系下，结构缝F_P上任意点的垂直变形分布为：

其中，分别为距离传感器N_P位置处的坐标，为距离传感器M_P位置处的坐标。

步骤4-2，建立自然坐标系，自然坐标系与有限单元方法中等参元中自然坐标系建立方法相同。如图5所示，将结构段在自然坐标系下映射为一个边长为2的正方形单元，正方形单元的中心与自然坐标系原点重合，正方形单元上的坐标为(ζ,η)，则结构段上节点的坐标映射为(ζ_i,η_i)，测点的坐标映射为其中i、k均为正整数，且k≥i。

步骤S4-3，在自然坐标系下，建立与每个节点相对应的形函数N_i(ζ,η)。形函数N_i(ζ,η)的特点：对于每个节点处的形函数，在该节点处N_i(ζ,η)＝1，在其它节点处N_i(ζ,η)＝0。

在本实施例中，在自然坐标系下，每个节点处的形函数如下：

步骤S4-4，根据各节点的形函数、各节点的坐标基于预定规则得到常规坐标系下的坐标(x,y)与等参元上自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系,映射关系通过以下步骤得到：

步骤S4-4a，将结构段内任意点的横坐标用各节点的形函数和各节点的横坐标的函数表示，公式如下：

将结构段内任意坐标的横坐标用各节点的形函数和各节点的横坐标的函数表示，公式如下：

步骤S4-4b，直角坐标系下的坐标(x,y)与等参元上自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系如下：

其中，x为任意点的横坐标，x_i为各节点的横坐标,由公式(1)(2)分别对ζ和η求偏导得到。

步骤S4-5，基于预定规则建立第P结构段内任意点沉降值与各节点形函数和各节点处沉降值的函数，函数表达式如下：

其中，u_P(x,y)表示第P个结构段内任意点的沉降值，u_P(x_i,y_i)表示第P个结构段内各节点的沉降值。

步骤S4-6，根据各测点上倾角传感器的测量的第一倾角和第二倾角、步骤S4-5中得到的函数、直角坐标系下的坐标(x,y)与等参元上自然坐标系下的坐标(ζ,η)之间的映射关系基于预定规则得到各节点处的沉降值。各节点处的沉降值通过以下步骤得到：

步骤S4-6a，将步骤S4-5中的函数分别对直角坐标系中的两个自变量x和y求偏导得到结构段内各点分别相对于两坐标轴的斜率表达式：

其中，k_x为第P结构段内各点相对于x轴的斜率，k_y为第P结构段内各点相对于y轴的斜率，

进而得到各测点分别相对于两坐标轴的斜率表达式：

其中，为测点相对于y轴的斜率，为测点相对于x轴的斜率。

步骤S4-6b，通过倾角传感器测得的第一倾角和第二倾角得到结构段内各测点分别相对于两坐标轴的斜率值，

其中，为测点相对于y轴方向的倾角，即第二倾角；为测点相对于x轴方向的倾角，即第一倾角；倾角传感器测量出的角度的正负，在直角坐标系下以右手螺旋定则确定。

步骤S4-6c，根据步骤S4-6a得到的斜率表达式、步骤S4-6b得到的斜率值利用最优化方法得到各节点的沉降值。

将步骤S4-6a中得到的斜率表达式两边均采用矩阵的形式表示，右边整理后得到如下式：

在本实施例中，

将步骤S4-6b得到的斜率值带入上式，利用最优化方法得到各节点的沉降值

步骤S4-7，根据各节点处的沉降值、步骤S4-4中得到的映射关系基于步骤S4-5中得到的函数得到第P结构段内任意点的沉降值。

将步骤S4-6中得到的各节点处的沉降值u_P(x_i,y_i)带入步骤S4-5中得到的函数，将x、y的根据步骤S4-4得到的映射关系换算为ζ、η，带入步骤S4-5中得到的函数，从而得到第P结构段内任意点的沉降值。

步骤S5，根据第p个结构段上任意点的沉降值、第p个结构段和第p-1个结构段之间的结构缝以及所述结构缝之前的所有结构缝上任意一点的沉降值基于预定规则得到第p个结构段内任意点的总的沉降量。

第p个结构段内任意点的总的沉降量采用如下方法得到：

其中，H(x,y)为第p个结构段内任意点的总的沉降量，u_p(x,y)为第p个结构段上任意点的沉降值，为第P个结构缝上各点的沉降值。

一种基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统100用于监测由多个结构段210组成的长距离线性结构200的沉降，长距离线性结构200如图1所示。

如图6所示，其中图6中，方块代表距离传感器，三角形代表倾角传感器，距离传感器和倾角传感器重合的部分仅采用距离传感器表示，具体设置参考图2、图4。基于倾角与结构缝变形测量的结构沉降监测系统100包含：结构沉降监测部、结构缝变形监测部和处理部(图中未显示)。

结构沉降监测部包含多个结构段监测单元10，每个结构段监测单元10监测一个结构段内任意一点的沉降值。如图4所示，每个结构段监测单元10包含多个倾角传感器11和第一通信单元(图中未显示)，倾角传感器11设置在每个结构段210的转折处和结构段210的曲线边沿上，倾角传感器11用于测量相对于水平面上相互垂直的两个方向之间的两个倾角。倾角传感器11的安装方向使得所有倾角传感器测量的两个倾角分别是相对同一个相互垂直的两个方向。

倾角传感器11的设置规则为：每个结构段的转折处各设置一个倾角传感器，结构段的边为曲线时，该边应至少再设置一个除了位于该边两端点的倾角传感器。

在本实施例中，倾角传感器11通过安装支架安装在结构段上，每个结构段上设置8个倾角传感器，4个倾角传感器设置在结构段的转折点处，4个设置在结构段的曲线边沿上。

在本实施例中，倾角传感器为双轴倾角传感器，双轴倾角传感器的两个轴之间的角度为90°，所有双轴倾角传感器的两个轴均平行或垂直，因此，倾角传感器测量的两个倾角分别是相对于同一个相互垂直的两个方向。倾角传感器为倾角计或陀螺仪。

第一通信单元与倾角传感器11连接。在本实施例中，第一通信单元包含多个第一通信模块，每个倾角传感器上分别集成一个第一通信模块。

结构缝变形监测部包含多个结构缝监测单元20，每个结构缝监测单元20监测两个相邻的结构段之间的结构缝上任意一点的沉降量。如图2所示，每个结构缝监测单元20均包含两个距离传感器21和第二通信单元(图中未显示)。两个距离传感器21分别设置在结构缝的两侧，用于测量该点处结构缝的沉降值。在本实施例中，距离传感器21通过安装支架安装在结构缝处。

第二通信单元与距离传感器21连接。在本实施例中，第二通信单元包含两个第二通信模块，每个距离传感器21上分别集成一个第二通信模块。距离传感器21可以为激光式、振弦式、电容式等测距精度满足结构沉降测量精度即可。

处理部(图中未显示)包含第三通信单元(图中未显示)、输入单元(图中未显示)和处理单元(图中未显示)。第三通信单元与第二通信单元、第一通信单元通信连接，第三通信单元与第二通信单元、第一通信单元可以为有线连接，也可以为无线连接，比如：Zigbee、GPRS、Wifi、LAN、RS485等。

输入单元用于输入需要监测的长距离线性结构的模型，并输入倾角传感器和距离传感器在所述模型中的位置。

处理单元用于根据第二通信单元、第一通信单元发送的倾角传感器和距离传感器测量的数据基于预定规则得到任意结构段内任意点的总的沉降量。

在本实施例中，处理部为PC终端，输入单元为显示屏。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。