[发明专利]一种大直径单桩轴线垂直度实时监测系统

说明书

本申请的目的是提供一种大直径单桩轴线垂直度实时监测系统，包括激光测距仪、三轴倾角计、通讯模块以及后台显示装置，所述激光测距仪和三轴倾角计将所测量的桩帽与桩柱间的夹角数据以及桩帽的水平数据通过通讯模块传输至后台显示装置。本申请利用激光测距仪来测量桩帽与铁砧的夹角即测量桩柱与桩帽的夹角，利用三轴倾角计来测量桩帽的水平程度，提高了施工工程中的自动化程度，降低了人为影响因素，提高了海上风电基础桩其垂直度的监测精度以及施工效率。

技术领域

本申请涉及海上风电基础结构监测技术领域，尤其涉及一种大直径单桩轴线垂直度实时监测系统。

背景技术

海上风电机组基础结构有重力式结构、高桩承台结构、单桩结构、多桩结构、三角架结构、导管架结构、浮式结构等。而海上风电机组单桩基础结构因为其结构简单、施工周期短、造价低等优点，在海上风电建设中的应用越来越广泛。但是，大直径单管桩沉桩的关键技术和难点是单管桩垂直度控制，而单管桩垂直度是保证施工质量和风机运营期安全的一个重要参数。根据风机基础施工技术要求，钢管桩沉桩允许偏差：位置允许偏差≤50cm，高程允许偏差≤5cm，基础顶法兰水平度(桩轴线倾斜度)偏差≤3‰。如上，随着施工质量要求不断提高，对大直径钢管桩的沉桩技术提出了更高的要求，同时对施工过程中单管桩垂直度的控制也提出了更高的要求。

目前，现有技术中对单桩垂直度监测的常规办法为垂线法，一般采用外挂2个高2米的吊锤线，分别在X向和Y向，根据2米的吊锤线来观测桩身垂直度。然而，垂线法虽简单方便，但是易受锤击和风力等因素影响晃动，精度受人为影响较大，显然不能满足目前的精度要求。另外，东风电场基础桩施工采用全站仪观测法来实现对垂直度的控制，但是全站仪观测法操作较为复杂，不简便。综上，鉴于垂线法和全站仪观测法均有其自身的不足，常规的监测手段难以满足当前形势下对大直径单桩基础轴线垂直度监测的要求。所以有必要设计出一种适合海上施工的大直径单桩基础轴线垂直度监测系统，以满足海上风电单桩基础结构的施工要求。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种可满足海上风电单桩基础结构施工要求的大直径单桩轴线垂直度实时监测系统，以解决现有常规监测手段监测精度低、操作复杂、易受人为因素影响等问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种大直径单桩轴线垂直度实时监测系统，该系统包括：

激光测距仪、三轴倾角计、通讯模块以及后台显示装置，所述激光测距仪和三轴倾角计将所测量的桩帽与桩柱间的夹角数据以及桩帽的水平数据通过通讯模块传输至后台显示装置。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述激光测距仪由激光光源、CCD相机和数据处理及传输模块组成，所述激光光源、CCD相机和桩柱呈三角形配置。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述激光测距仪安装在桩帽底部。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述激光测距仪通过打孔安装在桩帽底部。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述三轴倾角计由微控制单元MCU、三轴MEMS加速度计、模数转换模块以及通讯单元组成。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述三轴倾角计安装固定在桩帽上。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述通讯模块采用无线Zigbee模块。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述无线Zigbee模块采用贴片邮票孔封装。

进一步地，上述大直径单桩轴线垂直度实时监测系统中，所述激光测距仪、三轴倾角计以及通讯模块中均安装有减震器。