拓普康古建筑实时全自动化变形跟踪决方案 5页

拓普康古建筑实时全自动化变形跟踪解决方案1、概述建筑遗产定期监测是检查遗产地实施有效保护管理措施的重要手段，也是每个古建筑物必须进行的日常工作，监测项目将收集各个时期的数据，对自然环境、景观、生物多样性和历史遗迹的保护提供指导。建立健全完善的监测网络系统并科学地开展监测工作，是古建筑物保护文化和自然遗产诸多措施的一个重要方面。本系统则是综合运用测量技术和计算机多媒体技术把古建筑物整体和局部的变化量通过计算机多媒体实时显示出来，通过这些测量数据为开展科研工作提供宝贵的资料。2、系统简介拓普康实时全自动化变形跟踪系统是由MS05A测量机器人、三维激光扫描仪、自动变形监测软件、无线数据传输模块、计算机和电子屏幕显示终端构成。它集数据采集、分析及形变、位移值图形输出为一体。能实现室外无人值守测量、按照预定的时间间隔自动采集数据、校核点（后视点）以及监测点位移超限检查及超限自动报警等功能。能够在计算机多媒体上实现动态显示整个建筑物的三维影像数据、监测点位的变化量和轨迹、建筑物的三维仿真模型。基于TOPCON测量机器人、三位激光扫描仪设备，应用最新信息技术，成功开发了全自动、高精度、实时Topcon形变自动化监测集成系统。系统支持多种监测传感器接入、一体化数据存储、可视化形变数据集成分析和多种方式预警信息的发布。可对诱发地面灾害的变形体形变化特征点的平面和高程位移变形量、速度和方向进行24小时连续不间断或定时监测，通过GPRS或光纤网络将数据远程传回指挥监控中心，对变形数据进行自动统计分析。对于变形超过阈值，通过手机短信、自动拨打报警电话、语音报警等多种形式报警。集成监测数据分析概念具有根据多期形变监测数据和监测环境，选用适应数学模型进行形变趋势预测。3、系统的技术优势和特点本系统采用自动化变形监测信息系统进行自动变形监测，其具有以下特点与优点：1、构建通用平台，允许接入多个厂家多种型号的传感器和测量系统。2、可集成不同传感器一体化作业，如全站仪、三维激光扫描仪、气象传感器、地质传感器等，如下图所示。\n3、可使用电缆、无限数据链、调制解调器、GSM、LAN和WAN自动完成数据同步与分配。4、强大的多期变形数据分析功能，包括图形显示、比较分析、变化轨迹等。5、自动预警预报。6、运用时间序列模型和卡尔曼滤波，对变形体后期变形趋势实时预测。7、简化了温度等附加设备，为系统在计算机的控制下实现全自动、高可靠的变形监测，创造了有利条件。8、在无人值守的情况下，可以实现全天24小时连续地自动监测，节约了大量的人力。9、在短时间内同时求得被测点位的三维坐标，因此根据设计方案的要求，可作全方位的预报。10、系统维护方便，运行成本低。1、系统结构组成系统主要由传感器、通讯链路、控制软件、屏幕显示终端组成。测量传感器，如测量机器人、三维激光扫描仪、温度传感器、气象传感器等，直接接入系统；测量数据以远程无线通信方式与系统交互在终端上显示。系统与传感器之间的通讯链路可用电缆、Modem、LAN、WAN、GSM或无线电等方式连接，如图所示。系统针对古建筑物监测主要配置如下：设备名称数量作用主要技术参数外业MS05A测量机器人最少2台提供监测的测量数据0.5秒0.5mm+1ppm三维激光扫描仪1台提供整个建筑物的点云影像数据进行整个目标的可视化（选配）温度、气压传感器根据监测点位数量提供温度和气压棱镜根据监测点位数量内业监测控制软件1套进行数据的维护、处理，有报警系统\n内业数传GPRS/CDMA、网络等）1套全站仪和计算机之间的数据无线通讯电源控制软件1套可远程控制仪器的开关机电源电缆1根外接电源笔记本1台5、系统可视化功能模块系统有四大功能模块，包括全站仪自动监测系统、三维激光扫描仪可视化系统、形变监测数据分析与预警报查询系统等。如下图：数据采集系统界面主窗体下部的状态条实时显示当前温度、测量状态、系统版本信息。数据查询系统可以实时查询测量数据、位移量。其界面如下图所示：点位变化分析系统界面\n6、系统古建筑物中的应用实施在某古建筑物监测区域选用1个测站点和多个棱镜监测点，运用TopconMS05A全站仪及监测系统对所选目标进行形变监测。实施操作流程步骤：1、架设仪器，连接好各传感器部件2、先把三维激光扫描仪的点云影像数据导入到系统，进行整个目标的可视化（此步可根据情况省略）3、启动控制软件进行全站仪的测量，数据实时返回计算机多媒体终端进行处理和分析以下为某建筑物监测的成果，监测当天天气晴朗，气温为26℃，气压为865mBar，测站距所选目标棱镜点大约100m。监测数据如表5-1所示。Name已知成果Topcon全站仪差值EastingNorthingHeightEastingNorthingHeight△y△x△hX2BACK16463.4852379.7131325.3196463.4862379.7131325.3180.0010.000-0.001X2F01QS6484.9222520.0731314.3476484.9222520.0741314.3440.0000.001-0.003X2Z01QS6648.6942401.9091313.9956648.6952401.9101313.9940.0010.001-0.001X2Z02QX6626.6612373.1631306.9236626.6592373.1631306.922-0.0020.000-0.001X2Z03QX6617.6332365.2571308.3326617.6332365.2571308.3300.0000.000-0.002X2Z04QS6595.4802352.1481314.3446595.4792352.1481314.347-0.0010.0000.003X2Z05QS6585.8242401.6481317.3086585.8232401.6491317.305-0.0010.001-0.003表为局部点监测数据比较\n7、总结系统集测量机器人、三维激光扫描仪、气象传感器、地质传感器、远程通信和计算机软件等技术为一体，可广泛应用于大型建筑物变形监测等领域，为古建筑物的维护和修复等提供稳定性评价和采取相关措施的依据，以有效预防和避免重大安全事故的发生。