[发明专利]一种基于激光光斑位移检测构筑物位移或振动幅度的方法

说明书

一种基于激光光斑位移检测构筑物位移或振动幅度的方法，该方法是于水泥罐等构筑物顶部架设激光发射器，使得激光发射器发射激光的光斑落在构筑物附近的墙面上，然后以激光的光斑为靶心制作圆靶。当构筑物未偏移或振动时，激光发射器直射圆靶靶心，当构筑物偏移或振动时，激光发射器随之运动。如此，通过测量激光光斑距圆靶靶心的距离，便可计算出构筑物偏移程度或振动幅度。本方法无需依赖于复杂的电子监测装置、可经济实惠地满足水泥罐、谷仓、油罐、铁塔等构筑物位移与振动检测的需要。

技术领域

本发明属于位移与振动检测技术领域，尤其是涉及一种基于激光光斑位移检测水泥罐等构筑物位移或振动幅度的方法。

背景技术

水泥罐(也称散装水泥罐、水泥仓)一般用在混泥土搅拌站的散装水泥搅拌加工中，水泥罐是一种封闭式的散装物料储存罐体，适合储存水泥、粉煤灰等各种散装建筑物料。水泥罐为圆柱形结构，底部由四条圆管支腿支撑整个仓体，整仓为钢结构形式。使用过程中，水泥储罐自身的结构强度变化及地面沉降等工程质量问题都可能对水泥罐的安全有突出影响，稍有不慎即可能因罐体结构损伤或罐体倾斜发生失效垮塌，全国每年都有上十起水泥罐垮塌造成的群死群伤事故。实际上，粮仓、谷仓、铁塔和油罐等构筑物同样存在类似的问题，严重威胁安全生产。

因水泥罐等构筑物的变形和垮塌往往不是毫无征兆、瞬间发生的，水泥罐垮塌前往往伴随地基沉降、水泥罐支脚与罐体受力和老化导致的结构损伤和变形，并造成不同程度的变形和位移。定期检测水泥罐等构筑物的位移并及时告警，是避免人身安全事故的重要措施。

前述构筑物体型高大，如水泥罐体高达10余米，罐体出现几厘米的倾斜和位移时很难通过肉眼直观检测。当前，检测水泥罐等构筑物倾斜、位移和振动并不存在技术上的障碍。现有基于霍尔效应等原理的振动监测仪及基于激光光栅干涉原理的位移检测技术都可实现高精度的位移与振动检测，但该类高精度位移与振动检测系统价格一般在万元以上，造价高昂；从业主角度来看，购置水泥罐本体的价格仅在5,6万元之间，很难接受再花费上万元配置位移与振动检测设备。此外，该类监测系统需要后台系统接收和分析数据，对运行环境及使用维护有较高要求，而工程施工现场人员素质良莠不齐，不一定能掌握涉及较复杂操作的高精度位移与振动检测设备的使用方法。因此，该类方法不适用于工程施工现场的水泥罐等构筑物的位移与振动监测。实际上，工程施工中常用的全站仪等设备同样可以实现水泥罐等构筑物的位移监测，但要求现场专业技术人员定期(最好每天)观测，在实践中也很难落实。为此，亟待研发一种低成本的经济实惠又简单实用的构筑物位移与振动检测方法。

发明内容

本发明的目的是，针对上述现有技术的不足，提供一种经济实惠、原理简单、使用方便的基于激光光斑位移检测构筑物位移与振动幅度的方法，以监测水泥罐等构筑物的位移与振动。

为达上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于激光光斑位移检测构筑物位移或振动幅度的方法，该方法是于未发生偏移或振动的构筑物顶部固定架设激光发射器，使激光发射器发出的激光形成的光斑落在构筑物附近的墙面上，以该光斑为靶心于墙面上形成一圆靶，并标示出圆靶靶心的位置,当构筑物无偏移或振动时，激光发射器发出的激光形成的光斑正射于圆靶靶心；当构筑物发生偏移或振动时，激光发射器随之运动，激光发射器发出的激光形成的光斑偏移圆靶靶心，从而通过测量出光斑与靶心的距离能计算出构筑物的偏移或振动幅度。

本发明的工作原理如下：首先于构筑物顶部固定一激光发射器，激光发射器发出激光至工棚墙面上形成光斑，以光斑为靶心在墙面上画一圆靶，并标出光斑靶心的位置，工作人员通过观测激光发射器发出激光的光斑落点检测构筑物(如水泥罐)状况。当构筑物发生位移或振动，光斑将偏移圆靶靶心。因为根据成像原理，激光光斑的偏移幅度将远大于构筑物本身的偏移，所以工作人员可以直接肉眼观测到构筑物微小的位移或振动。进而，通过测量出光斑与靶心之间的距离即可计算出构筑物位移幅度或振动幅度。具体计算过程如下：