論文范本(參考)

1、 基于測量機器人的變形監(jiān)測技術的研究 趙丹妮摘要：背景. 縱觀國內(nèi)外數(shù)十年變形監(jiān)測技術的發(fā)展，常規(guī)地面測量方法的顯著進步就是全站儀的廣泛應用 方法. 利用VB6.0編寫了測量機器人自動變形監(jiān)測軟件,并在部分領域進行變形監(jiān)測。 結果. 在我國隧道、水庫大壩、深基坑等人工建筑物安全監(jiān)測工作中可以有效地提高工作效率，節(jié)省大量的人力、物力和資金。 結論. 變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)無人值守的持續(xù)性監(jiān)測和早期預警，自動化程度高，可靠性、時效性強，大大提高了測繪工作的效率。關鍵字：測量機器人 變形監(jiān)測 自動監(jiān)測系統(tǒng) The Deformation Monitoring Technology Based on

2、 Measuring RobotAbstract: Background. Throughout decades of deformatoring technology development at home and abroad,remarkable progress of the measuring methods of conventional ground is the wide application of total station. Methods. Write the measurement using VB6.0 by use robot automatic deformat

3、ion monitoring software, and deformation monitoring in some areas. Results.Tunnel in our country, such as DAMS, deep foundation pit in artificial building security monitoring can effectively improve the work efficiency, save a lot of manpower and material resources and money. Conclusion. Deformation

4、 monitoring automation system can realize the unattended continuous monitoring and early warning, high automation degree, strong reliability, timeliness, greatly improving the efficiency of surveying and mapping work.Key Words: measuring robot deformation monitoring automatic monitoring system 隨著近代科

5、學技術的發(fā)展，測量儀器發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是全自動全站儀( 又稱為測量機器人) 為局部工程變形監(jiān)測或室內(nèi)監(jiān)測提供了一種很好的技術手段，它可以進行一定范圍內(nèi)無人值守、全天候、全方位的自動監(jiān)測1。近幾年來國內(nèi)外開發(fā)測量機器人變形監(jiān)測系統(tǒng)的應用案例也很多，主要分成兩種:GeoBasic機載系統(tǒng)2-3和GeoCOM在線程序4-5的開發(fā)。1.測量機器人簡介 具有自動目標識別和目標照準 ATR 功能的全站儀，以其獨特的智能化、自動化設計被喻為“測量機器人”測量機器人是具有自動目標識別(AutomaticTarget Recognition,簡稱ATR)智能化全站儀的俗稱。其最基本的特性是能夠發(fā)現(xiàn)并精

6、確照準目標,同時還可以鎖定、跟蹤目標進行測量。測量機器人具有鎖定(Lock)功能,能連續(xù)自動跟蹤測量。目標物反射棱鏡一旦被識別,儀器就能自動地跟蹤測量,特別適合觀測動態(tài)目標。測量機器人的出現(xiàn)，大大提高了測繪的工作效率，減少了人眼觀測對最終成果的影響，并以其開放的開發(fā)平臺，為解決特殊工程提供了友好方便的工具，使測量機器人能按我們的設計方案和要求進行以前人工觀測根本無法完成的工作。它的出現(xiàn)使測量自動化向前邁進了堅實的一步，可以說測量機器人的出現(xiàn)及應用，是測量界的一次重大革命。2. 測量機器人監(jiān)測系統(tǒng)2.1 自動變形監(jiān)測硬件系統(tǒng)的構成硬件系統(tǒng)的組成有基站、參考點、變形體3部分構成。(1) 基站.基站

7、用來架設測量機器人,要求具有良好的通視條件,一般應選擇在穩(wěn)定處,特殊情況下也應選在相對穩(wěn)定處?；居捎^測墩、測量機器人、觀測房組成。(2) 參考系.參考系由一系列參考點組成。參考點應位于變形區(qū)以外的穩(wěn)固處,有觀測墩和棱鏡。參考系主要是為系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理時的距離及高差差分計算提供基準,如不采取差分計算,可作為方位參考。(3)變形體.變形體用布置在其表面的大量目標點代替。目標點由觀測墩、正對基站的棱鏡、數(shù)字式溫度計和氣壓計組成,根據(jù)需要,目標點一般較均勻地布設于變形體上能體現(xiàn)區(qū)域變形的部位。2.2自動變形監(jiān)測軟件系統(tǒng)的構成系統(tǒng)菜單模塊：自動變形監(jiān)測軟件以VB語言寫成，程序采用菜單管理，它的主要菜單包括

8、: 工程、參數(shù)設置、儀器學習、自動監(jiān)測以及數(shù)據(jù)查詢，菜單結構見圖1. 圖1 系統(tǒng)菜單結構圖 （圖取自王宇會2011）軟件的主要功能模塊：本系統(tǒng)的詳細流程圖圖2. 圖2 系統(tǒng)詳細流程圖 （圖取自葛妹2007）（1）限差設置 進行 2c 互差、指標差等限差設置，并可選擇限差超限時是否自動重測，第幾次重測后仍超限自動放棄并記錄。(2) 測站設置 包括設置測站坐標、后視坐標（手工輸入或儀器測量得到）、測回數(shù)、方向數(shù)、盤位數(shù)、儀高鏡高等。(3) 學習測量 分為手工輸入和學習測量兩個子模塊。手工輸入可以讀取事先存儲在 PC 卡中的坐標文件，也可以人工輸入監(jiān)測點坐標，這對于多次監(jiān)測同一變形體上固定的監(jiān)測點提

9、供了很大的方便。學習測量是通過測量機器人在一定的視場范圍內(nèi)自動搜索并照準目標來獲取目標點概略空間位置信息，并存儲在 PC 卡中，方便下次再次監(jiān)測同一變形體。(4) 自動監(jiān)測 自動監(jiān)測模塊的流程見圖2 。在到達每期的監(jiān)測時間時，儀器自動開始進行觀測，對于返回代碼表示觀測數(shù)據(jù)不正確或者沒有觀測數(shù)據(jù)向、限差不滿足要求的方向( 如測回互差不合格) ，程序自動進行重測或補測，儀器每觀測一次程序就向觀測數(shù)據(jù)表中添加一次數(shù)據(jù)。一期監(jiān)測結束后，對觀測數(shù)據(jù)進行處理，計算坐標監(jiān)測點的位移量并將計算成果存入數(shù)據(jù)庫中，如果有變形數(shù)據(jù)超過報警值，系統(tǒng)會發(fā)出蜂鳴聲。（5） 數(shù)據(jù)處理 為省去外掛數(shù)字式溫度計和氣壓計，本程序

10、采用了多重差分的方法6來消除外界因素對觀測數(shù)據(jù)的影響，多重差分包括距離差分、方位角差分和高差差分。 距離差分系數(shù)的計算: 式中為監(jiān)測站至某參考點的斜距;為某一時刻某參考點方向距離的實測值。方位角差分 方位角差分改正量的計算: 式中為對參考點測量的方位角值;為參考點第一次測量的方位角。 高差差分 差分改正系數(shù)的計算: 式中為監(jiān)測站至參考點的實際高差; 為監(jiān)測站至參考點的觀測高差; 為監(jiān)測站至參考點的斜距; 為監(jiān)測站至參考點的豎直角。監(jiān)測站至變形點水平距離的計算： 監(jiān)測點坐標的計算： 式中、為監(jiān)測站的坐標值。3. 系統(tǒng)的應用3.1隧道施工自動變形監(jiān)測的實現(xiàn)隧道在建設過程中會發(fā)生沉降、偏移等變形，對

11、于變形嚴重或變形監(jiān)測要求高的地段，如不進行自動的、實時的變形監(jiān)測，則很難及時發(fā)現(xiàn)險情。系統(tǒng)以VB6.0為開發(fā)平臺，通過調(diào)用徠卡測量機器人二次開發(fā)GeoCOM函數(shù)包來實現(xiàn)自動控制目的7。測量機器人通過電纜線與網(wǎng)絡轉換器連接，轉換器再連接到網(wǎng)絡交換機上，計算機控制端使用IP分配軟件對轉換器設置固定IP,在此局域網(wǎng)內(nèi)的所有用戶都可以以此IP對機器人進行訪問。對數(shù)據(jù)庫中沉降及收斂值的累計變形量和變形速率按一定間隔時間進行查詢，根據(jù)設置的預報警值來#診斷$數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)超限值，以聲、光等方式報警，同時進行短信預警8-9。短信預警可以手動操作，也可以自動進行預警。自動短信預警的實現(xiàn)方法是: 預警平臺

12、實時監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中的累計位移和速率值，若出現(xiàn)超限數(shù)值，平臺狀態(tài)欄提示某某點數(shù)據(jù)不正常，并自動觸發(fā)短信發(fā)送模塊，把超限的點名和超出值自動發(fā)送給設置的接收手機號碼，使施工管理人員第一時間了解隧道變形情況。3.2水庫大壩形變監(jiān)測的應用 應用測量機器人大壩形變自動監(jiān)測系時必須采用獨立三維坐標系統(tǒng), 采用的平面坐標系統(tǒng)應是基于 WGS- 84 橢球的高斯平面直角坐標系統(tǒng), 中央子午線應為過大壩中部的子午線, 距離投影面應為過壩頂?shù)乃疁拭? 采用的高程系統(tǒng)應為基于 WGS- 84 橢球的 GPS 大地高系統(tǒng)。測量機器人大壩形變自動監(jiān)測系統(tǒng)主機既可以自動將所有監(jiān)測結果存入自己的內(nèi)存, 也可以借助數(shù)據(jù)通訊設備將

13、所有信息和結果實時傳輸?shù)奖O(jiān)測中心辦公室10。監(jiān)測中心辦公室也可通過數(shù)據(jù)通訊設備在任何時候對空基測量機器人大壩形變自動監(jiān)測系統(tǒng)主機進行控制( 發(fā)布指令、修改數(shù)據(jù)、變更觀測程序等)。監(jiān)測中心辦公室的計算機還可以通過專用的軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析、畫圖或處理, 可以對大壩結構及運營狀況進行遠程診斷, 可以針對診斷結果提出大壩的維護意見, 更可以及時地對大壩進行預警和水位調(diào)控調(diào)度、確保大壩安全及下游人民生命與財產(chǎn)的安全11-13。該技術對各類大壩的形變監(jiān)測與安全監(jiān)測均具有現(xiàn)實意義, 可有效降低各類大壩的監(jiān)測成本, 切實保障各類大壩的監(jiān)測質(zhì)量, 確保各類大壩的運行安全。3.3深基坑圍護結構變形監(jiān)測的應用

14、基于測量機器人的深基坑監(jiān)測系統(tǒng)把測量人員從繁重的重復精確瞄準的任務中解脫出來，實現(xiàn)了基坑監(jiān)測的高精度、自動化，同時也提高了基坑監(jiān)測的時效性，有利于組成監(jiān)測分析、信息反饋及變形預報的自動化和一體化系統(tǒng)，以實現(xiàn)信息化施工中能及時準確可靠地提供基坑監(jiān)測的信息，該監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑圍護監(jiān)測中操作方法簡單，僅需 3-5個基準點，監(jiān)測點采用加保護罩的螺絲基座加小棱鏡，自動化監(jiān)、自動化數(shù)據(jù)處理和輸出可以減少工作量，提高工作效率，也有利于監(jiān)測點的保護，不僅可以做為一種可行的監(jiān)測手段在基坑開始監(jiān)測時采用，也可以在測斜管遭到破壞后做為一種替補方法采用，此監(jiān)測系統(tǒng)使測量機器人的自動監(jiān)測從操作環(huán)境簡單的大壩或運營隧道監(jiān)

15、測成功地運用在操作環(huán)境較復雜的深基坑自動監(jiān)測中14-17。但是，目前僅僅是測量機器人的深基坑監(jiān)測系統(tǒng)，主要是使用VB和GeoCOM語言開發(fā)的自動監(jiān)測、自動處理數(shù)據(jù)和輸出各種報表的軟件，今后還要在操作方便上做進一步的深入研究。4.結束語 采用VB編程的全自動變形監(jiān)測系統(tǒng)，能夠自動觀測數(shù)據(jù)、自動對不合格數(shù)據(jù)進行重測或補測、自動進行差分處理，并且給用戶提供了在線查詢觀測數(shù)據(jù)及計算成果的功能，方便用戶及時了解觀測及變形信息。該系統(tǒng)的初步應用表明,它可以進一步提高我國隧道、水庫大壩、深基坑等人工建筑物安全監(jiān)測工作的技術水平,提高工程安全監(jiān)測的效率;減少工作人員的勞動強度,提高安全度,節(jié)省大量的人力、物力

16、和資金。 參考文獻： 1 黃聲享,尹輝,蔣征. 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理M. 武漢: 武漢大學出版社，2008.2 徐 佳，麻鳳海，宋偉東，等. TCA2003邊坡自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究J. 礦山測量, 2005.3 郭子珍，濮久武. 徠卡TCA機載大壩變形監(jiān)測軟件的開發(fā)與應用J. 水電自動化與大壩監(jiān)測, 2007.4 梅文勝，張正祿，郭際明，等. 測量機器人變形監(jiān)測系統(tǒng)軟件研究J. 武漢大學學報·信息科學版, 2002.5 徐忠陽，張良琚，包 歡，等. 自動極坐標實時差分監(jiān)測系統(tǒng)及其在大壩外部變形監(jiān)測中的應用. 測繪通報, 2001.6 包歡. 差分方法在測量中的應用J. 測繪通報, 2003.7 張書華，蔣瑞波. 基于測量機器人的隧道變形自動監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)J. 測繪科學, 2009.8 陳秀忠，錢林. 地理數(shù)據(jù)通信接口技術在自動監(jiān)測系統(tǒng)中的應用J. 測繪通報, 2010.9 范本. 基于測量機器人TM30技術地鐵隧道建設自動變形監(jiān)測研究.重慶: 重慶大學土木工程學院, 2012.10 李征航,劉志趙,王澤民. 利用 GPS 定位技術進行大壩變形觀測的研究J. 武漢水利電力大學學報，1996.11 李珍照. 大壩安全監(jiān)測M. 北京:中國電力