本發(fā)明涉及一種高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

高大模板支撐系統(tǒng)在混凝土澆筑過程中和澆筑后一段時(shí)間內(nèi)，由于受壓可能發(fā)生一定的沉降和位移，如變化過大可能發(fā)生垮塌事故。為及時(shí)反映高支模支撐系統(tǒng)的變化情況，預(yù)防事故的發(fā)生，需要對支撐系統(tǒng)進(jìn)行沉降和位移監(jiān)測。目前，高支模監(jiān)控方案采用全站儀和拉繩式位移傳感器對支撐系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，由于支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組件密集，規(guī)模較大，造成視線遮擋，傳感器安裝困難，所以，通常監(jiān)測的點(diǎn)非常有限，且施工環(huán)境對監(jiān)測結(jié)果影響較大。由于采用人工測量方式，采樣頻率很低，監(jiān)測人員投入時(shí)間長及設(shè)備投入大。且不能完成全天候的監(jiān)測任務(wù)，這給工地安全保障帶來了很大的壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法，所應(yīng)用的高支模的組成構(gòu)件中含有多根豎向布置的立桿和多根水平布置的橫桿，并且，所述立桿與所述橫桿的連接位置稱為該立桿的節(jié)點(diǎn)，其特征在于：

所述的高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法包括：選取至少一根所述立桿作為所述高支模的形變監(jiān)測對象并用高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備對所述形變監(jiān)測對象進(jìn)行形變監(jiān)測；

所述的高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備設(shè)有數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器并對應(yīng)每一根所述作為形變監(jiān)測對象的立桿設(shè)有一套形變測量構(gòu)件；每一套所述形變測量構(gòu)件均在其所對應(yīng)的立桿的每一個(gè)所述節(jié)點(diǎn)位置上固定安裝有一個(gè)管夾，每一個(gè)所述管夾均設(shè)有安裝平面，安裝在同一根所述立桿上的各個(gè)所述管夾的安裝平面位于同一豎直平面；每一套所述形變測量構(gòu)件均對應(yīng)其所在立桿的兩個(gè)相鄰所述管夾設(shè)有三個(gè)萬向節(jié)和兩根桿件，對于所述兩個(gè)相鄰管夾及該兩者對應(yīng)的三個(gè)萬向節(jié)和兩根桿件來說：第一根所述桿件的上端通過第一個(gè)所述萬向節(jié)與位于上方的所述管夾的安裝平面連接，第二根所述桿件的下端通過第二個(gè)所述萬向節(jié)與位于下方的所述管夾的安裝平面連接，所述第一根桿件的下端與所述第二根桿件的上端通過第三個(gè)所述萬向節(jié)相連，其中，每一套所述形變測量構(gòu)件的各根桿件的長度相等，位于同一根所述立桿上的各個(gè)所述萬向節(jié)在對應(yīng)安裝平面上的安裝位置位于同一條豎向直線上，連接在同一個(gè)所述安裝平面上的兩個(gè)所述萬向節(jié)緊靠在一起；每一套所述形變測量構(gòu)件對應(yīng)每一根所述桿件均設(shè)有一個(gè)傾角傳感器，每一個(gè)所述傾角傳感器均固定在其對應(yīng)的桿件上，且每一個(gè)所述傾角傳感器的軸線與其對應(yīng)的桿件的軸向相平行；

所述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)接收每一套所述形變測量構(gòu)件的每一個(gè)所述傾角傳感器的實(shí)時(shí)輸出信號，并能夠按以下步驟計(jì)算出所述高支模在每一根所述作為形變監(jiān)測對象的立桿所在部位的形變狀況：

步驟S1、以所述形變測量構(gòu)件的位于最下方的萬向節(jié)在初始時(shí)刻的中心位置為原點(diǎn)O、豎向方向?yàn)閆軸建立空間直角坐標(biāo)系OXYZ，其中，原點(diǎn)O的空間坐標(biāo)記為(X₀＝0，Y₀＝0,Z0＝0；

步驟S2、將所述步驟S1的形變測量構(gòu)件中全部連接在兩根所述桿件之間的萬向節(jié)的中心位置、全部連接在同一個(gè)所述安裝平面上的兩個(gè)萬向節(jié)之間的中心位置、位于最上方的所述萬向節(jié)的中心位置作為形變測量點(diǎn)，將各個(gè)所述形變測量點(diǎn)由下至上依次進(jìn)行編號并記為T_k，k為所述形變測量點(diǎn)的序號且1≤k≤n，n為所述形變測量構(gòu)件的形變測量點(diǎn)數(shù)量，并將位于第k個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_k與第k-1個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_k-1之間的桿件編號為k，其中，k取值為1時(shí)，第k-1個(gè)即第0個(gè)所述形變測量點(diǎn)即為所述原點(diǎn)O；并且，將第n個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_n在所述初始時(shí)刻的Z軸坐標(biāo)記為Z′_n；

步驟S3、按以下公式計(jì)算相鄰兩個(gè)所述形變測量點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)高度差、所述n個(gè)形變測量點(diǎn)的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)：

X_k＝Δ_k·tanα_k

Y_k＝Δ_k·tanβ_k

Z_k＝Δ_k+Z_k-1

其中，α_k和β_k均為安裝在所述編號為k的桿件上的傾角傳感器的實(shí)時(shí)輸出信號所轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)傳感角度，分別表示所述編號為k的桿件在ZOX平面的投影與Z軸之間的實(shí)時(shí)夾角和所述編號為k的桿件在ZOY平面的投影與Z軸之間的實(shí)時(shí)夾角，L為所述桿件的長度，Δ_k為第k個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_k與第k-1個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_k-1之間的實(shí)時(shí)高度差，(X_k，Y_k，Z_k)為第k個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_k的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)，Z_k-1為第k-1個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_k-1的實(shí)時(shí)Z軸坐標(biāo)；k取值為1時(shí)，Z_k-1即Z₀＝0為所述原點(diǎn)O的Z軸坐標(biāo)；

步驟S4、計(jì)算所述高支模在所述步驟S1的形變測量構(gòu)件所在立桿部位的形變狀況，包括：

所述高支模在所述步驟S1的形變測量構(gòu)件所在立桿部位的實(shí)時(shí)沉降SE＝Z_n-Z′_n，其中，Z_n為第n個(gè)所述形變測量點(diǎn)T_n的實(shí)時(shí)Z軸坐標(biāo)；

所述高支模在所述步驟S1的形變測量構(gòu)件所在立桿部位的實(shí)時(shí)層間橫向位移，其中，將所述立桿位于其相鄰兩個(gè)所述節(jié)點(diǎn)之間的空間稱為層，并對所述立桿的各層由下至上依次進(jìn)行編號，第i層的實(shí)時(shí)層間橫向位移i為正整數(shù)且

為了減小由傾角傳感器的重量對桿件產(chǎn)生的力矩作用，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述固定在所述第一根桿件上傾角傳感器位于該第一根桿件的上部位置上，所述固定在所述第二根桿件上傾角傳感器位于該第二根桿件的下部位置上。

為了更清楚的獲悉高支模的形變狀況，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S4中，所述高支模在所述步驟S1的形變測量構(gòu)件所在立桿部位的形變狀況，還包括：

所述高支模在所述步驟S1的形變測量構(gòu)件所在立桿部位的實(shí)時(shí)層間傾角，其中，所述實(shí)時(shí)層間傾角為空間角，所述第i層的實(shí)時(shí)層間傾角為(γ_i，ε_i，θ_i)，按以下公式計(jì)算得到：

a＝X_k＝i+1-X_k＝i-1，b＝Y(jié)_k＝i+1-Y_k＝i-1，c＝Y(jié)_k＝i+1-Y_k＝i-1

其中，(a，b，c)為第k＝i-1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k＝i-1到第k＝i+1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k＝i+1的空間向量，γ_i、ε_i和θ_i分別表示所述空間向量(a，b，c)與X軸、Y軸和Z軸的夾角。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備還設(shè)有報(bào)警裝置；

所述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器還能夠按以下步驟對所述高支模在每一根所述作為形變監(jiān)測對象的立桿所在部位的形變狀況進(jìn)行預(yù)警：

步驟S5、設(shè)置沉降靜態(tài)預(yù)警閾值SE′和沉降靜態(tài)報(bào)警閾值SE″，以及所述立桿的每一層的橫向位移靜態(tài)預(yù)警閾值R′_i和橫向位移靜態(tài)報(bào)警閾值R″_i；

步驟S6、從所述初始時(shí)刻開始，在多個(gè)監(jiān)測時(shí)刻按照所述步驟S1至步驟S4計(jì)算所述實(shí)時(shí)沉降SE和所述立桿的每一層的實(shí)時(shí)層間橫向位移R_i；

步驟S7、在任意一個(gè)所述監(jiān)測時(shí)刻，如果滿足SE′≤SE＜SE”或者所述立桿的任意一層滿足R′_i≤R_i≤R”_i，則驅(qū)動(dòng)所述報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號，如果滿足SE≥SE”或者所述立桿的任意一層滿足R_i≥R”_i，則驅(qū)動(dòng)所述報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號；

步驟S8、從第四個(gè)所述監(jiān)測時(shí)刻開始的任意一個(gè)所述監(jiān)測時(shí)刻，將該監(jiān)測時(shí)刻的前三個(gè)監(jiān)測時(shí)刻的實(shí)時(shí)沉降SE平均值的1.35倍和1.5倍分別設(shè)置為所述高支模在該監(jiān)測時(shí)刻的沉降動(dòng)態(tài)預(yù)警閾值和沉降動(dòng)態(tài)報(bào)警閾值并將所述立桿的每一層在該監(jiān)測時(shí)刻的前三個(gè)監(jiān)測時(shí)刻的實(shí)時(shí)層間橫向位移R_i平均值的1.35倍和1.5倍分別設(shè)置為所述立桿的每一層在該監(jiān)測時(shí)刻的橫向位移動(dòng)態(tài)預(yù)警閾值和橫向位移動(dòng)態(tài)報(bào)警閾值如果滿足或者所述立桿的任意一層滿足則驅(qū)動(dòng)所述報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號，如果滿足或者所述立桿的任意一層滿足則驅(qū)動(dòng)所述報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的報(bào)警裝置包括能夠發(fā)出紅黃兩色燈光的LED燈帶；所述LED燈帶將發(fā)出黃色燈光作為所述預(yù)警信號、發(fā)出紅色燈光作為所述報(bào)警信號，至少一根所述桿件上安裝有所述LED燈帶。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的報(bào)警裝置還包括輔助警示燈；所述輔助警示燈為帶有綠燈和紅燈的蜂鳴報(bào)警器，所述輔助警示燈將所述紅燈閃爍且所述蜂鳴報(bào)警器發(fā)聲作為所述預(yù)警信號、將所述綠燈常亮作為正常工作信號，所述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器在未控制所述報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號和報(bào)警信號時(shí)，控制所述輔助警示燈發(fā)出正常工作信號。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器設(shè)有處理器、數(shù)據(jù)采集接口、開關(guān)控制模塊和用于為數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器供電的電源管理模塊，所述處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口與所述各個(gè)傾角傳感器的輸出端電氣連接，所述處理器通過所述數(shù)據(jù)采集接口接收所述各個(gè)傾角傳感器采集到的傳感信號；所述處理器通過所述開關(guān)控制模塊分別與所述LED燈帶和輔助警示燈電氣連接，所述處理器能夠通過所述開關(guān)控制模塊分別驅(qū)動(dòng)每一根所述LED燈帶以及驅(qū)動(dòng)所述輔助警示燈。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述的數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器還設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸接口，所述處理器能夠通過所述數(shù)據(jù)傳輸接口連接外部WiFi傳輸模塊和外部無線數(shù)傳電臺模塊，所述處理器能夠通過所述外部WiFi傳輸模塊或外部無線數(shù)傳電臺模塊與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

第一，參見圖1和圖3，本發(fā)明在被選取作為形變監(jiān)測對象的立桿1的每一層即其相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)1a之間均安裝有由兩個(gè)管夾31、三個(gè)萬向節(jié)32和兩根桿件33連接組成的二元體結(jié)構(gòu)，且該二元體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了X軸方向移動(dòng)、Y軸方向移動(dòng)和Z軸方向移動(dòng)的空間三個(gè)自由度上的無約束，使得高支模在立桿1部位的每一層的形變均能夠傳遞到對應(yīng)的二元體結(jié)構(gòu)上，令該對應(yīng)二元體結(jié)構(gòu)的兩根桿件33能夠產(chǎn)生相應(yīng)的位置移動(dòng)而形成相應(yīng)的空間角度變化，而利用固定安裝在該兩根桿件33上的傾角傳感器34即能夠獲得對應(yīng)該空間角度變化的實(shí)時(shí)傳感角度α_k和β_k，最后用數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器對安裝在作為形變監(jiān)測對象的立桿1上的所有傾角傳感器34采集到的實(shí)時(shí)傳感角度α_k和β_k進(jìn)行計(jì)算處理，就可以得到表征高支模形變狀態(tài)的實(shí)時(shí)沉降SE和每一層實(shí)時(shí)層間橫向位移R_i；并且，由于二元體結(jié)構(gòu)的特性，本發(fā)明所采用的形變測量構(gòu)件3不會(huì)對其所安裝的立桿1產(chǎn)生結(jié)構(gòu)影響；因此，本發(fā)明能夠在不影響高支模結(jié)構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)對高支模形變的自動(dòng)化監(jiān)測。

第二，本發(fā)明能夠便于形變測量構(gòu)件的安裝，避免現(xiàn)有技術(shù)中由于高支模結(jié)構(gòu)組件密集、規(guī)模較大而造成容易遮擋視線、傳感器安裝困難的問題，因此，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)可以選取更多的立桿作為高支模形變監(jiān)測對象，使得對高支模的形變監(jiān)測更為精確、細(xì)致，更適應(yīng)施工環(huán)境、不受視野影響。

第三，本發(fā)明還可以監(jiān)測高支模在立桿部位的實(shí)時(shí)層間傾角，以更清楚的獲悉高支模的形變狀況。

第四，本發(fā)明還可以通過判斷實(shí)時(shí)沉降和實(shí)時(shí)層間橫向位移是否滿足按設(shè)定的條件，并在符合設(shè)定條件時(shí)通過報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號和報(bào)警信號，以提醒工人停止?jié)仓?，撤離危險(xiǎn)作業(yè)面，因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化預(yù)警、報(bào)警功能，能夠向工人提示高支模的安全等級，且能夠獨(dú)立運(yùn)行、排除了人為監(jiān)測的誤差，有助于提升施工監(jiān)測水平及保障施工人員安全。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1為本發(fā)明中形變測量構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A部放大示意圖；

圖3為本發(fā)明中形變測量構(gòu)件在高支模上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器的電路原理框圖；

圖5為本發(fā)明中編號為k的桿件33上的傾角傳感器所對應(yīng)實(shí)時(shí)傳感角度α_k和β_k的示意圖；

圖6為本發(fā)明中第i層的實(shí)時(shí)層間傾角的示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法，所應(yīng)用的高支模的組成構(gòu)件中含有多根豎向布置的立桿1和多根水平布置的橫桿2，并且，立桿1與橫桿2的連接位置稱為該立桿1的節(jié)點(diǎn)1a。

本發(fā)明的高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法包括：根據(jù)高支模的設(shè)計(jì)圖紙，選取至少一根立桿1作為高支模的形變監(jiān)測對象并用高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備對所述形變監(jiān)測對象進(jìn)行形變監(jiān)測。

上述高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備設(shè)有對應(yīng)每一根作為形變監(jiān)測對象的立桿1設(shè)有一套形變測量構(gòu)件3；每一套形變測量構(gòu)件3均在其所對應(yīng)的立桿1的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)1a位置上固定安裝有一個(gè)管夾31，每一個(gè)管夾31均設(shè)有安裝平面31a，安裝在同一根立桿1上的各個(gè)管夾31的安裝平面31a位于同一豎直平面；每一套形變測量構(gòu)件3均對應(yīng)其所在立桿1的兩個(gè)相鄰管夾31設(shè)有三個(gè)萬向節(jié)32和兩根桿件33，對于兩個(gè)相鄰管夾31及該兩者對應(yīng)的三個(gè)萬向節(jié)32和兩根桿件33來說：第一根桿件33的上端通過第一個(gè)萬向節(jié)32與位于上方的管夾31的安裝平面31a連接，第二根桿件33的下端通過第二個(gè)萬向節(jié)32與位于下方的管夾31的安裝平面31a連接，第一根桿件33的下端與第二根桿件33的上端通過第三個(gè)萬向節(jié)32相連，其中，每一套形變測量構(gòu)件3的各根桿件33的長度相等，位于同一根立桿1上的各個(gè)萬向節(jié)32在對應(yīng)安裝平面31a上的安裝位置位于同一條豎向直線上，位于最上方和最下方的安裝平面31a上僅連接有一個(gè)萬向節(jié)32，其余的安裝平面31a上均連接有兩個(gè)萬向節(jié)32，連接在同一個(gè)安裝平面31a上的兩個(gè)萬向節(jié)32緊靠在一起，桿件33的長度遠(yuǎn)大于萬向節(jié)32的尺寸，使得下述計(jì)算高支模形變狀況的步驟中可以將萬向節(jié)32的尺寸忽略不計(jì)；每一套形變測量構(gòu)件3對應(yīng)每一根桿件33均設(shè)有一個(gè)傾角傳感器34，每一個(gè)傾角傳感器34均固定在其對應(yīng)的桿件33上，且每一個(gè)傾角傳感器34的軸線與其對應(yīng)的桿件33的軸向相平行。

其中，上述管夾31優(yōu)選采用鍛鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架扣件》GB 15831的規(guī)定、適用于外徑為48mm鋼管腳手架。為了減小由傾角傳感器的重量對桿件產(chǎn)生的力矩作用，上述固定在第一根桿件33上傾角傳感器34優(yōu)選位于該第一根桿件33的上部位置上，固定在第二根桿件33上傾角傳感器34優(yōu)選位于該第二根桿件33的下部位置上。

如圖4所示，上述高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備還設(shè)有數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器和報(bào)警裝置。

上述報(bào)警裝置包括LED燈帶35和輔助警示燈；LED燈帶35能夠發(fā)出紅黃兩色燈光，LED燈帶35將發(fā)出黃色燈光作為預(yù)警信號、發(fā)出紅色燈光作為報(bào)警信號，至少一根桿件33上安裝有LED燈帶35。上述輔助警示燈為帶有綠燈和紅燈的蜂鳴報(bào)警器，輔助警示燈將紅燈閃爍且蜂鳴報(bào)警器發(fā)聲作為預(yù)警信號、將綠燈常亮作為正常工作信號，數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器在未控制報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號和報(bào)警信號時(shí)，控制輔助警示燈發(fā)出正常工作信號；輔助警示燈通常放置于澆筑工作區(qū)域頂板上。從而，在現(xiàn)場，通用數(shù)據(jù)采集服務(wù)器能夠獨(dú)立判斷安全警戒級別，通過控制燈光警報(bào)信號，對現(xiàn)場施工實(shí)施安全警戒，現(xiàn)場安全員能通網(wǎng)絡(luò)核實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)視測量數(shù)據(jù)，便于現(xiàn)在及時(shí)監(jiān)控督導(dǎo)施工進(jìn)程。

上述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器設(shè)有處理器、數(shù)據(jù)采集接口、開關(guān)控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口和用于為數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器供電的電源管理模塊，處理器通過數(shù)據(jù)采集接口與各個(gè)傾角傳感器34的輸出端電氣連接，處理器通過數(shù)據(jù)采集接口接收各個(gè)傾角傳感器34采集到的傳感信號；處理器通過開關(guān)控制模塊分別與LED燈帶35和輔助警示燈電氣連接，處理器能夠通過開關(guān)控制模塊分別驅(qū)動(dòng)每一根LED燈帶35以及驅(qū)動(dòng)輔助警示燈。處理器能夠通過數(shù)據(jù)傳輸接口連接外部WiFi傳輸模塊和外部無線數(shù)傳電臺模塊，處理器能夠通過外部WiFi傳輸模塊或外部無線數(shù)傳電臺模塊與遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通信，從而，通過專項(xiàng)開發(fā)的APP軟件，實(shí)現(xiàn)手機(jī)或者平板電腦查閱監(jiān)測數(shù)據(jù)。

其中，上述高支模形變監(jiān)測預(yù)警設(shè)備中的信號線及電源線可優(yōu)選采用快速接頭對接，以提高設(shè)備組裝的便利性；電源管理模塊可采用電池，保證整個(gè)監(jiān)測工作周期內(nèi)不間斷工作。

上述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器能夠?qū)崟r(shí)接收每一套形變測量構(gòu)件3的每一個(gè)傾角傳感器34的實(shí)時(shí)輸出信號，并能夠按以下步驟計(jì)算出高支模在每一根作為形變監(jiān)測對象的立桿1所在部位的形變狀況：

步驟S1、以形變測量構(gòu)件3的位于最下方的萬向節(jié)32在初始時(shí)刻的中心位置為原點(diǎn)O、豎向方向?yàn)閆軸建立空間直角坐標(biāo)系OXYZ，其中，原點(diǎn)O的空間坐標(biāo)記為(X₀＝0，Y₀＝0,Z0＝0，初始時(shí)刻一般選取為高支模完成搭建的時(shí)刻，此時(shí)，高支模還沒有發(fā)生形變；

步驟S2、將步驟S1的形變測量構(gòu)件3中全部連接在兩根桿件33之間的萬向節(jié)32的中心位置、全部連接在同一個(gè)安裝平面31a上的兩個(gè)萬向節(jié)32之間的中心位置、位于最上方的萬向節(jié)32的中心位置作為形變測量點(diǎn)，將各個(gè)形變測量點(diǎn)由下至上依次進(jìn)行編號并記為T_k，k為形變測量點(diǎn)的序號且1≤k≤n，n為形變測量構(gòu)件3的形變測量點(diǎn)數(shù)量，并將位于第k個(gè)形變測量點(diǎn)T_k與第k-1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k-1之間的桿件33編號為k，其中，k取值為1時(shí)，第k-1個(gè)即第0個(gè)形變測量點(diǎn)即為原點(diǎn)O；并且，將第n個(gè)形變測量點(diǎn)T_n在初始時(shí)刻的Z軸坐標(biāo)記為Z′_n；

步驟S3、按以下公式計(jì)算相鄰兩個(gè)形變測量點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)高度差、n個(gè)形變測量點(diǎn)的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)：

X_k＝Δ_k·tanα_k

Y_k＝Δ_k·tanβ_k

Z_k＝Δ_k+Z_k-1

其中，參見圖5，α_k和β_k均為安裝在編號為k的桿件33上的傾角傳感器34的實(shí)時(shí)輸出信號所轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)傳感角度，分別表示編號為k的桿件33在ZOX平面的投影與Z軸之間的實(shí)時(shí)夾角和編號為k的桿件33在ZOY平面的投影與Z軸之間的實(shí)時(shí)夾角，L為桿件33的長度，Δ_k為第k個(gè)形變測量點(diǎn)T_k與第k-1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k-1之間的實(shí)時(shí)高度差，(X_k，Y_k，Z_k)為第k個(gè)形變測量點(diǎn)T_k的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)，Z_k-1為第k-1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k-1的實(shí)時(shí)Z軸坐標(biāo)；k取值為1時(shí)，Z_k-1即Z₀＝0為原點(diǎn)O的Z軸坐標(biāo)；

步驟S4、計(jì)算高支模在步驟S1的形變測量構(gòu)件3所在立桿1部位的形變狀況，包括：

高支模在步驟S1的形變測量構(gòu)件3所在立桿1部位的實(shí)時(shí)沉降SE＝Z_n-Z′_n，其中，Z_n為第n個(gè)形變測量點(diǎn)T_n的實(shí)時(shí)Z軸坐標(biāo)；

高支模在步驟S1的形變測量構(gòu)件3所在立桿1部位的實(shí)時(shí)層間橫向位移，其中，將立桿1位于其相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)1a之間的空間稱為層，并對立桿1的各層由下至上依次進(jìn)行編號，第i層的實(shí)時(shí)層間橫向位移i為正整數(shù)且

高支模在步驟S1的形變測量構(gòu)件3所在立桿1部位的實(shí)時(shí)層間傾角，其中，參見圖6，實(shí)時(shí)層間傾角為空間角，第i層的實(shí)時(shí)層間傾角為(γ_i，ε_i，θ_i)，按以下公式計(jì)算得到：

a＝X_k＝i+1-X_k＝i-1，b＝Y(jié)_k＝i+1-Y_k＝i-1，c＝Y(jié)_k＝i+1-Y_k＝i-1

其中，(a，b，c)為第k＝i-1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k＝i-1到第k＝i+1個(gè)形變測量點(diǎn)T_k＝i+1的空間向量，γ_i、ε_i和θ_i分別表示空間向量(a，b，c)與X軸、Y軸和Z軸的夾角。

上述數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器還能夠按以下步驟對高支模在每一根作為形變監(jiān)測對象的立桿1所在部位的形變狀況進(jìn)行預(yù)警：

步驟S5、根據(jù)建筑工地實(shí)際的高支模設(shè)計(jì)要求，設(shè)置沉降靜態(tài)預(yù)警閾值SE′和沉降靜態(tài)報(bào)警閾值SE”，以及立桿1的每一層的橫向位移靜態(tài)預(yù)警閾值R′_i和橫向位移靜態(tài)報(bào)警閾值R”_i；

步驟S6、從初始時(shí)刻開始，在多個(gè)監(jiān)測時(shí)刻按照步驟S1至步驟S4計(jì)算實(shí)時(shí)沉降SE和立桿1的每一層的實(shí)時(shí)層間橫向位移R_i；

步驟S7、在任意一個(gè)監(jiān)測時(shí)刻，如果滿足SE′≤SE＜SE”或者立桿1的任意一層滿足R′_i≤R_i＜R”_i，則驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號，如果滿足SE≥SE”或者立桿1的任意一層滿足R_i≥R”_i，則驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號，以提醒工人停止?jié)仓?，撤離危險(xiǎn)作業(yè)面；

步驟S8、考慮到混凝土澆筑流程和規(guī)范，因考慮混凝土澆筑過程中支撐結(jié)構(gòu)形變速率對結(jié)構(gòu)的影響，因此，從第四個(gè)監(jiān)測時(shí)刻開始的任意一個(gè)監(jiān)測時(shí)刻，將該監(jiān)測時(shí)刻的前三個(gè)監(jiān)測時(shí)刻的實(shí)時(shí)沉降SE平均值的1.35倍和1.5倍分別設(shè)置為高支模在該監(jiān)測時(shí)刻的沉降動(dòng)態(tài)預(yù)警閾值和沉降動(dòng)態(tài)報(bào)警閾值并將立桿1的每一層在該監(jiān)測時(shí)刻的前三個(gè)監(jiān)測時(shí)刻的實(shí)時(shí)層間橫向位移R_i平均值的1.35倍和1.5倍分別設(shè)置為立桿1的每一層在該監(jiān)測時(shí)刻的橫向位移動(dòng)態(tài)預(yù)警閾值和橫向位移動(dòng)態(tài)報(bào)警閾值如果滿足或者立桿1的任意一層滿足則驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警信號，如果滿足或者立桿1的任意一層滿足則驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號，以提醒工人停止?jié)仓?，撤離危險(xiǎn)作業(yè)面。

本發(fā)明的高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法的工作原理為：

參見圖1和圖3，由于本發(fā)明在被選取作為形變監(jiān)測對象的立桿1的每一層即其相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)1a之間均安裝有由兩個(gè)管夾31、三個(gè)萬向節(jié)32和兩根桿件33連接組成的二元體結(jié)構(gòu)，且該二元體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了X軸方向移動(dòng)、Y軸方向移動(dòng)和Z軸方向移動(dòng)的空間三個(gè)自由度上的無約束，使得高支模在立桿1部位的每一層的形變均能夠傳遞到對應(yīng)的二元體結(jié)構(gòu)上，令該對應(yīng)二元體結(jié)構(gòu)的兩根桿件33能夠產(chǎn)生相應(yīng)的位置移動(dòng)而形成相應(yīng)的空間角度變化，而利用固定安裝在該兩根桿件33上的傾角傳感器34即能夠獲得對應(yīng)該空間角度變化的實(shí)時(shí)傳感角度α_k和β_k，最后用數(shù)據(jù)采集處理服務(wù)器對安裝在作為形變監(jiān)測對象的立桿1上的所有傾角傳感器34采集到的實(shí)時(shí)傳感角度α_k和β_k進(jìn)行計(jì)算處理，就可以得到表征高支模形變狀態(tài)的實(shí)時(shí)沉降SE和每一層實(shí)時(shí)層間橫向位移R_i；并且，由于二元體結(jié)構(gòu)的特性，本發(fā)明所采用的形變測量構(gòu)件3不會(huì)對其所安裝的立桿1產(chǎn)生結(jié)構(gòu)影響。

本發(fā)明的高支模形變監(jiān)測預(yù)警方法符合《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)、國家標(biāo)準(zhǔn)和《建筑變形測量規(guī)范》(JGJ8-2007)和國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及高支模的實(shí)際環(huán)境和工作需求。并且，當(dāng)對高支模的監(jiān)測項(xiàng)目實(shí)施完畢后，可以將形變測量構(gòu)件3從立桿1上卸下，收集完畢信號線，整套設(shè)備可回收使用。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。