建筑物混凝土结构全高垂直度监测装置的制作方法

本发明涉及建筑物施工技术领域，尤其涉及一种建筑物混凝土结构全高垂直度监测装置。

背景技术：

随着经济的发展，为适应现代化城市环境需求，近年具有复杂外型的超大规模的高层建筑物数量不断增多，建筑物的高度超过100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑物，由于主楼结构为混凝土、并且高度超高的原因，高层建筑物的混凝土结构倾斜问题对建筑物危害比较大，对高层建筑物的使用寿命有直接影响。并且倾斜在达到建筑设计指标极限以上时，会危及建筑物的安全，同时，当建筑物受到地震和地质灾害的影响下，也需要建筑物混凝土结构全高垂直度进行监测。按照一般情况，建筑物混凝土结构全高垂直度测量控制主要是对建筑物混凝土结构主体楼层轴线竖向偏差测量。目前传统的监测方法是“天顶法”，即使用天顶仪将下面楼层的定位点通过预留孔道穿过楼层传递到建筑物施工楼层面上。但由于天顶法的观测高度限制的原因，需要进行基准点转换，从而不可避免的产生累积误差。而且在建筑物混凝土结构中，叠加结构自身的竖向变形，该误差还将被加剧放大。因此，必须按照施工和设计的要求对高层建筑物混凝土结构进行全高垂直度变形量监测。由此，提供一种在超高层建筑物混凝土结构施工中，能够始终监测整个建筑物施工的全高垂直度变形量，消除传统方法中的累积误差，成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：为解决上述问题，本发明针对现有技术的不足，提供了建筑物混凝土结构全高垂直度监测装置，能够监测整个建筑物混凝土结构全高垂直度变形量，消除传统方法中的累积误差。

技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

建筑物混凝土结构全高垂直度监测装置，包括监控中心pc主机、网络链路、主控制器ⅰ、主控制器ⅱ、主控制器ⅲ、主控制器n、一体化测头ⅰ、一体化测头ⅱ、一体化测头ⅲ、一体化测头n；

所述监控中心pc主机作为整个监测装置的上位机采用计算机、其计算机中安装控制软件和数据库，所述监控中心pc主机通过网络链路连接有多个结构相同的主控制器ⅰ、主控制器ⅱ、主控制器ⅲ、主控制器n，且每一个主控制器的输入端连接有一个一体化测头，其中，所述主控制器ⅰ连接一体化测头ⅰ，所述主控制器ⅱ连接一体化测头ⅱ，所述主控制器ⅲ连接一体化测头ⅲ，所述主控制器n连接一体化测头n,所述网络链路可通过无线链路、有线链路、光纤链路传递方式组成。

本发明的测点硬件组成，包括主控制器模块、一体化测头模块，主要有两个功能，一是主控制器模块通过电力线与前端测点的一体化测头进行数据传输，控制一体化测头进行数据采集，二是主控制器模块通过网络链路接口与监控中心pc主机建立网络链路链接,实现数据的通信,便于监控中心pc主机的远程管理和控制。其中，主控制器模块发指令给一体化测头模块，使其完成启动一体化测头模块的水平位移双轴倾角传感器、垂直位移三轴倾角传感器完成一体化测头的数据采集监测；

作为主控制器核心器件的主控stm32f4微控制器分别与主控电源模块、网络链路接口、存储器、时钟/复位电路、测点stm32f4微控制器连接，所述测点stm32f4微控制器分别与测点电源模块、led测点显示模块、水平位移双轴倾角传感器、垂直位移三轴倾角传感器连接。

所述主控制器模块和一体化测头模块的供电是由ac电源输入后、通过ac/dc电源转换外接一个变压器的处理后的直流电源分别提供给主控电源模块、测点电源模块。

所述水平位移双轴倾角传感器用于建筑物在水平面内的位移监测，输出水平面内的x轴、y轴两路数字信号后，进入测点stm32f4微控制器进行数据计算处理，处理过后得到实际的角度值，输出到主控stm32f4微控制器上，所述主控stm32f4微控制器分别输出x轴、y轴的水平角度值通过网络链路上传给监控中心pc主机，供监控中心pc主机使用。

所述垂直位移三轴倾角传感器用于建筑物在三维空间内的位移监测，输出三维空间内的x轴、y轴、z轴三路数字信号后，进入测点stm32f4微控制器进行数据计算处理，处理过后得到三维空间实际的角度值，输出到主控stm32f4微控制器上，所述主控stm32f4微控制器分别输出x轴、y轴、z轴的空间角度值通过网络链路上传给监控中心pc主机，供监控中心pc主机使用。

所述主控stm32f4微控制器、测点stm32f4微控制器选用armcortex-m4处理器的芯片stm32f429，所述水平位移双轴倾角传感器选用传感器双轴相互垂直的双轴加速度传感器芯片adxl202，所述垂直位移三轴倾角传感器选用传感器三轴的加速度传感器adxl345；并且测点硬件的主控制器模块、一体化测头模块都嵌入在封装于测点盒体中，测点盒体防水等级ip55。

所述监控中心pc主机将接收到的一体化测头采集到的全高垂直度位移相关参数存储在数据库中，按照设定的时间段，将数据库中的垂直度位移相关参数描绘成垂直度变化曲线，可精确得出建筑物建筑物混凝土结构全高垂直度的变化。

所述测点盒体，包括测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ、测点盒体n，所述测点盒体呈中空l形的正方体+扁平长方体组合体结构设置，其腔内封装有测点硬件的主控制器模块、一体化测头模块，其下层伸出一端的扁平长方体上设有呈水平方向设置的矩形有机玻璃光靶，所述有机玻璃光靶上设有刻度环网格、并且与有机玻璃光靶相交的测点盒体侧面上设有led测点显示模块；

安装使用本发明的监测装置时，取建筑物混凝土结构大角下端为低点标高点，将其固定设置为监测基准点，将激光垂准仪固定设置在监测基准点上；取监测基准点竖直方向向上的建筑物混凝土结构大角上端为高点标高点，所述测点盒体n设置在高点标高点上，所述监测基准点、测点盒体n竖直方向之间呈四等分自下向上依次设有测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ；

开启激光垂准仪发出激光束，并在测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ、测点盒体n的各自有机玻璃光靶上分别接收到激光束的第一、第二、第三及第四个激光点，依次自下向上调整测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ的位置，使得有机玻璃光靶上分别接收到激光束的第一、第二、第三及第四个激光点处在刻度环网格的零位；

同时，调整测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ、测点盒体n的水平位置，使其各自的led测点显示模块显示测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ、测点盒体n分别处于水平位置状态，并将测点盒体ⅰ、测点盒体ⅱ、测点盒体ⅲ、测点盒体n分别固定在建筑物混凝土结构大角上，确认被监测各点的实际点位；

确认被监测各点的实际点位后，使本发明的主控制器模块的数据输出为测点盒体在水平和铅直状态下，能够监测整个建筑物混凝土结构全高垂直度变形量，启动主控制器模块对一体化测头模块进行控制，其输出的数据通过网络链路输出到监控中心pc主机，监控中心pc主机将接收到的一体化测头采集到的全高垂直度位移相关参数存储在数据库中，按照设定的时间段，将数据库中的垂直度位移相关参数描绘成垂直度变化曲线，可精确得出建筑物建筑物混凝土结构全高垂直度的变化，直至完成对建筑物混凝土结构按总高度划分的全高垂直度检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公开的建筑物混凝土结构全高垂直度监测装置，包括监控中心pc主机、网络链路、主控制器ⅰ-n、一体化测头ⅰ-n；监控中心pc主机通过网络链路连接有多个结构相同的主控制器ⅰ、主控制器ⅱ、主控制器ⅲ、主控制器n，主控制器ⅰ连接一体化测头ⅰ，主控制器ⅱ连接一体化测头ⅱ，主控制器ⅲ连接一体化测头ⅲ，主控制器n连接一体化测头n；主控stm32f4微控制器分别与主控电源模块、网络链路接口、存储器、时钟/复位电路、测点stm32f4微控制器连接，测点stm32f4微控制器分别与测点电源模块、led测点显示模块、水平位移双轴倾角传感器、垂直位移三轴倾角传感器连接；可连续监测整个结构的全高垂直度变形量，消除传统方法中的累积误差，可供同类工程参考与借鉴。

附图说明

图1是本发明的组成结构示意图；

图2是本发明的测点硬件组成结构示意图；

图3是本发明的测点盒体结构示意图；

图4是本发明的激光垂准仪安装调试时结构示意图；

图5是本发明的监测时结构示意图；

图中：1-监控中心pc主机、2-网络链路、3-主控制器ⅰ、4-主控制器ⅱ、5-主控制器ⅲ、6-主控制器n、7-一体化测头ⅰ、8-一体化测头ⅱ、9-一体化测头ⅲ、10-一体化测头n、11-主控stmf4微控制器、12-主控电源模块、13-网络链路接口、14-存储器、15-时钟/复位电路、16-测点stm32f4微控制器、17-测点电源模块、18-led测点显示模块、19-有机玻璃光靶、20-水平位移双轴倾角传感器、21-垂直位移三轴倾角传感器、22-激光垂准仪、23-测点盒体ⅰ、24-测点盒体ⅱ、25-测点盒体ⅲ、26-测点盒体n、27-激光束、28-监测基准点、29-测点盒体、30-刻度环网格。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

需要注意的是，这里的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”只是为了便于描述本发明而定义的示例性方向，如图1所示，纸面上侧方向为“上”，纸面下侧方向为“下”，纸面左侧方向为“左”，纸面右侧方向为“右”，纸面后侧方向为“后”，纸面前侧方向为“前”，纸面左右方向为“纵向”，纸面前后方向为“横向”。当然本领域技术人员在本发明的基础上理解，也可以其它方式定义“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方向，同样落入本发明的保护范围之内。

如图1所示，是本发明的组成结构示意图，包括监控中心pc主机1、网络链路2、主控制器ⅰ3、主控制器ⅱ4、主控制器ⅲ5、主控制器n6、一体化测头ⅰ7、一体化测头ⅱ8、一体化测头ⅲ9、一体化测头n10；

所述监控中心pc主机1作为整个监测装置的上位机采用计算机、其计算机中安装控制软件和数据库，所述监控中心pc主机1通过网络链路2连接有多个结构相同的主控制器ⅰ3、主控制器ⅱ4、主控制器ⅲ5、主控制器n6，且每一个主控制器的输入端连接有一个一体化测头，其中，所述主控制器ⅰ3连接一体化测头ⅰ7，所述主控制器ⅱ4连接一体化测头ⅱ8，所述主控制器ⅲ5连接一体化测头ⅲ9，所述主控制器n6连接一体化测头n10,所述网络链路2可通过无线链路、有线链路、光纤链路传递方式组成。

如图2所示，本发明的测点硬件组成结构示意图，其测点硬件组成包括主控制器模块、一体化测头模块，主要有两个功能，一是主控制器模块通过电力线与前端测点的一体化测头进行数据传输，控制一体化测头进行数据采集，二是主控制器模块通过网络链路接口13与监控中心pc主机1建立网络链路2链接,实现数据的通信,便于监控中心pc主机1的远程管理和控制。其中，主控制器模块发指令给一体化测头模块，使其完成启动一体化测头模块的水平位移双轴倾角传感器20、垂直位移三轴倾角传感器21完成一体化测头的数据采集监测；

作为主控制器核心器件的主控stm32f4微控制器11分别与主控电源模块12、网络链路接口13、存储器14、时钟/复位电路15、测点st32mf4微控制器16连接，所述测点stm32f4微控制器16分别与测点电源模块17、led测点显示模块18、水平位移双轴倾角传感器20、垂直位移三轴倾角传感器21连接。

所述主控制器模块和一体化测头模块的供电是由ac电源输入后、通过ac/dc电源转换外接一个变压器的处理后的直流电源分别提供给主控电源模块12、测点电源模块17。

所述水平位移双轴倾角传感器20用于建筑物在水平面内的位移监测，输出水平面内的x轴、y轴两路数字信号后，进入测点stm32f4微控制器16进行数据计算处理，处理过后得到实际的角度值，输出到主控stm32f4微控制器11上，所述主控stm32f4微控制器11分别输出x轴、y轴的水平角度值通过网络链路2上传给监控中心pc主机1，供监控中心pc主机1使用。

所述垂直位移三轴倾角传感器21用于建筑物在三维空间内的位移监测，输出三维空间内的x轴、y轴、z轴三路数字信号后，进入测点stm32f4微控制器16进行数据计算处理，处理过后得到三维空间实际的角度值，输出到主控stm32f4微控制器11上，所述主控stm32f4微控制器11分别输出x轴、y轴、z轴的空间角度值通过网络链路2上传给监控中心pc主机1，供监控中心pc主机1使用。

所述主控stm32f4微控制器11、测点stm32f4微控制器16选用armcortex-m4处理器的芯片stm32f429，所述水平位移双轴倾角传感器20选用传感器双轴相互垂直的双轴加速度传感器芯片adxl202，所述垂直位移三轴倾角传感器21选用传感器三轴的加速度传感器adxl345；并且测点硬件的主控制器模块、一体化测头模块都嵌入在封装于测点盒体29中，测点盒体29防水等级ip55。

所述监控中心pc主机1将接收到的一体化测头采集到的全高垂直度位移相关参数存储在数据库中，按照设定的时间段，将数据库中的垂直度位移相关参数描绘成垂直度变化曲线，可精确得出建筑物建筑物混凝土结构全高垂直度的变化。

如图3-图5所示，所述测点盒体29，包括测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ25、测点盒体n26，所述测点盒体29呈中空l形的正方体+扁平长方体组合体结构设置，其腔内封装有测点硬件的主控制器模块、一体化测头模块，其下层伸出一端的扁平长方体上设有呈水平方向设置的矩形有机玻璃光靶30，所述有机玻璃光靶30上设有刻度环网格31、并且与有机玻璃光靶30相交的测点盒体29侧面上设有led测点显示模块18；

安装使用本发明的监测装置时，取建筑物混凝土结构大角下端为低点标高点，将其固定设置为监测基准点28，将激光垂准仪1固定设置在监测基准点28上；取监测基准点28竖直方向向上的建筑物混凝土结构大角上端为高点标高点，所述测点盒体n26设置在高点标高点上，所述监测基准点28、测点盒体n26竖直方向之间呈四等分自下向上依次设有测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ；

开启激光垂准仪22发出激光束27，并在测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ25、测点盒体n26的各自有机玻璃光靶30上分别接收到激光束27的第一、第二、第三及第四个激光点，依次自下向上调整测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ的位置，使得有机玻璃光靶30上分别接收到激光束27的第一、第二、第三及第四个激光点处在刻度环网格31的零位；

同时，调整测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ、测点盒体n26的水平位置，使其各自的led测点显示模块18显示测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ、测点盒体n26分别处于水平位置状态，并将测点盒体ⅰ23、测点盒体ⅱ24、测点盒体ⅲ、测点盒体n26分别固定在建筑物混凝土结构大角上，确认被监测各点的实际点位；

确认被监测各点的实际点位后，使本发明的主控制器模块的数据输出为测点盒体29在水平和铅直状态下，能够监测整个建筑物混凝土结构全高垂直度变形量，启动主控制器模块对一体化测头模块进行控制，其输出的数据通过网络链路2输出到监控中心pc主机1，监控中心pc主机1将接收到的一体化测头采集到的全高垂直度位移相关参数存储在数据库中，按照设定的时间段，将数据库中的垂直度位移相关参数描绘成垂直度变化曲线，可精确得出建筑物建筑物混凝土结构全高垂直度的变化，直至完成对建筑物混凝土结构按总高度划分的全高垂直度检测。

上述实施方式只为说明本发明的技术特点以及构思，其目的是在于让熟悉本领域此项技术的技术人员能够了解本发明的内容并且加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质以及实施方式所作的等效变化或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围内。