[发明专利]基础环倾斜角监测系统及方法

权利要求书

1.一种基础环倾斜角监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取基础环内的任意点A为原点建立XY平面与水平面平行的三维坐标系XYZ；

S2、选取基础环的侧壁内表面同一高度的三个待测点：b、c和d，且待测点b在X值为正数的XZ平面内、c在Y值为正数的YZ平面内，d在X值为负数的XZ平面内；X正轴、Y正轴、X负轴与基础环的交点分别为B、C和D，测量A到B、A到C和A到D的距离，获得待测点b、c和d三点的X、Y轴坐标值；

S3、测量任意时刻t待测点b与B、待测点c与C、待测点d与D的距离，分别作为b、c和d的Z轴坐标值，从而得到点b、c和d的三维坐标值；所述测量任意时刻t待测点b与B、待测点c与C、待测点d与D的距离是通过拍摄任意时刻t具有待测点b、c和d以及设于待测点周边的刻度标靶的图像分析获得；所述通过拍摄任意时刻t具有待测点b、c和d以及设于待测点周边的刻度标靶的图像分析获得进一步包括：通过将所述刻度标靶的刻度图像与图像中点b、c和d至原点A的垂直距离进行图像分析对比，确定点b、c和d在垂直方向相对原点A的位移，从而获得点b、c和d在Z轴方向的坐标值；

S4、根据b、c和d三点在t时刻的三维坐标值获取由b、c和d三点构成的基础环平面在t时刻的空间方程，根据所述空间方程获取所述基础环平面与三维坐标系中XY平面在t时刻的夹角

所述基础环平面与XY平面在任意t时刻的夹角根据如下公式计算得到：

其中，|AB|、|AC|、|AD|分别代表AB、AC、AD的长度；z_b(t)、z_c(t)、z_d(t)分别表示点b、c和d在Z轴方向任意t时刻的坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，选取基础环上法兰与塔筒下法兰的接触面上的点作为所述待测点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4之后还包括通过电子陀螺仪获取XY平面在任意时刻t与水平面的夹角

4.一种采用权利要求1-3任一项所述方法的基础环倾斜角监测系统，其特征在于，包括三个光学组件、图像处理机构和数据处理机构；

三个所述光学组件固定于圆板上并位于同一水平面，三个所述光学组件包括第一光学组件、第二光学组件和第三光学组件，其中所述第一光学组件与所述第二光学组件相背并位于同一轴线上，第三光学组件与所述轴线垂直；

所述光学组件包括水准仪、激光发射器、测距仪和摄像机，所述激光发射器安装于所述水准仪的上表面，所述测距仪安装于所述激光发射器的上表面，所述激光发射器和测距仪用于获取基础环侧壁上的待测点三维坐标中的X和Y坐标，所述水准仪固定于所述圆板上；

所述摄像机安装于所述水准仪的目镜和物镜之间，所述摄像机对准所述水准仪的目镜，水准仪的目镜获取待测点的图像，其中，所述图像中包括待测点及设于待测点周边的刻度标靶，所述摄像机用于同步拍摄所述图像；

所述摄像机与所述图像处理机构通讯连接，所述图像处理机构用于接受并处理所述图像获取待测点的Z坐标；

所述数据处理机构与所述图像处理机构通讯连接，所述数据处理机构用于处理三个所述待测点的三维坐标获取由三个待测点构成的平面与三个光学组件构成的平面的夹角。

5.根据权利要求4所述的基础环倾斜角监测系统，其特征在于，还包括安装架，所述圆板与所述安装架连接。

6.根据权利要求5所述的基础环倾斜角监测系统，其特征在于，所述安装架包括三脚架。

7.根据权利要求6所述的基础环倾斜角监测系统，其特征在于，还包括电子陀螺仪，所述电子陀螺仪安装于所述水准仪上，所述电子陀螺仪与所述数据处理机构通讯连接，所述电子陀螺仪用于获取任意时刻t三个光学组件构成的平面与水平面的夹角。