論文范本(參考)

1、 基于測量機(jī)器人的變形監(jiān)測技術(shù)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(shù)的發(fā)展，常規(guī)地面測量方法的顯著進(jìn)步就是全站儀的廣泛應(yīng)用 方法. 利用VB6.0編寫了測量機(jī)器人自動(dòng)變形監(jiān)測軟件,并在部分領(lǐng)域進(jìn)行變形監(jiān)測。 結(jié)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(jié)論. 變形監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無人值守的持續(xù)性監(jiān)測和早期預(yù)警，自動(dòng)化程度高，可靠性、時(shí)效性強(qiáng)，大大提高了測繪工作的效率。關(guān)鍵字：測量機(jī)器人 變形監(jiān)測 自動(dòng)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(xué)技術(shù)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(dòng)全站儀( 又稱為測量機(jī)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(shù)手段，它可以進(jìn)行一定范圍內(nèi)無人值守、全天候、全方位的自動(dòng)監(jiān)測1。近幾年來國內(nèi)外開發(fā)測量機(jī)器人變形監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用案例也很多，主要分成兩種:GeoBasic機(jī)載系統(tǒng)2-3和GeoCOM在線程序4-5的開發(fā)。1.測量機(jī)器人簡介 具有自動(dòng)目標(biāo)識別和目標(biāo)照準(zhǔn) ATR 功能的全站儀，以其獨(dú)特的智能化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)被喻為“測量機(jī)器人”測量機(jī)器人是具有自動(dòng)目標(biāo)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(zhǔn)目標(biāo),同時(shí)還可以鎖定、跟蹤目標(biāo)進(jìn)行測量。測量機(jī)器人具有鎖定(Lock)功能,能連續(xù)自動(dòng)跟蹤測量。目標(biāo)物反射棱鏡一旦被識別,儀器就能自動(dòng)地跟蹤測量,特別適合觀測動(dòng)態(tài)目標(biāo)。測量機(jī)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(jī)器人能按我們的設(shè)計(jì)方案和要求進(jìn)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(dòng)化向前邁進(jìn)了堅(jiān)實(shí)的一步，可以說測量機(jī)器人的出現(xiàn)及應(yīng)用，是測量界的一次重大革命。2. 測量機(jī)器人監(jiān)測系統(tǒng)2.1 自動(dòng)變形監(jiān)測硬件系統(tǒng)的構(gòu)成硬件系統(tǒng)的組成有基站、參考點(diǎn)、變形體3部分構(gòu)成。(1) 基站.基站

7、用來架設(shè)測量機(jī)器人,要求具有良好的通視條件,一般應(yīng)選擇在穩(wěn)定處,特殊情況下也應(yīng)選在相對穩(wěn)定處?；居捎^測墩、測量機(jī)器人、觀測房組成。(2) 參考系.參考系由一系列參考點(diǎn)組成。參考點(diǎn)應(yīng)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(shí)的距離及高差差分計(jì)算提供基準(zhǔn),如不采取差分計(jì)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(biāo)點(diǎn)代替。目標(biāo)點(diǎn)由觀測墩、正對基站的棱鏡、數(shù)字式溫度計(jì)和氣壓計(jì)組成,根據(jù)需要,目標(biāo)點(diǎn)一般較均勻地布設(shè)于變形體上能體現(xiàn)區(qū)域變形的部位。2.2自動(dòng)變形監(jiān)測軟件系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)菜單模塊：自動(dòng)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(shè)置、儀器學(xué)習(xí)、自動(dòng)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)查詢，菜單結(jié)構(gòu)見圖1. 圖1 系統(tǒng)菜單結(jié)構(gòu)圖 （圖取自王宇會(huì)2011）軟件的主要功能模塊：本系統(tǒng)的詳細(xì)流程圖圖2. 圖2 系統(tǒng)詳細(xì)流程圖 （圖取自葛妹2007）（1）限差設(shè)置 進(jìn)行 2c 互差、指標(biāo)差等限差設(shè)置，并可選擇限差超限時(shí)是否自動(dòng)重測，第幾次重測后仍超限自動(dòng)放棄并記錄。(2) 測站設(shè)置 包括設(shè)置測站坐標(biāo)、后視坐標(biāo)（手工輸入或儀器測量得到）、測回?cái)?shù)、方向數(shù)、盤位數(shù)、儀高鏡高等。(3) 學(xué)習(xí)測量 分為手工輸入和學(xué)習(xí)測量兩個(gè)子模塊。手工輸入可以讀取事先存儲在 PC 卡中的坐標(biāo)文件，也可以人工輸入監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)，這對于多次監(jiān)測同一變形體上固定的監(jiān)測點(diǎn)提

9、供了很大的方便。學(xué)習(xí)測量是通過測量機(jī)器人在一定的視場范圍內(nèi)自動(dòng)搜索并照準(zhǔn)目標(biāo)來獲取目標(biāo)點(diǎn)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(dòng)監(jiān)測 自動(dòng)監(jiān)測模塊的流程見圖2 。在到達(dá)每期的監(jiān)測時(shí)間時(shí)，儀器自動(dòng)開始進(jìn)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(dòng)進(jìn)行重測或補(bǔ)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(jié)束后，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算坐標(biāo)監(jiān)測點(diǎn)的位移量并將計(jì)算成果存入數(shù)據(jù)庫中，如果有變形數(shù)據(jù)超過報(bào)警值，系統(tǒng)會(huì)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(jì)和氣壓計(jì)，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(jì)算: 式中為監(jiān)測站至某參考點(diǎn)的斜距;為某一時(shí)刻某參考點(diǎn)方向距離的實(shí)測值。方位角差分 方位角差分改正量的計(jì)算: 式中為對參考點(diǎn)測量的方位角值;為參考點(diǎn)第一次測量的方位角。 高差差分 差分改正系數(shù)的計(jì)算: 式中為監(jiān)測站至參考點(diǎn)的實(shí)際高差; 為監(jiān)測站至參考點(diǎn)的觀測高差; 為監(jiān)測站至參考點(diǎn)的斜距; 為監(jiān)測站至參考點(diǎn)的豎直角。監(jiān)測站至變形點(diǎn)水平距離的計(jì)算： 監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算： 式中、為監(jiān)測站的坐標(biāo)值。3. 系統(tǒng)的應(yīng)用3.1隧道施工自動(dòng)變形監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)隧道在建設(shè)過程中會(huì)發(fā)生沉降、偏移等變形，對

11、于變形嚴(yán)重或變形監(jiān)測要求高的地段，如不進(jìn)行自動(dòng)的、實(shí)時(shí)的變形監(jiān)測，則很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情。系統(tǒng)以VB6.0為開發(fā)平臺，通過調(diào)用徠卡測量機(jī)器人二次開發(fā)GeoCOM函數(shù)包來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制目的7。測量機(jī)器人通過電纜線與網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器連接，轉(zhuǎn)換器再連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，計(jì)算機(jī)控制端使用IP分配軟件對轉(zhuǎn)換器設(shè)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(jī)器人進(jìn)行訪問。對數(shù)據(jù)庫中沉降及收斂值的累計(jì)變形量和變形速率按一定間隔時(shí)間進(jìn)行查詢，根據(jù)設(shè)置的預(yù)報(bào)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(bào)警，同時(shí)進(jìn)行短信預(yù)警8-9。短信預(yù)警可以手動(dòng)操作，也可以自動(dòng)進(jìn)行預(yù)警。自動(dòng)短信預(yù)警的實(shí)現(xiàn)方法是: 預(yù)警平臺

12、實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中的累計(jì)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(diǎn)數(shù)據(jù)不正常，并自動(dòng)觸發(fā)短信發(fā)送模塊，把超限的點(diǎn)名和超出值自動(dòng)發(fā)送給設(shè)置的接收手機(jī)號碼，使施工管理人員第一時(shí)間了解隧道變形情況。3.2水庫大壩形變監(jiān)測的應(yīng)用 應(yīng)用測量機(jī)器人大壩形變自動(dòng)監(jiān)測系時(shí)必須采用獨(dú)立三維坐標(biāo)系統(tǒng), 采用的平面坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)是基于 WGS- 84 橢球的高斯平面直角坐標(biāo)系統(tǒng), 中央子午線應(yīng)為過大壩中部的子午線, 距離投影面應(yīng)為過壩頂?shù)乃疁?zhǔn)面, 采用的高程系統(tǒng)應(yīng)為基于 WGS- 84 橢球的 GPS 大地高系統(tǒng)。測量機(jī)器人大壩形變自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)既可以自動(dòng)將所有監(jiān)測結(jié)果存入自己的內(nèi)存, 也可以借助數(shù)據(jù)通訊設(shè)備將

13、所有信息和結(jié)果實(shí)時(shí)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(shè)備在任何時(shí)候?qū)栈鶞y量機(jī)器人大壩形變自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)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(jì)算機(jī)還可以通過專用的軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、畫圖或處理, 可以對大壩結(jié)構(gòu)及運(yùn)營狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷, 可以針對診斷結(jié)果提出大壩的維護(hù)意見, 更可以及時(shí)地對大壩進(jìn)行預(yù)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(cái)產(chǎn)的安全11-13。該技術(shù)對各類大壩的形變監(jiān)測與安全監(jiān)測均具有現(xiàn)實(shí)意義, 可有效降低各類大壩的監(jiān)測成本, 切實(shí)保障各類大壩的監(jiān)測質(zhì)量, 確保各類大壩的運(yùn)行安全。3.3深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測的應(yīng)用

14、基于測量機(jī)器人的深基坑監(jiān)測系統(tǒng)把測量人員從繁重的重復(fù)精確瞄準(zhǔn)的任務(wù)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)了基坑監(jiān)測的高精度、自動(dòng)化，同時(shí)也提高了基坑監(jiān)測的時(shí)效性，有利于組成監(jiān)測分析、信息反饋及變形預(yù)報(bào)的自動(dòng)化和一體化系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)信息化施工中能及時(shí)準(zhǔn)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(hù)監(jiān)測中操作方法簡單，僅需 3-5個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)采用加保護(hù)罩的螺絲基座加小棱鏡，自動(dòng)化監(jiān)、自動(dòng)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(diǎn)的保護(hù)，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(shí)采用，也可以在測斜管遭到破壞后做為一種替補(bǔ)方法采用，此監(jiān)測系統(tǒng)使測量機(jī)器人的自動(dòng)監(jiān)測從操作環(huán)境簡單的大壩或運(yùn)營隧道監(jiān)

15、測成功地運(yùn)用在操作環(huán)境較復(fù)雜的深基坑自動(dòng)監(jiān)測中14-17。但是，目前僅僅是測量機(jī)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(dòng)監(jiān)測、自動(dòng)處理數(shù)據(jù)和輸出各種報(bào)表的軟件，今后還要在操作方便上做進(jìn)一步的深入研究。4.結(jié)束語 采用VB編程的全自動(dòng)變形監(jiān)測系統(tǒng)，能夠自動(dòng)觀測數(shù)據(jù)、自動(dòng)對不合格數(shù)據(jù)進(jìn)行重測或補(bǔ)測、自動(dòng)進(jìn)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(jì)算成果的功能，方便用戶及時(shí)了解觀測及變形信息。該系統(tǒng)的初步應(yīng)用表明,它可以進(jìn)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(shù)水平,提高工程安全監(jiān)測的效率;減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高安全度,節(jié)省大量的人力、物力

16、和資金。 參考文獻(xiàn)： 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(xué)出版社，2008.2 徐 佳，麻鳳海，宋偉東，等. TCA2003邊坡自動(dòng)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(jī)載大壩變形監(jiān)測軟件的開發(fā)與應(yīng)用J. 水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測, 2007.4 梅文勝，張正祿，郭際明，等. 測量機(jī)器人變形監(jiān)測系統(tǒng)軟件研究J. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版, 2002.5 徐忠陽，張良琚，包 歡，等. 自動(dòng)極坐標(biāo)實(shí)時(shí)差分監(jiān)測系統(tǒng)及其在大壩外部變形監(jiān)測中的應(yīng)用. 測繪通報(bào), 2001.6 包歡. 差分方法在測量中的應(yīng)用J. 測繪通報(bào), 2003.7 張書華，蔣瑞波. 基于測量機(jī)器人的隧道變形自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 測繪科學(xué), 2009.8 陳秀忠，錢林. 地理數(shù)據(jù)通信接口技術(shù)在自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 測繪通報(bào), 2010.9 范本. 基于測量機(jī)器人TM30技術(shù)地鐵隧道建設(shè)自動(dòng)變形監(jiān)測研究.重慶: 重慶大學(xué)土木工程學(xué)院, 2012.10 李征航,劉志趙,王澤民. 利用 GPS 定位技術(shù)進(jìn)行大壩變形觀測的研究J. 武漢水利電力大學(xué)學(xué)報(bào)，1996.11 李珍照. 大壩安全監(jiān)測M. 北京:中國電力