[发明专利]一种高支模形变监测预警方法

摘要

本发明公开了一种高支模形变监测预警方法，选取至少一根立杆作为高支模的形变监测对象并用高支模形变监测预警设备对形变监测对象进行形变监测；高支模形变监测预警设备设有数据采集处理服务器和形变测量构件；形变测量构件在其所对应的立杆的每一个节点位置上固定安装有一个管夹；形变测量构件对应其所在立杆的两个相邻管夹设有三个万向节和两根杆件，形变测量构件对应每一根杆件均设有一个倾角传感器，每一个倾角传感器均固定在其对应的杆件上；数据采集处理服务器能够计算出高支模在每一根作为形变监测对象的立杆所在部位的形变状况。本发明能够在不影响高支模结构的前提下实现对高支模形变的自动化监测。

主权项

1.一种高支模形变监测预警方法，所应用的高支模的组成构件中含有多根竖向布置的立杆(1)和多根水平布置的横杆(2)，并且，所述立杆(1)与所述横杆(2)的连接位置称为该立杆(1)的节点(1a)，其特征在于：所述的高支模形变监测预警方法包括：选取至少一根所述立杆(1)作为所述高支模的形变监测对象并用高支模形变监测预警设备对所述形变监测对象进行形变监测；所述的高支模形变监测预警设备设有数据采集处理服务器并对应每一根所述作为形变监测对象的立杆(1)设有一套形变测量构件(3)；每一套所述形变测量构件(3)均在其所对应的立杆(1)的每一个所述节点(1a)位置上固定安装有一个管夹(31)，每一个所述管夹(31)均设有安装平面(31a)，安装在同一根所述立杆(1)上的各个所述管夹(31)的安装平面(31a)位于同一竖直平面；每一套所述形变测量构件(3)均对应其所在立杆(1)的两个相邻所述管夹(31)设有三个万向节(32)和两根杆件(33)，对于所述两个相邻管夹(31)及该两者对应的三个万向节(32)和两根杆件(33)来说：第一根所述杆件(33)的上端通过第一个所述万向节(32)与位于上方的所述管夹(31)的安装平面(31a)连接，第二根所述杆件(33)的下端通过第二个所述万向节(32)与位于下方的所述管夹(31)的安装平面(31a)连接，所述第一根杆件(33)的下端与所述第二根杆件(33)的上端通过第三个所述万向节(32)相连，其中，每一套所述形变测量构件(3)的各根杆件(33)的长度相等，位于同一根所述立杆(1)上的各个所述万向节(32)在对应安装平面(31a)上的安装位置位于同一条竖向直线上，连接在同一个所述安装平面(31a)上的两个所述万向节(32)紧靠在一起；每一套所述形变测量构件(3)对应每一根所述杆件(33)均设有一个倾角传感器(34)，每一个所述倾角传感器(34)均固定在其对应的杆件(33)上，且每一个所述倾角传感器(34)的轴线与其对应的杆件(33)的轴向相平行；所述数据采集处理服务器能够实时接收每一套所述形变测量构件(3)的每一个所述倾角传感器(34)的实时输出信号，并能够按以下步骤计算出所述高支模在每一根所述作为形变监测对象的立杆(1)所在部位的形变状况：步骤S1、以所述形变测量构件(3)的位于最下方的万向节(32)在初始时刻的中心位置为原点O、竖向方向为Z轴建立空间直角坐标系OXYZ，其中，原点O的空间坐标记为(X0＝0，Y0＝0，Z0＝0)；步骤S2、将所述步骤S1的形变测量构件(3)中全部连接在两根所述杆件(33)之间的万向节(32)的中心位置、全部连接在同一个所述安装平面(31a)上的两个万向节(32)之间的中心位置、位于最上方的所述万向节(32)的中心位置作为形变测量点，将各个所述形变测量点由下至上依次进行编号并记为Tk，k为所述形变测量点的序号且1≤k≤n，n为所述形变测量构件(3)的形变测量点数量，并将位于第k个所述形变测量点Tk与第k‑1个所述形变测量点Tk‑1之间的杆件(33)编号为k，其中，k取值为1时，第k‑1个即第0个所述形变测量点即为所述原点O；并且，将第n个所述形变测量点Tn在所述初始时刻的Z轴坐标记为Z′n；步骤S3、按以下公式计算相邻两个所述形变测量点之间的实时高度差、所述n个形变测量点的实时空间坐标：Xk＝Δk·tanαkYk＝Δk·tanβkZk＝Δk+Zk‑1其中，αk和βk均为安装在所述编号为k的杆件(33)上的倾角传感器(34)的实时输出信号所转换的实时传感角度，分别表示所述编号为k的杆件(33)在ZOX平面的投影与Z轴之间的实时夹角和所述编号为k的杆件(33)在ZOY平面的投影与Z轴之间的实时夹角，L为所述杆件(33)的长度，Δk为第k个所述形变测量点Tk与第k‑1个所述形变测量点Tk‑1之间的实时高度差，(Xk，Yk，Zk)为第k个所述形变测量点Tk的实时空间坐标，Zk‑1为第k‑1个所述形变测量点Tk‑1的实时Z轴坐标；k取值为1时，Zk‑1即Z0＝0为所述原点O的Z轴坐标；步骤S4、计算所述高支模在所述步骤S1的形变测量构件(3)所在立杆(1)部位的形变状况，包括：所述高支模在所述步骤S1的形变测量构件(3)所在立杆(1)部位的实时沉降SE＝Zn‑Z′n，其中，Zn为第n个所述形变测量点Tn的实时Z轴坐标；所述高支模在所述步骤S1的形变测量构件(3)所在立杆(1)部位的实时层间横向位移，其中，将所述立杆(1)位于其相邻两个所述节点(1a)之间的空间称为层，并对所述立杆(1)的各层由下至上依次进行编号，第i层的实时层间横向位移i为正整数且