CN106595497A - 建筑物表面裂缝实时监测预警系统及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑物表面裂缝实时监测预警系统及其预警方法，该预警系统包括设置于建筑物表面裂缝处的随裂缝同步变形的标识物，以及用于采集标识物变形数据的数据采集系统；数据采集系统包括M个数据采集装置，M为正整数；数据采集装置包括监测设备，监测设备采集标识物变形数据并通过信号收发器与数据处理终端相连；数据处理终端根据标识物移动数据获得建筑物表面裂缝的变换数据并显示。本发明所有装置简单易组装、安全易操作，并且不受天气及地理环境因素制约，对监测点实现全天候24小时实时远距离监测。

Description

建筑物表面裂缝实时监测预警系统及其预警方法

技术领域

本发明涉及一种建造物表面裂缝预警技术领域，特别是涉及一种建筑物表面裂缝实时监测预警系统及其预警方法。

背景技术

传统的建造物表面裂缝的安全监测研究主要采用人工机械方式，包括千分尺观察法、裂缝测量仪等。传统的观测方法直观简单，但是存在严重的系统误差及随机误差，并由于人工问题，极易受到天气及地理因素干扰，不能大量重复进行观测。因此传统观测方法普遍存在数据精度差、观测数据少、易受干扰、数据记录纸质化易污损等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种建筑物表面裂缝实时监测预警系统及其预警方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种建筑物表面裂缝实时监测预警系统，该系统包括设置于建筑物表面裂缝两侧与墙体同步移动的标识物，以及用于采集标识物移动数据的数据采集系统；所述数据采集系统包括M个数据采集装置，所述M为正整数；所述数据采集装置包括监测设备，所述监测设备采集标识物移动数据并通过信号收发器与数据处理终端相连；所述数据处理终端根据标识物移动数据获得建筑物表面裂缝的变化数据并显示。

监测设备采集裂缝变化的图像信息，将采集的图像信息通过信号收发器将噪音滤除后，传送给数据处理终端处理，在数据处理终端上显示待测裂缝变化数值。从而实现数据精度高、观测数据多、不易受干扰、数据记录不易污损且易于保存和对比的优点。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括报警装置，报警装置与数据处理终端相连，当建筑物表面裂缝的变化数据大于或者等于设定阈值时，数据处理终端向报警装置发出警示命令，报警装置发出报警信号。及时提醒工作人员注意，监测的裂缝变化值超出或者等于设定阈值。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括支架和云台，所述监测设备设置于云台底座上，云台底座设置在支架上，云台底座的信息收发端通过信号收发器与数据处理终端相连，数据处理终端向云台底座传输控制信号，控制云台底座运动。可以通过数据处理终端发出信号，控制云台底座360°旋转和俯仰，将监测设备调整到最佳状态。只需在VT-V10型号的云台底座增加一个升降系统就可以实现云台底座的升降。

在本发明的一种优选实施方式中，所述标识物为在裂缝两侧水平设置且为相似图形。

在本发明的一种优选实施方式中，所述标识物的形状为正三角形。取其三角形的三个顶点，便于后期的计算处理。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述标识物表面上涂有荧光物质。在夜晚也能定位进行拍摄采集数据图像。

在本发明的一种优选实施方式中，所述监测设备为无线高分辨率夜视照相机。拍摄效果更清晰，易于后期计算处理。

本发明还公开了一种建筑物表面裂缝实时监测预警系统的预警方法，该预警方法包括以下步骤：

S1，在建造物表面选取待测裂缝观测区域，在待测裂缝两侧固定放置三角标识物；

S2，设定观测距离，固定无线照相机，使标识物处于照相机镜头的中心区域，确定相关比例尺；

S3，根据数据精度需要，设定照相机的最佳拍摄频率；根据拍摄角度需要，转动云台底座，调整相机镜头至最佳拍摄监测方向；

S4，数据采集系统将采集到的图像数据无线发送至信号收发器；

S5，信号收发器接受到数据后进行过滤，并把有效图像数据进行信号放大，通过无线传送至数据处理终端；

S6，数据处理终端在接收到图像数据后，计算出同一照相机拍摄图像中裂缝两侧不同三角标识物对应的N个点的距离变化，所述N为正整数，并计算出待测裂缝宽度变化，进行数据分类记录及生成不同裂缝的宽度变化曲线；

S7，数据处理终端将处理后的裂缝宽度数值与设定阈值比较，若低于阈值，继续接受处理图像信息数据；若超过或等于阈值，自动触发预警机制，发出安全警报。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S6中，N取3时，待测裂缝宽度变化的计算方法为：

其中，d^t→t+i为待测裂缝由t时刻到t+i时刻变化的宽度，和为t时刻裂缝两侧不同三角形的相对应三个顶点的距离，为t+i时刻裂缝两侧不同三角形的相对应三个顶点的距离；

其中，和为t时刻同一相机拍摄图像中裂缝一侧三角形三个顶点的坐标，和为t时刻同一相机拍摄图像中裂缝相邻一侧三角形三个顶点的坐标；

其中，和为t+i时刻同一相机拍摄图像中裂缝一侧三角形三个顶点的坐标，和为t+i时刻同一相机拍摄图像中裂缝相邻一侧三角形三个顶点的坐标。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)所有数据数字化处理，并自动备份储存，易于查询及分析；

(2)不受天气及地理环境因素制约，对监测点实现全天候24小时实时远距离监测；

(3)所有装置简单易组装、安全易操作；

(4)通过电脑智能分析处理，降低随机误差，提高了监测精度；

(5)实现实时预警，及时发出安全警报，有效减免裂缝灾害的损失。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种实时监测预警系统，如图1～2所示，该系统包括设置于建筑物4表面裂缝5两侧与墙体同步移动的标识物6，以及用于采集标识物移动数据的数据采集系统；数据采集系统包括M个数据采集装置1，M为正整数；数据采集装置包括监测设备7，监测设备7采集标识物移动数据并通过信号收发器2与数据处理终端3相连；数据处理终端根据标识物移动数据获得建筑物表面裂缝的变化数据并显示。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括报警装置，报警装置与数据处理终端相连，当建筑物表面裂缝的变化数据大于或者等于设定阈值时，数据处理终端向报警装置发出警示命令，报警装置发出报警信号。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括支架和云台，监测设备7设置于云台底座8上，云台底座8设置在支架9上，支架采用三脚架，该结构简单，有利于稳定云台底座且节约材料。云台底座的信息收发端通过信号收发器与数据处理终端相连，数据处理终端向云台底座传输控制信号，控制云台底座运动。

在本发明的一种优选实施方式中，标识物为在裂缝两侧水平设置且为相似图形。在本实施方式中，相似图形包括相同图形和由相同图形等比例放大或者缩小的图形，例如完全相同的两个点，完全相同的两个三角形，或者一个四边形与另一个四边形等比例相差2或0.7倍。

在本发明的一种优选实施方式中，标识物的形状为正三角形。在本实施方式中，标识物的形状还可以矩形、正方形、菱形或者其他形状；为四边形时，取其四个顶点。

在本发明的一种优选实施方式中，在标识物表面上涂有荧光物质。

在本发明的一种优选实施方式中，监测设备为无线高分辨率夜视照相机。

本发明公开了一种实时监测预警系统的预警方法，该方法包括以下步骤：

第一步，在建造物表面选取待测裂缝观测区域，在待测裂缝两侧固定放置三角标识物；

第二步，设定观测距离，固定无线照相机，使标识物处于照相机镜头的中心区域，确定相关比例尺；

第三步，根据数据精度需要，设定照相机的最佳拍摄频率；根据拍摄角度需要，转动云台底座，调整相机镜头至最佳拍摄监测方向；

第四步，数据采集系统将采集到的图像数据无线发送至信号收发器；

第五步，信号收发器接受到数据后进行过滤，并把有效图像数据进行信号放大，通过无线传送至数据处理终端；在本实施方式中，信号收发器将接收到的数据信息进行过滤除去噪音获得有效图像信息，以及将数据信息进行放大使得图像更加精确，采用的是现有技术，在此不做赘述。

第六步，数据处理终端在接收到图像数据后，计算出同一照相机拍摄图像中裂缝两侧不同三角标识物对应的N个点的距离变化，N为正整数，并计算出待测裂缝宽度变化，进行数据分类记录及生成不同裂缝的宽度变化曲线；在本实施方式中，N取3时，待测裂缝宽度变化的计算方法为：

其中，d^t→t+i为待测裂缝由t时刻到t+i时刻变化的宽度，和为t时刻裂缝两侧不同三角形的相对应三个顶点的距离，为t+i时刻裂缝两侧不同三角形的相对应三个顶点的距离；

其中，和为t时刻同一相机拍摄图像中裂缝一侧三角形三个顶点的坐标，和为t时刻同一相机拍摄图像中裂缝相邻一侧三角形三个顶点的坐标；

其中，和为t+i时刻同一相机拍摄图像中裂缝一侧三角形三个顶点的坐标，和为t+i时刻同一相机拍摄图像中裂缝相邻一侧三角形三个顶点的坐标。在本实施方式中，只计算的是裂缝两侧对应正三角形的三个顶点之间的距离，求其它们的平均值；也可以计算裂缝两侧正三角形三条边上对应任意点之间的距离,求其平均值。

第七步，数据处理终端将处理后的裂缝宽度数值与设定阈值比较，若低于阈值，继续接受处理图像信息数据；若超过或等于阈值，自动触发预警机制，发出安全警报。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，包括设置于建筑物表面裂缝两侧与墙体同步移动的标识物，以及用于采集标识物移动数据的数据采集系统；

所述数据采集系统包括M个数据采集装置，所述M为正整数；

所述数据采集装置包括监测设备，所述监测设备采集标识物移动数据并通过信号收发器与数据处理终端相连；

所述数据处理终端根据标识物移动数据获得建筑物表面裂缝的变化数据并显示。

2.根据权利要求1所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，还包括报警装置，报警装置与数据处理终端相连，当建筑物表面裂缝的变化数据大于或者等于设定阈值时，数据处理终端向报警装置发出警示命令，报警装置发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，还包括支架和云台，所述监测设备设置于云台底座上，云台底座设置在支架上，云台底座的信息收发端通过信号收发器与数据处理终端相连，数据处理终端向云台底座传输控制信号，控制云台底座运动。

4.根据权利要求1所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，所述标识物为在裂缝两侧水平设置且为相似图形。

5.根据权利要求1或4所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，所述标识物的形状为正三角形。

6.根据权利要求1所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，在所述标识物表面上涂有荧光物质。

7.根据权利要求1所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统，其特征在于，所述监测设备为无线高分辨率夜视照相机。

8.根据权利要求1所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在建造物表面选取待测裂缝观测区域，在待测裂缝两侧固定放置三角标识物；

S2，设定观测距离，固定无线照相机，使标识物处于照相机镜头的中心区域，确定相关比例尺；

S3，根据数据精度需要，设定照相机的最佳拍摄频率；根据拍摄角度需要，转动云台底座，调整相机镜头至最佳拍摄监测方向；

S4，数据采集系统将采集到的图像数据无线发送至信号收发器；

S5，信号收发器接受到数据后进行过滤，并把有效图像数据进行信号放大，通过无线传送至数据处理终端；

S6，数据处理终端在接收到图像数据后，计算出同一照相机拍摄图像中裂缝两侧不同三角标识物对应的N个点的距离变化，所述N为正整数，并计算出待测裂缝宽度变化，进行数据分类记录及生成不同裂缝的宽度变化曲线；

S7，数据处理终端将处理后的裂缝宽度数值与设定阈值比较，若低于阈值，继续接受处理图像信息数据；若超过或等于阈值，自动触发预警机制，发出安全警报。

9.根据权利要求8所述的建筑物表面裂缝实时监测预警系统的预警方法，其特征在于，在步骤S6中，N取3时，待测裂缝宽度变化的计算方法为：

$d^{t\→t+i}=\frac{(d_1^{t+i}-d_1^t)+(d_2^{t+i}-d_2^t)+(d_3^{t+i}-d_3^t)}{3},$

其中，d^t→t+i为待测裂缝由t时刻到t+i时刻变化的宽度，和为t时刻裂缝两侧不同三角形的相对应三个顶点的距离，为t+i时刻裂缝两侧不同三角形的相对应三个顶点的距离；

$d_1^t=\sqrt{{(x_1^t-{x_1^t}^{\′})}^2+{(y_1^t-{y_1^t}^{\′})}^2},$

$d_2^t=\sqrt{{(x_2^t-{x_2^t}^{\′})}^2+{(y_2^t-{y_2^t}^{\′})}^2},$

$d_2^t=\sqrt{{(x_3^t-{x_3^t}^{\′})}^2+{(y_3^t-{y_3^t}^{\′})}^2},$

其中，和为t时刻同一相机拍摄图像中裂缝一侧三角形三个顶点的坐标，和为t时刻同一相机拍摄图像中裂缝相邻一侧三角形三个顶点的坐标；

$d_1^{t+i}=\sqrt{{(x_1^{t+i}-{x_1^{t+i}}^{\′})}^2+{(y_1^{t+i}-{y_1^{t+i}}^{\′})}^2},$

$d_2^{t+i}=\sqrt{{(x_2^{t+i}-{x_2^{t+i}}^{\′})}^2+{(y_2^{t+i}-{y_2^{t+i}}^{\′})}^2},$

$d_2^{t+i}=\sqrt{{(x_3^{t+i}-{x_3^{t+i}}^{\′})}^2+{(y_3^{t+i}-{y_3^{t+i}}^{\′})}^2};$

其中，和为t+i时刻同一相机拍摄图像中裂缝一侧三角形三个顶点的坐标，和为t+i时刻同一相机拍摄图像中裂缝相邻一侧三角形三个顶点的坐标。