一种深基坑开挖土方量的监测系统及方法与流程

1.本技术涉及深基坑监控技术领域，尤其是涉及一种深基坑开挖土方量的监测系统及方法。

背景技术：

2.随着城市现代化建设的发展，各类地下工程的建设越来越多，大型地下工程对深基坑工程的要求也越来越高。通常，深基坑是指开挖深度超过5米（含5米）或地下室三层以上（含三层），或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。在基坑开挖的过程中，会产生较多的泥土，泥土通常会在堆积到一定程度后进行清除。由于深基坑工程具有长、大以及深的特点，一般采用分区分层开挖的方式，在施工过程中，需要通过监控设备掌握各个区域已开挖的土方量以及未开挖的部分，做到及时准确调配土方外运车辆。
3.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：由于深基坑工程在施工场所和施工过程中都会产生扬尘，扬尘容易导致监控设备的监测数据不准确，从而影响深基坑工程的施工调度。

技术实现要素：

4.为了提高对监控设备的保护，本技术提供了一种深基坑开挖土方量的监测系统及方法。
5.本技术提供的一种深基坑开挖土方量的监测系统，采用如下的技术方案：一种深基坑开挖土方量的监测系统，包括监测装置和导轨输送装置，所述监测装置用于采集深基坑任意位置的点云数据，所述导轨输送装置为监测装置的载体，用于使监测单元沿深基坑支撑体系框架进行移动；所述导轨输送装置上设置有用于对监测装置表面进行清理的清理装置。
6.通过采用上述技术方案，利用导轨输送装置带动监测装置沿深基坑的支撑体系框架移动，使得监测装置能够采集到深基坑内不同位置的点云数据，从而计算得到深基坑内各分区的已开挖土方量和开挖余量，实现获取深基坑开挖土方量的目的；通过清理装置对监测装置的表面进行清理，有效的减少监测装置表面上的尘土堆积，使得采集到的点云数据更准确，从而便于施工人员及时准确进行施工调度。
7.可选的，所述清理装置包括滑动设置于导轨输送装置上的多个滑动架，所述滑动架上设置有用于驱动滑动架移动的移动组件，所述滑动架上设置有除尘喷头，所述滑动架上还设置有用于向除尘喷头内输水的输送组件。
8.通过采用上述技术方案，利用移动组件可带动滑动架在导轨输送装置上移动，从而对导轨输送装置上多个滑动架的位置进行调节。在尘土较大的区域，让相邻两个滑动架在导轨输送装置上的路程较短；在尘土较少的区域，让相邻两个滑动架在导轨输送装置上的路程较远，避免在尘土较少的区域布置较多的除尘喷头。即通过对相邻的滑动架之间在
导轨输送装置上的路程调节，便于对除尘喷头之间在导轨输送装置上的路程调节，从而提高了对监测装置表面的清理效果。
9.可选的，所述滑动架包括横板和设置于横板两侧的竖板，两侧所述竖板的相对表面上均转动设置有多个用于与导轨输送装置侧壁抵接的滚轮，所述滑动架通过滚轮滑动设置于导轨输送装置上；所述横板包括固定板和位于固定板两侧的移动板，两侧所述移动板均插接且滑动连接于固定板内，所述固定板上设置有用于调节两侧移动板位于固定板内位置的调节组件；两侧所述竖板分别固定于两侧所述移动板上。
10.通过采用上述技术方案，利用调节组件可带动两侧移动板位于固定板内移动，从而调节横板的长度，实现对两侧竖板之间间距的调节，从而使得两侧竖板可适用于不同厚度的导轨输送装置，提高清理装置的适用性。
11.可选的，所述固定板上固定设置有第一调节板，两侧所述移动板上均设置有与第一调节板相对设置的第二调节板，所述调节组件包括穿设且转动连接于第一调节板上的双向丝杆，两块所述第二调节板上均固定设置有螺纹套，两个所述螺纹套分别套设且螺纹连接于双向丝杆的两端，所述第一调节板上设置有用于带动双向丝杆转动的驱动件。
12.通过采用上述技术方案，利用驱动件带动双向丝杠转动，因螺纹套套设且螺纹连接在双向丝杠上，并且螺纹套不会跟随双向丝杠的转动而转动，从而使得螺纹套在双向丝杠上移动；通过螺纹套可带动第二调节板移动，从而带动两侧竖板相互靠近或远离，采用双向丝杠的设置其结构简单，可带动竖板自动固定至移动后的位置，提高了对两侧竖板的调节效果。
13.可选的，所述输送组件包括安装板和设置于安装板上的储水箱，所述安装板固定设置于所述竖板背离固定板的侧面上，所述储水箱上与储水箱连通设置有第一输送管，所述第一输送管上设置有输水泵，所述第一输送管上与第一输送管连通设置有第二输送管，所述第二输送管远离第一输送管的端部连通至除尘喷头的输入端上。
14.通过采用上述技术方案，利用输水泵可将储水箱内的水通过第二输送管输送至除尘喷头内喷出，采用储水箱的设置其结构简单，便于除尘喷头在不同的位置实现对监测装置的表面清理。
15.可选的，所述滑动架上设置用于对监测装置表面进行风干的风干组件，所述风干组件包括风机和通风管，所述风机固定设置于滑动架上，所述通风管与风机相连通，两侧所述竖板的相对表面上设置有多个与通风管相连通的支管；所述除尘喷头和所述支管沿所述监测装置的移动方向依次设置。
16.通过采用上述技术方案，利用风机可将空气通过通风管输送至支管内喷出，便于对监测装置表面的水分进行风干处理，一方面，可以减少水分对监测装置采集点云数据的影响；另一方面，可以减少尘土粘结在监测装置表面的情况。
17.可选的，两侧所述竖板的相对表面上设置有与输水泵电连接的第一行程开关。
18.通过采用上述技术方案，当监测装置到达除尘喷头处时，利用第一行程开关控制输水泵工作，从而达到了节约水资源的目的。
19.可选的，两侧所述竖板的相对表面上设置有与风机电连接的第二行程开关。
20.通过采用上述技术方案，当监测装置到达支管处时，利用第二行程开关控制风机工作，从而达到了节约电源的目的。
21.本技术还提供一种深基坑开挖土方量的监测方法，采用如下的技术方案：一种深基坑开挖土方量的监测方法，包括以下步骤：按照设定的行走路线，导轨输送装置作为监测装置的载体，使监测装置沿深基坑支撑体系框架进行移动；在监测装置移动过程中，按照预设的数据采样间隔时间，监测装置依次采集深基坑不同位置的点云数据，并将采集的点云数据实时传输给数据处理模块，直至监测装置移动至行走路线的终点；数据处理模块根据实时接收的点云数据，实时构建出对应的数字高程模型，结合预先设定的深基坑需开挖土方量，计算得到当前深基坑内各分区已开挖土方量和开挖余量。
22.通过采用上述技术方案，利用导轨输送装置带动监测装置沿深基坑的支撑体系框架移动，使得监测装置能够采集到深基坑内不同位置的点云数据，从而计算得到深基坑内各分区的已开挖土方量和开挖余量，实现获取深基坑开挖土方量的目的。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.利用导轨输送装置带动监测装置沿深基坑的支撑体系框架移动，使得监测装置能够采集到深基坑内不同位置的点云数据，从而计算得到深基坑内各分区的已开挖土方量和开挖余量，实现获取深基坑开挖土方量的目的；通过清理装置对监测装置的表面进行清理，有效的减少监测装置表面上的尘土堆积，使得采集到的点云数据更准确，从而便于施工人员及时准确进行施工调度；2.利用移动组件可带动滑动架在导轨输送装置上移动，从而对导轨输送装置上多个滑动架的位置进行调节。在尘土较大的区域，让相邻两个滑动架在导轨输送装置上的路程较短；在尘土较少的区域，让相邻两个滑动架在导轨输送装置上的路程较远，避免在尘土较少的区域布置较多的除尘喷头。即通过对相邻的滑动架之间在导轨输送装置上的路程调节，便于对除尘喷头之间在导轨输送装置上的路程调节，从而提高了对监测装置表面的清理效果。
附图说明
24.图1是本技术实施例的一种深基坑开挖土方量的监测系统的结构示意图。
25.图2是本技术实施例中清理装置的结构示意图。
26.图3是本技术实施例中横板、调节组件和驱动件的结构示意图。
27.图4是本技术实施例中监测装置和导轨输送装置的部分结构示意图。
28.附图标记说明：1、监测装置；11、滚动座；12、激光雷达发射器；13、光接收机；14、无线发射装置；2、导轨输送装置；21、车轮；22、输送电机；3、清理装置；31、滑动架；311、横板；3111、固定板；3112、移动板；312、竖板；32、移动组件；321、滚轮；322、移动电机；323、连接板；33、除尘喷头；34、输送组件；341、安装板；342、储水箱；343、第一输送管；344、输水泵；345、第二输送管；4、调节组件；41、双向丝杆；42、螺纹套；5、第一调节板；6、第二调节板；7、驱动件；71、第一锥齿轮；72、第二锥齿轮；73、旋钮；8、风干组件；81、风机；82、通风管；83、支管；9、第一行程开关；10、第二行程开关。
具体实施方式
29.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
30.本技术实施例公开一种深基坑开挖土方量的监测系统，参照图1和图2，该监测系统包括监测装置1和导轨输送装置2，监测装置1用于采集深基坑任意位置的点云数据，导轨输送装置2为监测装置1的载体，用于使监测单元沿深基坑支撑体系框架进行移动；导轨输送装置2上设置有用于对监测装置1表面进行清理的清理装置3。在本实施例中，清理装置3有四个，分别位于深基坑的四周；导轨输送装置2的导轨在深基坑的拐角处为圆弧导轨，监测装置1在导轨输送装置2上移动更加平稳。
31.参照图1和图2，清理装置3包括滑动设置于导轨输送装置2上的多个滑动架31，滑动架31上设置有用于驱动滑动架31移动的移动组件32，滑动架31上设置有除尘喷头33，滑动架31上还设置有用于向除尘喷头33内输水的输送组件34。在本实施例中，通过移动组件32可带动滑动架31在导轨输送装置2上移动，从而对导轨输送装置2上多个滑动架31的位置进行调节。在尘土较大的区域，让相邻两个滑动架31在导轨输送装置2上的路程较短；在尘土较少的区域，让相邻两个滑动架31在导轨输送装置2上的路程较远，避免在尘土较少的区域布置较多的除尘喷头33。即通过对相邻的滑动架31之间在导轨输送装置2上的路程调节，便于对除尘喷头33之间在导轨输送装置2上的路程调节，从而提高了对监测装置1表面的清理效果。
32.参照图2和图3，滑动架31包括横板311和设置于横板311两侧的竖板312，两侧竖板312的相对表面上均转动设置有多个用于与导轨输送装置2侧壁抵接的滚轮321，滑动架31通过滚轮321滑动设置于导轨输送装置2上。在本实施例中，滚轮321有四个，每个侧板的内侧有两个滚轮321，其中一个侧板上固定设置有用于驱动滚轮321转动的移动电机322。
33.参照图2和图3，为了调节两侧竖板312之间的间距，使得两侧竖板312适用于不同厚度的导轨输送装置2，横板311可以采用可伸缩结构。即横板311包括固定板3111和位于固定板3111两侧的移动板3112，两侧移动板3112均插接且滑动连接于固定板3111内。
34.参照图2和图3，为了驱动两侧移动板3112移动，固定板3111上设置有用于调节两侧移动板3112位于固定板3111内位置的调节组件4；两侧竖板312分别固定于两侧移动板3112上。其中，固定板3111上固定设置有第一调节板5，两侧移动板3112上均设置有与第一调节板5相对设置的第二调节板6，调节组件4包括穿设且转动连接于第一调节板5上的双向丝杆41，两块第二调节板6上均固定设置有螺纹套42，两个螺纹套42分别套设且螺纹连接于双向丝杆41的两端。
35.参照图2和图3，为了驱动双向丝杆41转动，第一调节板5上设置有用于带动双向丝杆41转动的驱动件7。在本实施例中，驱动件7包括旋钮73、第一锥齿轮71和第二锥齿轮72，旋钮73的转轴穿设且转动连接在第一调节板5上，第一锥齿轮71套设且固定连接在双向丝杆41上，第二锥齿轮72固定连接在旋钮73的转轴靠近固定板3111的端部，第一锥齿轮71和第二锥齿轮72呈相互啮合设置。
36.参照图2和图3，为了在滑动架31沿着导轨输送装置2移动时给除尘喷头33内输水，输送组件34包括安装板341和设置于安装板341上的储水箱342，安装板341固定设置于竖板
312背离固定板3111的侧面上，储水箱342上与储水箱342连通设置有第一输送管343，第一输送管343上设置有输水泵344，第一输送管343上与第一输送管343连通设置有第二输送管345，第二输送管345远离第一输送管343的端部连通至除尘喷头33的输入端上。在本实施例中，通过输水泵344可将储水箱342内的水通过第二输送管345输送至除尘喷头33内喷出，采用储水箱342的设置其结构简单，便于除尘喷头33在不同的位置实现对监测装置1的表面清理。
37.参照图2和图3，为了减少水分对监测装置1采集点云数据的影响，滑动架31上设置用于对监测装置1表面进行风干的风干组件8，风干组件8包括风机81和通风管82，风机81固定设置于滑动架31上，通风管82与风机81相连通，两侧竖板312的相对表面上设置有多个与通风管82相连通的支管83；除尘喷头33和所述支管83沿监测装置1的移动方向依次设置。在本实施例中，通过风机81可将空气通过通风管82输送至支管83内喷出，便于对监测装置1表面的水分进行风干处理，一方面，可以减少水分对监测装置1采集点云数据的影响；另一方面，可以减少尘土粘结在监测装置1表面的情况。
38.参照图2和图3，为了节约水资源和电源，两侧竖板312的相对表面上设置有与输水泵344电连接的第一行程开关9，两侧竖板312的相对表面上设置有与风机81电连接的第二行程开关10。在本实施例中，当监测装置1到达除尘喷头33处时，利用第一行程开关9控制输水泵344工作，从而达到了节约水资源的目的；利用第二行程开关10控制风机81工作，从而达到了节约电源的目的。
39.参照图1和图4，监测装置1包括滚动座11、激光雷达发射器12、光接收机13和无线发射装置14，激光雷达发射器12、光接收机13和无线发射装置14均固定设置在滚动座11上，其中，激光雷达发射器12、光接收机13位于滚动座11上靠近深基坑的一侧，无线发射装置14位于滚动座11上远离深基坑的一侧。激光雷达发射器12通过电源驱动电路后发出ld脉冲激光信号，经透镜射向深基坑内部，用于发射出激光信号定位测距；光接收机13用于接收脉冲激光经深基坑内土体反射回来的回波信号；无线发射装置14用于将采集到的深基坑监测数据以无线传输形式传输到数据处理模块。需要说明的是，清理装置3主要对激光雷达发射器12的激光发射处以及光接收机13激光回收处进行清理。
40.参照图1和图4，为了让监测装置1在导轨输送装置2上移动，滚动座11的底部转动设置有多个用于与导轨输送装置2侧壁抵接的车轮21，滚动座11通过车轮21滑动设置于导轨输送装置2上。在本实施例中，车轮21有四个，滚动座11上固定设置有用于驱动车轮21转动的输送电机22；其中，车轮21和导轨输送装置2的侧壁相抵接处，与滚轮321和导轨输送装置2的侧壁相抵接处在导轨输送装置2的竖直方向上错位。
41.本技术实施例一种深基坑开挖土方量的监测系统的实施原理为：通过导轨输送装置2带动监测装置1沿深基坑的支撑体系框架移动，使得监测装置1能够采集到深基坑内不同位置的点云数据，从而计算得到深基坑内各分区的已开挖土方量和开挖余量，实现获取深基坑开挖土方量的目的；通过清理装置3对监测装置1的表面进行清理，有效的减少监测装置1表面上的尘土堆积，使得采集到的点云数据更准确，从而便于施工人员及时准确进行施工调度。
42.本技术实施例还公开一种深基坑开挖土方量的监测方法，包括以下步骤：步骤s1、按照设定的行走路线，导轨输送装置2作为监测装置1的载体，使监测装置
1沿深基坑支撑体系框架进行移动。
43.步骤s2、在监测装置1移动过程中，按照预设的数据采样间隔时间，监测装置1依次采集深基坑不同位置的点云数据，并将采集的点云数据实时传输给数据处理模块，直至监测装置1移动至行走路线的终点。
44.步骤s3、数据处理模块根据实时接收的点云数据，实时构建出对应的数字高程模型，结合预先设定的深基坑需开挖土方量，计算得到当前深基坑内各分区已开挖土方量和开挖余量。
45.需要说明的是，数字高程模型为网格图，采用逻辑运算的方式，计算得到深基坑内各区域的已开挖土方量，其中，逻辑运算的流程为：利用网格上空间插值后的数据，以确定深基坑内各网格的起伏状态，分别求取各网格的体积差，根据深基坑内各区域的网格组成，将组成区域的网格对应的体积差进行求和计算，即得到该区域的已开挖土方量。在本实施例中，通过导轨输送装置2带动监测装置1沿深基坑的支撑体系框架移动，使得监测装置1能够采集到深基坑内不同位置的点云数据，从而计算得到深基坑内各分区的已开挖土方量和开挖余量，实现获取深基坑开挖土方量的目的。
46.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

技术特征：

1.一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，包括监测装置(1)和导轨输送装置(2)，所述监测装置(1)用于采集深基坑任意位置的点云数据，所述导轨输送装置(2)为监测装置(1)的载体，用于使监测单元沿深基坑支撑体系框架进行移动；所述导轨输送装置(2)上设置有用于对监测装置(1)表面进行清理的清理装置(3)。2.根据权利要求1所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，所述清理装置(3)包括滑动设置于导轨输送装置(2)上的多个滑动架(31)，所述滑动架(31)上设置有用于驱动滑动架(31)移动的移动组件(32)，所述滑动架(31)上设置有除尘喷头(33)，所述滑动架(31)上还设置有用于向除尘喷头(33)内输水的输送组件(34)。3.根据权利要求2所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，所述滑动架(31)包括横板(311)和设置于横板(311)两侧的竖板(312)，两侧所述竖板(312)的相对表面上均转动设置有多个用于与导轨输送装置(2)侧壁抵接的滚轮(321)，所述滑动架(31)通过滚轮(321)滑动设置于导轨输送装置(2)上；所述横板(311)包括固定板(3111)和位于固定板(3111)两侧的移动板(3112)，两侧所述移动板(3112)均插接且滑动连接于固定板(3111)内，所述固定板(3111)上设置有用于调节两侧移动板(3112)位于固定板(3111)内位置的调节组件(4)；两侧所述竖板(312)分别固定于两侧所述移动板(3112)上。4.根据权利要求3所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，所述固定板(3111)上固定设置有第一调节板(5)，两侧所述移动板(3112)上均设置有与第一调节板(5)相对设置的第二调节板(6)，所述调节组件(4)包括穿设且转动连接于第一调节板(5)上的双向丝杆(41)，两块所述第二调节板(6)上均固定设置有螺纹套(42)，两个所述螺纹套(42)分别套设且螺纹连接于双向丝杆(41)的两端，所述第一调节板(5)上设置有用于带动双向丝杆(41)转动的驱动件(7)。5.根据权利要求3所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，所述输送组件(34)包括安装板(341)和设置于安装板(341)上的储水箱(342)，所述安装板(341)固定设置于所述竖板(312)背离固定板(3111)的侧面上，所述储水箱(342)上与储水箱(342)连通设置有第一输送管(343)，所述第一输送管(343)上设置有输水泵(344)，所述第一输送管(343)上与第一输送管(343)连通设置有第二输送管(345)，所述第二输送管(345)远离第一输送管(343)的端部连通至除尘喷头(33)的输入端上。6.根据权利要求3所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，所述滑动架(31)上设置用于对监测装置(1)表面进行风干的风干组件(8)，所述风干组件(8)包括风机(81)和通风管(82)，所述风机(81)固定设置于滑动架(31)上，所述通风管(82)与风机(81)相连通，两侧所述竖板(312)的相对表面上设置有多个与通风管(82)相连通的支管(83)；所述除尘喷头(33)和所述支管(83)沿所述监测装置(1)的移动方向依次设置。7.根据权利要求5所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，两侧所述竖板(312)的相对表面上设置有与输水泵(344)电连接的第一行程开关(9)。8.根据权利要求6所述的一种深基坑开挖土方量的监测系统，其特征在于，两侧所述竖板(312)的相对表面上设置有与风机(81)电连接的第二行程开关(10)。9.一种应用权利要求1-8任一所述监测系统的深基坑开挖土方量的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：按照设定的行走路线，导轨输送装置(2)作为监测装置(1)的载体，使监测装置(1)沿深
基坑支撑体系框架进行移动；在监测装置(1)移动过程中，按照预设的数据采样间隔时间，监测装置(1)依次采集深基坑不同位置的点云数据，并将采集的点云数据实时传输给数据处理模块，直至监测装置(1)移动至行走路线的终点；数据处理模块根据实时接收的点云数据，实时构建出对应的数字高程模型，结合预先设定的深基坑需开挖土方量，计算得到当前深基坑内各分区已开挖土方量和开挖余量。

技术总结

本申请涉及一种深基坑开挖土方量的监测系统及方法，属于深基坑监控技术领域，该监测系统包括监测装置和导轨输送装置，所述监测装置用于采集深基坑任意位置的点云数据，所述导轨输送装置为监测装置的载体，用于使监测单元沿深基坑支撑体系框架进行移动；所述导轨输送装置上设置有用于对监测装置表面进行清理的清理装置。本申请通过导轨输送装置使得监测装置能够采集到深基坑内不同位置的点云数据，从而计算得到深基坑内各分区的已开挖土方量和开挖余量，实现获取深基坑开挖土方量的目的；通过清理装置对监测装置的表面进行清理，有效的减少监测装置表面上的尘土堆积，使得采集到的点云数据更准确，从而便于施工人员及时准确进行施工调度。进行施工调度。进行施工调度。