CN107063095A - 一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，即在房屋结构裂缝处安装裂缝图像监测仪(用来实时监测裂缝宽度变化的装置)，监测裂缝的实时宽度变化和速率情况。房屋结构裂缝宽度变化的实时监测系统包括图像采集摄像头及分析算法、激光器照射、外壳及固定支架等功能模块。使用结构裂缝实时监测报警系统，可长期有效地提高数据的采集速度与频率，自动向主管人员报警，确保房屋使用安全。本发明提出了使用智能图像算法识别照片中参考线上裂缝区域的像素数值与图像拍摄面积进行对比计算后，从而得出的裂缝宽度变化曲线。即通过对某一固定位置建筑房屋结构裂缝反复拍照，即可得到该处裂缝的发展变化监测数据的变化曲线。
Description
技术领域
本发明涉及一种既有建筑房屋结构监测报警技术领域，特别涉及一种结构裂缝宽度变化的实时监测报警及识别方法，主要用于测量墙体结构裂缝的宽度变化。
背景技术
众所周知，既有建筑房屋墙体结构裂缝可能会导致重大房屋倒塌事故，为了避免事故的发生，应加强既有建筑房屋安全的管理，保障人民群众生命和财产的安全。因此，必须对墙体结构裂缝进行定期的观测和监控，并在裂缝超过安全范围的情况下及时进行处理。为了准确地判断墙体结构裂缝的发展情况，就必须实时监测出墙体结构裂缝的宽度变化发展趋势。目前，现有技术中，全靠人工对裂缝宽度的监测及识别方法比较复杂，而且监测结果也不是很精确。随着科学技术的不断发展，结构裂缝宽度的监测逐渐摆脱了过去人工检测的时代，逐渐进入了动态实时监测裂缝报警系统。结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统主要是用来实时判断房屋的危险程度，动态地掌握既有建筑房屋结构裂缝的发展变化情况，通过物联网技术手段实时地将监测到的裂缝变化图像传输到后台数据监测中心，发现异常及时报警，确保人员安全和房屋的使用安全。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出了一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，即在既有建筑房屋结构裂缝处安装裂缝图像监测仪(用来实时监测结构裂缝宽度变化的装置)，每天24小时监测裂缝的宽度变化和速率情况。既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统包括数据采集和传输、图像识别方法及分析算法、激光器照射、外壳及固定支架等功能模块。使用结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统，有效地提高了图像数据的处理速度与时间，可将现场监测采集到的数据通过专线和/或无线传输到后台数据监控中心及手机报警，有效地保证了在恶劣环境条件下工作的稳定性和可靠性。当房屋的使用安全进入紧急状态时，系统会自动预警并向主管人员发出报警，主管人员立即采取相应措施，紧急疏散人员有序地撤离危险房屋，确保人民群众的生命安全。本发明提出了通过图像算法识别照片中参考线上裂缝黑色区域的像素数值与图像拍摄面积进行对比计算后，从而得出的裂缝宽度变化曲线。即通过对某一固定位置建筑房屋结构裂缝反复拍照，即可得到该处裂缝的发展变化监测数据的变化曲线。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统的数据采集和传输模块是利用后台数据监控中心对各个裂缝传感器的信号进行采集传输和保存。
进一步，在既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测过程中，当建筑物结构裂缝持续开展时，系统会通过短信或微信实时推送超限报警。
进一步，所使用的裂缝传感器是利用网络通讯技术，将数据远程传送到云端服务器，并通过移动终端发布及报警。
进一步，实时监测系统的数据传输可采用专线传输、网络传输和无线传输等方式，也可组合采用不同的传输方式。
进一步，既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测系统后台数据监控中心，采取增加蓄电池，防止雨季市电中断，造成系统数据无法传输。
裂缝图像监测仪布置在对房屋承重结构墙体或围护结构墙体、构件等出现结构性裂缝的部位，通过裂缝图像监测仪内的裂缝传感器观测墙体裂缝宽度变化。当裂缝图像监测仪对结构裂缝进行自动监测时，必需同时采集带电子标尺和时间戳的裂缝图像以及裂缝宽度数据。
既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统图像识别方法及分析算法，主要是通过测出裂缝所在平面和高清照像机之间的距离，并根据测出的距离计算像素的直径范围，所述的像素由高清照相机激光器发出的光束经裂缝所在平面投射而成。
进一步，通过高清照相机的激光器测距功能测出裂缝所在平面和照相机之间的距离L。
进一步，根据高清照相机激光器的发散角α、高清照相机的激光器发出的光束直径d和测出的距离L计算像素的直径D，所述像素的直径D的计算公式为：D＝2tanα·L+d。
采用高清照相机对裂缝所在平面进行拍摄，以获取裂缝黑色区域的像素数值和图像拍摄面积像素数值的图像。从拍摄到的图像中分别提取出裂缝黑色区域的像素数值和图像拍摄面积像素数值的图像，并分别识别和分析出裂缝黑色区域的像素数值的直径范围内所含的像素个数以及图像拍摄面积像素数值所含的像素个数。
进一步，从拍摄到的图像中提取出裂缝黑色区域的像素数值，然后对裂缝的像素个数进行识别和分析，得到裂缝黑色区域的像素数值直径范围内所含的像素个数；
进一步，从拍摄的图像中提取出图像拍摄面积像素数值，然后对图像拍摄面积像素数值的像素个数进行识别和分析，得到图像拍摄面积像素数值实际宽度所含的像素个数。
进一步，在对裂缝黑色区域的像素数值和图像拍摄面积像素数值的像素个数进行识别和分析时，通过高清照相机镜头处安装的快速数据领域搜索与识别软件直接识别裂缝黑色区域的像素数值和图像拍摄面积像素数值的像素个数。
进一步，提出了通过图像算法识别照片中参考线上裂缝黑色区域的像素数值与图像拍摄面积像素数值进行对比计算后，从而得出的裂缝宽度变化曲线。即通过对某一固定位置建筑房屋结构裂缝反复拍照，即可得到该处裂缝的发展变化监测数据的变化曲线。根据裂缝曲线变化情况的阀值，设定报警级别。
有益效果：既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，操作简单、体积灵巧、安装方便、精度高、功耗小，数据直观可视化，可实现对建筑结构裂缝的高效识别，尽早发现裂缝变化情况，及时发出报警信号，最大限度地避免或减少结构破坏带来的危害性。本发明提供的裂缝识别方法可以明显减少滤波过程中图像有效信息的丢失，精度明显提高，从而提高了裂缝识别的精度。
附图说明
图1为本发明既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统流程图；
图2为本发明裂缝图像监测仪的布置位置示意图；
图3为本发明结构裂缝图像监测仪的工作原理示意图。
附图标记：1：裂缝图像监测仪(内含高清照相机)；2、外壳；3、安装螺孔；4、墙体结构裂缝；5、墙体；6、激光器；7、裂缝黑色区域的像素数值；8、图像拍摄面积像素数值；9、裂缝传感器。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明的既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，包括裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1、外壳2、安装螺孔3、墙体裂缝4、墙体5、激光器6、裂缝黑色区域的像素数值7、图像拍摄面积像素数值8和裂缝传感器9。使用结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统，有效地提高了图像数据的处理速度与时间，可将现场监测采集到的数据通过专线和/或无线传输到后台数据监控中心及手机报警，有效地保证了在恶劣环境条件下工作的稳定性和可靠性。当房屋的使用安全进入紧急状态时，系统会自动预警并向主管人员发出报警，同时主管人员采取相应措施，紧急疏散人员有序地撤离危险房屋，确保人民群众的生命安全。
参照图1所示，一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统的数据采集和传输模块是利用后台数据监控中心对各个裂缝传感器9的信号进行采集传输和保存。在既有建筑房屋墙体结构裂缝4宽度变化的实时监测过程中，当建筑物墙体结构裂缝4持续开展时，系统会通过短信或微信实时推送超限报警。所使用的裂缝传感器9是利用网络通讯技术，将数据远程传送到云端服务器，并通过移动终端发布及报警。实时监测系统的数据传输可采用专线传输、网络传输和无线传输等方式，也可组合采用不同传输方式。既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测系统后台数据监控中心，采取增加蓄电池防止雨季市电中断，造成系统数据无法传输。
参照图2所示，裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1布置在对房屋承重结构墙体或围护结构墙体、构件等出现结构性裂缝的部位，先将裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1安装在外壳2内固定，然后将外壳2通过安装螺孔3固定在墙体5上。通过裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的裂缝传感器9观测墙体结构裂缝4宽度变化，对墙体结构裂缝4进行自动监测时，必需同时采集带电子标尺和时间戳的裂缝图像以及裂缝宽度数据。
参照图3所示，既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统图像识别方法及分析算法，主要是通过测出墙体结构裂缝4所在平面和裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的高清照相机之间的距离，并根据测出的距离计算像素的直径，所述的像素由裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的激光器6发出的光束经裂缝所在平面投射而成。通过裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的激光器6测距功能测出裂缝所在平面和照相机之间的距离L。根据裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内激光器6的发散角α、裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的激光器6发出的光束直径d和测出的距离L计算像素的直径D，所述像素的直径D的计算公式为：D＝2tanα·L+d。采用裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的高清照相机对裂缝所在平面进行拍摄，以获取裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8的图像。从拍摄的图像中提取出裂缝黑色区域的像素7数值，然后对裂缝的像素个数进行识别和分析，得到裂缝黑色区域的像素数值7直径范围内所含的像素个数。从拍摄的图像中提取出图像拍摄面积像素数值8，然后对图像拍摄面积像素数值8的像素个数进行识别和分析，得到图像拍摄面积像素数值8实际宽度所含的像素个数。在对裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8的像素个数进行识别和分析时，通过裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的高清照相机镜头处安装的快速数据领域搜索与识别软件直接识别裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8的像素个数。提出了通过图像算法识别照片中参考线上裂缝黑色区域的像素数值7与图像拍摄面积像素数值8进行对比计算后，从而得出的裂缝宽度变化曲线。即通过对某一固定位置建筑房屋结构裂缝反复拍照，即可得到该处裂缝的发展变化监测数据的变化曲线。根据裂缝曲线变化情况的阀值，设定报警级别。
以上是本发明的一典型实施例，本发明的实施不限于此。
Claims (10)
1.一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，包括数据采集和传输、图像识别方法及分析算法、裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1、墙体结构裂缝4、激光器6、裂缝黑色区域的像素数值7、图像拍摄面积像素数值8和裂缝传感器9。使用结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统，有效地提高了图像数据的处理速度与时间，可将现场监测采集到的数据通过专线和/或无线传输到后台数据监控中心及手机报警。本发明提出了通过图像算法识别照片中参考线上裂缝黑色区域的像素数值7与图像拍摄面积像素数值8对比计算后，从而得出的裂缝宽度变化曲线。
2.根据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：所述的数据采集和传输模块是利用后台数据监控中心对各个裂缝传感器9的信号进行采集传输和保存。实时监测系统的数据传输可采用专线传输、网络传输和无线传输等方式，也可组合采用不同的传输方式。
3.根据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：当建筑物墙体结构裂缝4持续开展时，系统会通过短信或微信实时推送超限报警。
4.根据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：所使用的裂缝传感器9是利用网络通讯技术，将数据远程传送到云端服务器，并通过移动终端发布及报警。
5.根据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：对墙体结构裂缝4进行自动监测时，必需同时采集带电子标尺和时间戳的裂缝图像以及裂缝宽度数据。
6.根据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：通过测出墙体结构裂缝4所在平面和裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的高清照相机之间的距离，并根据测出的距离计算像素的直径，所述的像素由裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的激光器6发出的光束经裂缝所在平面投射而成。通过裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的激光器6测距功能测出裂缝所在平面和照相机之间的距离L。根据裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内激光器6的发散角α、裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的激光器6发出的光束直径d和测出的距离L计算像素的直径D，所述像素的直径D的计算公式为：D＝2tanα·L+d。
7.根据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：采用裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的高清照相机对裂缝所在平面进行拍摄，以获取裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8的图像。从拍摄的图像中提取出裂缝黑色区域的像素7数值，然后对裂缝的像素个数进行识别和分析，得到裂缝黑色区域的像素数值7直径范围内所含的像素个数。从拍摄的图像中提取出图像拍摄面积像素数值8，然后对图像拍摄面积像素数值8的像素个数进行识别和分析，得到图像拍摄面积像素数值8实际宽度所含的像素个数。
8.根据权利要求7所述的裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8，其特征在于：在对裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8的像素个数进行识别和分析时，通过裂缝图像监测仪(内含高清照相机)1内的高清照相机镜头处安装的快速数据领域搜索与识别软件直接识别裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8的像素个数。
9.根据权利要求7所述的裂缝黑色区域的像素数值7和图像拍摄面积像素数值8，其特征在于：通过图像算法识别照片中参考线上裂缝黑色区域的像素数值7与图像拍摄面积像素数值8进行对比计算后，从而得出的裂缝宽度变化曲线。即通过对某一固定位置建筑房屋结构裂缝反复拍照，即可得到该处裂缝的发展变化监测数据的变化曲线。
10.据权利要求1所述的一种既有建筑房屋结构裂缝宽度变化的实时监测报警系统及识别方法，其特征在于：根据裂缝宽度变化曲线情况的阀值，设定报警级别。
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