本发明涉及建筑变形测量技术领域，具体涉及一种激光沉降监测装置及其监测方法。
背景技术
建筑变形测量的目的是获取建筑场地、地基、基础、上部结构及周边环境在建筑施工期间和使用期间的变形信息，为建筑施工、运营及质量安全管理等提供信息支持与服务，并为工程设计、管理及科研等积累和提供技术资料。
沉降是建筑物变形的主要方式之一，根据《建筑变形测量规范》，沉降监测等级分为特等、一等、二等、三等、四等共5个级别，监测点测量精度要求分别对应0.05mm、0.15mm、0.5mm、1.5mm、3mm，常见的重要建筑、重要基坑、地下工程施工及运营中的变形监测等级一般为一等或二等。
目前，常用建筑沉降监测技术主要包括水准测量和全站仪测量两种方式，数字水准仪、全站仪这两种数字化的光学观测仪器是业内普遍认可的变形监测仪器，被广泛应用于各种变形测量中。在沉降类变形观测中，水准测量(也称几何水准测量)是最常用的方法，利用全站仪三角高程测量进行沉降观测，基于全站仪的三角高程测量可用于三等、四等沉降观测，数字水准仪需要人工操作，不能实现在线自动沉降监测功能，观测频率低；全站仪自动监测系统(也称机器人自动监测系统)可以实现自动监测，但是用于沉降监测时，精度低，并且价格昂贵，实际工程中很少采用。也有的沉降监测中采用静力水准测量，但是，静力水准测量系统在长期运营期间，难免发生液体蒸发引起的液面下降、个别传感器损坏、局部管路渗漏等情况，需要定期对其进行维护，发生意外情况时为保证数据能顺延，静力水准测量系统应与水准测量进行互校，因此，静力水准测量虽然可以用于在线自动沉降监测，但是必须采用液体导管连接，施工复杂，稳定性差，受环境影响明显(温度、振动等)，监测对象有较大高差时，需要设置转接点；且用于长时间在线自动沉降监测时，液体挥发造成液面高度降低，会产生明显的系统误差。
基于现有技术中存在如上的技术问题，本发明人结合多年的研究经验，提出一种激光沉降监测装置及其监测方法。
技术实现要素：
本发明提供一种激光沉降监测装置及其监测方法，本发明基于激光准直特性，在基点固定一个激光器，在监测点固定一个光感位移传感器，通过采集光感位移传感器在一个沉降区间内的差值，实现对沉降的监测，所述监测装置精度高、抗干扰能力强，所述监测方法施工方便。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种激光沉降监测装置，包括：
第一激光器，设置在固定的基点上；
光感位移传感器，固定设置在沉降监测点上并能够接收所述第一激光器发送的激光；
处理电路，连接于所述光感位移传感器并能够采集所述沉降监测点的高程；
所述处理电路包括电池，所述电池通过电源管理模块向驱动采集单元、mcu模块和通讯模块进行供电，所述mcu模块连接于所述驱动采集单元以对所述驱动采集单元进行控制并能够收集所述驱动采集单元收集到的高程信息，所述mcu模块连接于所述通讯模块并能够将所述高程信息发送至所述通讯模块，所述通讯模块能够接收所述mcu模块发送的高程信息并能够根据所述mcu模块的指令将所述高程信息发送至检测平台，其中，所述驱动采集单元连接于所述第一激光器和所述光感位移传感器。
进一步地，所述光感位移传感器包括线性感光器件，所述线性感光器件固设在传感器壳体内，光学透镜盖合在所述传感器壳体的一端开口处以接收所述第一激光器发射的激光并将激光照射到线性感光器件上。
进一步地，所述传感器壳体的另一端安装有一角度能够调节的第二激光器。
进一步地，第二激光器通过球铰固定连接于所述传感器壳体的另一端。
本发明还提供一种激光沉降监测装置的沉降监测方法，包括如下步骤：
步骤1：选定定位基点，将第一激光器固定设置在所述基点上；
步骤2：选定沉降监测点，将光感位移传感器固定设置在沉降监测点上；
步骤3：调整所述第一激光器和所述光感位移传感器的角度，使所述所述第一激光器能够照射到所述光感位移传感器；
步骤4：启动所述第一激光器，发射第一束激光照射到光感位移传感器上，通过处理电路采集光感位移传感器上的照射点高程，计做h0；
步骤5：经过一个沉降区间，发射第二束激光照射到光感位移传感器上，其中，所述第一束激光和所述第二束激光的照射角度相同，通过处理电路采集光感位移传感器上的照射点高程，计做h1；
步骤6：通过对h1-h0取绝对值，得到所述沉降监测点的沉降数据。
作为本发明的一种优选，步骤2中包括如下步骤：
步骤2.1：选定若干个沉降监测点，将若干个光感位移传感器分别固定设置在若干沉降监测点上，其中，所述若干个沉降监测点呈线式排列。
作为本发明的一种优选，步骤3中包括如下步骤：
步骤3.1：调整所述第一激光器和所述若干光感位移传感器的角度，使所述第一激光器能够照射到所述若干光感位移传感器，并采集所述若干光感位移传感器上的照射点的高程。
作为本发明的一种优选，步骤4中包括如下步骤：
步骤4.1：通过其中一个光感位移传感器背面设有的第二激光器照射与所述其中一个光感位移传感器相邻的光感位移传感器，并采集所述相邻的光感位移传感器上的照射点的高程；
步骤4.2：通过步骤4.1中的方法，采集所有沉降监测点上光感位移传感器上的照射点的高程。
进一步地，所述若干个光感位移传感器均连接于所述处理电路。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：
本发明所述的激光沉降监测装置，通过配合设置第一激光器、光感位移传感器和处理电路，使所述激光沉降监测装置监测精度高、抗干扰能力强；
本发明所述的监测方法，便于监测施工。
附图说明
图1是本发明中实施例1中激光沉降监测装置的结构示意图；
图2是本发明中实施例1中光感位移传感器的结构示意图；
图3是本发明中实施例1中处理电路的示意图；
图4是本发明中实施例1中驱动采集单元的结构示意图；
其中，1-第一激光器、2-光感位移传感器、21-线性感光器件、22-传感器壳体、221-第二激光器、23-光学透镜。
具体实施方式
下面对本发明具体实施方式做详细说明。
实施例1
如附图1-3所示，一种激光沉降监测装置，包括：
第一激光器1，设置在固定的基点上；
光感位移传感器2，固定设置在沉降监测点上并能够接收所述第一激光器1发送的激光；
处理电路，连接于所述光感位移传感器2并能够采集所述沉降监测点的高程；
所述处理电路包括电池，所述电池通过电源管理模块向驱动采集单元、mcu模块和通讯模块进行供电，所述mcu模块连接于所述驱动采集单元以对所述驱动采集单元进行控制并能够收集所述驱动采集单元收集到的高程信息，所述mcu模块连接于所述通讯模块并能够将所述高程信息发送至所述通讯模块，所述通讯模块能够接收所述mcu模块发送的高程信息并能够根据所述mcu模块的指令将所述高程信息发送至检测平台，其中，所述驱动采集单元连接于所述第一激光器1和所述光感位移传感器2。
所述光感位移传感器2包括线性感光器件21，所述线性感光器件21固设在传感器壳体22内，光学透镜23盖合在所述传感器壳体22的一端开口处以接收所述第一激光器1发射的激光并将激光照射到线性感光器件21上。
所述传感器壳体22的另一端安装有一角度能够调节的第二激光器221。
第二激光器221通过球铰固定连接于所述传感器壳体22的另一端。
在本实施例中，所述光感位移传感器2的核心单元为所述线性感光器件21，由一列或多列等间距排列的光敏元构成，激光通过所述光学透镜23，在所述线性感光器件21的光敏元上形成光学图像，所述处理电路把光敏元上的光信息转换成相应的电荷量，激光照射的位置对应的光敏元产生的电荷量明显高于其它敏感元位置，由此，判断高电荷量光敏元所在位置，从而得到激光照射位置的高度测量结果。
在本实施例中，在所述传感器壳22的另一端安装一个角度可调的第二激光器221，通过第二激光器照射其他的相邻的所述光感位移传感器2，可以实现连续的多点位移监测。
如图3所示，为所述处理电路的原理图纸，图中，mcu模块为主控单元，主要用于完成采集控制、激光发射控制、光电采集控制、数据传输、系统诊断等主要功能，在本实施例中所述mcu模块采用32位高性能低功耗arm系列处理器，采用armcortex-m4处理器内核；
如图4所示，所述驱动采集单元由多路转换器、信号调理器、a/d转换器和多路转换其组成，所述驱动采集单元根据mcu模块的命令，完成激光器发射、光电驱动采集功能，线性感光器件是多个线性排列的感光单元构成，一般采用逐点扫描方案进行驱动；首先由多路转换器选择当前需要处理的单元序号，经信号调理器进行滤波处理，交a/d转换器进行模拟电信号和数字信号的转换，转换结果由数据存储器进行缓存；依次进行所有点的扫描处理，形成一帧采样结果数据，驱动采集单元完成线性感光器件的扫描、光电信号转换及扫描结果的输出，mcu模块对采样结果进行分析处理，得到激光照射位置信息，即为位移测量结果；
通讯模块，主要完成与监测平台的通讯功能，接收平台指令、发送mcu模块指令响应信息及发送采集数据，在本实施例中，所述通讯模块包括有线通讯模块和无线通讯模块，其中，有线通讯模块采用rs-485通讯模式，无线通讯模块采用zigbee、433mhz或lora；
电源管理模块，主要用于电池充放电管理、提供其他模块需要的各种电源信号；
电池，提供系统工作电能。
本实施例中的一种激光沉降监测装置的沉降监测方法，包括如下步骤：
步骤1：选定定位基点，将第一激光器1固定设置在所述基点上；
步骤2：选定沉降监测点，将光感位移传感器2固定设置在沉降监测点上；
步骤3：调整所述第一激光器1和所述光感位移传感器2的角度，使所述所述第一激光器1能够照射到所述光感位移传感器2；
步骤4：启动所述第一激光器1，发射第一束激光照射到光感位移传感器2上，通过处理电路采集光感位移传感器2上的照射点高程，计做h0；
步骤5：经过一个沉降区间，发射第二束激光照射到光感位移传感器2上，其中，所述第一束激光和所述第二束激光的照射角度相同，通过处理电路采集光感位移传感器2上的照射点高程，计做h1；
步骤6：通过对h1-h0取绝对值，得到所述沉降监测点的沉降数据。
实施例2
在本实施例中，步骤2中包括如下步骤：
步骤2.1：选定若干个沉降监测点，将若干个光感位移传感器2分别固定设置在若干沉降监测点上，其中，所述若干个沉降监测点呈线式排列。其中，所述线式排列可以为直线或曲线，作为本实施例的一种优选，相邻的沉降监测点等距设置。
步骤3中包括如下步骤：
步骤3.1：调整所述第一激光器1和所述若干光感位移传感器2的角度，使所述第一激光器能够照射到所述若干光感位移传感器2，并采集所述若干光感位移传感器2上的照射点的高程。步骤4中包括如下步骤：
步骤4.1：通过其中一个光感位移传感器2背面设有的第二激光器221照射与所述其中一个光感位移传感器2相邻的光感位移传感器2，并采集所述相邻的光感位移传感器2上的照射点的高程；
步骤4.2：通过步骤4.1中的方法，采集所有沉降监测点上光感位移传感器2上的照射点的高程。
在本实施例中，经过一个沉降区间，再次通过第一激光器1照射所述若干光感位移传感器2，采集再次照射而收集到的照射点的高程，通过对相同照射点的高程值进行比较，即得该照射点的沉降值。
所述若干个光感位移传感器2均连接于所述处理电路。
本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。