[发明专利]一种基坑围护结构位移监测系统

说明书

一种基坑围护结构位移监测系统，信号发射接收模块下达指令，发射激光信号并接收反射回的激光信号；坐标标定模块计算围护结构上被扫描点在基坑空间坐标下的具体位置，并将轮廓仪坐标系转化为工作坐标系；数据处理模块将围护结构在挖掘机工作坐标系下第i阶段与第i+1阶段的围护结构被扫描点的坐标进行标定并记录，利用土方开挖i阶段与i+1阶段的平面坐标进行位移计算，得到围护结构位移Lsubgt;i‑i+1/subgt;，并与围护结构深度信息进行匹配；结合土方开挖时间t进行计算，得到前后土方开挖阶段的围护结构位移速率vsubgt;i‑i+1/subgt;。数据传输模块将数据处理信息传输至PC终端模块，PC终端模块处理数据信息，并最终将时间与基坑围护结构位移、位移速率结合的4D云图通过显示器展示。

技术领域

本发明涉及一种基坑围护结构位移监测系统

背景技术

随着我国城市经济的发展，国土空间越来越紧张，地下空间的开发力度加大，基坑工程得以快速发展。

基坑土方开挖过程中，基坑围护结构位移是基坑工程的重要参考指标，它可以反映基坑开挖过程中的稳定性，同时可预防基坑突然破坏导致的安全事故，为基坑的安全性分析提供可靠支撑。

现阶段针对土方开挖过程中围护结构位移无法作出较为精确的监测。其次，基坑开挖阶段中实时监测围护结构位移的可行性技术多集中于传统的加设测斜管、测斜仪等监测方式，造价相对较高。因此，为实现基坑开挖过程中基坑围护结构的精确观测，提供实时观测结果，降低造价，发明了一种基于挖掘机扫描的围护结构位移监测系统。

发明内容

本发明要克服现有技术在基坑开挖过程中基坑围护结构缺乏实时监测的局限性，提出一种围护结构位移监测系统。

一种基坑围护结构位移监测系统，其特征在于，包括：信号发射接收模块、坐标标定模块、数据处理模块、数据传输模块、PC终端模块。信号发射接收模块受驾驶室控制开关指令发射激光信号并接收反射回的激光信号；坐标标定模块计算围护结构上被扫描点6在基坑空间坐标下的具体位置，并将轮廓仪坐标系转化为工作坐标系；数据处理模块将围护结构在挖掘机工作坐标系下第i阶段与第i+1阶段的围护结构被扫描点6的坐标进行标定并记录，由围护结构竖向位移很小，忽略围护结构竖向位移，利用土方开挖i阶段与i+1阶段的平面坐标进行位移计算，得到围护结构位移L_i-i+1，并与围护结构深度信息进行匹配；此外，结合土方开挖时间t进行计算，可得到前后土方开挖阶段的围护结构位移速率v_i-i+1。数据传输模块利用传感器将数据处理信息传输至PC终端模块，PC终端模块对数据信息进行编程处理，并最终将时间与基坑围护结构位移、位移速率结合的4D云图通过显示器展示。

信号发射接收模块1，信号发射接收模块包括控制开关、激光轮廓仪和信号接收装置。信号发射接收模块中的控制开关用于发送信号采集指令，当接收到控制开关的采集指令后激光轮廓仪发射激光信号，激光信号在遇到围护结构被扫描点6后直线返回，同时信号接收装置接收反射回来的激光。单光子二极管在信号激光发射与接收的同时各打上击穿标记，并进一步利用时间—数字转换器给击穿标记打上时间戳信息，得到激光传播的总时间t。

坐标标定模块2，坐标标定模块包括距离标定子模块、轮廓仪坐标标定子模块和坐标转换子模块，距离标定子模块通过激光传播的总时间t计算被扫描点6距离挖掘机上激光轮廓仪的距离S₀，计算方法如式1。轮廓仪坐标标定子模块通过挖掘机上激光轮廓仪在轮廓仪坐标系下的坐标(x₀,y₀,z₀)、挖掘机机械臂上激光轮廓仪与水平面的夹角及监测点位距离激光轮廓仪的距离S₀计算被扫描点6在轮廓仪坐标系下的坐标(x₁，y₁，z₁)，具体计算方法如式(2)～(4)：

S₀＝t×v÷2   (1)