本发明涉及斜拉悬索桥索塔，尤其涉及一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统。
背景技术：
1、斜拉悬索桥是一种特殊的桥梁结构形式，其施工过程复杂，精度要求高。在施工过程中，由于多种因素的影响，如施工误差、风荷载、温度变化等，可能导致索塔发生偏移，影响施工质量和安全。目前，现有的监测系统主要采用人工测量方法，无法实现实时、高精度的监测和控制，难以满足现代桥梁施工的要求。所以需要一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统。
技术实现思路
1、基于现有的技术问题，本发明提出了一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统。
2、本发明提出的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，包括偏移检测模块、控制模块、数据传输模块、分析模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述偏移检测模块包括激光发射传感器、激光接收传感器和角度传感器。
3、所述偏移检测模块实现实时根据激光发射传感器发射的光束被激光接收传感器接收时产生的倾斜状态后利用角度传感器检测角度数据的动作。
4、所述数据传输模块实现所述偏移检测模块检测的数据传输到控制模块的动作。
5、所述控制模块实现数据传输模块传输的数据通过所述分析模块与偏移量d实验计算偏移量进行对比分析后，根据对比分析的结果控制驱动纠偏机构调整纠偏的动作。
6、所述显示模块实现数据传输模块传输的数据和分析模块分析的数据显示动作。
7、所述报警模块实现所述分析模块分析对比后的偏移结果进行报警提醒的动作。
8、所述电源模块实现对所述激光发射传感器、激光接收传感器、角度传感器、控制模块、数据传输模块、分析模块、显示模块和报警模块提供电源的动作。
9、优选地，所述驱动纠偏机构包括索塔，所述索塔的表面设置有爬模组件，所述爬模组件的底部与所述激光接收传感器的安装表面固定安装，且四个所述激光接收传感器呈矩形阵列分布，所述爬模组件通过索塔表面设置的爬模机构提升驱动。
10、优选地，所述爬模组件包括爬模隔板，所述爬模隔板呈l形状，所述爬模隔板的内部设置有浇筑模板，所述爬模隔板的表面固定安装有伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩端与所述浇筑模板的相对表面铰接。
11、优选地，所述索塔的底部四周分别设置有检测点，四个所述检测点均呈矩形阵列分布，以及每个所述检测点的顶部分别与所述爬模组件底部的激光接收传感器的接收端相对应。
12、优选地，所述检测点由承托板、承托板顶部固定安装的轴承座、两个轴承座相对表面均通过轴承转动连接的转轴和激光发射传感器以及角度传感器构成，所述承托板的表面与所述索塔的表面固定安装，所述激光发射传感器的发射端与所述激光接收传感器的接收端相对应。
13、优选地，所述激光发射传感器的安装表面与所述转轴的圆弧表面固定安装，所述角度传感器的检测端与所述转轴的一端固定安装，所述角度传感器的安装表面与相对所述轴承座的表面固定安装，另一个所述轴承座的表面固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与所述转轴的一端固定安装。
14、优选地，所述分析模块分析步骤包括以下：
15、a1、先进行实验计算出偏移量d实验计算偏移量，然后通过在索塔底部四边上设置四个监测点，每个监测点分别与激光发射传感器和角度传感器安装；在爬模与塔柱连接部位与激光接收传感器安装，从底部的检测点向激光接收传感器发射激光；
16、a2、当发射的激光被接收到以后，根据检测点的角度传感器检测此时的角度数据a，以及当前爬模移动的高度h，进而通过检测的角度数据a和高度h计算出传感器到接收器的距离d，进行分析对比d与偏移量d实验计算偏移量；
17、a3、当结果一样则，索塔塔身未发生偏移，当结果不一样则，索塔塔身发生偏移，利用控制模块启动纠偏操作；当这一层的浇筑结束后进行爬模操作，同理继续实时监测对比分析索塔的偏移状态。
18、优选地，所述偏移量d实验计算偏移量的实验计算通过以下方法计算得出：b1、建立线弹性模型：首先，使用线弹性理论建立索塔的初始模型；根据索塔的几何形状、材料性质和加载条件参数，通过有限元分析计算出线弹性模型下的索塔的位移和应力分布；
19、b2、确定非线性因素：确定对索塔偏移具有重要影响的非线性因素；通过材料的非线性本构关系、索塔在大变形情况下的非线性行为、索塔与基础之间的接触状态；
20、b3、引入适当的非线性模型：根据确定的非线性因素，选择非线性模型来描述索塔的行为；采用弹塑性材料模型、本构模型、损伤模型来描述索塔材料的非线性特性；根据所选模型，确定相应的非线性参数，并将其纳入到计算模型中；
21、b4、迭代计算：利用迭代计算方法，在非线性因素的基础上求解非线性方程组；初始状态下，先通过线弹性模型求解索塔的位移和应力分布；然后，在位移和应力分布的基础上，根据所选的非线性模型计算出相应的非线性方程组；最后，利用迭代计算方法，求解非线性方程组，得到更新后的位移和应力分布；
22、b5、精确计算偏移量：最后，根据计算模型和迭代计算结果，精确计算索塔的偏移量；通过对位移场进行积分，得到索塔的位移量；通过对应力场进行积分，得到索塔在不同截面处的弯矩和剪力的力学量，从而计算出索塔偏移量。
23、优选地，所述迭代计算，具体步骤如下：
24、c1、设非线性方程组为f(χ)＝0；
25、c2、给出初始计算值χ(0)；
26、c3、对于第k步迭代，首先计算χ(k)处的非线性方程组函数和雅克比矩阵$$f^{(k)}＝f(x^{(k)})$$：
27、
28、c4、然后根据牛顿-拉夫森公式进行迭代计算：$$x^{(k+1)}＝x^{(k)}-[j^{(k)}]^{-1}f^{(k)}$$，其中，[j(k)]-1表示雅克比矩阵的逆矩阵；
29、c5、重复步骤3和4，直到满足收敛条件：$$||f^{(k)}||<\epsilon$$，其中，∈是预先设定的收敛误差阈值。
30、优选地，所述分析模块分析步骤a2中的偏移量计算公式：偏移量＝h*tan(a)；
31、其中，偏移量是指索塔相对于垂直方向的偏移距离；
32、h是索塔垂直的高度；
33、a是索塔的倾斜角度。
34、本发明中的有益效果为：
35、本发明通过监测系统可以实时获取索塔的偏移情况，及时发现和诊断索塔的问题，确保斜拉悬索桥的安全性；监测系统可以提供高精度的数据，对索塔的位置进行实时控制和调整，确保索塔的位置符合设计要求，保证斜拉悬索桥的稳定性；设置索塔偏移监测控制系统可以有效降低斜拉悬索桥施工过程中的风险，避免因为索塔位置偏移等问题导致事故发生；通过实时监测和精准控制，可以有效提高斜拉悬索桥的建设效率，缩短施工周期，降低成本。
1.一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：包括偏移检测模块(1)、控制模块(2)、数据传输模块(3)、分析模块(4)、显示模块(5)、报警模块(6)和电源模块(7)，所述偏移检测模块(1)包括激光发射传感器(11)、激光接收传感器(12)和角度传感器(13)；
2.根据权利要求1所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述驱动纠偏机构(8)包括索塔(81)，所述索塔(81)的表面设置有爬模组件(82)，所述爬模组件(82)的底部与所述激光接收传感器(12)的安装表面固定安装，且四个所述激光接收传感器(12)呈矩形阵列分布，所述爬模组件(82)通过索塔(81)表面设置的爬模机构提升驱动。
3.根据权利要求2所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述爬模组件(82)包括爬模隔板(83)，所述爬模隔板(83)呈l形状，所述爬模隔板(83)的内部设置有浇筑模板(84)，所述爬模隔板(83)的表面固定安装有伸缩气缸(85)，所述伸缩气缸(85)的伸缩端与所述浇筑模板(84)的相对表面铰接。
4.根据权利要求3所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述索塔(81)的底部四周分别设置有检测点(86)，四个所述检测点(86)均呈矩形阵列分布，以及每个所述检测点(86)的顶部分别与所述爬模组件(82)底部的激光接收传感器(12)的接收端相对应。
5.根据权利要求4所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述检测点(86)由承托板(87)、承托板(87)顶部固定安装的轴承座(88)、两个轴承座(88)相对表面均通过轴承转动连接的转轴(89)和激光发射传感器(11)以及角度传感器(13)构成，所述承托板(87)的表面与所述索塔(81)的表面固定安装，所述激光发射传感器(11)的发射端与所述激光接收传感器(12)的接收端相对应。
6.根据权利要求5所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述激光发射传感器(11)的安装表面与所述转轴(89)的圆弧表面固定安装，所述角度传感器(13)的检测端与所述转轴(89)的一端固定安装，所述角度传感器(13)的安装表面与相对所述轴承座(88)的表面固定安装，另一个所述轴承座(88)的表面固定安装有驱动电机(810)，所述驱动电机(810)的输出轴通过联轴器与所述转轴(89)的一端固定安装。
7.根据权利要求6所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述分析模块(4)分析步骤包括以下：
8.根据权利要求7所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述偏移量d实验计算偏移量的实验计算通过以下方法计算得出：b1、建立线弹性模型：首先，使用线弹性理论建立索塔(81)的初始模型；根据索塔(81)的几何形状、材料性质和加载条件参数，通过有限元分析计算出线弹性模型下的索塔(81)的位移和应力分布；
9.根据权利要求8所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述迭代计算，具体步骤如下：
10.根据权利要求7所述的一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：所述分析模块(4)分析步骤a2中的偏移量计算公式：偏移量＝h*tan(a)；
