一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统及方法与流程

本发明涉及仓储设施安全监测，特别涉及一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统及方法。

背景技术：

1、在仓储设施的安全运维中，货架立柱的地基沉降监测是保障货架结构安全的关键环节。在货架长期使用过程中，地基的不均匀沉降会导致货架倾斜、结构应力异常，严重时会引发货架垮塌等安全事故，因此对货架立柱的沉降监测是仓储运维的重要工作。而目前的监测方案中，人工巡检方式存在效率低下、判断主观性强、无法实现实时在线预警、漏检率高等缺陷；而采用高密度传感器的监测方案，如静力水准仪或倾角传感器，监测覆盖范围与精度直接取决于传感器布设密度，需为每个监测点位配置独立传感单元，存在系统部署成本高、布线复杂、运维难度大的问题，对于立柱数量庞大的大型立体仓库而言，整体总拥有成本极高，难以规模化推广应用。这些现有方案都无法满足大规模仓库的低成本、高效率的沉降监测需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有货架立柱沉降监测方案存在的人工巡检效率低、无法实时预警，以及现有传感器方案部署成本高、布线复杂、难以规模化应用的技术问题，为此，提供了一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统及方法，在不显著提升系统部署成本与施工复杂度的前提下，实现对大规模货架立柱群的实时、自动化沉降监测，同时能够精准定位发生沉降的具体立柱，避免误报。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统，包括基准立柱、末端立柱以及处于所述基准立柱和末端立柱之间的多个中段立柱，所述基准立柱上安装有激光测距传感器，所述中段立柱上安装有中段单层挡光板，所述中段单层挡光板开设有横向细长型微孔，所述末端立柱上安装有末端双层挡光板，所述末端双层挡光板靠近中段立柱的一层开设有横向细长型微孔，所述末端双层挡光板远离中段立柱的一层完全封闭设置，所述激光测距传感器、中段单层挡光板、末端双层挡光板安装在同一高度上使得激光测距传感器发射的测距激光光路穿过中段单层挡光板的横向细长型微孔、末端双层挡光板的横向细长型微孔，并由末端双层挡光板的封闭层反射测距激光光路。

4、以下为本发明中系统进一步限定的技术方案，所述激光测距传感器通过传感单元安装支架及传感单元角度调节平台安装在所述基准立柱上，其中，所述传感单元安装支架固定安装在所述基准立柱的侧壁上，在传感单元安装支架上固定安装有传感单元角度调节平台，在传感单元角度调节平台上固定安装有激光测距传感器和双轴倾角传感器，通过传感单元角度调节平台和双轴倾角传感器使激光测距传感器保持水平姿态。

5、以下为本发明中系统进一步限定的技术方案，还包括串口网关和上位机，所述激光测距传感器和双轴倾角传感器所采集数据均为非高频离散型数据通过串行总线完成本地数据传输，通过串口网关转换协议后，通过有线或者无线网络传输至上位机进行数据的分析、保存。所述激光测距传感器和双轴倾角传感器采用24v直流电源供电。

6、一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测方法，包括以下步骤：

7、步骤s1、系统安装部署，在货架初始无沉降的状态下进行校准，记录水平姿态下激光测距传感器的初始距离值以及传感单元的初始姿态数据，作为监测的初始基准数据；

8、步骤s2、在运维监测阶段，实时采集激光测距数据与双轴倾角数据，并将数据上传至上位机；

9、步骤s3、上位机首先判断传感单元的姿态是否正常，若双轴倾角数据超出设定范围，则判定为传感单元姿态异常，发出姿态异常警报；若姿态正常，则对实时激光测距数据与初始基准数据进行对比；

10、步骤s4、若实时激光测距数据与初始基准数据的偏差在误差范围内，则判定为无沉降，继续监测；若实时激光测距数据与初始基准数据的偏差超出误差范围，则判定为有沉降，并基于实时激光测距数据定位发生沉降的立柱。

11、以下为本发明中方法进一步限定的技术方案，在步骤s3判断姿态是否正常的过程中，包括：通过将实时双轴倾角数据与初始姿态数据进行偏差计算，若偏差超出设定范围，则判定为传感单元姿态异常，发出姿态异常警报，且系统通知提醒运维人员对传感单元进行校准复位。

12、以下为本发明中方法进一步限定的技术方案，在步骤s4中，利用多线网格对沉降情况进行交叉验证，包括：

13、仓储货架立柱群按行列排布形成规整的网格阵列，沿货架立柱群的每一行、每一列均对应部署监测系统；

14、其中，网格阵列中第1行第1列的基准立柱作为全局基准立柱，其上正交安装两套传感单元，分别对应第1行的行向单线监测系统、第1列的列向单线监测系统；

15、全场所有货架立柱的沉降监测均以全局基准立柱的初始校准高度为统一基准，消除多套监测系统间的基准偏差；

16、网格阵列中除第1行和第1列作为每条单线监测基准的立柱外，其余立柱均同时隶属于行向、列向两套独立的单线监测系统，通过两套监测系统的独立监测数据进行交叉验证与冗余判断。

17、相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：

18、本发明通过提出一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统及方法，利用一对多的监测方案，在保证监测覆盖范围的同时极大降低了部署成本，可准确高效地实现大规模货架立柱的实时沉降监测与精准定位，同时通过网络化交叉验证有效避免了误报。本发明的系统具备显著的规模成本优势，仓库规模呈二次曲线增长时，监测系统的整体部署成本仅呈线性增长，仓库规模越大，单立柱的平均监测成本越低，尤其适配大型、超大型立体仓库的规模化部署需求。

19、下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。

1.一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统，其特征在于，包括基准立柱、末端立柱以及处于所述基准立柱和末端立柱之间的多个中段立柱，所述基准立柱上安装有激光测距传感器，所述中段立柱上安装有中段单层挡光板，所述中段单层挡光板开设有横向细长型微孔，所述末端立柱上安装有末端双层挡光板，所述末端双层挡光板靠近中段立柱的一层开设有横向细长型微孔，所述末端双层挡光板远离中段立柱的一层完全封闭设置，所述激光测距传感器、中段单层挡光板、末端双层挡光板安装在同一高度上使得激光测距传感器发射的测距激光光路穿过中段单层挡光板的横向细长型微孔、末端双层挡光板的横向细长型微孔，并由末端双层挡光板的封闭层反射测距激光光路。

2.如权利要求1所述的基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统，其特征在于，所述激光测距传感器通过传感单元安装支架及传感单元角度调节平台安装在所述基准立柱上，其中，所述传感单元安装支架固定安装在所述基准立柱的侧壁上，在传感单元安装支架上固定安装有传感单元角度调节平台，在传感单元角度调节平台上固定安装有激光测距传感器和双轴倾角传感器，通过传感单元角度调节平台和双轴倾角传感器使激光测距传感器保持水平姿态。

3.如权利要求2所述的基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统，其特征在于，还包括串口网关和上位机，所述激光测距传感器和双轴倾角传感器所采集数据均为非高频离散型数据通过串行总线完成本地数据传输，通过串口网关转换协议后，通过有线或者无线网络传输至上位机进行数据的分析、保存。

4.如权利要求2所述的基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统，其特征在于，所述激光测距传感器和双轴倾角传感器采用24v直流电源供电。

5.一种基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测方法，基于权利要求1-4任一项所述的基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测系统实现所述方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测方法，其特征在于，在步骤s3判断姿态是否正常的过程中，包括：通过将实时双轴倾角数据与初始姿态数据进行偏差计算，若偏差超出设定范围，则判定为传感单元姿态异常，发出姿态异常警报，且系统通知提醒运维人员对传感单元进行校准复位。

7.如权利要求5所述的基于激光测距的货架立柱群局部沉降监测方法，其特征在于，在步骤s4中，利用多线网格对沉降情况进行交叉验证，包括：