基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法和系统与流程

1.本发明涉及输变电工程施工监测技术领域，具体为一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法和系统。


背景技术：

2.在电力工程建设中，特别是随着新基建的逐渐推出与实施，电力工程建设的项目越来越多，规模越来越大，难度越来越高，安全要求也越来越严格。在基础设施建设施工中，现代建筑技术和设备应用得到大力推广；其中，模板支撑体系运用越来越广泛，经常用到混凝土浇筑中。然而，高支模(支模高度大于或等于8m时的支模作业)在搭建和浇筑过程中存在垮塌危险，近年来，此类事故时有发生，成为建筑施工中极易引发群体伤亡的主要危险因素之一。这一类事故的原因，主要是由于模板支撑系统在荷载作用下产生过大变形或过多位移，诱发系统内部钢构件失效或诱发系统整体失去稳定，从而发生高支模局部坍塌或整体倾覆，造成施工人员伤亡等重大后果。因此预防和杜绝支架坍塌事故的发生十分必要，采取强有力的技术保障和管理监督方法，更是建设、施工单位的当务之急。
3.现有的高支模的形变监测技术，大多采用现场形变传感器测量的方式进行测量，然而此种测量方式容易导致现场测量误差较大，不符合高质量和高规格的安全管理要求。面对高质量要求和高规格的安全管理措施，需要有更科学的技术手段来协助。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法和系统，旨在解决现有技术中采用现场形变传感器测量形变量的方式，导致测量误差较大，不符合高质量和高规格的安全管理要求的问题。
5.为解决上述问题，本发明提供的一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法，包括：
6.实时获取北斗信号接收机发送的高支模定位数据，其中，北斗信号接收机设置于高支模的形变监测区域；
7.根据高支模定位数据，计算高支模的形变监测区域的形变量；
8.根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值；
9.判断形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围；
10.若形变目标监测值超出预设目标阈值范围，则生成高支模的形变预警信号。
11.优选地，上述根据高支模定位数据，计算高支模的形变监测区域的形变量的步骤包括：
12.以设置于高支模的非形变区域的北斗观测基准站为坐标原点，建立三维坐标系；
13.在预定采样周期内按预定采样间隔对高支模定位数据进行采样，计算相邻两个采样时刻形变监测区域在三维坐标系中的瞬时坐标变化量；
14.使用所有相邻两个采样时刻形变监测区域的瞬时坐标变化量，生成高支模的形变
监测区域的形变量。
15.优选地，上述形变监测区域包括高支模的支架中间位置，形变预警方法还包括：
16.计算当支架发生形变时，高支模的模板和立杆随着支架形变在三维坐标系中的坐标变化量；
17.使用高支模的模板和立杆的坐标变化量，生成模板和立杆的形变量。
18.优选地，形变目标监测值包括最大瞬时形变量、累计形变量和形变方差；根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值的步骤，包括：
19.在所有相邻两个采样时刻形变监测区域的形变量中，选取绝对值最大的形变量作为形变监测区域的最大瞬时形变量；
20.计算预定采样周期内所有相邻采样时刻的形变量的绝对值之和，作为形变监测区域的累计形变量；
21.以及，计算预定采样周期内相邻采样时刻的形变量与期望形变量之差的平均值，作为形变监测区域的形变方差。
22.优选地，上述变形预警方法，在根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值的步骤之前还包括：
23.使用激光传感器测量形变监测区域的位置信息；
24.使用激光传感器测量得到的位置信息，生成形变监测区域的形变量修正值；
25.按照形变量修正值对应的参照系数和形变监测区域的形变量的参数系数，计算得到新的形变监测区域的形变量。
26.根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警系统，包括：
27.定位数据获取模块，用于实时获取北斗信号接收机发送的高支模定位数据，其中，北斗信号接收机设置于高支模的形变监测区域；
28.形变量计算模块，用于根据高支模定位数据，计算高支模的形变监测区域的形变量；
29.监测值计算模块，用于根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值；
30.监测值判断模块，用于判断形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围；
31.信号生成模块，用于若监测值判断模块判定形变目标监测值超出预设目标阈值范围时，生成高支模的形变预警信号。
32.优选地，所述形变量计算模块，包括：
33.坐标系建立子模块，用于以设置于高支模的非形变区域的北斗观测基准站为坐标原点，建立三维坐标系；
34.坐标变化量计算子模块，用于在预定采样周期内按预定采样间隔对高支模定位数据进行采样，计算相邻两个采样时刻形变监测区域在三维坐标系中的瞬时坐标变化量；
35.形变量生成子模块，用于使用所有相邻两个采样时刻形变监测区域的瞬时坐标变化量，生成高支模的形变监测区域的形变量。
36.优选地，所述形变监测区域包括高支模的支架中间位置，变形预警系统还包括：
37.变化量计算模块，用于计算当支架发生形变时，高支模的模板和立杆随着支架形
变在三维坐标系中的坐标变化量；
38.形变量生成模块，用于使用高支模的模板和立杆的坐标变化量，生成模板和立杆的形变量。
39.优选地，所述形变目标监测值包括最大瞬时形变量、累计形变量和形变方差；监测值计算模块，包括：
40.最大瞬时形变量选取子模块，用于在所有相邻两个采样时刻形变监测区域的形变量中，选取绝对值最大的形变量作为形变监测区域的最大瞬时形变量；
41.累计形变量计算子模块，用于计算预定采样周期内所有相邻采样时刻的形变量的绝对值之和，作为形变监测区域的累计形变量；
42.以及，形变方差计算子模块，用于计算预定采样周期内相邻采样时刻的形变量与期望形变量之差的平均值，作为形变监测区域的形变方差。
43.优选地，所述高支模的变形预警系统，还包括：
44.位置信息测量模块，用于使用激光传感器测量形变监测区域的位置信息；
45.形变量修正值生成模块，用于使用激光传感器测量得到的位置信息，生成形变监测区域的形变量修正值；
46.形变量计算模块，用于按照形变量修正值对应的参照系数和形变监测区域的形变量的参数系数，计算得到新的形变监测区域的形变量。
47.本发明技术方案提供的高支模的变形预警方案，北斗信号接收机能够获取北斗卫星发送的载波相位差分信号，该载波相位差分信号包括高支模的形变监测区域的高支模定位数据，然后根据该高支模定位数据计算高支模的形变监测区域的形变量，并根据该形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值，该形变目标监测值能够反映高支模的变形程度，通过判断该形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围，当该形变目标监测值超出预设目标阈值范围时则生成高支模的形变预警信号，从而实现对高支模的变形预警。通过上述方式能够解决现有技术中采用现场形变传感器测量形变量造成的测量误差较大，不符合高质量高精度要求的问题。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
49.图1是本发明实施例提供的第一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法的流程示意图；
50.图2是图1所示实施例提供的一种形变量计算方法的流程示意图；
51.图3是图1所示实施例提供的一种形变目标监测值的生成方法流程示意图；
52.图4是本发明实施例提供的第二种基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法的流程示意图；
53.图5是本发明实施例提供的第三种基于北斗定位技术的高支模的变形预警方法的流程示意图；
54.图6是本发明实施例提供的第一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警系统的结构示意图；
55.图7是图6所示实施例提供的一种形变量计算模块的结构示意图；
56.图8是本发明实施例提供的第二种基于北斗定位技术的高支模的变形预警系统的结构示意图；
57.图9是图6所示实施例提供的一种监测值计算模块的结构示意图；
58.图10是本发明实施例提供的第三种基于北斗定位技术的高支模的变形预警系统的结构示意图。
59.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
60.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
61.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
62.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
65.本技术下述实施例提供的基于末端室温参数的供暖方案，需要解决的技术问题如下：
66.高支模在搭建和浇筑过程中存在垮塌危险，高支模在负荷作用下容易产生较大的变形和位移，又发系统内部钢构件失效或诱发系统整体失稳，从而发生高支模局部垮塌或整体轻抚，造成人员伤亡等重大事故。现有技术中为了减少上述情况，通常需要对高支模的形变量进行监测。然而现有的高支模的形变监测技术，大多采用现场形变测量的方式进行监测，然而此种测量方式容易导致现场测量误差较大，不符合高质量和高规格的安全管理要求。
67.为解决上述问题，参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于北斗定位技术的
高支模的变形预警方法的流程示意图。如图1所示，该高支模的形变预警方法包括：
68.s110：实时获取北斗信号接收机发送的高支模定位数据，其中，北斗信号接收机设置于高支模的形变监测区域。因为北斗信号接收机设置于高支模的形变监测区域，因此北斗卫星能够直接对该形变监测区域内的北斗信号接收机进行定位，测量得到该形变监测区域的高支模定位数据，并通过载波相位差分信号发送给北斗信号接收机。另外在使用北斗定位技术进行定位时，需要设置北斗观测基准站，通过该北斗观测基准站作为基准坐标能够准确确定北斗信号接收机的位置。
69.s120：根据高支模定位数据，计算高支模的形变监测区域的形变量。高支模的形变监测区域的形变量是需要根据不同测量时刻对应的高支模定位数据计算得到的，通过使用高支模定位数据计算得到高支模的形变监测区域的形变量，能够进一步通过该形变量判断高支模的变形程度。
70.具体地，作为一种优选的实施例，如图2所示，该根据高支模定位数据，计算高支模的形变监测区域的形变量方法包括以下步骤：
71.s121：以设置于高支模的非形变区域的北斗观测基准站为坐标原点，建立三维坐标系。北斗观测基准站是固定坐标原点，北斗信号接收机的位置信息也是参照该北斗观测基准站确定的，因此以该北斗观测基准站作为坐标原点，建立三维坐标系，能够准确定位高支模的形变监测区域的坐标。
72.s122：在预定采样周期内按预定采样间隔对高支模定位数据进行采样，计算相邻两个采样时刻形变监测区域在三维坐标系中的瞬时坐标变化量。瞬时坐标变化量是根据相邻两个采样时刻对应的高支模定位数据之差的绝对值，因此通过测量该瞬时坐标变化量能够能够确定任一相邻采样时刻对应的形变监测区域的瞬时变化。
73.瞬时坐标变化量的计算公式如下：l＝(x
t
‑
x
t
‑1)；其中，l为相邻两个采样时刻对应的瞬时坐标变化量，x
t
为t时刻对应的高支模定位数据，x
t
‑1为t
‑
1时刻对应的高支模定位数据。当然，通常情况下x
t
为三维坐标，因此需要进行归一化处理或分别计算三个坐标下的差值。
74.s123：使用所有相邻两个采样时刻形变监测区域的瞬时坐标变化量，生成高支模的形变监测区域的形变量。其中，该形变量包括形变的方向，形变值的大小等参数。因为瞬时坐标变化量为三维数据，因此通过该瞬时坐标变化量进行归一化处理，能够得到高支模的形变监测区域的形变量。
75.s130：根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值。
76.形变目标监测值包括最大瞬时形变量、累计形变量和形变方差；作为一种优选的实施例，如图3所示，该根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值的方法具体包括以下步骤：
77.s131：在所有相邻两个采样时刻形变监测区域的形变量中，选取绝对值最大的形变量作为形变监测区域的最大瞬时形变量。具体可选取上述瞬时形变量中绝对值最大的形变量作为最大瞬时形变量。其中，相邻采样时刻的时间间隔在。0.02s至0.1s之间最为适合。
78.s132：计算预定采样周期内所有相邻采样时刻的形变量的绝对值之和，作为形变监测区域的累计形变量。其中，累计形变量的计算公式如下suml是指
累计形变量，n为总的采样时刻数。该累计形变量能够准确反应形变监测区域的形变趋势和形变程度。
79.s133：计算预定采样周期内相邻采样时刻的形变量与期望形变量之差的平均值，作为形变监测区域的形变方差。形变监测区域的形变方差的计算公式如下：其中，s2为形变监测区域的形变方差，为期望形变量，该期望形变量可以在高支模工作情况下对高支模的形变量统计得到；具体可选用x1至x
n
的平均值作为该期望形变量。该形变监测区域的形变方差能够反映高支模的形变监测区域的形变量变化的稳定程度。
80.本技术实施例提供的技术方案，通过在分别选取绝对值最大的形变量作为形变监测区域的最大瞬时形变量，计算形变监测区域的累计形变量以及计算形变监测区域的形变方差，能够分别确定高支模的形变监测区域的形变程度、形变趋势以及形变量变化的稳定程度。进而更加准确地确定高支模的形变监测区域的形变量是否过大，更加准确地对高支模进行形变预警。
81.s140：判断形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围。通过判断形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围，能够精确确定高支模的形变监测区域的形变程度，判断该高支模的形变监测区域的形变程度是否过大，高支模是否稳定。
82.s150：若形变目标监测值超出预设目标阈值范围，则生成高支模的形变预警信号。
83.本发明实施例提供的高支模的变形预警方法，北斗信号接收机能够获取北斗卫星发送的载波相位差分信号，该载波相位差分信号包括高支模的形变监测区域的高支模定位数据，然后根据该高支模定位数据计算高支模的形变监测区域的形变量，并根据该形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值，该形变目标监测值能够反映高支模的形变程度，通过判断该形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围，当该形变目标监测值超出预设目标阈值范围时则生成高支模的形变预警信号，从而能够精确地对高支模的变形预警。通过上述方式能够解决现有技术中采用现场形变传感器测量形变量造成的测量误差较大，不符合高质量高精度要求的问题。
84.作为一种优选的实施例，如图4所示，本技术实施例提供的高支模的形变预警方法中，形变监测区域包括高支模的支架中间位置，本技术实施例提供的形变预警方法还包括：
85.s210：计算当支架发生形变时，高支模的模板和立杆随着支架形变在三维坐标系中的坐标变化量；高支模的模板和立杆属于形变监测区域的一部分，因为高支模的支架发生形变时，高支模中与支架相连的模板(横向搭设在高支模的两支架上的支撑结构)以及立杆也会随着支架形变而变形，此时也需要计算模板和立杆在上述三维坐标系中的坐标变化量，从而确定模板和立杆的形变程度。
86.s220：使用高支模的模板和立杆的坐标变化量，生成模板和立杆的形变量。
87.本技术实施例提供的高支模的形变预警方法，通过计算高支模的模板和立杆随着支架形变在三维坐标系中的坐标变化量，然后使用该模板和立杆的坐标变化量生成模块和立杆的形变量，能够确定高支模的模板和立杆随着支架形变而变形的程度，更加准确地确定高支模的形变监测区域的形变程度。
88.作为一种优选的实施例，如图5所示，本技术实施例提供的形变监测方法，在根据
形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值的步骤之前还包括：
89.s310：使用激光传感器测量形变监测区域的位置信息。
90.s320：使用激光传感器测量得到的位置信息，生成形变监测区域的形变量修正值。
91.s330：按照形变量修正值对应的参照系数和形变监测区域的形变量的参数系数，计算得到新的形变监测区域的形变量。
92.本技术实施例提供的技术方案，通过使用激光测量形变监测区域的位置信息，然后生成形变监测区域的形变量修正值，结合相关的参数系数，能够对原先通过北斗定位技术测量得到的形变量进行辅助修正，就能够使用现场的激光测量以及北斗卫星定位两种方式精确地计算得到形变监测区域的形变量。
93.基于上述方法实施例的同一构思，本发明实施例还提出了基于北斗定位计算的高支模的变形预警系统，用于实现本发明的上述方法，由于该系统实施例解决问题的原理与方法相似，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
94.参见图6，图6是本发明实施例提供的一种基于北斗定位技术的高支模的变形预警系统的结构示意图。如图6所示，该基于北斗定位技术的高支模的变形预警系统包括：
95.定位数据获取模块110，用于实时获取北斗信号接收机发送的高支模定位数据，其中，北斗信号接收机设置于高支模的形变监测区域；
96.形变量计算模块120，用于根据高支模定位数据，计算高支模的形变监测区域的形变量；
97.监测值计算模块130，用于根据形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值；
98.监测值判断模块140，用于判断形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围；
99.信号生成模块150，用于若监测值判断模块判定形变目标监测值超出预设目标阈值范围时，生成高支模的形变预警信号。
100.本发明实施例提供的高支模的变形预警系统，北斗信号接收机能够获取北斗卫星发送的载波相位差分信号，该载波相位差分信号包括高支模的形变监测区域的高支模定位数据，定位数据获取模块110能够获取高高支模定位数据，然后形变量计算模块120根据该高支模定位数据计算高支模的形变监测区域的形变量，并且监测值计算模块130能够根据该形变监测区域的形变量生成形变监测区域的形变目标监测值，该形变目标监测值能够反映高支模的形变程度，监测值判断模块140能够判断该形变目标监测值是否超出预设目标阈值范围，当该形变目标监测值超出预设目标阈值范围时，信号生成模块150能够生成高支模的形变预警信号，从而实现对高支模的变形预警。通过上述方式能够解决现有技术中采用现场形变传感器测量形变量造成的测量误差较大，不符合高质量高精度要求的问题。
101.作为一种优选的实施例，如图7所示，本技术实施例提供的形变量计算模块120，包括：
102.坐标系建立子模块121，用于以设置于高支模的非形变区域的北斗观测基准站为坐标原点，建立三维坐标系；
103.坐标变化量计算子模块122，用于在预定采样周期内按预定采样间隔对高支模定位数据进行采样，计算相邻两个采样时刻形变监测区域在三维坐标系中的瞬时坐标变化
量；
104.形变量生成子模块123，用于使用所有相邻两个采样时刻形变监测区域的瞬时坐标变化量，生成高支模的形变监测区域的形变量。
105.作为一种优选的实施例，如图8所示，形变监测区域包括高支模的支架中间位置，本技术实施例提供的变形预警系统除了上述模块外还包括：
106.变化量计算模块210，用于计算当支架发生形变时，高支模的模板和立杆随着支架形变在三维坐标系中的坐标变化量；
107.形变量生成模块220，用于使用高支模的模板和立杆的坐标变化量，生成模板和立杆的形变量。
108.作为一种优选的实施例，如图9所示，形变目标监测值包括最大瞬时形变量、累计形变量和形变方差；本实施例中，上述监测值计算模块130包括：
109.最大瞬时形变量选取子模块131，用于在所有相邻两个采样时刻形变监测区域的形变量中，选取绝对值最大的形变量作为形变监测区域的最大瞬时形变量；
110.累计形变量计算子模块132，用于计算预定采样周期内所有相邻采样时刻的形变量的绝对值之和，作为形变监测区域的累计形变量；
111.以及，形变方差计算子模块133，用于计算预定采样周期内相邻采样时刻的形变量与期望形变量之差的平均值，作为形变监测区域的形变方差。
112.作为一种优选的实施例，如图10所示，本技术实施例提供的高支模的变形预警系统除了上述结构外还包括：
113.位置信息测量模块310，用于使用激光传感器测量形变监测区域的位置信息；
114.形变量修正值生成模块320，用于使用激光传感器测量得到的位置信息，生成形变监测区域的形变量修正值；
115.形变量计算模块330，用于按照形变量修正值对应的参照系数和形变监测区域的形变量的参数系数，计算得到新的形变监测区域的形变量。
116.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。