基于CMOS图像测量的沉降监测系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021172110.3 (22)申请日 2020.06.23 (73)专利权人 四川远测科技有限公司 地址 618000 四川省德阳市旌阳区天山南 路旌阳大厦3-2-1 (72)发明人 陈维蔡仕娟 (74)专利代理机构 北京恒和顿知识产权代理有 限公司 11014 代理人 王福新 (51)Int.Cl. G01C 5/00(2006.01) G01B 11/16(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种基于CMOS图像测量的沉。

2、降监测系统 (57)摘要 本实用新型属于位移变形领域， 并具体公开 了一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统。 所述 系统包括多个沉降监测装置以及控制模块， 每个 沉降监测装置均包括激光发射器、 调节云台、 红 外标尺及偏光滤光荧屏、 主电路板、 外壳以及安 装架， 主电路板包括CMOS图像识别传感器、 姿态 传感器以及无线通信组件， 控制模块用于接收所 述图像信息及姿态偏转信息， 并根据所述图像信 息及姿态偏转信息计算所述激光光斑的位置信 息， 然后根据时间段内所有测点沉降监测装置上 激光光斑的位置信息的变化情况对待沉降监测 区域进行实时沉降监测。 本实用新型无需对各装 置进行水平位姿调整，。

3、 计算方便快捷， 精度高， 且 成本低， 适用性强。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 212340229 U 2021.01.12 CN 212340229 U 1.一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在于， 包括多个沉降监测装置以及 控制模块， 其中， 多个所述沉降监测装置包括一个设于待沉降监测区域外的基准点沉降监测装置以及 间隔布置于待沉降监测区域内的测点沉降监测装置， 每个沉降监测装置均包括激光发射器 (1)、 调节云台(5)、 红外标尺及偏光滤光荧屏(15)、 主电路板(7)、 外壳(6)以及安装架(13)， 所述激光发射器(1)可转动的架设于所述调节云台(5)。

4、上， 且与所述控制模块通信连接， 用 于向所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)发射激光光斑， 所述调节云台(5)固定设于所述外 壳(6)顶部， 所述主电路板(7)嵌设于所述外壳(6)内， 该主电路板(7)上集成有CMOS图像识 别传感器、 姿态传感器以及无线通信组件， 所述CMOS图像识别传感器用于识别映射有激光 光斑的所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)图像信息， 并将该图像信息通过所述无线通信组 件发送给控制模块， 所述姿态传感器用于自适应校准所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)的 极平面， 以生成所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)的姿态偏转信息； 所述控制模块用于接收所述图像信息及姿态偏转信息。

5、， 并根据所述图像信息及姿态偏 转信息计算所述激光光斑的位置信息， 然后根据时间段内所有测点沉降监测装置上激光光 斑的位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时沉降监测。 2.根据权利要求1所述的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在于， 所述基 准点沉降监测装置的激光发射器(1)发射的激光光斑映射于第一测点沉降监测装置的红外 标尺及偏光滤光荧屏(15)上， 第N-1测点沉降监测装置的激光发射器(1)发射的激光光斑映 射于第N测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏(15)上， 其中， N为大于1的正整数。 3.根据权利要求1所述的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在。

6、于， 每个所 述沉降监测装置还包括激光偏光镜(3)， 所述激光偏光镜(3)设于所述激光发射器(1)的激 光发射端。 4.根据权利要求3所述的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在于， 每个所 述沉降监测装置还包括激光发射器外壳(18)、 密封防水前罩(2)以及密封防水尾罩(17)， 所 述激光发射器外壳(18)用于容乃所述激光发射器(1)， 所述密封防水前罩(2)固定设于所述 激光发射器外壳(18)靠近所述激光发射端的一侧， 且该密封防水前罩(2)开设有嵌设所述 激光偏光镜(3)的孔， 所述密封防水尾罩(17)固定设于所述激光发射器外壳(18)远离所述 激光发射端的一侧。 5.根据。

7、权利要求1所述的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在于， 每个所 述沉降监测装置还包括密封前罩(16)和密封尾罩(9)， 所述密封前罩(16)固定设于所述外 壳(6)靠近所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)的一侧， 且该密封前罩(16)开设有方形孔， 该 方形孔的形状与所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)相适应， 使得所述激光发射器(1)发射 的激光光斑能投射在所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)的指定区域， 所述密封尾罩(9)固 定设于所述外壳(6)远离所述红外标尺及偏光滤光荧屏(15)的一侧。 6.根据权利要求1所述的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在于， 所述红 。

8、外标尺及偏光滤光荧屏(15)包括偏光滤光荧屏以及固定设于该偏光滤光荧屏上的红外标 尺， 该红外标尺包括沿所述偏光滤光荧屏X轴以及Y轴均匀间隔布置的红外标尺点。 7.根据权利要求1所述的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 其特征在于， 所述控 制模块包括数据采集单元、 数据存储单元、 数据处理单元、 显示单元以及无线通信单元， 所 权利要求书 1/2 页 2 CN 212340229 U 2 述数据采集单元用于采集所述沉降监测装置的图像信息和姿态偏转信息， 并将该图像信息 和姿态偏转信息通过传输线传递给所述数据存储单元进行存储， 所述数据处理单元用于读 取数据存储单元中存储的图像信息和姿态。

9、偏转信息， 并将该图像信息和姿态偏转信息进行 处理， 以计算所述激光光斑的位置信息， 并计算时间段内所有测点沉降监测装置上激光光 斑的位置信息的变化情况， 所述显示单元用于显示时间段内所有测点沉降监测装置上激光 光斑的位置信息的变化情况。 权利要求书 2/2 页 3 CN 212340229 U 3 一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统 技术领域 0001 本实用新型属于位移变形技术领域， 更具体地， 涉及一种基于CMOS图像测量的沉 降监测系统。 背景技术 0002 建筑物沉降安全监测是判断其安全使用的重要手段之一， 变形位移量测无论在科 学技术研究还是在工程建设方面都有着其重要作用， 比。

10、如测量大坝水平与垂直位移、 隧道 周边位移、 构建物水平与垂直位移等。 变形位移量测的方法且目前用沉降监测的主要采用 静力水准仪、 全站仪等设备。 有用激光距仪、 全站仪、 数字(传统)经纬仪以及数字照相进行 量测。 0003 现有的变形位移量测存在测量装置复杂以及误差大等缺点， 如全站仪、 测距仪等 在用于变形位移监测时， 设备本身的精度、 尤其是使用过程中人为操作上的误差是不可避 免的； 数字照相量测亦存在参照系的不可靠及后续分析中的系统误差其使用范围有限。 同 时， 由于静力水准仪受温漂影响严重， 温漂误差高达几mm。 而全站仪由于设备精密， 但是其 价格昂贵， 成本高。 CMOS图像传。

11、感器是一种典型的固体成像传感器， 其通常由像敏单元阵 列、 行驱动器、 列驱动器、 时序控制逻辑、 AD转换器、 数据总线输出接口、 控制接口等几部分 组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。 其工作过程一般可分为复位、 光电转换、 积 分、 读出几部分。 可用于现有监测系统中的图像识别技术中。 0004 因此， 本领域亟待对现有监测系统做出改进， 以解决了传统材料传感器技术带来 的温漂影响。 实用新型内容 0005 针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本实用新型提供了一种基于 CMOS图像测 量的沉降监测系统， 其通过多个所述沉降监测装置包括一个设于待沉降监测区域外的基准 点沉降监测装置以。

12、及间隔布置于待沉降监测区域内的测点沉降监测装置的配合设计， 同 时， 对各个沉降监测装置的激光发射器、 红外标尺及偏光滤光荧屏、 CMOS图像识别传感器、 姿态传感器以及无线通信组件等的结构及其具体设置方式进行研究和设计， 相应的可实现 精确快速提取激光光斑的位置信息， 并根据时间段内所有测点沉降监测装置上激光光斑的 位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时智能沉降监测， 无需对各装置进行水平位 姿调整， 计算方便快捷， 精度高， 且成本低， 适用性强。 0006 为实现上述目的， 按照本实用新型的一个方面， 提出了一种基于CMOS 图像测量的 沉降监测系统， 包括多个沉降监测装置以及控制模。

13、块， 其中， 0007 多个所述沉降监测装置包括一个设于待沉降监测区域外的基准点沉降监测装置 以及间隔布置于待沉降监测区域内的测点沉降监测装置， 每个沉降监测装置均包括激光发 射器、 调节云台、 红外标尺及偏光滤光荧屏、 主电路板、 外壳以及安装架， 所述激光发射器可 转动的架设于所述调节云台上， 且与所述控制模块通信连接， 用于向所述红外标尺及偏光 说明书 1/8 页 4 CN 212340229 U 4 滤光荧屏发射激光光斑， 所述调节云台固定设于所述外壳顶部， 所述主电路板嵌设于所述 外壳内， 该主电路板上集成有CMOS图像识别传感器、 姿态传感器以及无线通信组件， 所述 CMOS图像识。

14、别传感器用于识别映射有激光光斑的所述红外标尺及偏光滤光荧屏图像信息， 并将该图像信息通过所述无线通信组件发送给控制模块， 所述姿态传感器用于自适应校准 所述红外标尺及偏光滤光荧屏的极平面， 以生成所述红外标尺及偏光滤光荧屏的姿态偏转 信息； 0008 所述控制模块用于接收所述图像信息及姿态偏转信息， 并根据所述图像信息及姿 态偏转信息计算所述激光光斑的位置信息， 然后根据时间段内所有测点沉降监测装置上激 光光斑的位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时沉降监测。 0009 作为进一步优选的， 所述基准点沉降监测装置的激光发射器发射的激光光斑映射 于第一测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏。

15、上， 第N-1 测点沉降监测装置的激光 发射器发射的激光光斑映射于第N测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏上， 其中， N为大于1的正整数。 0010 作为进一步优选的， 每个所述沉降监测装置还包括激光偏光镜， 所述激光偏光镜 设于所述激光发射器的激光发射端。 0011 作为进一步优选的， 每个所述沉降监测装置还包括激光发射器外壳、 密封防水前 罩以及密封防水尾罩， 所述激光发射器外壳用于容乃所述激光发射器， 所述密封防水前罩 固定设于所述激光发射器外壳靠近所述激光发射端的一侧， 且该密封防水前罩开设有嵌设 所述激光偏光镜的孔， 所述密封防水尾罩固定设于所述激光发射器外壳远离所述激光发射 。

16、端的一侧。 0012 作为进一步优选的， 每个所述沉降监测装置还包括密封前罩和密封尾罩， 所述密 封前罩固定设于所述外壳靠近所述红外标尺及偏光滤光荧屏的一侧， 且该密封前罩开设有 方形孔， 该方形孔的形状与所述红外标尺及偏光滤光荧屏相适应， 使得所述激光发射器发 射的激光光斑能投射在所述红外标尺及偏光滤光荧屏的指定区域， 所述密封尾罩固定设于 所述外壳远离所述红外标尺及偏光滤光荧屏的一侧。 0013 作为进一步优选的， 所述红外标尺及偏光滤光荧屏包括偏光滤光荧屏以及固定设 于该偏光滤光荧屏上的红外标尺， 该红外标尺包括沿所述偏光滤光荧屏X轴以及Y轴均匀间 隔布置的红外标尺点。 0014 作为进。

17、一步优选的， 所述控制模块包括数据采集单元、 数据存储单元、 数据处理单 元、 显示单元以及无线通信单元， 所述数据采集单元用于采集所述沉降监测装置的图像信 息和姿态偏转信息， 并将该图像信息和姿态偏转信息通过传输线传递给所述数据存储单元 进行存储， 所述数据处理单元用于读取数据存储单元中存储的图像信息和姿态偏转信息， 并将该图像信息和姿态偏转信息进行处理， 以计算所述激光光斑的位置信息， 并计算时间 段内所有测点沉降监测装置上激光光斑的位置信息的变化情况， 所述显示单元用于显示时 间段内所有测点沉降监测装置上激光光斑的位置信息的变化情况。 0015 按照本实用新型的另一个方面， 还提供了一种。

18、基于CMOS图像测量的沉降监测方 法， 包括以下步骤： 0016 S1将基准点沉降监测装置安装至基准点， 将N个测点沉降监测装置间隔布置于待 沉降监测区域内； 说明书 2/8 页 5 CN 212340229 U 5 0017 S2启动控制模块， 并调试基准点沉降监测装置和N个测点沉降监测装置， 使得所述 基准点沉降监测装置的激光发射器发射的激光光斑映射于第一测点沉降监测装置的红外 标尺及偏光滤光荧屏上， 第N-1测点沉降监测装置的激光发射器发射的激光光斑映射于第N 测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏上， 其中， N为大于1的正整数； 0018 S3所述测点沉降监测装置上的CMOS图像识。

19、别传感器识别映射有激光光斑的所述 红外标尺及偏光滤光荧屏图像信息， 并将该图像信息通过无线通信组件发送给控制模块， 所述测点沉降监测装置上的姿态传感器自适应校准所述红外标尺及偏光滤光荧屏的极平 面， 以生成所述红外标尺及偏光滤光荧屏的姿态偏转信息； 0019 S4所述控制模块接收所述图像信息及姿态偏转信息， 并根据所述图像信息及姿态 偏转信息计算所述激光光斑的位置信息， 然后根据时间段内所有测点沉降监测装置上激光 光斑的位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时沉降监测。 0020 作为进一步优选的， 步骤S3中， 所述图像信息包括基准点图像信息以及测点图像 信息， 所述基准点图像信息为第一测。

20、点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏的图像信 息， 所述测点图像信息为第M测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏的图像信息， 其 中， 2MN； 0021 所述基准点图像信息包括初始基准点图像信息以及当前基准点图像信息， 所述测 点图像信息包括初始测点图像信息以及当前测点图像信息。 0022 作为进一步优选的， 步骤S4具体包括以下步骤： 0023 S41所述控制模块接收Ti时刻的图像信息， 并提取该图像信息中激光光斑与红外 标尺的相对位置关系， 然后根据红外标尺的实际刻度， 计算激光光斑在偏光滤光荧屏中的 位置信息； 0024 S42根据Ti时刻姿态传感器生成的所述红外标尺及偏光滤光荧屏。

21、的姿态偏转信 息， 对步骤S41中激光光斑在偏光滤光荧屏中的位置信息进行极平面校准， 以生成参考系下 激光光斑的位置信息； 0025 S43重复步骤S41和步骤S42， 以获各时间点时N个测点沉降监测装置处激光光斑的 位置信息； 0026 S44构建测点处的位移计算模型， 并根据该位移计算模型计算各个测点沉降监测 装置处激光光斑的位置变化量； 0027 S45根据位置变化量对待沉降监测区域进行实时沉降监测。 0028 其中， 所述位移计算模型为： 0029且 且 0030其中， xi和yi为第i测点沉降监测装置处激光光斑的位置变化量，和 为第tm时刻第i测点沉降监测装置处激光光斑的位置信息，和。

22、为初始时刻第i测点沉 降监测装置处激光光斑的位置信息。 0031 总体而言， 通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比， 主要具备以 说明书 3/8 页 6 CN 212340229 U 6 下的技术优点： 0032 1.本实用新型系统通过多个所述沉降监测装置包括一个设于待沉降监测区域外 的基准点沉降监测装置以及间隔布置于待沉降监测区域内的测点沉降监测装置的配合设 计， 同时， 对各个沉降监测装置的激光发射器、 红外标尺及偏光滤光荧屏、 CMOS图像识别传 感器、 姿态传感器以及无线通信组件等的结构及其具体设置方式进行研究和设计， 相应的 可实现精确快速提取激光光斑的位置信息， 并根据。

23、时间段内所有测点沉降监测装置上激光 光斑的位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时智能沉降监测， 无需对各装置进行 水平位姿调整， 计算方便快捷， 精度高， 且成本低， 适用性强。 0033 2.本实用新型系统姿态传感器能实现CMOS图像识别传感器识别图像中各像素点 的位姿自适应校准， 同时配合红外标尺及偏光滤光荧屏的设置， 可精确、 方便的获取激光光 斑的像素位置。 0034 3.本实用新型系统成本低， 测量精度高， 解决了传统设备中因温漂等因素引起测 量误差大以及成本高， 适用性不强等问题。 0035 4.本实用新型系统采用设备内自动极平面校准和红外校准标尺降低了传统图像 识别摄像头由于。

24、安装姿态和像素转换等问题带来的测量不准确问题。 0036 5.本实用新型系统低成本、 高精度、 高稳定性的监测手段， 可大大的提高变形监测 的准确性和稳定性。 为该行业监测手段提供更好的应用推广方案。 可以广泛应用于： 隧道、 桥梁、 地铁、 危房、 边坡、 基坑等需要进行沉降变形监测工况。 0037 6.本实用新型方法采用CMOS图像识别传感器识别映射有激光光斑的所述红外标 尺及偏光滤光荧屏图像信息， 采用红外标尺获取激光光斑像素的位置信息， 采用姿态传感 器自适应校准所述红外标尺及偏光滤光荧屏的极平面， 以获取参考系下的激光光斑的位置 信息， 并根据各测点处激光光斑的位置信息的变化情况对待。

25、沉降监测区域进行实时沉降监 测， 测量方法简便， 精确度高， 稳定性强。 附图说明 0038 图1是本实用新型实施例涉及的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统的结构示 意图； 0039 图2是图1中涉及的沉降监测装置的立体结构示意图； 0040 图3是图2中涉及的沉降监测装置的爆炸图； 0041 图4是图3中涉及的红外标尺及偏光滤光荧屏的结构示意图。 0042 在所有附图中， 同样的附图标记表示相同的技术特征， 具体为： 1-激光发射器、 2- 密封防水前罩、 3-激光偏光镜、 4-固定螺丝、 5-调节云台、 6-外壳、 7-主电路板、 8-固定螺 丝、 9-密封尾罩、 10-主电路板调节螺。

26、栓、 11-尾罩固定螺丝、 12-设备固定架、 13-L型安装 架、 14-安装螺丝、 15-红外标尺及偏光滤光荧幕、 16-密封前罩、 17-密封防水尾罩、 18-激光 发射器外壳。 具体实施方式 0043 为了使本实用新型的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施 例， 对本实用新型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仅用以解释 说明书 4/8 页 7 CN 212340229 U 7 本实用新型， 并不用于限定本实用新型。 此外， 下面所描述的本实用新型各个实施方式中所 涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 0044 如图1所示， 。

27、本实用新型实施例提供的一种基于CMOS图像测量的沉降监测系统， 包 括多个沉降监测装置以及控制模块， 其中， 多个所述沉降监测装置包括一个设于待沉降监 测区域外的基准点沉降监测装置以及间隔布置于待沉降监测区域内的测点沉降监测装置。 每个沉降监测装置均包括激光发射器1、 调节云台5、 红外标尺及偏光滤光荧屏15、 主电路板 7、 外壳 6以及安装架13， 所述激光发射器1可转动的架设于所述调节云台5上， 且与所述控 制模块通信连接， 用于向所述红外标尺及偏光滤光荧屏15发射激光光斑， 所述调节云台5固 定设于所述外壳6顶部， 所述主电路板7嵌设于所述外壳6内， 该主电路板7上集成有CMOS图 像。

28、识别传感器、 姿态传感器以及无线通信组件， 所述CMOS图像识别传感器用于识别映射有 激光光斑的所述红外标尺及偏光滤光荧屏15图像信息， 并将该图像信息通过所述无线通信 组件发送给控制模块， 所述姿态传感器用于自适应校准所述红外标尺及偏光滤光荧屏15的 极平面， 以生成所述红外标尺及偏光滤光荧屏15 的姿态偏转信息。 0045 更具体而言， 在本实用新型系统布置过程中， 首先确定基准点的位置， 一般而言， 基准点是一个固定位置， 其不会发生沉降或者其他变形， 以影响基准点位姿变化， 接着在基 点处安装基准点沉降监测装置。 由于每个沉降监测装置都设置有位姿传感器， 可实时对装 置的位姿进行校准，。

29、 因而在本实用新型中， 无需对安装好的沉降监测装置再进行水平校准， 一方面减少了工作量， 另一方面， 降低了水平校准中存在的位姿偏差。 接着， 在对待沉降监 测区域进行划分， 然后根据设定的检测距离来布置测点的个数以及测点的位置。 每两个相 邻测点之间的位置至少要保证上一个测点处的沉降监测装置发射的激光光斑能映射至下 一个沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏15上， 以此方式， 从而可实现对各个测点处 的沉降进行有效监测。 更具图而言， 基准点沉降监测装置的激光发射器1发射的激光光斑映 射于第一测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏15上， 第N-1测点沉降监测装置的 激光发射器1发射的激光。

30、光斑映射于第N测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏15 上， 其中， N为大于1的正整数。 从而， 整个沉降监测系统布置完成。 0046 如图2和图3所示， 沉降监测装置的具体结构如下： 沉降监测装置还包括激光偏光 镜3， 所述激光偏光镜3设于所述激光发射器1的激光发射端。 更具体的， 每个沉降监测装置 还包括激光发射器外壳18、 密封防水前罩2 以及密封防水尾罩17， 所述激光发射器外壳18 用于容乃所述激光发射器1， 所述密封防水前罩2固定设于激光发射器外壳18靠近激光发射 端的一侧， 且该密封防水前罩2开设有嵌设所述激光偏光镜3的孔， 密封防水尾罩17 固定设 于激光发射器外壳18远。

31、离激光发射端的一侧。 密封防水前罩2和密封防水尾罩17均通过固 定螺丝1与激光发射器外壳18固定连接。 调节云台5包括转向架以及转向支撑组件， 转向支 撑组件用于支撑转向架， 且转向架以转向支撑组件的中心线为转轴， 可进行360度转动。 每 个沉降监测装置还包括密封前罩16和密封尾罩9， 密封前罩16固定设于所述外壳6靠近所述 红外标尺及偏光滤光荧屏15的一侧， 且该密封前罩16开设有方形孔， 该方形孔的形状与所 述红外标尺及偏光滤光荧屏15相适应， 使得所述激光发射器1发射的激光光斑能投射在所 述红外标尺及偏光滤光荧屏15的指定区域， 密封尾罩9固定设于所述外壳6远离所述红外标 尺及偏光滤光。

32、荧屏15的一侧。 密封前罩16与密封尾罩9均通过尾罩固定螺丝与外壳6 固定 连接。 主电路板7通过主电路板调节螺栓10与密封前罩16可调节连接。 主电路板7还设有固 说明书 5/8 页 8 CN 212340229 U 8 定螺丝6。 密封前罩16和密封尾罩9均通过设备固定架12与L型安装架13固定连接， L型安装 架13设有与安装螺丝14相匹配的安装孔， 通过安装螺丝14与安装孔的配合连接， 使得设备 固定架12 与L型安装架13固定连接。 0047 如图4所示， 在本实用新型中， 红外标尺及偏光滤光荧屏15包括偏光滤光荧屏以及 固定设于该偏光滤光荧屏上的红外标尺， 该红外标尺包括沿偏光滤光。

33、荧屏X轴以及Y轴均匀 间隔布置的红外标尺点。 为了方便计算， 在本实用新型中， 沿X轴布置的红外标尺点之间的 间距是相等的， 一般而言， 相邻两个红外标尺点之间的距离为CMOS图像识别传感器识别图 像的像素的整数倍。 沿Y轴均匀间隔布置的红外标尺点的布置方式与X轴相同， 其目的都是 为了在图像处理阶段， 方便激光光斑位置信息的计算。 即在本实用新型中， 激光光斑在偏光 滤光荧屏中的位置信息是通过图像的像素提取， 然后通过红外标尺测量得到的， 以此方式， 降低了计算的难度， 同时通过激光光斑像素位置坐标和各红外标尺点像素坐标， 可快速的 计算出激光光斑的位置信息坐标， 从而完成物理坐标和像素坐标。

34、的转换计算， 降低了传统 图像识别摄像头由于安装姿态和像素转换等问题带来的测量不准确问题。 0048 在本实用新型中， 控制模块包括数据采集单元、 数据存储单元、 数据处理单元、 显 示单元以及无线通信单元， 所述数据采集单元用于采集所述沉降监测装置的图像信息和姿 态偏转信息， 并将该图像信息和姿态偏转信息通过传输线传递给所述数据存储单元进行存 储， 所述数据处理单元用于读取数据存储单元中存储的图像信息和姿态偏转信息， 并将该 图像信息和姿态偏转信息进行处理， 以计算所述激光光斑的位置信息， 并计算时间段内所 有测点沉降监测装置上激光光斑的位置信息的变化情况， 所述显示单元用于显示时间段内 所。

35、有测点沉降监测装置上激光光斑的位置信息的变化情况。 0049 作为本实用新型的优选方案， 本系统沉降监测装置还包括有线和无线 LORA模块， 用于实现各传感器数据的传输。 同时该有线和无线LORA模块还用于无线空中唤醒沉降监测 装置和低功耗休眠沉降监测装置。 进一步的， 本系统各沉降监测装置还包括太阳能供电模 块， 该太阳能供电模块可根据现场工况进行合理选择组网方式。 0050 本实用新型采用200W500W像素CMOS传感器和图像识别技术， 再极大的提高了图 像识别分辨率， 图像识别采用多点识别技术， 借助该装置内部安装有红外校准标尺， 通过该 标尺可对每次采用进行自动标尺校准和可以在如何环。

36、境下均可正确的进行位置计算。 分辨 率高达0.05mm， 绝对精度0.1mm。 0051 本实用新型的工作原理如下： 基准点安装于待监测沉降位移区域以外， 提供原始 基础指标， 其他测点已基准点为数据原点， 进行空间坐标信息计算。 由于事先设计好红外标 尺点的位置和间距， 所以可通过激光光斑像素位置坐标和各红外标尺点像素坐标， 可快速 的计算出激光光斑的位置信息坐标。 从而完成物理坐标和像素坐标的转换计算。 当其中一 个测点出现沉降或水平位移， 则该点图像识别坐标和其下一个测点的图像识别坐标信息均 发生位移变化， 且上述两个变化量相等， 则可确定待测点位置变化属实。 否则则认为为噪声 点， 可。

37、采用认为调整的方式对该测点处的装置进行调整， 或者调整该测点处用于计算的初 始位置。 且本设备内部均带有姿态传感器， 通过自身的安装姿态数据进行自动极平面校准， 从而省去了安装水平调整的过程， 降低施工工序。 0052 本实用新型系统的工作流程如下： 0053 步骤1， 系统布置。 说明书 6/8 页 9 CN 212340229 U 9 0054 根据待沉降监测区域的特点确定监测点的个数以及基准点的位置。 其中， 基准点 位于待沉降监测区域外。 0055 将基准点沉降监测装置安装于基准点处， 将测点沉降监测装置以此安装于监测点 处。 0056 步骤2， 系统调试。 0057 开启所有沉降监测。

38、装置， 调节各个沉降监测装置的激光发射器的角度， 使得基准 点沉降监测装置的激光发射器发射的激光光斑映射于第一测点沉降监测装置的红外标尺 及偏光滤光荧屏上， 第N-1测点沉降监测装置的激光发射器发射的激光光斑映射于第N测点 沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏上， 其中， N为大于1的正整数。 0058 在本实用新型中， 最后一个测点沉降监测装置的激光发射器不工作。 0059 步骤3， 系统沉降监测。 0060 对于各个测点沉降监测装置处， 该测点的位置信息通过以下方式获取。 0061 (31)测点沉降监测装置上的CMOS图像识别传感器识别映射有激光光斑的所述红 外标尺及偏光滤光荧屏图像信息，。

39、 并将该图像信息通过无线通信组件发送给控制模块， 所 述测点沉降监测装置上的姿态传感器自适应校准所述红外标尺及偏光滤光荧屏的极平面， 以生成所述红外标尺及偏光滤光荧屏的姿态偏转信息。 0062 其中， 图像信息包括基准点图像信息以及测点图像信息， 所述基准点图像信息为 第一测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏的图像信息， 所述测点图像信息为第M 测点沉降监测装置的红外标尺及偏光滤光荧屏的图像信息， 其中， 2MN。 0063 基准点图像信息包括初始基准点图像信息以及当前基准点图像信息， 所述测点图 像信息包括初始测点图像信息以及当前测点图像信息。 0064 (32)控制模块接收所述图像信息。

40、及姿态偏转信息， 并根据所述图像信息及姿态偏 转信息计算所述激光光斑的位置信息， 然后根据时间段内所有测点沉降监测装置上激光光 斑的位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时沉降监测。 具体而言： 0065 首先， 控制模块接收Ti时刻的图像信息， 并提取该图像信息中激光光斑与红外标 尺的相对位置关系， 然后根据红外标尺的实际刻度， 计算激光光斑在偏光滤光荧屏中的位 置信息； 0066 然后根据Ti时刻姿态传感器生成的所述红外标尺及偏光滤光荧屏的姿态偏转信 息， 对步骤S41中激光光斑在偏光滤光荧屏中的位置信息进行极平面校准， 以生成参考系下 激光光斑的位置信息； 0067 接着重复上述两个步。

41、骤， 以获各时间点时N个测点沉降监测装置处激光光斑的位 置信息； 0068 接着构建测点处的位移计算模型， 并根据该位移计算模型计算各个测点沉降监测 装置处激光光斑的位置变化量。 0069 其中， 所述位移计算模型为： 0070且 且 说明书 7/8 页 10 CN 212340229 U 10 0071其中， xi和yi为第i测点沉降监测装置处激光光斑的位置变化量，和 为第tm时刻第i测点沉降监测装置处激光光斑的位置信息，和为初始时刻第i测点沉 降监测装置处激光光斑的位置信息。 0072 最后， 根据位置变化量对待沉降监测区域进行实时沉降监测。 0073 在本实用新型中的一个实施例中， 根据。

42、时间段内所有测点沉降监测装置上激光光 斑的位置信息的变化情况对待沉降监测区域进行实时沉降监测如下： 0074 0075 各点沉降水平位移计算已C点为例： 0076 X(ax-Ax)+(bx-Bx)+(cx-Cx),且(dx-Dx)(cx-Cx) 0077 Y(ay-Ay)+(by-By)+(cy-Cy),且(dy-Dy)(cy-Cy) 0078 本实用新型系统低成本、 高精度、 高稳定性的监测手段， 可大大的提高变形监测的 准确性和稳定性。 为该行业监测手段提供更好的应用推广方案。 可以广泛应用于:隧道、 桥 梁、 地铁、 危房、 边坡、 基坑等需要进行沉降变形监测工况。 0079 本领域的技术人员容易理解， 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已， 并不 用以限制本实用新型， 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改 进等， 均应包含在本实用新型的保护范围之内。 说明书 8/8 页 11 CN 212340229 U 11 图1 说明书附图 1/4 页 12 CN 212340229 U 12 图2 说明书附图 2/4 页 13 CN 212340229 U 13 图3 说明书附图 3/4 页 14 CN 212340229 U 14 图4 说明书附图 4/4 页 15 CN 212340229 U 15 。