测量机器人在基坑监测中的应用

测量机器人在基坑监测中的应用

陈青松

（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）

摘 要：随着第一台高精度测量机器的问世至今，测量机器人在安全生产的各个领域中都占有一席之地。基坑开挖引起的形变现象非常普遍，加强对建筑基坑形变的监测和研究十分重要。传统监测方法工作量大，无法准确获得基坑变形动态规律。测量机器人以其高精度、小误差、实时监测的特性在基坑水平位移监测中替代传统手段。文章针对测量机器人在基坑监测中的应用进行分析。关键词：测量机器人；基坑监测；水平位移中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）07-0175-01

1 基坑水平位移监测现状

1.1 基坑水平位移监测现状

基坑水平位移监测一般使用的设备有经纬仪、全站仪、GNSS等。经纬仪使用环境比较单一，只用于视准线法；传统的全站仪监测精度较低，人为误差大，监测周期的稳定也难以保证；GNSS静态实时监测投入太高，很难适用于一般的项目中。高精度测量机器人的发展为基坑监测提供了更好的选择。

水平位移常规监测中采用中高精度全站仪，如2s、1s、0.5s级别。人员最少两人一组。通过基准点设置测站，再对监测点一一测读保存。整个监测过程需全程人工，人为误差影响较大，且工作效率很低。外业数据采集需要至少4h。后期通过数据导出进行两期数据对比，做出本期的变形曲线及加速度变化曲线图，提供给相关人员结合其他监测数据，以便做出正确决策。1.2 基坑水平位移监测要求

（1）仪器、设备和监测元件应符合下列要求：①满足观测精度和量程的要求；② 具有良好的稳定性和可靠性；③ 经过相关检测单位校准或标定，校核记录和标定资料完整齐全，且在规定校准有效期内。

（2）对同一监测项目，监测时宜符合下列要求：①采用相同的观测路线和观测方法；②使用同一监测仪器和设备；③固定观测人员；④在基本相同的环境和条件下工作；⑤除使用相关规范规定的各种基坑工程监测方法外，也可使用能达到规范规定精度要求的其他监测手段和方法。

2 测量机器人在基坑水平位移监测中的应用模式

2.1 半自动监测模式

半自动监测模式的过程分为两个部分：学习测量、自动测量。

学习测量是指通过初始瞄准训练获取目标点的三维空间位置信息。在第一次的时候对监测点进行照准学习并保存。自动测量是指按照设定的观测方案及限差来控制测量机器人做自动周期观测测量。方案包括观测时间、观测周期、是

否左右盘观测、观测测回数，以及限差等等。根据观测要求，自动测量中自动处理异常情况，如超限时，自动判断并命令测量机器人重测，若目标被其他物体遮挡，软件会控制测量机器人再做四次测量，不成功则暂时放弃，待其他目标观测完成后再做尝试，如仍未成功，会在1/5观测周期后再补测，如还失败会最终放弃并记录说明相关情况信息。在下次观测时，只需设站后，启动自动测量就能完成外业观测工作。数据通过后处理软件导出，通过对原始数据做特殊的距离差分和高差差分得出监测点的三维坐标，经过计算和建设数据模型。通过后处理软件得到我们需求数据和分析成果。

半自动模式可应用在多个项目，在保证精度和效率的前提下，也能有效降低成本，实现经济效益。2.2 全自动监测模式

全自动监测模式由数据采集系统、数据传输系统、供电防雷防护系统、中控系统、数据处理分析及现场基建（观测房、观测墩）等组成。

数据采集系统是由测量机器人通过学习测量和自动测量完成。

采集的数据通过有线或无线的传输方式实时的传到监测的控制中心。

控制中心通过数据处理及分析软件，实时在现场了解各个变形点的变形情况。当位移发生突变或形变加速度增大时，报警系统自动相应，通过设置的报警级别，分级发送给现场巡检人员或管理者。管理者通过其他对基坑影响的因素综合考虑分析，做出对安全生产最有利的判断。

全自动监测模式一般针对形变速率较大或是规模较大的基坑，监测周期较短，人工监测或是半自动监测无法满足的项目。

3 测量机人技术参数及优势

3.1 测量机器人技术参数

目前最高精度的测量机器人，其标称精度如下。

EDM精测精度：0.6mm+1PPM。

ATR：3000m（目标自动照准范围）。测角精度：0.5。

3.2 测量机器人相对传统手段优势

测量机器人全自动监测与人工测量相比，具有以下优势。

（1）高效率：例如对100个目标点进行一个测回的测量，测量机器人30min即可完成，人工测量一般至少需要4h。

（2）高精度：人工测量中的照准误差，透镜调焦误差，带动度盘误差等都可以消除，因此测量机器人的实测精度远高于人工测量。

（3）连续工作：测量机器人即使在夜晚也可以工作，可实现24h循环不间断的连续作业。

（4）远程控制：人工测量需要专业的测量工程师在现场操作仪器，中控软件通过网络可远程在线控制测量机器人的监测任务，数据获取、存储和计算分析实时自动实现，尤其适用于禁止人工作业的危险场所。4 结束语

随着物联网的发展和应用，测量机器人作为物联网的一个传感器，和其他自动化测量仪器共同组成了数据采集系统。物联网平台针对各类项目的不同需求，在数据监测的自动收集、分析和管理方面进行优化，使基坑变形监测朝着更快捷、高效和准确的方向发展。测量机器人自问世以来，以其稳定的性能，高端的精度，灵活多变的监测模式，无人值守的特点，将变形监测最重要的外业采集变得轻而易举，为指导安全生产提供准确的数据支撑。随着自动化测量的普及，测量机器人在基坑监测中的应用会越来越广泛。参考文献：

[1]梅文胜,张正禄,黄全义.测量机器人在变形监测中的应用研究[J].大坝与安全,2002(5):33-35.

[2]赖金富,李向新,王正祥.测量机器人在金坪子滑坡变形监测中的应用[J].测绘信息与工程,2008(2):22-23.

作者简介：陈青松（1987—），男，河南开封人，助理工程师，研究方向：工程测量。

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