[发明专利]一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及方法

说明书

本发明涉及一种建筑结构施工监测技术，尤其是一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及施工指导方法。一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及方法，包括空间定位子系统、变形监测子系统、应力监测子系统、通讯子系统和大尺度空间结构施工指导程序；空间定位子系统用于实时提供在指定坐标系中的三维定位结果；变形监测子系统用于三维坐标系中挠度变化监测；应力监测子系统用于测出监测点的应变数据及应力数值；通讯子系统用于传输数据信号给大尺度空间结构施工指导程序；大尺度空间结构施工指导程序用于集成构件的信息。本发明的有益效果为：1、可视化程度高；2、操作简单、使用方便；3、提高了大尺度空间结构的施工效率。

技术领域

本发明涉及一种建筑结构施工监测技术，尤其是一种集成式大尺度空间结构施工指导系统及施工指导方法。

背景技术

北斗三号于2020年6月完成全球组网，可为全球用户提供卫星导航、定位、测速、授时、短报文通信、星际增强、国际搜救以及精密单点定位等服务，具有覆盖范围大、定位精度高、解算速度快等优点，在大尺度空间结构施工指导方面使用具有较大优势。

大尺度空间结构的施工过程复杂，使得施工指导技术难度较高，其中构件的安装定位测量、变形监测和应力监测对保证结构精准且高效的安装起到了决定性作用。现有的施工指导技术基于全站仪、经纬仪建立坐标系，需人工标记监测点，监测步骤复杂且误差大，不能实时获取监测构件的应力及变形等信息，无法保证大尺度空间结构的精确安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足高精度自动化构件安装需求的集成式大尺度空间结构施工指导系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种集成式大尺度空间结构施工指导系统，包括空间定位子系统、变形监测子系统，还包括应力监测子系统、通讯子系统和大尺度空间结构施工指导程序；

空间定位子系统用于实时提供监测的基准点和测控点在指定坐标系中的三维定位结果；

变形监测子系统用于通过对比基准点位置完成大尺度空间结构在三维坐标系中挠度变化监测；

应力监测子系统用于根据施工BIM模型中基准点和测控点测出监测点的应变数据，进而求出应力数值；

通讯子系统用于传输空间定位子系统、变形监测子系统及应力监测子系统的数据信号给大尺度空间结构施工指导程序；

大尺度空间结构施工指导程序用于集成构件的空间位置、变形和应变数据，实时获得施工中的构件信息、卫星可见数、解算可信度、PDOP值，提示构件与待安装位置的距离差和方向信息，并实时进行界面的三维显示，实现施工指导、监控和预警功能。

优选的，变形监测子系统包括BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站和带有北斗导航的全站仪，BDS/GNSS参考站作为基准点设置在施工现场附近，BDS/GNSS流动站作为测控点设置在结构控制点上，带有北斗导航的全站仪用于空间三维定位校核。

优选的，变形监测子系统的形变监测精度为毫米级。

优选的，应力监测子系统包括光纤应变计和ZIGBEE无线传输模块，光纤应变计布置在结构控制点上，与ZIGBEE无线传输模块相连，用于测出监测点的应变数据，进而求出应力数值；ZIGBEE无线传输模块通过通讯子系统与大尺度空间结构施工指导程序相连。

优选的，空间定位子系统包括BDS/GNSS参考站、BDS/GNSS流动站和带有北斗导航的全站仪；BDS/GNSS参考站作为基准点设置在施工现场附近；BDS/GNSS流动站作为测控点设置在结构控制点上；带有北斗导航的全站仪用于空间三维定位校核；其用于实时提供BDS/GNSS参考站和BDS/GNSS流动站监测的基准点和测控点在指定坐标系中的三维定位结果。

优选的，空间定位子系统采用实时动态载波相位差分技术。