一种利用互成角度光线进行位移监测的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土木工程、地质工程和地质灾害监测领域，具体涉及一种利用互成角度光线监测位移变化的系统和方法。
技术背景
[0002]目前，在土木工程、地质工程和地灾防治的大量工程实践中，需要监测岩土体或者工程结构物表面的位移变化特征。对于较大的变形或处于加速变形阶段的岩土体或工程结构物，要实现实时监测，及时预警，这样才能有效预防事故和灾害的发生。同时，对于处于加固处理以及处理完成的岩土体或者建筑结构物，也需要实时监测其变形状态，掌握施工效果并保障设施和人员安全。
[0003]目前，对于不同的监测对象和监测环境，工程上常常采用不同的监测仪器。对于裂缝变形等的监测，常采用基于千分尺原理的监测方法，就是直接利用千分尺等工具直接测量岩土体或者工程结构物的缝隙等的宽度变化、对应点的位移变化，这种方法操作繁琐，对人工的依赖性较大，监测结果受人为影响较大，且无法实现数据自动采集，自动分析。对于基坑变形监测，目前大多采用全站仪等监测设备，其监测原理主要利用光线的反射与折射进行测距测角。但是这种方法操作复杂，无法消除人工误差；每次测量都需要专业人员架设仪器，进行监测，对人工依赖性大，返场率高。
[0004]对于位于偏远地区的监测对象，传统的监测方法需要监测人员反复来往监测地点，提高了交通运输成本，且不能实现自动实时监测。另外对于比较危险的监测对象，例如处于加速变形阶段的滑坡，传统的监测方法容易造成安全隐患，威胁人身安全。
【发明内容】
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[0005]针对上述问题，本实用新型设计了一种利用互成角度的多束光线自动实时监测岩土体和工程结构物位移变化的系统和方法。
[0006]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0007]—种利用互成角度光线监测位移变化的系统，其特征在于:包括光线发射器、光线接收靶、数据采集器、远程服务器，所述的光线发射器能发出三束或多束互成角度的光线，所述的光线接收靶设置在监测点上，所述的光线发射器安装在离光线接收靶一定距离的稳定位置上，使光线发射器发出的三束或多束互成角度的光线直接照射在光线接收靶上，所述的光线发射器、光线接收靶分别通过无线局域网与数据采集器联接。所述的数据采集器将光线距离信息和落点位置变化信息解译成监测点的位移变化信息，并将之传送到远程服务器上。
[0008]作为技术的进一步改进，所述的光线发射器包括发射头、激光测距传感器、电源模块、通信模块；所述的三束或多束光线之间的角度可以调节，且光线可以在光线接收靶上形成三角形或多边形角点的落点，激光测距传感器安装在发射头上，且至少使一束光线具有测距能力，由通信模块与数据采集器无线进行联接。
[0009]作为技术的进一步改进，所述的光线接收革E包括光线过滤板、光点识别元件、读数模块、电源模块和通信模块，所述的光线过滤板设在光点识别元件表面上，作用是仅使光线发射器发射的光线可以形成落点，光点识别元件与读数模块、电源模块和通信模块连接，通信模块与数据采集器无线联接。
[0010]作为技术的进一步改进，所述的数据采集器包括数据处理模块、存储模块、通信模块、电源模块。
[0011]作为技术的进一步改进，所述的远程服务器安装有应用服务系统及分析预警系统，进行数据解析、数据处理、数据服务。
[0012]作为技术的进一步改进，所述的三束或多束互成角度的光线是一种可调互成角度的三束或多束互成角度的光线，且互成角度三束或多束光线在光线接收靶上的落点形成一个三角形或多边形。
[0013]作为技术的进一步改进，所述的点识别元件为一种CCD板或密布光敏二极管的识别元件，自动采集光线照在光线过滤板上的落点信息。
[0014]作为技术的进一步改进，光线发射器与光线接收靶的通信模块是一种带有Zigbee网卡的通信模块。
[0015]—种利用互成角度光线监测位移变化的系统的测量方法，其步骤如下:
[0016](I)将所述光线接收靶、光线发射器与数据采集器通过无线局域网连接，把光线接收靶设置在监测点上，将光线发射器安装在距离光线接收靶一定距离的稳定位置上。
[0017](2)调节光线发射器的发射头，使其发射的三束或多束光线互成合适角度投射在光线接收靶上，并在光线接收靶上落点成像；将光点识别元件成功识别到的落点信息作为初始值，同时将此时激光测距传感器的测量值作为初值。
[0018](3)光线发射器与光线接收靶通过各自的通信模块向数据采集器传输监测信息；
[0019](4)数据采集器发出工作指令时，光线发射器和光线接收靶协同工作，完成一次数据采集；数据采集器的数据处理模块预存有相关算法，可以将落点的位置信息及距离变化解译成监测点的位移变化信息，并通过其通信模块将数据传输到远程服务器。
[0020](5)远程服务器上运行应用服务系统及分析预警系统，将监测点的位移变化信息分析和储存；当监测点位移变化超过工程安全预警值时，远程服务器发出预警信号；同时远程服务器通过数据采集器分别向光线发射器和光线接收靶发送指令，调整光线发射器和光线接收靶的工作时间与工作频率，在非工作时间内，仪器自动进入休眠状态，降低功耗。
[0021]作为技术的进一步改进，步骤(4)中，当通信出现故障时，所述数据采集器可以暂时储存监测数据，当通信恢复后，将监测数据传送至远程服务器；在特殊条件下，数据采集器可以直接将数据传输到其他手持终端。
[0022]作为技术的进一步改进，步骤(5)中，本实用新型预警方法的实现是通过:(I)远程服务器中将收集到的大量土木工程参数与地质工程参数整合后，给出与监测项目相关物理量的参考值。(2)数据采集器将监测信息解译成监测实际值。(3)远程服务器将物理量实际监测值与所述监测物理量参考值比较(包括与初始值比较)，得到修正后的监测物理量值。(4)远程服务器将该工程相关的物理量参考值与相关规范允许值结合，提出该物理量工程安全预警值。(5)远程服务器将监测物理量修正值与所述监测物理量工程安全预警值对比，若所述修正值低于工程安全预警值，则远程服务器向数据采集器发送信息，使光线发射器与光线接收靶按设定模式继续工作，若所述修正值高于工程安全预警值，则远程服务器向与之相连的PC端和移动端发出预警信号，同时向数据采集器发送信息，加强对监测点的监测。
[0023]采用上述结构，本实用新型与现有技术相比具有如下优点和效果:
[0024]1、本实用新型能够实现远程操控，智能监测。本实用新型可以通过访问远程服务器上记录的数据，来控制监测现场的监测时间，并能设置监测频率，使光线发射器与光线接收靶定时自动工作，实现智能化。
[0025]2、本实用新型降低人工成本，便于推广。本实用新型只需在监测之初，人工固定光线发射器与光线接收靶的位置。之后监测自动进行，最大程度减少人工返场次数，对于偏远野外的监测项目，既减少交通费与人工费，同时保证工程安全。
[0026]3、本实用新型精度较高、测量结果丰富可靠。本实用新型采用光学原理，利用多点成像原理，清晰反应监测点的变形情况，由于减小人为误差，大大提高监测精度；传统的监测方法，一般只能提供监测点的相对位移，而本实用新型可以提供测量点的扭转信息与倾斜信息。
[0027]4、本实用新型实现监测预警自动化。传统监测方法，一般只能采集数据，而数据需要通过大量分析与人工计算后才能确定是否需要预警，本实用新型可实现监测与预警自动化，大大提高工程安全。
[0028]5、本实用新型的监测范围广。本实用新型即可用于裂缝监测等较小的监测对象，也适用于滑坡、基坑监测等较大型的监测对象，便于推广。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型连接结构示意图；
[0030]图2为本实用新型预警系统流程图。
[0031]其中1、光线发射器；2、光线接收靶；3、数据采集器；4、远程服务器；5、发射头；6、激光测距传感器；71、电源模块；72、电源模块；73、电源模块；81、通信模块；82、通信模块；83、通信模块；9、光线过滤板；10、光点识别元件；11、读数模块；12、数据处理模块；13、存储模块；14、光线。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，对本实用新型的具体实施例作进一步详述，但不构成对本实用新型的任何限制。
[0033]如图1、2所示:
[0034]—种利用互成角度光线监测位移变化的系统，其特征在于:包括光线发射器1、光线接收靶2、数据采集器3、远程服务器4 ;所述的光线发射器I能发出三束互成角度的光线14，所述的光线接收靶2设置在监测点上，所述的光线发射器I安装在离光线接收靶2 —定距离的稳定位置上，使光线发射器I发出的三束互成角度的光线14直接照射在光线接收靶2上。
[0035]在本实施例中，选用激光作为光线发射器I发射的光线。
[0036]光线发射器和光线接收靶通过