CN105043991A - 金属结构智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属维护智能监测集成系统，包括大面积监测系统、小面积监测系统、现场中央服务器、数据控制中心和客户端；所述大面积监测系统采集金属建筑物的图像送入现场中央服务器；所述小面积监测系统通过设置在金属建筑物各节点的传感器采集该节点处的温度、形变、压力、漏水数据，并将数据送入现场中央服务器；所述现场中央服务器对接收到的数据进行存储，并将数据传送到数据控制中心；所述数据控制中心收到监测的数据后进行运算分析，然后将上述分析结果存储并发送到客户端。本发明中通过设置大面积监测系统和小面积监测系统从整体和细小处都实现了对金属结构的监控，从而实现的双保险，相互印证，从而更好的提供了监测的准确性能。

Description

金属结构智能监测系统

技术领域

本发明涉及现场监测控制领域，具体是一种运用于金属建筑物监控的金属结构智能监测系统。

背景技术

随着社会迅速发展，采用金属结构作为建筑外墙表面和屋顶的高层和超高层建筑日益增多，高层和超高层建筑在节约土地、提升城市形象、拉动社会投资、扩大旅游商贸活动中起到重要作用，而且高层及超高层建筑往往处于人口密集的或人口流动大的地方，所以高层和超高层建筑的安全性和建筑使用寿命就显得尤为重要；特别是位于建筑表面的金属结构首先受到环境的冲击，安全性就是重中之重。

传统的建筑仅仅依靠结构的抗力来抵抗突发事故，人为参与调控机会较少，但是随着现代社会建筑楼层越来越高，社会自然环境越来越复杂，在长期环境作用下，建筑结构的外表面首先会受到冲击，建筑的疲劳效应、材料老化等现象首先会出现在外墙面和屋面上；而对于金属结构的外墙和屋面，在雨水的冲袭腐蚀、风吹日晒老化等的作用下，导致金属外墙面和金属屋面渗水、漏水、金属板变形严重，极易导致金属墙面脱落，屋顶掀起事故的发生，对人们造成了极大的危害。如果能通过对金属结构的有效监测，预先对存在问题之处进行维修和保养，就能够有效避免这种危害大发生。

目前，对建筑结构的监测，主要是监测人员运用简单的方法来监测建筑的结构的变化，例如目测法、发射光谱法、声发射法、回弹法、渗漏试验法、脉冲回波法、射线法等，这些都是对建筑结构进行的周期性检测。这些监测技术存在着很多缺陷，例如：整体性差，只是对结构的局部进行监测；安全性差，要人亲自操作；实时性差，要进过后期处理才能知道结构的状态,不能实时的监测，效率较低；智能化程度低，应急能力差。

发明内容

发明目的：本发明的目的提供一种能够监测预警建筑物表面金属结构的外墙和屋顶的渗水、形变状况，可实时提供建筑物金属结构健康状态的金属结构智能监测系统。

技术方案：本发明公开了一种金属维护智能监测集成系统，包括大面积监测系统、小面积监测系统、现场中央服务器、数据控制中心和客户端；所述大面积监测系统采集金属建筑物的图像送入现场中央服务器；所述小面积监测系统通过设置在金属建筑物各节点的传感器采集该节点处的温度、形变、压力、漏水数据，并将数据送入现场中央服务器；所述现场中央服务器对接收到的数据进行存储，并将数据传送到数据控制中心；所述数据控制中心收到监测的数据后进行运算分析；然后将上述分析结果存储并发送到客户端。本发明中通过设置大面积监测系统和小面积监测系统从整体和细小处都实现了对金属结构的监控，从而实现的双保险，相互印证，从而更好的提供了监测的准确性能。

本发明中所述大面积监测系统中包括：CCD摄像机、图像采集卡；所述CCD摄像机采用利用热红外敏感CCD对物体进行成像，通过颜色的变化来反映出物体表面的温度场；通过温度的变化比较来实现监控；所述CCD摄像机的拍摄图送入图像采集卡，通过图像采集卡送入现场中央服务器，进而送入数据控制中心，数据控制中心通过分析采集的图像的颜色变化，将新的图像数据与原始图像的对比得出判别结果。本发明中采用热红外敏感技术，通过图片颜色的变化来实现建筑的监测分析，当颜色在某处相对于其他周围区域偏暗时，并且通过与之前的图像进行比较发现不一致时，该处可能存在积水，长久会导致腐蚀漏水现象；当颜色在某处比周围区域明显偏高时，并且通过与之前的图像进行比较发现不一致时，该处金属可能存在老化；当颜色在某处与之前的图像进行比较不再呈现之前的规律变化时，该处可能存在金属变形的情况；通过采用热红外敏感技术的运用实现了金属建筑表面的大面积监测；相对于其他方法，该技术监测得到的结果更准确，速度更快，方法更为简单有效。

本发明中所述小面积监测系统包括：沉降传感器、金属应力传感器、漏水传感器、金属变形传感器、金属温度传感器和信号采集芯片；所述传感器将采集的现场数据存在信号采集芯片，通过信号采集芯片送入现场中央服务器；本发明中的各种传感器安装与金属建筑的表面或背面；能够对金属建筑表面的金属板实现实时监控，能够向数据控制中心提供实时的金属板的现场数据，为后续的数据分析提供最有效的数据支撑；通过传感器的设置，将金属建筑化整为零；实现更为精细，准确的监测。

本发明中通过大面积监测系统从整体上监控，通过小面积监测系统从细小处监测，从而实现的双保险，相互印证，从而更好的提供了监测的准确性能。

本发明中所述小面积监测系统中设有太阳能发电板，所述太阳能发电板为信号采集芯片提供运行电能。本发明中小面积监测系统采用太阳能发电板为传感器和信号采集芯片提供电能，免去了定期更换电池的麻烦，也避免了电池因电量不足导致的数据不准确情况的发生，提高了信息的准确性。

本发明中所述大面积监测系统和小面积监测系统采集的数据通过无线网络或者有限网络传送到现场中央服务器存储。本发明可用无线传送数据，也可采用有线的方式传送，传送方式灵活，不受环境的影响。

本发明中还公开了一种金属维护智能监测集成系统的工作方法，具体步骤如下：采用红外热成像技术和工业机器模糊视觉处理技术相结合来完成金属建筑物总体大面积外形的监控；通过在金属建筑物的多处设置不同的传感器，实现金属建筑物小面积的监控，通过将图像数据和温度、压力、形变、沉降量数据送入数据控制中心，数据控制中心通过对金属材料进行物理变化性能分析，对屋面板变形模拟分析，对屋面防水监测部位分析，对屋面抗风揭薄弱部位分析，对钢结构变形监测分析，对墙面结构变形监测分析，然后将分析结果进行存储，同时反馈至客户端，对于超过预警临界值的数据发出报警信号。本发明中在金属建筑的表面金属板的监测中引入了红外热成像技术和工业机器模糊视觉处理技术，从整体上对建筑表面进行监测，使监测工作变得简单、快捷、直观；而采用传感器对金属板的温度、受力、沉降值、变形等数据进行实时监测，通过对比分析从小处来监测金属建筑外表面实时的情况，通过大面积监测和小面积监测相辅相成、相互印证的方法来监测预警金属建筑外表面金属板的健康状况，更准确、更快捷、更迅速。

有益效果：

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明结合了现代红外热成像技术和工业机器模糊视觉处理技术、传感技术、数据传输技术、数据分析与处理技术，实现了监测系统智能化的监测，可以方便、迅速、准确的监测金属建筑的健康状态，并根据状态提出预警；

(2)本发明对金属建筑外表面的金属板进行了实时监控，能够提高能够实时的建筑健康状态；

(3)本发明可以根据数据分析出屋面板的变形程度，根据监测结果对金属板的损伤情况进行判断，准确的得到损伤位置和程度；

(4)本发明实现了金属建筑监控的智能化，可以通过无线网络访问客户端得到建筑信息，同时也能够对建筑漏水，金属变形，受力过大，温度过高，沉降过大等情况实现远程报警。

附图说明

图1为本发明所述金属维护智能监测集成系统的结构示意图。

图2为本发明中大面积监测系统的结构示意图。

图3为本发明中小面积监测系统的结构示意图。

图中：大面积监测系统1、小面积监测系统2、现场中央服务器3、数据控制中心4、客户端5、待测目标6、CCD摄像机11、图像采集卡12、光照系统13、沉降传感器21、金属应力传感器22、漏水传感器23、金属变形传感器24、金属温度传感器25、信号采集芯片26、太阳能发电板27。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

如图所示的一种金属维护智能监测集成系统，包括大面积监测系统、小面积监测系统、现场中央服务器、数据控制中心和客户端；所述大面积监测系统中包括：CCD摄像机、图像采集卡；所述小面积监测系统包括：沉降传感器、金属应力传感器、漏水传感器、金属变形传感器、金属温度传感器和信号采集芯片。

上述金属维护智能监测集成系统的连接工作方式如下：

金属维护智能监测集成系统中的所述大面积监测系统中的CCD摄像机对新完成的金属结构进行成像；然后将拍摄图送入图像采集卡，通过图像采集卡将图像数据送入现场中央服务器；所述小面积监测系统中的传感器安装于金属结构的各个分散的点，通过传感器得到金属结构实时的温度值、压力值、沉降值、变形值和漏水情况等，然后将上述传感器的到的数据通过信号采集芯片收集送入现场中央服务器；现场中央服务器将收集到的各种数据存储，并送入到数据控制中心；所述数据控制中心收到监测的数据后进行运算分析，对金属材料进行物理变化性能分析，对屋面板变形模拟分析，屋面防水监测部位分析，屋面抗风揭薄弱部位分析，钢结构变形监测分析，墙面结构变形监测分析；然后将上述分析结果存储并发送到客户端。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种金属维护智能监测集成系统，其特征在于：包括大面积监测系统（1）、小面积监测系统（2）、现场中央服务器（3）、数据控制中心（4）和客户端（5）；所述大面积监测系统（1）采集金属建筑物的图像送入现场中央服务器；所述小面积监测系统（2）通过设置在金属建筑物各节点的传感器采集该节点处的温度、形变、压力、漏水数据，并将数据送入现场中央服务器（3）；所述现场中央服务器（3）对接收到的数据进行存储，并将数据传送到数据控制中心（4）；所述数据控制中心（4）收到监测的数据后进行运算分析，对金属材料进行物理变化性能分析，对屋面板变形模拟分析，屋面防水监测部位分析，屋面抗风揭薄弱部位分析，钢结构变形监测分析，墙面结构变形监测分析；然后将上述分析结果存储并发送到客户端（5）。

2.根据权利要求1所述的金属维护智能监测集成系统，其特征在于：所述大面积监测系统（1）中包括：CCD摄像机（11）、图像采集卡（12）；所述CCD摄像机（11）采用利用热红外敏感CCD对物体进行成像，通过颜色的变化来反映出物体表面的温度场；通过温度的变化比较来实现监控；所述CCD摄像机的拍摄图送入图像采集卡（12），通过图像采集卡（12）送入现场中央服务器（3），进而送入数据控制中心（4），数据控制中心（4）通过分析采集的图像的颜色变化，将新的图像数据与原始图像的对比得出判别结果。

3.根据权利要求1所述的金属维护智能监测集成系统，其特征在于：所述小面积监测系统（2）包括：沉降传感器（21）、金属应力传感器（22）、漏水传感器（23）、金属变形传感器（24）、金属温度传感器（25）和信号采集芯片（26）；所述传感器将采集的现场数据存在信号采集芯片，通过信号采集芯片送入现场中央服务器。

4.根据权利要求3所述的金属维护智能监测集成系统，其特征在于：所述小面积监测系统（2）中设有太阳能发电板（27），所述太阳能发电板（27）为所述信号采集芯片（26）及传感器提供运行电能。

5.根据权利要求1所述的金属维护智能监测集成系统，其特征在于：所述大面积监测系统（1）和小面积监测系统（2）采集的数据通过无线网络或者有线网络传送到现场中央服务器存储。

6.一种金属维护智能监测集成系统的工作方法，其特征在于：采用红外热成像技术和工业机器模糊视觉处理技术相结合来完成金属建筑物总体大面积外形的监控；通过在金属建筑物的多处设置不同的传感器，实现金属建筑物小面积的监控，通过将图像数据和温度、压力、形变、沉降量数据送入数据控制中心，数据控制中心通过对金属材料进行物理变化性能分析，对屋面板变形模拟分析，对屋面防水监测部位分析，对屋面抗风揭薄弱部位分析，对钢结构变形监测分析，对墙面结构变形监测分析，然后将分析结果进行存储，同时反馈至客户端，对于超过预警临界值的数据发出报警信号。