作者简介：聂晶（1984-），女，本科，工程师，主要从事国土土地行业测绘工作。

摘要： 随着现代科技的不断革新和市场经济需求的不断提高，在变形监测方面的需求与要求提出了新的标准，变形监测技术在数据采集方面要求高质、高效、高精度，也是未来该项技术发展的重要方向。而随着用于测量的机器人的诞生，逐步代替人工监测实现了自动化变形监测，并且能满足数据采集方面的需求。将自动测量机器人与现代技术有效结合起来，使得变形监测功能日趋丰富、立体、多元化。

关键词： 自动化监测领域;测量机器人;应用

【中图分类号】 P2【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）16-0166-02

测量机器人可替代人工完成相关测量工作，涉及自动搜索、自动识别并跟踪，以及精确照准等工作 ，是一种能够自动获取关键数据的电子型全站仪，比如距离、影像和坐标等方面的数据。据相关报道，国外已经研究测量机器人多年，并且已经实现应用，相较于我国，技术更为成熟，相应价格会更高。但我国在变形监测自动化方面的研究也不甘落后，比如我国将自动化设备应用到实处，在1998年期间，曾将自动全站仪用于水电站建设过程中，在边长交会实验中该仪器的测量精度高达毫米;又比如，在2001年期间，将自动检测仪用于宁波桥体建设，用于桥索塔的自动变形监测，用于平面位移的测量，以及沉降变形的监测，在精度控制的条件下，满足变形规律要求。又比如，在2012年期间，将自动测量机器人用于解决峡谷河道测量等工作，解决了河道测量系统无法在峡谷地区准确定位的问题[1]。

1测量机器人的系统组成

根据研究资料可以知道，测量机器人的主要组成部分包括了集成传感器、操纵器、换能器、计算机和控制器、坐标系统、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获等内容。其中主要的坐标系统是由球坐标的方式构成，所以，在进行测量时望远镜可以进行全方位的旋转，可以在仪器纵轴下旋转还可以在水平面上旋转实现搜索目标的功能。集成传感器顾名思义就是对一系列距离、角度、气象状况完成测量。而操纵器主要是实现对测量机器人方位的控制。测量机器人驱动马达则需要用到换能器。对整个系统进行启动与停止的命令操作则需要使用计算机与控制器。收集到信号后闭路控制传感器可以传递信号给操纵器和控制器，实现对整个行动的追踪。最后捕获目标则需要使用螺旋扫描法，可以实现最佳的捕获效果。

2测量机器人的基本原理

所谓测量机器人就是能够使用机器系统代替人类对目标进行搜索、跟踪、辨识到最后获取目标的坐标数据的全站仪。其中坐标数据包括角度、距离、三维坐标、影像信息等内容。作为一项将现代测量科技集合于一身的杰出代表，其能够对目标的情况进行快速地识别和分析，并且推断目标的结果和状况。测量机器人可以根据目标的实际状况生成数字图像，然后再与计算机控制系统相联合完成目标的追踪和记录[2]。

在上世纪90年代中，我国研究人员就克服了全站仪測量过程中，需要人工辅助的缺点，开启了自动目标识别技术在测绘技术之中的使用。这样的应用一定程度上实现了全站仪自动化与智能化。在研究内容中进行自动目标识别需要经历搜索目标、照明目标和最后的目标数据测量三个主要步骤。整个过程以人工概略照准棱镜启动ATR作为起点，再根据以上三个步骤进行准确的测量工作。在测量过程中，搜索得到的目标会通过棱镜反射到传感器中，最终形成照光点，而如果出现棱镜中心与光点坐标不合的情况时就会导致得到的计算量发生偏离。这个时候测量望远镜就会停止转动来提高照准速度[3]。

根据以上内容，我们可以把测量机器人的基本原理表达为通过启动ATR，然后使用观测棱镜进行目标识别，照准之后发射目标激光传感器，在捕获激光反射回来的反光点之后，通过反光点计算测量目标的长度，如果望远镜中心与临近中心重合时，表示数据获取符合标准。测量机器人将会将测量的数据进行记录。

3系统需求分析

3.1项目管理

在以前监测项目数据的保存方法通常为文件和文件夹。这样的保存方法有很大的弊端，容易在保存的过程当中使文件遗失。在新的时期，这样的保存方法已经无法适应时代发展的新需求，必须要将保存方法转变为项目形式的保存方法，并将项目储存到数据库当中。浅层当中的监测数据应当被详细保存，基准点坐标、原始观测数据与结果数据等应当被详细记录，从而为数据分析工作打下良好的基础，并在数据监测的过程当中不断积累经验。

3.2自动测量

在基坑监测环节，需要进行多次的重复观测。这就要求作业人员反复在立尺之间移动。因此，系统软件应当具备自动观测监测点的能力。机器人还应当更加智能地处理监测过程当中遇到的障碍，自动跳过被遮挡的监测点，并在恰当的时机重新完成测量，或是在下一个监测点进行补测。

3.3安全预警

在以往的监测工作当中，需要作业人员手动将数据传输到计算机当中，并开展对比工作。而如果基坑变形速度较快的话，作业人员就很难在第一时间进行报警，导致最佳报警时机被错过。这就需要系统具备实时报警功能。系统应当具备测回超限报警功能。此外，系统还应当具备自动监测基坑的相关数据，当数据出现较大偏差时，系统应当进行自动报警。

4固定式单基站变形监测系统

为了实现自动化，不需要人工干预的监测系统，相关部门使用了固

定式单基站变形监测系统，其可以使用一台测量机器人和许多监测点共同完成自动测量任务固定式单基站是由基站、基准点、目标点所构成。其中基站的选择需要到视野开阔的地区，并且其作为单基站原点需要具有一定的稳定性。而基准点由于要架设对中方式的单棱镜，所以要求其设定地点具有很强的稳定性。最后目标点的设置应该是均匀分布在变形体上。相连接的计算机和监测软件可以定时完成数据的收集、处理、分析、输出等步骤。

5移动式多基站变形监测系统

目前，测量机器人的测量范围受到很多其他因素的影响，导致其测量距离不超过1km，影响因素包括ATR最大检测距离、极坐标的精准度、目标被遮挡的实际状况等因素。所以

为了不断扩大测量机器人的测量范围，技术部门就使用了可移动的多基站变形监测系统，

降低了以上因素的影响。此类系统的提升主要是在基站的数量上进行了改变，增加了可以测量的公共范围，也就实现了更远距离的测量，提高了整个测量的精度。

6在沈阳华润火车站西广场监测中的使用

由于火车站所处位置具有不稳定的特殊性，所以测量人员将采用固定式单基站变形测量系统进行测量工作，将许多地面检测点和时间结合为坐标横轴，然后把累计沉降量作为数轴。根据实际状况来绘画测量点的坐标情况。

结语：

根据目前科学技术的应用程度，测量机器人的发展势在必行，其不断提高了对目标点的测量精度，使用掌上电脑等科学设备实现对测量数据进行实时的监测，提高了整个测量行业的便捷性。测量机器人与便携式电脑的结合，改变了目前测量的体积大、续航能力差、无法适应恶劣情况等缺点，所以我国对于测量机器人的研究范围依然在不断扩大。随着时代的进步，越来越多的测量机器人会投入到社会的测量工作中，实现我国在测量事业中的质的飞跃。

参考文献

[1]李文龙，李中伟，毛金城，王刚.核主泵复杂零件机器人在位自动光学检测系统开发[J].机械工程学报：1-13.

[2]翟国栋，张文涛，岳中文，潘涛，胡文渊，卢杏浩.基于双目视觉的煤矿救援机器人研究进展与发展趋势[J].煤炭科学技术：1-13.

[3]程健.煤矿巷道机器人管线视觉辅助定位与导航方法研究[J].煤炭科学技术：1-9.