位移监测系统及方法与流程

本申请涉及位移监测设备技术领域，具体而言，涉及一种位移监测系统及方法。

背景技术：

工程施工通常会涉及到基坑和边坡，但随着工程开采深度不断加深和边坡角度的不断增大，基坑和边坡的稳定性问题就越发突出。深基坑和高边坡比较容易出现坍塌，从而导致产生的严重的安全事故，造成人员伤亡。因此，实时动态监测基坑和边坡的位移，以确定基坑和边坡稳定性是保证施工安全的重要课题。

目前，企业考虑到监测的成本，通常通过机械测量法、伸缩计法、全站仪测量、数字化近景摄影等方法来检测基坑或边坡处的监测点产生的相对位移，并通过相对位移来确定出基坑或边坡的位移。但采用相对位移的方式常常会有较大的误差，从而导致监测结果受到影响。

技术实现要素：

本申请的目前在于提供一种位移监测系统及方法，以有效解决上述技术缺陷。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供了一种位移监测系统，所述位移监测系统包括：凹面反射台，所述凹面反射台设置在位移监测点处。测距装置，所述测距装置设置在测量点处，测距装置用于获得所述凹面反射台上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置，以及根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述测距装置包括：云台，设置在测量点处。激光测距设备，所述激光测距设备设置在所述云台上，所述激光测距设备用于在控制所述云台调整所述激光测距仪的位置的过程中，基于位置的调整测量获得所述凹面反射台上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置，以及根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述测距装置还包括：摄像头，所述摄像头设置在所述云台上或在所述云台外，所述摄像头用于获得所述位移监测点处的当前监控视屏，并在所述激光测距设备确定所述位移监测点的位移是异常时，基于所述激光测距设备的控制将所述当前监控视屏传输至外部的监控设备。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述凹面反射台包括用于设置至少四个测距点凹型激光反射面，所述凹型激光反射面为球面、抛物面和双曲面。

第二方面，本申请实施例提供了一种位移监测系统，所述位移监测系统包括：凹面反射台，所述凹面反射台设置在位移监测点处。测距装置，所述测距装置设置在测量点处，测距装置用于通过测量获得所述凹面反射台上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面。监控设备，获得所述测距装置发送的至少四个位置参数，根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置，以及根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

第三方面，本申请实施例提供了一种位移监测方法，应用于位移监测系统中设置在测量点处的测距装置，所述位移监测系统还包括设置在位移监测点处的凹面反射台，所述方法包括：获得所述凹面反射台上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面；根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置；根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

结合第三方面，在一些可能的实现方式中，所述获得所述凹面反射台上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，包括：根据所述凹面反射台上至少四个测距点对应的至少四个方位参数，调整所述测距装置依次移动至所述至少四个方位参数中每个方位参数对应的每个方位朝向；基于每个方位朝向对所述至少四个测距点中对应的每个测距点进行测量，测量的得到每个测距点距所述测量点的位置参数，获得至少四个位置参数。

结合第三方面，在一些可能的实现方式中，所述根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置，包括：根据所述至少四个位置参数确定出所述至少四个测距点映射到坐标空间中的至少四个坐标点；根据所述至少四个坐标点，确定出拟合所述至少四个坐标点的球型，并确定所述球型的球心在所述坐标空间中的坐标点为所述位移监测点当前位于的第一位置。

结合第三方面，在一些可能的实现方式中，所述位移监测点为多个，所述方法还包括：所述位移监测系统针对多个位移监测点中的每个位移监测点均执行如第三方面、以及第三方面任一实现方式所述的位移监测方法，使得所述位移监测系统轮循对每个位移监测点的位移是否异常进行监测。

第三方面，本申请实施例提供了一种位移监测方法，应用于位移监测系统中的监测设备，所述位移监测系统还包括：设置在测量点处的测距装置、以及设置在位移监测点处的凹面反射台，所述方法包括：控制所述测距装置对所述凹面反射台上至少四个测距点进行距离测量，使得所述测距装置获得的所述至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面；获得所述测距装置发送的所述至少四个位置参数；根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置；根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

基于上述内容本申请的有益效果包括：

测距装置通过测量到至少四个测距点距测量点的至少四个位置参数，那么测距装置根据至少四个位置参数就可以确定出该位移监测点当前位于第一位置。那么在第一位置和测距装置历史测得的位移监测点历史位于的第二位置都是该位移监测点的位置的情况下，就可以根据第一位置和第二位置确定出该位移监测点误差更小的绝对位移，那么利用该位移监测点的绝对位移来判断该位移监测点的位移是否异常就可以得到更加准确的结果，解决了现有技术中由于测得的位移误差较大导致结果不准确的技术问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请第一实施例提供的一种位移监测系统的结构示意图；

图2示出了本申请第一实施例提供的一种位移监测系统的第一结构框图；

图3示出了本申请第一实施例提供的一种位移监测系统中凹面反射台的第一视角结构示意图；

图4示出了本申请第一实施例提供的一种位移监测系统中凹面反射台的第二视角结构示意图；

图5示出了本申请第一实施例提供的一种位移监测系统的第二结构框图；

图6示出了本申请第二实施例提供的一种位移监测方法的第一流程图；

图7示出了本申请第二实施例提供的一种位移监测方法的第一流程图中步骤s110的方法子流程；

图8示出了本申请第二实施例提供的一种位移监测方法的第一流程图中步骤s120的方法子流程；

图9示出了本申请第二实施例提供的一种位移监测方法的第二流程图。

图标：100-位移监测系统；110-凹面反射台；111-凹型激光反射面；120-测距装置；121-云台；122-激光测距设备；123-摄像头；130-监控设备。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有进行出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在申请中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1和图2，本申请实施例提供了一种位移监测系统100，作为该位移监测系统100的第一种实施方式，该位移监测系统100包括：凹面反射台110和测距装置120。

如图3所示，凹面反射台110可以设置位移监测点处，其中，位移监测点可以是施工工程中的基坑和边坡中需要监测的位置点。设置凹面反射台110的方式可以为在位移监测点处设有支架，可以再将凹面反射台110固定在支架上，这样就实现了将凹面反射台110与位移监测点刚性连接。基于刚性连接，那么位移监测点处的基坑和边坡产生的位移就可以直接的反应在凹面反射台110上，使得凹面反射台110也出现相应的位置。因此，对凹面反射台110的位移进行确定就可以确定出位移监测点的位移。

本实施例中，凹面反射台110上设有凹型激光反射面111，该凹型激光反射面111的边缘可以为圆形，且该凹型激光反射面111的表面可以呈球面、抛物面和双曲面，即凹型激光反射面111的表面需要保证不为平面。当测距装置120激光照射在该凹面反射台110的凹型激光反射面111上的过程中，就可以在该凹型激光反射面111上就可产生的至少四个测距点，其中，至少四个测距点中每个四个测距点都可以是由于激光照射而产生的。那么，在凹型激光反射面111不为平面的情况下，可以导致该至少四个测距点至少部分不共面，以便于后续可以基于该至少部分不共面对的至少四个测距点来确定该位移监测点的位置。

例如图4中所示，测距装置120的激光照射可以在凹型激光反射面111上产生测距点a、测距点b、测距点c和测距点d共四个测距点。

结合图1和图2，测距装置120可以测量点处，测量点可以在距位移监测点10-800米的范围进行设置，设置在测量点处测距装置120就可以用于获得凹面反射台110上至少四个测距点距测量点的至少四个位置参数，并根据至少四个位置参数确定出位移监测点当前位于的第一位置，以及根据第一位置和根据所述测距装置120历史测得的位移监测点历史位于的第二位置确定位移监测点的位移是否异常。

下面将对测距装置120的详细结构进行说明。

测距装置120可以包括：云台121、激光测距设备122和摄像头123。其中，激光测距设备122安装在云台121上，摄像头123可以安装在云台121上或云台121外，而云台121则固定在测量点处。

云台121可以为市面上中常规的高精度云台121设备，且云台121可以与激光测距设备122建立通信关系，这样云台121的运动就可以受到激光测距设备122的控制。

摄像头123可以为市面上中常规的高清摄像头123，摄像头123可以采集包含外部环境的视频。

激光测距设备122可以为具备数据处理能力的激光测距仪，激光测距设备122可以测量并计算出位移监测点的当前位置。

本实施例中，在激光测距设备122首次对凹面反射台110进行测距以初次确定位移监测点的当前位置时，由于还没有获得位移监测点的方位参数，故需要人为的介入来确定位移监测点的方位参数，以便激光测距设备122后续可以基于该方位参数进行自动测量。

详细的，摄像头123基于与外部的监控设备130的通信，可以将采集到视频实时的传输给监控设备130，这样监控设备130将视频播放出来，操作人员就可以基于播放的视频找到凹面反射台110所在的位置。由于云台121还可以与监控设备130的通信，操作人员可以基于视频中凹面反射台110所在的位置控制云台121移动，云台121移动使得跟随云台121移动而产生朝向变化的激光测距设备122的朝向能够变化至朝向该凹面反射台110。当操作人员在视频中观察到激光测距设备122在朝向该凹面反射台110情况下，测距装置120发射出的激光还在凹面反射台110上产生了肉眼可见的测量点，那么操作人员可以停止控制云台121移动；其中，由于激光为可见光，故激光在凹面反射台110上产生的测量点可以被操作人员在视频观测到。由于监控设备130还可以与测距装置120的通信，操作人员可以通过监控设备130控制测距装置120将在凹面反射台110上产生测量点的朝向所对应的方位参数记录，其中，方位参数可以包括监控设备130：俯仰角度和方位角度。

基于上述的确定方位参数的方式，操作人员可以通过监控设备130控制测距装置120记录产生的每个测量点所对应的每个方位参数，那么产生至少四个测距点就可以对应记录至少四个方位参数。因此，在后续的测量中，测距装置120就可以基于记录的该至少四个方位参数去控制云台121移动到相应的至少四个朝向，从而实现自动对位移监测点的位置进行确定。

以下将对激光测距设备122自动对位移监测点的位置进行确定进行详细说明，可以理解到的是，激光测距设备122可以基于至少四个方位参数多次的对位移监测点的位置进行确定，本实施例以激光测距设备122某一次确定位移监测点的位置来进行说明。

详细的，激光测距设备122在控制云台121调整激光测距仪的位置的过程中，激光测距设备122可以根据凹面反射台110上至少四个测距点对应的至少四个方位参数，调整云台121的移动使得激光测距设备122依次移动至至少四个方位参数中每个方位参数对应的每个方位朝向。这样激光测距设备122基于每个方位朝向对至少四个测距点中对应的每个测距点进行测量，就可以测量的得到每个测距点距测量点的位置参数，从而共获得至少四个位置参数。其中，每个位置参数可以包括：激光测距设备122的俯仰角度、激光测距设备122的方位角度和测量得到的每个测距点距测量点的距离值。可以理解到，激光测距设备122所获得的每个位置参数可以为基于测得的每个距离值和测量时的每个方位参数组合得到。

激光测距设备122基于获得的该至少四个位置参数就可以确定出位移监测点当前位于的第一位置。即激光测距设备122可以以测量点处的位置为中心点建立坐标空间，以及激光测距设备122再根据该至少四个位置参数，可以确定出至少四个测距点映射到坐标空间中的至少四个坐标点。这样，激光测距设备122根据至少四个坐标点，确定出拟合至少四个坐标点的球型，并确定该球型的球心在该坐标空间中的坐标点，那么该球心在该坐标空间中的坐标点则可以作为该位移监测点当前位于的第一位置。

例如，根据四个位置参数确定出四个测距点映射到坐标空间中的四个坐标点为：

a(xa,ya,za)、b(xb,yb,zb)、c(xc,yc,zc)、d(xd,yd,zd)

那么，可以得到如下式(1)所示：

对式(1)进行计算就可以确定出球型的半径为ro，球型的球心坐标为：oo(xo,yo,zo)，从而就可以将oo(xo,yo,zo)作为该位移监测点当前位于的第一位置的坐标。

可以理解到，在凹型激光反射面111为球面的情况下，若确定出球型的半径与凹型激光反射面111的球面的半径不匹配，则可以表示至少四个测量点全共面或是有至少四个测量点不位于凹型激光反射面111上，因此需要重新确定出至少四个测量点。反之，在匹配的情况，则可以确定出位移监测点当前位于的第一位置。

本实施例中，激光测距设备122还记录了激光测距设备122历史测得的该位移监测点历史位于的第二位置，即可以为记录了上一次测得的该位移监测点位于的第二位置。那么，激光测距设备122可以根据第一位置和第二位置，将第一位置和第二位置做差而确定出位移向量，那么该位移向量的值便可以为位移监测点的位移。

继续前述的假设，若上次测得的第二位置为：

a(xan,yan,zan),b(xbn,ybn,zbn),c(xcn,ycn,zcn),d(xdn,ydn,zdn)

故第一位置和第二位置做差可以为：

x轴向平移量：xn-xo

y轴向平移量：yn-yo

z轴向平移量：zn-zo

从而将得到x轴向平移量、y轴向平移量和z轴向平移量组合便可以获得位移向量的值：|ooon|。

激光测距设备122中预设了位移阈值，激光测距设备122可以通过判断位移向量的值是否大于位移阈值来判断位移监测点的位移是否异常。

若判定位移向量的值不大于位移阈值时，激光测距设备122可以确定移监测点的位移正常，从而继续执行下一次测量。

若判定位移向量的值大于位移阈值时，激光测距设备122可以确定移监测点的位移异常，那么激光测距设备122可以控制摄像头123，使得摄像头123基于激光测距设备122的控制将该位移监测点处的当前视屏传输至外部的监控设备130，以及激光测距设备122还可以生成位移异常信息并发送至该监控设备130。操作人员基于监控设备130显示的移异常信息便可以获知出现位移异常，以及在根据显示的视屏可以再获得是哪个地方的位移监测点出现位移异常。

可以理解到，位移监测点可以设置多个，位移监测系统100针对多个位移监测点中的每个位移监测点，可以轮询判断每个位移监测点的位移是否异常。例如，有3个位移监测点，分别是位移监测点a、位移监测点b和位移监测点c，那么位移监测系统100在依次判断位移监测点a、位移监测点b和位移监测点c的位移是否异常后，位移监测系统100又轮循到位移监测点a，并再次依次判断位移监测点a、位移监测点b和位移监测点c的位移是否异常，从而形成循环。当然，操作人员也可以通过监控设备130控制位移监测系统100停止轮循，并可以通过监控设备130控制位移监测系统100就某个位移监测点进行持续的监测。

请参阅图5，作为该位移监测系统100的第二种实施方式，该位移监测系统100包括：凹面反射台110、测距装置120和监控设备130。

其中，凹面反射台110，所述凹面反射台110设置在位移监测点处。

测距装置120，所述测距装置120设置在测量点处，测距装置120用于通过测量获得所述凹面反射台110上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面。

监控设备130，获得所述测距装置120发送的至少四个位置参数，根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置，以及根据所述第一位置和根据所述测距装置120历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

可以理解到，相较于第一种实施方式，在第二种实施方式中，针对第一位置的获得和位移是否异常的确定可以是由监控设备130来完成。当然，监控设备130确定出第一位置和判断位移是否异常的原理与第一种实施方式中的原理相同，可以参阅第一种实施方式中的描述来进行理解，在此就不再累述。

第二实施例

请参阅图6，本申请实施例提供了一种位移监测方法，位移监测方法应用于位移监测系统100中的监测设备，该位移监测系统100还包括：设置在测量点处的测距装置120、以及设置在位移监测点处的凹面反射台110。该位移监测方法包括：步骤s110、步骤s120和步骤s130。

步骤s110：获得所述凹面反射台上至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面。

步骤s120：根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置。

步骤s130：根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

如图7所示，步骤s110的子流程包括：步骤s111和步骤s112。

步骤s111：根据所述凹面反射台上至少四个测距点对应的至少四个方位参数，调整所述测距装置依次移动至所述至少四个方位参数中每个方位参数对应的每个方位朝向。

步骤s112：基于每个方位朝向对所述至少四个测距点中对应的每个测距点进行测量，测量的得到每个测距点距所述测量点的位置参数，获得至少四个位置参数。

如图8所示，步骤s120的子流程包括：步骤s121和步骤s122。

步骤s121：根据所述至少四个位置参数确定出所述至少四个测距点映射到坐标空间中的至少四个坐标点。

步骤s122：根据所述至少四个坐标点，确定出拟合所述至少四个坐标点的球型，并确定所述球型的球心在所述坐标空间中的坐标点为所述位移监测点当前位于的第一位置。

以及，所述位移监测点为多个，所述位移监测方法还包括：

所述位移监测系统针对多个位移监测点中的每个位移监测点均执行第二实施例中所述的位移监测方法，使得所述位移监测系统轮循对每个位移监测点的位移是否异常进行监测。

需要说明的是，由于所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法，可以参考前述实施例中系统、装置和单元的具体工作过程，在此不再赘述。

第三实施例

请参阅图9，本申请实施例提供了一种位移监测方法，应用于位移监测系统100中的监测设备，位移监测系统100还包括：设置在测量点处的测距装置120、以及设置在位移监测点处的凹面反射台110。该移监测方法包括：步骤s210、步骤s220、步骤s230和步骤s240。

步骤s210：控制所述测距装置对所述凹面反射台110上至少四个测距点进行距离测量，使得所述测距装置获得的所述至少四个测距点距所述测量点的至少四个位置参数，其中，所述至少四个测距点至少部分不共面。

步骤s220：获得所述测距装置发送的所述至少四个位置参数。

步骤s230：根据所述至少四个位置参数确定出所述位移监测点当前位于的第一位置。

步骤s240：根据所述第一位置和根据所述测距装置历史测得的所述位移监测点历史位于的第二位置确定所述位移监测点的位移是否异常。

需要说明的是，由于所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法，可以参考前述实施例中系统、装置和单元的具体工作过程，在此不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供了一种位移监测系统及方法，位移监测系统包括：凹面反射台，凹面反射台设置在位移监测点处。测距装置，测距装置设置在测量点处，测距装置用于获得凹面反射台上至少四个测距点距测量点的至少四个位置参数，根据至少四个位置参数确定出位移监测点当前位于的第一位置，以及根据第一位置和根据测距装置历史测得的位移监测点历史位于的第二位置确定位移监测点的位移是否异常，其中，至少四个测距点至少部分不共面。

测距装置通过测量到至少四个测距点距测量点的至少四个位置参数，那么测距装置根据至少四个位置参数就可以确定出该位移监测点当前位于第一位置。那么在第一位置和测距装置历史测得的位移监测点历史位于的第二位置都是该位移监测点的位置的情况下，就可以根据第一位置和第二位置确定出该位移监测点误差更小的绝对位移，那么利用该位移监测点的绝对位移来判断该位移监测点的位移是否异常就可以得到更加准确的结果，解决了现有技术中由于测得的位移误差较大导致结果不准确的技术问题。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。