地铁基坑位移监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种地铁基坑位移监测系统，其包括，基坑侧壁应力检测装置，其用于检测预选的多个候选监测点的应力值；数据库，其预存有待监测基坑的三维模型；从所述三维模型上的选取应力值最小的所述候选监测点，并在该候选监测点所在的水平线上间隔2?6米确定一监测点；测量柱，其设置在所述待监测基坑的内部；所述测量柱朝向所述待监测基坑的侧壁上分别设置一距离传感器和一角度仪。本系统通过检测待监测基坑侧壁的应力值来确定待监测基坑的位移监测点，然后检测每个监测点与测量柱之间的距离和角度的变化情况，实现监测地铁基坑位移的目的。
【专利说明】
地铁基坑位移监测系统
技术领域
[0001 ]本发明属于地铁基坑领域，特别涉及一种地铁基坑位移监测系统。
【背景技术】
[0002]城市地铁是我国近几年来基础建设投资的热点，大力发展城市地铁已经成为大中型城市市政建设的重点。而我国地铁大部分都深埋于地下十几二十米，甚至更深，确保施工安全必不可少。统计分析发现，任何一起基坑事故无一例外地与监测不力或险情预报不准确有关。所以基坑的安全稳定状态决定了整个工程建设能否顺利完成，基坑相关的各项位移监测在地铁施工中的更是占有非常重要的位置。
[0003]基坑位移监测包括水平位移监测、竖向位移监测、深层水平位移监测、倾斜监测等等。它是由基坑开挖引起的围护结构或周边环境上的监测点沿着某一方向的位移分量。由于基坑监测对数据的精度和监测的频率往往要求较高，而由于施工现场开挖场地条件以及恶劣环境的限制，监测过程需要花费，且时常有监测数据出错的情况发生，因此采用更为先进的监测技术非常有必要。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]本发明还有一个目的是提供一种地铁基坑位移监测系统，本系统利用基坑侧壁应力检测装置检测地铁基坑各个侧壁的应力值，并在应力值小的位点所在的水平线上选取多个监测点，将每个监测点的坐标响应地标记在以测距传感器为中心的XY坐标轴上，通过比对每个监测点不同时间的坐标位点获得该监测点的水平位移值和竖直位移值。本系统选取应力值小的位点作为监测点，通过监测监测点的的水平位移值和竖直位移值，能够最准确地检测地铁基坑的位移情况。
[0006]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供一种地铁基坑位移监测系统，包括
[0007]基坑侧壁应力检测装置，其用于检测预选的多个候选监测点的应力值，并将每个所述候选监测点的应力值上传至所述数据库中；
[0008]数据库，其预存有待监测基坑的三维模型;所述数据库其接收所述应力值，并将所述应力值按照其所对应的所述候选监测点的位置信息标记在所述三维模型中；同时，从所述三维模型上的选取应力值最小的所述候选监测点，并在该候选监测点所在的水平线上间隔2-6米确定一监测点；
[0009]测量柱，其设置在所述待监测基坑的内部;所述测量柱朝向所述待监测基坑的侧壁上分别设置一距离传感器和一角度仪;所述距离传感器用于检测所述测量柱到该距离传感器所朝向的侧壁的第一距离值和所述测量柱与该距离传感器所朝向的侧壁上的所述监测点的第二距离值，并将所述第一距离值和所述第二距离值上传至所述数据库中；所述角度仪用于测量所述监测点的投影至所述测量柱所在平面时，所述检测柱的竖直方向与所述投影与角度仪连线的夹角值，并将所述夹角值上传至所述数据库中；
[0010]其中，所述数据库接收所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值按照所述监测点的对应关系存储。
[0011]预先在待监测地铁基坑的侧壁的竖直方向上等间距确定多个候选监测点，利用基坑侧壁应力检测装置检测每个候选监测点的应力值，在应力值最小的候选监测点所在水平线上确定多个监测点，然后利用测量柱上的距离传感器、角度仪监测每个监测点的位置变化。本系统选取应力值小的位点作为监测点，在第一时间发现地铁基坑的位移变化情况，确保基坑安全。
[0012]优选的是，所述的地铁基坑位移监测系统中，所述三维模型上还标注所述距离传感器在其所朝向的所述待监测基坑的侧壁的投影位点；
[0013]且，所述三维模型上每一面所述待监测接坑的侧壁的图象上均以所述投影位点为中心建立XY坐标系。
[0014]优选的是，所述的地铁基坑位移监测系统中，还包括一计算模块，所述计算模块用于计算所述监测点的位置值;所述计算模块的具体操作过程为:
[0015]所述计算模块将所述距离传感器、所述距离传感器在所述侧壁上的投影和一所述监测点构建直角三角形，并且所述计算模块从所述数据库中调取一所述监测点的所述第一距离值和所述第二距离值，并利用勾股定理获得所述监测点与所述距离传感器在所述侧壁上的投影的第三距离值；
[0016]所述计算模块根据所述第三距离值和所述夹角确定所述监测点在所述XY坐标系的坐标信息，并将所述位置信息按照所述监测点的对应关系标注在所述三维模型上。
[0017]距离传感器和距离传感器在侧壁上的投影垂直于该侧壁，故，距离传感器和距离传感器在侧壁上的投影构成一直角三角形，已知该直角三角形的一个直角边第一距离值和斜边的第二距离值，计算模块利用勾股定理得到距离传感器在侧壁上的投影到监测点的第三距离值，利用第三距离值和夹角值可以在在XY坐标系标记出该监测点为位置。
[0018]优选的是，所述的地铁基坑位移监测系统中，所述距离传感器和所述角度仪间隔预定时间检测所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值上传至所述数据库；
[0019]所述数据库接收所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值按照时间顺序存储。
[0020]本系统间隔预定时间检测监测点的第一距离值、第二距离值和夹角值，计算模块可以确定监测点在不同时间点的位置信息，并且利用利用不同时间点的位置信息在XY坐标系绘制检测点的位置的移动情况，可以掌握监测点的位移规律。
[0021]优选的是，所述的地铁基坑位移监测系统中，所述计算模块从所述数据库中调取
11、t2......tn时间所述监测点在所述XY坐标系的坐标信息(Xl，y I)、( X2，y2 )......( Xn，yn )，并进行如下计算:
[0022]所述监测点在tj寸间相对于七时间的水平位移AxS: Ax = Xn-Xl ；
[0023]所述监测点在1时间相对于七时间的竖直位移Ay为:Ay = yn-yi;
[0024]所述计算模块将所述水平位移Λχ和所述竖直位移Ay上传至数据库中。
[0025]优选的是，所述的地铁基坑位移监测系统中，所述预定时间为7天。
[0026]预定时间可以认为设定，根据待监测地铁基坑所建的地质情况、土质情况或是地铁基坑建设过程中的具体情况，将预定时间设置为7天、14天或一个月。
[0027]优选的是，所述的地铁基坑位移监测系统中，还包括一监控模块；
[0028]所述监控模块中预设有一水平位移阈值和一竖直位移阈值；
[0029]所述监控模块从所述数据库中调取所述水平位移Λχ和所述竖直位移Ay，当Λχ大于所述水平位移阈值或Ay大于所述竖直位移阈值，则所述监控模块进行预警提醒。
[0030]当监测点的水平位移值或竖直位移值超过水平位移阈值或竖直位移阈值时，监控模块向地铁基坑的安全负责人员发送预警的短信息或邮件，以提醒安全负责人员及时关注监测点，必要时采用预防措施。
[0031]本发明的有益效果如下:
[0032]1、所述的地铁基坑位移监测系统中，本系统根据待监测地铁基坑侧壁上的抵抗外力的应力值来确定监测点，选取侧壁上应力值最小的点作为监测点，该监测点对位移变化最为明显，通过对监测点的位移监控，可以第一时间掌握待监测基坑的位移情况，有效预防危险事故的发生。
[0033]2、所述的地铁基坑位移监测系统中，本系统设置安装有距离传感器和角度仪，并以距离传感器在侧壁上的投影为中心，在该侧壁上确定一XY坐标系，并根据距离传感器和角度仪的检测，在XY坐标系上标记监测点，本系统根据同一监测点不同时间在XY坐标系上的不同位点，同时获得监测点的水平位移和竖直位移。
【具体实施方式】
[0034]下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0035]本发明公开了一种地铁基坑位移监测系统，该系统至少包括:
[0036]基坑侧壁应力检测装置，其用于检测预选的多个候选监测点的应力值，并将每个所述候选监测点的应力值上传至所述数据库中；
[0037]数据库，其预存有待监测基坑的三维模型;所述数据库其接收所述应力值，并将所述应力值按照其所对应的所述候选监测点的位置信息标记在所述三维模型中；同时，从所述三维模型上的选取应力值最小的所述候选监测点，并在该候选监测点所在的水平线上间隔2-6米确定一监测点；
[0038]测量柱，其设置在所述待监测基坑的内部;所述测量柱朝向所述待监测基坑的侧壁上分别设置一距离传感器和一角度仪;所述距离传感器用于检测所述测量柱到该距离传感器所朝向的侧壁的第一距离值和所述测量柱与该距离传感器所朝向的侧壁上的所述监测点的第二距离值，并将所述第一距离值和所述第二距离值上传至所述数据库中；所述角度仪用于测量所述监测点的投影至所述测量柱所在平面时，所述检测柱的竖直方向与所述投影与角度仪连线的夹角值，并将所述夹角值上传至所述数据库中；
[0039]其中，所述数据库接收所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值按照所述监测点的对应关系存储。
[0040]上述方案中，所述三维模型上还标注所述距离传感器在其所朝向的所述待监测基坑的侧壁的投影位点；
[0041]且，所述三维模型上每一面所述待监测接坑的侧壁的图象上均以所述投影位点为中心建立XY坐标系。
[0042]上述方案中，所述的地铁基坑位移监测系统，还包括一计算模块，所述计算模块用于计算所述监测点的位置值;所述计算模块的具体操作过程为:
[0043]所述计算模块将所述距离传感器、所述距离传感器在所述侧壁上的投影和一所述监测点构建直角三角形，并且所述计算模块从所述数据库中调取一所述监测点的所述第一距离值和所述第二距离值，并利用勾股定理获得所述监测点与所述距离传感器在所述侧壁上的投影的第三距离值；
[0044]所述计算模块根据所述第三距离值和所述夹角确定所述监测点在所述XY坐标系的坐标信息，并将所述位置信息按照所述监测点的对应关系标注在所述三维模型上。
[0045]上述方案中，所述距离传感器和所述角度仪间隔预定时间检测所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值上传至所述数据库；
[0046]所述数据库接收所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值按照时间顺序存储。
[0047]上述方案中，所述计算模块从所述数据库中调取。、^……tn时间所述监测点在所述父￥坐标系的坐标信息(11，71)、(12，72)......(xn，yn)，并进行如下计算:
[0048]所述监测点在tj寸间相对于七时间的水平位移AxS: Ax = Xn-Xl ；
[0049]所述监测点在tn时间相对于tl时间的竖直位移Ay为:Ay = yn一yi ；
[0050]所述计算模块将所述水平位移Λχ和所述竖直位移Ay上传至数据库中。
[0051 ]上述方案中，所述预定时间为7天。
[0052]上述方案中，所述的地铁基坑位移监测系统中，还包括一监控模块；
[0053 ]所述监控模块中预设有一水平位移阈值和一竖直位移阈值；
[0054]所述监控模块从所述数据库中调取所述水平位移Λχ和所述竖直位移Ay，当Λχ大于所述水平位移阈值或Ay大于所述竖直位移阈值，则所述监控模块进行预警提醒。
[0055]尽管本发明的实施例已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
【主权项】
1.一种地铁基坑位移监测系统，其特征在于，包括: 基坑侧壁应力检测装置，其用于检测预选的多个候选监测点的应力值，并将每个所述候选监测点的应力值上传至所述数据库中； 数据库，其预存有待监测基坑的三维模型;所述数据库其接收所述应力值，并将所述应力值按照其所对应的所述候选监测点的位置信息标记在所述三维模型中；同时，从所述三维模型上的选取应力值最小的所述候选监测点，并在该候选监测点所在的水平线上间隔2-6米确定一监测点； 测量柱，其设置在所述待监测基坑的内部;所述测量柱朝向所述待监测基坑的侧壁上分别设置一距离传感器和一角度仪;所述距离传感器用于检测所述测量柱到该距离传感器所朝向的侧壁的第一距离值和所述测量柱与该距离传感器所朝向的侧壁上的所述监测点的第二距离值，并将所述第一距离值和所述第二距离值上传至所述数据库中；所述角度仪用于测量所述监测点的投影至所述测量柱所在平面时，所述检测柱的竖直方向与所述投影与角度仪连线的夹角值，并将所述夹角值上传至所述数据库中； 其中，所述数据库接收所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值按照所述监测点的对应关系存储。2.如权利要求1所述的地铁基坑位移监测系统，其特征在于，所述三维模型上还标注所述距离传感器在其所朝向的所述待监测基坑的侧壁的投影位点； 且，所述三维模型上每一面所述待监测接坑的侧壁的图象上均以所述投影位点为中心建立XY坐标系。3.如权利要求2所述的地铁基坑位移监测系统，其特征在于，还包括一计算模块，所述计算模块用于计算所述监测点的位置值;所述计算模块的具体操作过程为: 所述计算模块将所述距离传感器、所述距离传感器在所述侧壁上的投影和一所述监测点构建直角三角形，并且所述计算模块从所述数据库中调取一所述监测点的所述第一距离值和所述第二距离值，并利用勾股定理获得所述监测点与所述距离传感器在所述侧壁上的投影的第二距尚值； 所述计算模块根据所述第三距离值和所述夹角确定所述监测点在所述XY坐标系的坐标信息，并将所述位置信息按照所述监测点的对应关系标注在所述三维模型上。4.如权利要求3所述的地铁基坑位移监测系统，其特征在于，所述距离传感器和所述角度仪间隔预定时间检测所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值上传至所述数据库； 所述数据库接收所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值，并将所述第一距离值、所述第二距离值和所述夹角值按照时间顺序存储。5.如权利要求4所述的地铁基坑位移监测系统，其特征在于，所述计算模块从所述数据库中调取“山……1时间所述监测点在所述乂￥坐标系的坐标信息(?71)、(^72)……U，yn)，并进行如下计算: 所述监测点在tn时间相对于tl时间的水平位移Λχ为:Λχ = χη—Xl; 所述监测点在tn时间相对于tl时间的竖直位移Ay为:Ay = yn—yi ； 所述计算模块将所述水平位移Λχ和所述竖直位移Ay上传至数据库中。6.如权利要求6所述的地铁基坑位移监测系统，其特征在于，所述预定时间为7天。7.如权利要求1所述的地铁基坑位移监测系统，其特征在于，还包括一监控模块； 所述监控模块中预设有一水平位移阈值和一竖直位移阈值； 所述监控模块从所述数据库中调取所述水平位移Λχ和所述竖直位移Ay，当Λχ大于所述水平位移阈值或Ay大于所述竖直位移阈值，则所述监控模块进行预警提醒。
【文档编号】G01B21/04GK106092019SQ201610629718
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月3日 公开号201610629718.6, CN 106092019 A, CN 106092019A, CN 201610629718, CN-A-106092019, CN106092019 A, CN106092019A, CN201610629718, CN201610629718.6
【发明人】霍立飞, 陈荣, 田军, 王聪
【申请人】中交三公局（北京）工程试验检测有限公司