建筑物倾斜角度的数据分析方法和系统的制作方法_2

文档序号:9376031阅读:来源:国知局
元,被配置为将B
进行整理变 换,得到:
[0065;
[0066] 所述求解单元,被配置为将Xl,yi,Zl,η作为系数,求解关于a Q、ai、a2的方程,得到:
[0067] η
[0070] 所述第二代入单元,被配置为将求解得到的a。、&1、&2代入所述地基平面方程ζ = aoX+aj+a;;,完成所述地基平面方程z = aoX+aj+a;^拟合。
[0071] 在其中一个实施例中,所述数值计算模块包括第二变形单元、垂线方程获取单元 和夹角获取单元;
[0072] 所述第二变形单元,被配置为对拟合后的地基平面方程:z = ap+aj+a/变形得 |?lj = -a2;
[0073] 所述垂线方程获取单元,被配置为根据所述a^+a^-z = _a2,获取所述建筑物的 地基平面穿越原点的垂线方程: .V _ V _ Z
[0074] m ;
[0075] 所述夹角获取单元,被配置为根据所述垂线方程,获取所述建筑物的地基平 面在水平方向X轴和垂直方向Z轴组成的平面上的投影与垂直方向z轴的第一夹角
[0076] 所述夹角获取单元,还被配置为根据所述垂线方程,获取所述建筑物的地基平 面在水平方向y轴和垂直方向Z轴组成的平面上的投影与垂直方向Z轴的第二夹角
[0077] 其中,所述第一夹角4和所述第二夹角 < 表征所述建筑物地基非均匀沉降对所 述建筑物倾斜角度的影响数值。
[0078] 在其中一个实施例中,还包括修正模块;
[0079] 所述修正模块,被配置为根据所述建筑物地基非均匀沉降对所述建筑物倾斜角度 的影响数值以及所述建筑物在水平方向上的初始倾斜角,获取修正后的所述建筑物倾斜 角。
[0080] 上述建筑物倾斜角度的数据分析方法的有益效果:
[0081] 其通过读取建筑物的地基沉降测量点的三维坐标,建立建筑物的地基平面方程, 进而采用最小二乘拟合的原理拟合所构建的地基平面方程;并在此基础上,根据拟合后的 地基平面方程,计算建筑物地基非均匀沉降对建筑物倾斜角度的影响数值,实现了定量区 分建筑物自身因素对建筑物倾斜角度的影响与外界环境因素对建筑物倾斜角度的影响的 功能,增加了后续数据分析的精确性。从而有效地解决了现有的建筑物倾斜的数据分析方 法不能保证数据分析结果的精确性,可能导致应对措施错误、建筑物倒塌后果的问题。
【附图说明】
[0082]图1为本发明的建筑物倾斜角度的数据分析方法的一具体实施例的流程图;
[0083] 图2为本发明的建筑物倾斜角度的数据分析方法的另一具体实施例的流程图;
[0084] 图3为本发明的建筑物倾斜角度的数据分析系统的一具体实施例的结构示意图;
[0085] 图4为本发明的建筑物倾斜角度的数据分析系统的另一具体实施例的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0086] 为使本发明技术方案更加清楚,以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详 细说明。
[0087] 参见图1,作为本发明的一种建筑物倾斜角度的数据分析方法的一具体实施例,其 包括如下步骤:
[0088] 步骤S100,读取建筑物的地基沉降测量点的三维坐标(Xl,yi,Z1),i = 0、1、2…… n-1。其中,建筑物的地基沉降测量点的三维坐标(Xpyyz1)可由建筑物监测系统中的传感 器所采集到的数据中获取。
[0089] 并且,三维坐标(Xl,yi,Z1)中的X1为读取的第i个建筑物的地基沉降测量点在水 平方向X轴的位置 ;yi为读取的第i个建筑物的地基沉降测量点在水平方向y轴的位置;Z i 为读取的第i个建筑物的地基沉降测量点在垂直方向z轴的位置。N为读取的地基沉降测 量点的个数,即三维坐标的个数。
[0090] 步骤S200,根据地基平面方程一般表达式Ax+By+Cz+D = 0,建立建筑物的地基平 面方程。
[0091] 步骤S300,采用最小二乘拟合的原理,使用三维坐标对地基平面方程进行拟合。
[0092] 步骤S400,根据拟合后的地基平面方程,计算建筑物地基非均匀沉降对建筑物倾 斜角度的影响数值。
[0093] 本发明的建筑物倾斜角度的数据分析方法中,读取建筑物监测系统中的传感器采 集的地基沉降测量点的三维坐标后,通过构建建筑物的地基平面模型,以最小二乘拟合的 方法根据地基沉降测量点的三维坐标对所构建的建筑物的地基平面方程进行拟合,并计算 出该地基平面对于建筑物倾斜角度造成的影响数值,使得建筑物监测系统可以自动分离建 筑物地基非均匀沉降对建筑物倾斜造成的影响与外界风向、风速等环境因素对建筑物倾斜 造成的影响,从而使后续的数据分析更加精确。并且,本发明的建筑物倾斜角度的数据分析 方法采用全自动运行模式,将该方法直接嵌入现有的建筑物监测系统中,可实现全年无人 值守不间断自动计算,最大程度的利用了地基非均匀沉降所提供的额外信息量,有效提高 了建筑物监测系统数据分析的性能,同时还节省了人力成本。
[0094] 应当指出的是,本发明中提到的建筑物可为GSM-R通信铁塔、输电线铁塔或其他 高层建筑等。当建筑物为GSM-R通信铁塔或输电线铁塔时,上述建筑物监测系统相应为铁 塔监测系统。
[0095] 具体的,步骤SlOO中,读取建筑物地基沉降测量点的三维坐标。其中,本发明的建 筑物的地基沉降测量点的三维坐标中,X轴、y轴坐标代表地基沉降测量点在水平方向的位 置。z轴坐标代表地基沉降测量点在垂直方向上的位置,即该测量点的地基沉降数值。其通 过程序依次读取当前建筑物每个地基沉降测量点的三维坐标即可实现建筑物的地基沉降 测量点的三维坐标的获取。
[0096] 进而执行步骤S200、建立地基平面方程。具体的,作为一种可实施方式,可通过如 下步骤来实现:通常地基平面方程的一般表达式为 :Ax+By+CZ+D = 0,(C辛0);因此首先执 行步骤S210,对地基平面方程的一般表达式进行变形得到:
[0097]
[0098] 其中,A、B、C和D均为地基平面方程的一般表达式的系数。
[0099] 进而执行步骤S220,对变形后的地基平面方程的一般表达式进行赋值变化,具体 为令
然后执行步骤S230,将&。、 &1、&2代入地基平面方程一般 表达式:Ax+By+Cz+D = 0,得到地基平面方程:z = aoX+aj+a;;。
[0100] 其中,z = aoX+aiy+a;^为建立的建筑物的地基平面方程,a。、a2则均为方程中 的系数。
[0101] 待建立建筑物的地基平面方程后,便可执行步骤S300,拟合地基平面方程。此处需 要指出的是,在进行地基平面方程的拟合之前,首先需要判断所读取的地基沉降测量点的 数量η是否大于或等于3。若n〈3,则因为数据总量不足以拟合平面,程序自动终止;否则, 若η多3,则执行步骤S300,使用最小二乘法执行平面拟合操作。
[0102] 应当说明的是,参见图2,对读取的地基沉降测量点的数量η的判断也可在执行完 步骤SlOO之后即可进行。即执行完步骤S100,读取建筑物的地基沉降测量点的三维坐标 ( Xl,yi,Z1)之后,执行步骤S020,先判断所读取到的地基沉降测量点的个数η是否大于或等 于3 ;若是,则继续执行步骤S200 ;若否则自动终止程序。优选的,对读取到的地基沉降测量 点的个数η的判断步骤在执行完步骤SlOO之后即可执行,由此可避免程序执行建立建筑物 的地基平面方程的步骤,从而节省资源,降低消耗。
[0103] 进一步的,在本发明的建筑物倾斜角度的数据分析方法的一具体实施例中,执行 步骤S300,拟合地基平面方程时,可通过如下步骤来实现。
[0104] 用(Xi, Yi, Zi),i = 0, 1,…,n-1分别代表每个地基沉降测量点的水平坐标和垂直 沉降所组成的三维坐标,要用点(Xl, yi,Z1),i = 0, 1,…,n-1拟合计算上述平面方程,则根 据最小二乘拟合的原理,需要使
t小。而要使得S最小,则应满 足如下条件:
[0105]
[0106] 因此,首先执行步骤S310,根据所述最小二乘拟合的原理,得到, k = 0,1,
2 ;其中 6进而执行步骤S32〇,将公式?=〇展开,得到: t-:v dak
[0107] V
;?
[0108] 然后执行步骤S330,彳
)进行整理变换,得到如下表
达式
[01 OS
[0110] 步骤S340,将(Xi, y;,Zi), i = 0, 1,…,n-l视作系数,解关于apapa;;的三元一次 方程组,可得a。、&1、a2的计算方程:
[0111]
I· -3
[0113] 而a2可由a。、S1的计算结果间接求得:
[0114]
[0115] 进m讽仃步骤WbU,很据a。、ai、a2的订算方程,得到建筑物的地基平面方程中3个
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