2调节支撑杆5在水平面上的方位，绕支撑杆5轴线旋转激光发射器4,调整激光发射器4的上 下发射方位，使激光发射器4发射的激光束7穿过玻璃平面101投射在标尺8上，固定激光发 射器4;
[0042] S2、间隔一段时间读取采集一次激光束投射在标尺上的高程数据，相邻两次数据 之差即为建筑物沉降值。
[0043] 按上述技术方案，还包括步骤S3、优化激光束在标尺上的投射高程：
[0044] S301、间隔一段时间通过拍照采集标尺照片；
[0045] S302、通过计算机软件读取照片，并提取照片中的光学信息，如图2所示，得到沿标 尺刻度激光信息通量的正态分布函数，且标尺上离散刻度点对应的激光信息通量大小均可 获得；
[0046] S303、对步骤S302中的正态分布函数进行非线性优化，该函数用以下公式表示
[0047]
，可得到最大激光信息通量G对应的高程z，即得到信号最 强点对应的标尺高程数据，其中，G表示激光信息通量的大小，ZQ表示标尺上的刻度，α、β、ζ 为待优化参数，ζ表示高程。
[0048] 本发明在具体应用时，1)空心密闭长方体壳体五面为钢板，一面为透明玻璃，将长 方体壳体预埋在待测建筑物的侧墙上，其中玻璃平面面向外侧，使长方体中的激光发射器 发射的激光束可以透过玻璃平面射向外侧；
[0049] 2)长方体壳体上面板中心点处固定有可旋转的圆盘，可以通过旋转圆盘来调节支 撑杆在水平面上的方位，且稳定下来的支撑杆会一直处在水平面上，为激光发射器发射激 光束信号的准确性提供保证，壳体上面板中心点处开有一直径很小的圆形小孔，一对等长 绳子的一头绑在一起通过圆形小孔与圆盘相连，另一头分别与支撑杆的两端连接；
[0050] 3)支撑杆下端中心点处通过绳子和一个牵引球相连，牵引球重量较重，可取支撑 杆重量的10倍左右，这样，即使壳体发生了角度上的倾斜，里面的激光发射器依然可以保持 稳定；
[0051] 4)激光发射器和支撑杆垂直连接，且可绕着支撑杆旋转，旋转到合适角度可以固 定，再通过旋转圆盘对钢管在水平面方位进行调节，使得激光发射器发射的激光束可达区 域较大，为标尺的摆放提供了更大的空间；
[0052] 5)激光束由激光发射器发出；
[0053] 6)标尺竖立在较远处远离工地的地面上或埋设在远离工地的建筑物上，用来接收 激光发射器发射的激光束，为了得到较高的精度，标尺上刻度足够密集。
[0054]本发明还可以通过拍照采集标尺照片，然后进行室内作业分析激光的精确刻度。 室内作业分析过程如下：
[0055] 1、通过Matlab等软件对采集的照片进行光学信息提取，如图2所示，提取的激光信 息通量在标尺刻度上会成正态分布，每个刻度zo上的激光信息通量G值都可以得到；
[0056] 2、为了进一步消除标尺刻度误差，我们通过对图2所示函数进行非线性优化来得 到更为精确的高程z，即是优化找到信号最强的那点（正态分布的最高点)对应的标尺高程， 如图2所示的激光正态分布信号可以用以下公式表示
[0057]
1)，式中，G表示信号通量大小，zq表示标尺上的刻度，α、β、 Ζ为待优化参数，其中ζ表示高程，只需采用常规的非线性规划即可搜索出最大信号通量G对 应的高程ζ，即为最终要找的高程值。
[0058]以上室内优化分析过程可以编制成一段程序来使计算机自动处理照片，每张标尺 照片均可优化出一个精度较高的高程ζ。这样，每隔一定时间拍摄一次标尺照片，并拿回室 内进行分析，相邻两次分析得到的高程差即为建筑物沉降值。
[0059]本发明可用于监测土木工程中建筑物随着建设时间的增加，由于基础沉降而产生 的建筑物下沉，对预测建筑物的安全性有着至关重要的作用。本发明同样适用于边坡、基坑 的沉降监测，只需将壳体埋设在边坡或基坑中即可，标尺固定在不受施工影响的较远处。 [0060]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种建筑物沉降测量装置，其特征在于，该装置包括激光发射机构和标尺;其中， 所述激光发射机构包括密闭的空心壳体、设置在所述壳体外侧的圆盘以及设置在所述 壳体内的支撑杆、激光发射器和牵引球，所述圆盘转动安装在所述壳体的外侧，所述支撑杆 的两端分别通过连接绳与圆盘连接，两根连接绳的长度相等，所述牵引球通过悬吊绳与支 撑杆的中部连接，所述激光发射器垂直安装在支撑杆的中部，且可绕着支撑杆旋转，所述壳 体具有一个透明的玻璃平面，以使激光发射器发射的激光束透过玻璃平面射出； 所述标尺设置在玻璃平面的外侧，用于接收来自激光发射器发出的激光束，所述标尺 上设有刻度。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体为由五块矩形钢板和一块透明均 质玻璃制成的长方体壳体。3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述圆盘转动安装在与玻璃平面相连的矩 形钢板的中部。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述牵引球的质量为支撑杆的质量的5~ 20倍。5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标尺上每两个相邻刻度之间的距离小 于 lmm〇6. -种利用权利要求1所述的装置测量建筑物沉降的方法，其特征在于，包括以下步 骤： 51、 将标尺固定安装在较远处的不产生沉降的物体上，将激光发射机构预埋在待测的 正在施工的建筑物侧墙上，使牵引球垂直落下，保证支撑杆处于水平状态，旋转圆盘调节支 撑杆在水平面上的方位，绕支撑杆轴线旋转激光发射器，调整激光发射器的上下发射方位， 使激光发射器发射的激光束穿过玻璃平面投射在标尺上，固定激光发射器； 52、 间隔一段时间读取采集一次激光束投射在标尺上的高程数据，相邻两次数据之差 即为建筑物沉降值。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括步骤S3、优化激光束在标尺上的投 射高程： 5301、 间隔一段时间通过拍照采集标尺照片； 5302、 通过计算机软件读取照片，并提取照片中的光学信息，得到沿标尺刻度激光信息 通量的正态分布函数，且标尺上离散刻度点对应的激光信息通量大小均可获得； 5303、 对步骤S302中的正态分布函数进行非线性优化，该函数用以下公式表示可得到最大激光信息通量G对应的高程z，即得到信号最强点对 应的标尺高程数据，其中，G表示激光信息通量的大小，zo表示标尺上的刻度，α、β、ζ为待优 化参数，ζ表示高程。
【专利摘要】本发明公开了一种建筑物沉降测量装置及方法，该装置包括激光发射机构和标尺；所述激光发射机构包括空心壳体、设置在所述壳体外侧的圆盘以及设置在所述壳体内的支撑杆、激光发射器和牵引球，所述圆盘转动安装在所述壳体的外侧，所述支撑杆的两端分别通过连接绳与圆盘连接，两根连接绳的长度相等，所述牵引球通过悬吊绳与支撑杆的中部连接，所述激光发射器垂直安装在支撑杆的中部，且可绕着支撑杆旋转，所述壳体具有一个透明的玻璃平面，以使激光发射器发射的激光束透过玻璃平面射出；所述标尺设置在玻璃平面的外侧，用于接收来自激光发射器发出的激光束，所述标尺上设有刻度。本发明价格更为经济，测距更长，人力成本更低，测量精度更高。
【IPC分类】G01C15/00, G01C5/00
【公开号】CN105674952
【申请号】CN201610012681
【发明人】孙聪, 李翠华, 张勇, 郭鹏, 刘莎, 董晨
【申请人】武汉市市政建设集团有限公司, 武汉市市政路桥有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月8日