阅读说明：本技术 一种工程上的位移监测方法及设备 (Displacement monitoring method and device in engineering ) 是由 张洪奎 徐江桥 刘道乾 孙伟 郭爱玲 杨冬 丁斯江 李望 彭正嵬 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本申请提出一种工程上的位移监测方法及设备,方法包括：激光发射装置接收预设指令,以第一预设脉冲波形发射十字条带激光束；激光感应标靶接收所述十字条带激光束,读取十字条带上若干个点的坐标值,根据所述坐标值确定所述十字条带交点的位置信息,并发送到激光发射装置,以便激光发射装置将所述十字条带交点的位置信息发送到远程平台,以通过远程平台监测地质位移,本申请提出的位移监测方法通过发射十字激光束配合感应标靶的取点计算能够提高工程上大距离位移监测的精度。(The application provides a displacement monitoring method and equipment in engineering, wherein the method comprises the following steps: the laser emitting device receives a preset instruction and emits a cross-shaped strip laser beam in a first preset pulse waveform; the laser induction target receives the cross strip laser beam, reads the coordinate values of a plurality of points on the cross strip, determines the position information of the cross strip intersection point according to the coordinate values, and sends the position information to the laser emission device, so that the laser emission device sends the position information of the cross strip intersection point to the remote platform, and geological displacement is monitored through the remote platform.)

一种工程上的位移监测方法及设备

技术领域

本申请涉及位移监测技术领域，尤其涉及一种工程上的位移监测方法及设备。

背景技术

工程现场地形复杂多样，很多区域容易发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，因此需要进行地质滑坡微位移监测来实时监测地质情况，***地质滑坡的可能性，提前进行预防。

北斗监测技术是地质位移监测的常用技术手段，但是北斗监测技术成本较高，工程部署和变更比较复杂，且需要基准站的支持。使用光电位移监测技术可以降低成本呢，且工程部署和变更比较方便，但常用的点源激光束，随着测量距离的增加，激光束随着传播距离的增大会产生发散，投影在激光接收装置上的激光点过大，焦点的精确坐标无法确定，于是降低了大距离位移监测的精度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提出一种工程上的位移监测方法及设备，解决了大距离工程位移监测中光电位移监测精度较低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种工程上的位移监测方法，方法包括：激光发射装置接收预设指令，以第一预设脉冲波形发射十字条带激光束；激光感应标靶接收所述十字条带激光束，读取十字条带上若干个点的坐标值，根据所述坐标值确定所述十字条带交点的位置信息，并发送到激光发射装置，以便激光发射装置将所述十字条带交点的位置信息发送到远程平台，以通过远程平台监测地质位移。

本发明实施例通过激光发射装置发射十字条带激光束，而不是发射点状激光束，能够使得激光束在经过大距离传播后，投射在激光感应标靶上的投影为十字条带状；再通过激光感应标靶选取十字条带上对称的若干组点输出坐标值，从而计算出十字条带交点的精确位置，能够在激光束经过大距离传输之后保证精确得到激光点的位置信息，从而提升大距离位移监测的精确度。

在一个实施方式中，所述激光感应标靶为数字标靶，用于感应并输出激光投影位置的坐标值；且所述数字标靶上有坐标轴。

在一个实施方式中，激光感应标靶接收来自激光发射装置的十字条带激光束，读取十字条带上若干个点的坐标值，根据所述坐标值确定所述十字条带交点的位置信息，具体包括：所述激光感应标靶接收十字条带激光束，以数字形式输出投射在靶面上的十字条带上若干个点的坐标值，其中，条带上点的选取是对称的；根据所述坐标值确定所述十字条带交点的位置坐标。

在一个实施方式中，所述激光发射装置采用十字条带光栅，用以发射十字条带激光束。

在一个实施方式中，所述十字条带激光束是由所述激光发射装置基于第一预设脉冲波形而产生的，具体为：所述激光发射装置根据预设脉冲命令，在接收到所述预设脉冲命令为第一电平时，发射激光，在接收到第二电平时停止发射激光；其中，第一电平为高电平时第二电平为低电平；或者，第一电平为低电平时第二电平为高电平。

在一个实施方式中，所述远程平台监测地质位移，具体包括：所述远程平台根据接收到的十字条带交点的位置信息，按照时间顺序绘制所述目标点的运动曲线，以根据所述运动曲线确定监测地质的位移；所述运动曲线反映工程上的地质位移情况。

在一个实施方式中，所述激光发射装置内部设置震动传感器；所述震动传感器检测到所述激光发射装置的震动频率达到或高于第一预设阈值时，所述激光发射装置暂停工作；在所述震动频率低于第一预设阈值时所述激光发射装置处于工作状态。

本申请实施例通过设置震动传感器实时监测激光发射装置的震动情况，在震动频率过大的情况下停止激光发射，保证了激光发射装置在相对稳定的状态下发射激光，避免激光因震动而产生波动，影响监测精度。

在一个实施方式中，所述激光发射装置内部设置气象传感器，所述气象传感器用于实时监测激光发射装置周围的大气压、湿度、降水、温度、风速和风向中的一个或多个参数，所述一个或多个参数达到相应预设条件时，所述激光发射装置暂停工作。

本申请实施例通过设置气象传感器，实时监测激光发射装置周围的气象情况，在气象条件恶劣以至于影响激光束传播的情况下停止激光发射，可以保证激光发射装置发射的激光束不被外界因素干扰，影响监测精度。

在一个实施方式中，所述激光发射装置和所述激光感应标靶之间通过近距离无线通信方式进行通信；所述激光发射装置通过移动网络通信方式与所述远程平台进行通信。

本申请实施例通过近距离通信方式进行通信，可以在低功耗条件下传输较远距离，在保证信息稳定传输的同时降低激光感应标靶的功耗。

另一方面，本发明实施例提供了一种工程上的位移监测设备，所述设备包括：激光发射装置，用于接收预设指令，以第一预设脉冲波形发射十字条带激光束；还用于将所述十字条带交点的位置信息发送到远程平台；激光感应标靶，用于接收所述十字条带激光束，读取十字条带上若干个点的坐标值，根据所述坐标值确定所述十字条带交点的位置信息，并发送到激光发射装置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种工程上的位移监测设备结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种工程上的位移监测方法流程图；

图3为十字条带激光束投影在激光感应靶面上的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

大型工程现场极有可能发生滑坡、泥石流等地质灾害，而地质灾害对工程的破坏所造成的损失是非常巨大的，因此，实时监测工程现场的地质位移并对灾害发生作出预警和提前预防有重大意义。现有最常用的地质位移监测方法是北斗监测技术，但是北斗监测技术部署和变更位置都很复杂，且要依靠基准站的支持。光电位移监测技术能够很好的规避这些问题，但是通过激光传播来观察地质位移，需要解决的一个问题就是光的发散问题，随着距离的增大，点状激光束的投影点也会逐渐增大，从而难以确定精确的投影位置。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种工程上的位移监测方法及设备，通过采用十字光栅激光头，发射十字条带激光束，再配合激光标靶的坐标感应功能，采集十字条带投影上的若干个点的坐标，通过计算得出十字条带交点的准确位置，提高了远距离光电位移监测的精确度，降低了施工风险。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种工程上的位移监测设备结构示意图，如图 1所示，位移监测设备100包括激光发射装置110和激光感应标靶120两部分。其中激光发射装置110主要包括激光头111、微处理器112、气象传感器113 和震动传感器114。激光感应标靶120主要包括激光感应靶面121和低功耗微处理器122。

微处理器112和激光头111相连接，微处理器112接收预设好的脉冲指令，控制激光头111根据脉冲波形发射激光。激光头111采用十字光栅结构，发射出的激光束为十字条带激光束。

激光感应标靶120安装在需要监测的地点，激光感应靶面121和激光头111 相对放置，使激光能够投影在激光感应靶面121上。激光感应靶面121和低功耗微处理器122相连接，激光感应靶面121接收到激光投影后，通过内部感光元件感应激光投影的位置，并将相关位置信息发送给低功耗微处理器122，低功耗微处理器122计算出激光点的精确位置并发送给激光发射装置110，激光发射装置110再将该精确位置发送给远程平台。

图3为十字条带激光束投影在激光感应靶面上的示意图。

如图3所示，十字条带激光束投影在激光感应靶面121上，形成一个十字条带投影1211。激光感应靶面121上有感光元件和数字坐标轴，能够感应到激光投影的位置，并输出投影所覆盖的点在激光感应靶面121上所处位置的二维坐标值。激光感应靶面121根据预设程序选取十字条带投影位置上若干组对称的点，将其坐标发送到低功耗微处理器122。低功耗微处理器122根据十字条带投影1211上的若干组点的坐标计算出十字条带投影1211交点的位置坐标。

气象传感器113连接在微处理器112上，实时监测激光发射装置110周围的大气压、湿度、降水、温度、风速和风向中的一个或多个参数。每个参数都设置一个预设条件，当气象过于恶劣以至于达到会干扰激光发射的条件时，微处理器112发出停止工作的命令，激光发射装置110暂停工作，待到气象稳定时再继续工作。

震动传感器114连接在微处理器112上。震动传感器114负责监控激光发射装置110自身的震动情况，当震动频率超过预设值，激光不能稳定发射时，微处理器112发出停止工作的命令，激光发射装置110暂停工作，待震动频率低于所述预设值时激光发射装置110再继续工作，保证激光稳定发射出去。

激光发射装置110通过Lora通信模组一116与激光感应标靶120的Lora 通信模组二123进行近距离通信。

图2为本申请实施例提供的一种工程上的位移监测方法流程图。通过计算十字条带投影交点位置实现精确位移监测的位移监测。

步骤201、激光发射装置按照预设波形发射十字条带激光束。

具体地，激光发射装置接收预设好的脉冲指令，根据脉冲波形发射激光。

一个例子中，脉冲为高电平时发射激光，低电平时不发射激光。另一个例子中，脉冲为低电平时发射激光，高电平时不发射激光。

在本申请的一个实施例中，激光发射装置的激光头采用十字光栅结构，发射出的激光束为十字条带激光束。

步骤202、激光感应标靶接收十字条带投影，选取条带上的点输出坐标值。

具体地，十字条带激光束投影在激光感应标靶上，形成一个十字条带投影。激光感应标靶感应到十字条带投影的位置，根据预设程序选取十字条带投影位置上若干组对称的点并输出二维坐标值。

步骤203、激光感应标靶根据所述坐标值计算出十字交叉点的精确坐标。

激光感应标靶根据输出的十字条带上的若干组点的坐标计算出十字条带1 交点的精确位置坐标。

步骤204、激光感应标靶将精确坐标发送到激光发射装置，激光发射装置再将精确坐标发送到远程平台。

具体地，激光感应标靶将计算出来的精确坐标通过Lora通信发送到激光发射装置。

激光感应标靶和激光发射装置之间通过Lora通信方式进行通信，Lora通信可以在低功耗条件下传输较远距离，采用Lora通信可以在保证信息稳定传输的同时降低激光感应标靶的功耗。

激光发射装置和远程平台之间通过移动网络通信方式通信。

步骤205、远程平台根据坐标绘制目标点运动曲线，以便观察地质位移情况。

具体地，远程平台根据接收到的十字条带交点的位置信息，按照时间顺序绘制十字交点的运动曲线，该运动曲线即可反映工程上的地质位移情况。工作人员通过观察该运动曲线，分析工程现场地质变化情况，及时作出判断，能够提前预防灾害的发生，减少因自然灾害而造成的工程损失。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，并不用于限制本申请。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在不脱离本发明原理的前提下所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。