【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥墩变形监测领域，具体涉及一种桥墩变形监测设备及使用方法。
技术介绍
1、在进行桥梁工程项目时，施工过程中容易发生周边及自身开挖导致的边坡、基坑形变，这将极大威胁了既有桥梁的安全稳定。一旦发生事故，经济损失和社会影响比较大。因此在桥梁施工过程，准确的掌握工程基坑和周边建筑物的位移、变形、倾斜等信息，是控制安全风险，确保工程及其周边环境安全的重要措施。在桥梁施工的过程中，桥梁周围地质发生的变化，最先受到影响的是桥墩，因此，通过对桥墩变形的监测，是监测桥梁稳定性的重要手段。
2、目前对于桥墩变形数据的获取主要是通过人工测量的方式，运用全站仪、水准仪等设备获取变形数据。但在实际情况下，由于恶劣天气、施工进程等因素均会影响人工监测频率和数据质量，使得人工检测存在费时费力，且受到外在条件的制约因素较多。为此，本专利技术提供了一种桥墩变形监测设备及使用方法，将桥墩变形监测设备直接安装于桥墩之上，通过无线网络传输数据，从而能够实时快速获取桥墩沉降和水平位移数据，以解决目前人工测量存在的上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种桥墩变形监测设备及使用方法，以解决上述问题，具体方案如下：
2、一种桥墩变形监测设备，包括：
3、第一保护壳，所述第一保护壳设置于桥墩上部，所述第一保护壳内设置有三轴加速计、三轴角速计、数据处理模块、控制模块，所述三轴加速计、三轴角速计与所述数据处理模块电连接，所述数据处理模块与所述控制模块电连接；
4、
5、进一步地，所述第一保护壳内还设置有磁力计，所述磁力计与所述数据处理模块电连接。
6、进一步地，所述第一保护壳内还设置有气压计，所述气压计与所述数据处理模块电连接。
7、进一步地，所述第一保护壳上设置有反射光片，所述反射光片用于全站仪瞄准定位使用。
8、进一步地，所述数据处理模块对所述三轴加速计上传数据的算法和所述三轴角速计上传数据的算方法为：
9、和
10、
11、式中，[abx，ayx，abz]为时间点[t0～tn]时间内载体坐标系下的三轴相对加速度分量；[ωbx，ωyx，ωbz]为时间点[t0～tn]时间内载体坐标系下的三轴角速度分量；α，β，θ为载体坐标系下姿态变化欧拉角分量，计算时，地理坐标系坐标x轴指东，y轴指北，z轴与地面垂直朝上；
12、α，β，θ的计算公式为：
13、
14、
15、
16、具体地，本专利技术还提供一种权利要求1所述桥墩变形监测设备的使用方法，包括以下步骤：
17、s1：将第一保护和第二保护壳设置于桥墩上部，并接通电源连接网络；
18、s2：通过控制模块设置好的采样频率记录每个时间点[t0～tn]的数据，其中，三轴加速度计采集每个记录时间内载体坐标系下的三轴相对加速度分量[abx，ayx，abz]，三轴角速度计采集每个记录时间内载体坐标系的三轴角速度分量[ωbx，ωyx，ωbz]，将三轴相对加速度分量、三轴角速度分量上传至数据处理模块，磁力计和气压计分别将测量的磁场变化和气压变化情况上传至数据处理模块，数据处理模块将获取的三轴加速度分量和三轴角速度分量通过转换矩阵，按下述公式转换为地理坐标系下统一的三轴加速度分量和三轴角速度分量；
19、和
20、
21、式中：α，β，θ为载体坐标系下姿态变化欧拉角分量，计算时，地理坐标系坐标x轴指东，y轴指北，z轴与地面垂直朝上；
22、α，β，θ的计算公式为：
23、
24、
25、
26、原始数据经过转换后，得到统一地理坐标系下每采集时间点内的绝对加速度和绝对角速度数据，对绝对加速度和绝对角速度数据进行积分，得到采集时间段内，设备变化速率及变化位移为：
27、
28、
29、设备各方向倾角变化为：
30、
31、
32、
33、数据处理模块将设备变化速率及变化位移、设备各方向倾角、磁场变化情况和气压变化情况上传至控制模块，控制模块将解算得到的位移信息和倾角信息与设备安装时的初始位置和初始倾角、磁力变化情况、气压变化情况通过无线传输模块上传至云平台。
34、s3：监测人员通过移动设备登录云平台，即可实时获取桥墩变形监测数据，实现对桥墩变形的实时监测。
35、进一步地，步骤s1中，还通过人工采用全站仪对反射光片(1)进行定位，并记录下全站仪的站点。
36、进一步地，当监测的桥墩变形数据较大时，可通过人工复核，具体为，使用全站仪在所述站点上测量反射光片的位置，并与步骤s1测量的反射光片位置进行对比，确认桥墩的位置变化。
37、本专利技术的有益效果是：
38、1.通过所述三轴加速度计、三轴角速度计能够实时获取桥墩位置状态数据，并由无线传输模块上传至云平台，从而实时获取桥墩位置变化信息，实现低成本，少人力的桥墩变形监测工作。
39、2.本专利技术通过无线传输模块实现远程传输，监测信息不受施工进度和天气情况的影响，实现桥墩变形的实时监测，当数据出现异常时，可通过反光片对异常监测数据进行人工复核。
40、3.本专利技术相较于传统的桥墩监测方法，能够实现对桥墩变形状态的实时监测，通过计算可获取桥墩的变化过程，了解桥墩随时间变形情况，为工程安全进一步提供相应的分析资料。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种桥墩变形监测设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述第一保护壳(2)内还设置有磁力计，所述磁力计与所述数据处理模块电连接。
3.根据权利要求2所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述第一保护壳(2)内还设置有气压计，所述气压计与所述数据处理模块电连接。
4.根据权利要求3所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述第一保护壳(2)上设置有反射光片(1)，所述反射光片(1)用于全站仪瞄准定位使用。
5.根据权利要求4所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述数据处理模块对所述三轴加速计上传数据的算法和所述三轴角速计上传数据的算方法为：
6.一种权利要求1所述桥墩变形监测设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述一种桥墩变形监测设备的使用方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述一种桥墩变形监测设备的使用方法，其特征在于，当监测的桥墩变形数据较大时，可通过人工复核，具体为，使用全站仪在所述站点上测量反射光片的位置，并与步骤S
...【技术特征摘要】
1.一种桥墩变形监测设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述第一保护壳(2)内还设置有磁力计，所述磁力计与所述数据处理模块电连接。
3.根据权利要求2所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述第一保护壳(2)内还设置有气压计，所述气压计与所述数据处理模块电连接。
4.根据权利要求3所述一种桥墩变形监测设备，其特征在于，所述第一保护壳(2)上设置有反射光片(1)，所述反射光片(1)用于全站仪瞄准定位使用。
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王茂洋，丛俊宇，胡君，罗天文，吴恒友，
申请(专利权)人：贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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