CN107204038A - 文化遗产构造物监视系统及其监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及文化遗产建筑物监视系统。本发明的文化遗产建筑物监视系统包括：传感器模块，附着在文化遗产构造物的部件上，以预定时间单位检测相应部件的位置变化；以及监视终端装置，从所述传感器模块接收伴随所述检测到的相应部件的位置变化的传感值，利用与所述传感器模块连接的建筑信息建模模型重叠所述相应部件的位置变换前后的状态来以三维画面提供。

Description

文化遗产构造物监视系统及其监视方法

技术领域

本发明涉及可实时监视文化遗产构造物的状态的文化遗产构造物监视系统。

背景技术

一般来说，构造物的计测是通过如下方式进行的：在构造物上设置可测定构造物物理量的昂贵的传感器装备，利用设在中控室内的可对由传感器传送的计测结果信息进行分析和综合的昂贵的监视系统，且另外设置运营商持续分析监视结果来诊断构造物的状态。

但是，由于现有的监视系统以二维图表等方式提供传感器的按时间数值，因此，现有的监视系统要求可把握传感器数值的专家知识，且把握数值需要较长时间。

此外，一般来说，如是适用于工厂设备生产线上的监视系统，虽然可利用互联网进行在线计测，但是大部分文化遗产构造物计测不是在线上而是在现场进行的。因此，在因周边环境的变化而在文化遗产构造物上发生了危险要素的情况下，很难计测危险要素或建立对策方案。

因此，需要一种监视系统，该监视系统使得管理者不难进行数值解析，可容易实时地把握文化遗产构造物的状态来针对文化遗产构造物上发生的问题建立解决方案。

在先技术文献

专利文献

1.韩国专利公告第10-0842887号(2008.07.02)

发明内容

要解决的技术课题

本发明的目的在于提供一种文化遗产构造物监视系统及其监视方法，其利用与传感器连接的BIM(Building Information Modeling(建筑信息建模))模型以三维画面提供文化遗产构造物的位置变化，从而能够实时地监视文化遗产构造物的状态。

课题解决方案

用于解决所述目的的本发明的一实施例的文化遗产构造物监视系统，包括：传感器模块，附着在文化遗产构造物的部件上，以预定时间单位检测相应部件的位置变化；以及监视终端装置，从所述传感器模块接收伴随所述检测到的相应部件的位置变化的传感值，利用与所述传感器模块连接的BIM(Building Information Modeling)模型，重叠所述相应部件的位置变换前后的状态并以三维画面提供。

本发明的一实施例的文化遗产构造物监视系统的监视方法，包括：从附着在文化遗产构造物的部件上的传感器模块，以预定时间单位接收伴随相应部件的位置变化的传感值的步骤；以及利用与所述传感器模块连接的BIM(Building Information Modeling)模型，重叠所述相应部件的位置变换前后的状态并以三维画面提供的步骤。

发明效果

如以上说明，根据本发明，关于文化遗产构造物的位置变化，可利用与传感器连接的BIM模型，以三维画面提供相应部件的位置变化前后的状态，从而能够实时地容易监视文化遗产构造物的状态。

此外，通过提供相应部件的位置变化原因及基于位置变化程度的危险与否，能够建立对相应部件的维修、解体、维护等方案。

附图说明

图1是示出本发明的一优选实施例的文化遗产构造物监视系统的结构的框图。

图2是示出图1的监视终端装置的结构的框图。

图3是示出本发明的一实施例的文化遗产构造物的状态的画面。

图4是用于说明本发明的一实施例的文化遗产构造物的监视方法的流程图。

图5是说明本发明的一实施例的用于监视文化遗产构造物的建模方法的流程图。

图6是用于说明图4的S420步骤的流程图。

附图标记说明

1000:文化遗产构造物监视系统

100a～100n:传感器模块 200:监视终端装置

111:位置变化检测部 112:传送部

210:接收部 220:保存部

230:建模部 240:模拟部

250:判断部

具体实施方式

本发明可进行多种变更，且可有多重实施例，特定的实施例示于附图且在具体说明部分进行详细说明。但这不意味着要把本发明限定于特定的实施形态，本发明应理解为包括本发明的思想及技术范围中所含的所有变更、均等物和替代物。

在对各图的说明中将类似的参照标记用于类似的构成要素上。在本发明的说明中，判断为对关联公知技术的具体说明可能造成本发明思想不清楚时，省略了其详细说明。

“第一、第二”等用语可用于说明多种构成要素，但是所述构成要素不以所述用语进行限定。所述用语仅用于将一个构成要素与别的构成要素区别开的目的。

例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一构成要素可命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。

“及/或”这样的用语包括多个关联的记载项目的组合或多个关联的记载项目中某个项目。

某些构成要素被描述为“连接”或“接入”到别的构成要素上时，可以是直接连接或接入该别的构成要素上，但是应该理解为也可能是中间借助第三个构成要素进行了连接或接入。

相反，在某些构成要素被描述为“直接连接”或“直接接入”到别的构成要素上时，应理解为中间不存在借助连接或接入的第三个构成要素。

本申请中所使用的的用语仅是为了说明特定的实施例而使用的，并不试图以此限定本发明。

单数的表达只要在前后文中没有明确表示不同的意思，就包含复数的表达。在本申请中，应理解“包括”或“具有”等用语意图指定说明书上记载的特征、数值、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在，并不预先排除1个或其以上的别的特征或数值、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加的可能性。

只要没有定义为别的意思，包括技术或科技用语，在此所使用的所有用语具有与本发明所属技术领域中普通技术人员的一般理解相同的意思。

一般所使用的与词典中定义的用语相同的用语，应解释为具有关联技术的前后文中的意思相同的意思，只要在本申请中没有明确定义，不解释为理想的或过度形式性的意思。

下面，参照附图1～6，对本发明的一优选实施例的文化遗产构造物监视系统进行说明。在下面的说明中，为了明确本发明的思想，在此省略或简单进行对现有的公知事项的说明。

图1是示出本发明的一优选实施例的文化遗产构造物监视系统的结构的框图。本发明的一实施例的文化遗产构造物监视系统1000可包括附着在文化遗产构造物的部件上的多个传感器模块100a～100n及监视终端装置200。

本发明的一实施例的文化遗产构造物监视系统1000的传感器模块100a～100n可在发生地震、山崩、台风等自然灾害、气候变化、时间经过等造成的物理变化时，检测相应部件的位置变化，并将对应的传感值通过有线或无线方式传给监视终端装置200。

监视终端装置200可从文化遗产构造物的部件上附着的传感器模块100a～100n接收到传感值，并利用与传感器模块100a～100n连接的BIM模型，将相应部件的位置变动、变动原因以及这些导致的危险与否等以三维画面显示提供。

在此，文化遗产构造物可以是寺庙、石塔等被指定为文化遗产的构造物，部件可以是形成构造物的柱子、弯柱、栱包，屋顶、基石等。

图2是示出图1的监视终端装置的结构的框图。参照图2，传感器模块100a包括位置变化检测部111及传送部112，监视终端装置200可包括接收部210、保存部220、建模部230、模拟部240及判断部250。并且，多个传感器模块100a～100n可具有相同的结构。

位置变化检测部111可按预定时间单位检测相应部件的位置变化，并能够基于欧几里德空间函数计算出伴随部件的位置变化的三维坐标值及倾斜度(角度)。作为一例，可假设传感器模块100a附着时的部件状态为正常位置状态，正常位置状态下第一特征点(+x，+y，+z)和第二特征点(-x，-y，-z)的平均值为基准点，计算连接第一特征点(+x，+y，+z)和第二特征点(-x，-y，-z)的直线的倾斜度来设定为基准倾斜度。位置变化检测部111以预定时间单位检测相应部件的位置，可计算出从预定的基准点及基准倾斜度发生了位置变化的变化点(x'，y'，z')及变化倾斜度。

在此，位置变化检测部111可以是如陀螺仪传感器、加速度传感器、振动传感器那样的可检测位置变化的传感器。

传送部112将基于位置变化检测部111计算的位置变化的变化点及倾斜度变换为可由监视终端装置200接收的数字信号，并可将变换为数字信号的伴随部件的位置变化的三维坐标值(x'，y'，z')及倾斜度上附加了附着到相应部件上的传感器模块100a的标识符的传感值传送给监视终端装置200。此时，传送部112可实时传送基于按照预定时间单位检测到的部件的位置的传感值。

监视终端装置200可从传感器模块100a接收伴随检测到的相应部件的位置变化的传感值，利用与传感器模块100a连接的BIM(Building InformationModeling)模型，可将相应部件的位置变换前后的状态重叠以三维画面提供。参照图2，监视终端装置200可包括：接收部210，保存部220，建模部230，模拟部240及判断部250。

接收部210可从预定的至少一个传感器模块100a～100n接收数字变换的传感值。此时，传感值可以是附着在相应部件上的传感器模块100a的标识符、伴随相应部件的位置变化的三维坐标值及倾斜度。接收部210可将所接收的传感值实时保存到保存部220。

保存部220可按照所接收的顺序保存所接收的传感值，且可保存用于建模部230的模型构筑的数据以及用于监视的各种处理数据。

建模部230通过实际测量文化遗产建筑物的各部件的三维扫描获得各部件的形状、数值、位置等外部形状数据来进行数据库化，可以是可利用所获得的外部形状数据对文化遗产建筑物进行三维建模的BIM(BuildingInformation Modeling(建筑信息建模))模型。

此时，保存部220可将对各部件的外部形状数据和附着在与此对应的实际部件上的传感器模块100a～100n的标识符匹配起来保存。此外，建模部230也可以将各个传感器模块100a～100n的基准值(即，相对于基准点的三维坐标值及基准倾斜度)与该外部形状数据匹配起来保存。

模拟部240可从建模部230提取与所接收的传感值对应的相应部件形状来进行复制。此外，可提取建模部230中保存的基准值(基准点及基准倾斜度)，并提供复制成如下的相应部件的形状：以所提取的基准值作为基准，具有所接收的传感值即伴随位置变化的部件的三维坐标值及变化倾斜度。

模拟部240可按照所接收的传感值复制相应部件形状来生成位置发生变化的状态的部件形状，并通过建模部230将位置发生变化的状态的部件形状重叠到建模的文化遗产构造物的三维外部形状上来显示。此时，位置发生变化的相应部件可用与位置变化以前的部件不同的颜色进行区分。

判断部250可根据实时收集到的传感值计算出部件的位置变化大小及位置变化方向，以判断地震、疲劳破坏及扭曲等位置变换原因及危险与否。此时，关于位置变化大小，可比较建模部230中预定的相应部件的基准值和实时地收集到的传感值来判断随时间经过的位置变化大小及位置变化方向。

此时，判断部250可具有现象(地震、疲劳破坏及扭曲)判断基准。判断部250可在特定时间内相应部件的位置变动反复预定次数以上时判断为地震。

此外，判断部250可在相应部件的位置变动距离超过设定距离时，判断为在相应部件及连接相应部件的连接部件上发生了疲劳破坏及形状破坏。

此外，在相应部件向预定的移动方向以外的方向(垂直，水平，逆向等)移动时，可判断为在移动时发生了扭曲。此外，判断部250可根据相应部件的现象(地址，疲劳破坏及扭曲)程度判断危险与否，并通过模拟部240进行警告。

此外，判断部250以预定区间单位实时分析变化推移来预测相应部件的位置变化，模拟部240可生成预测到位置变化的部件的形状来重叠到建模的文化遗产构造物的三维外部形状上予以显示。

图3是示出本发明的一实施例的文化遗产构造物的状态的画面。参考图3，所提供的画面300可由模拟部240提供。模拟部240可在通过建模部230建模的三维外部形状上重叠位置发生变化的部件20的形状来形成画面。

此时，在从传感器模块100a～100n接收传感值时，仅对发生了位置变动的部件10提供位置发生变化的部件20的状态，从而使得管理人员容易识别。此外，在选择了相应部件时可以扩大显示(400)。此外，可在被提供的画面300上，通过语句等警报危险与否(500)。

结果，通过利用与传感器模块100a～100n连接的模型以三维外部形状提供基于传感值的位置变动，从而能够容易掌握文化遗产构造物的状态，能够建立对相应部件的维修、解体、维护等方案。

图4是用于说明本发明的一实施例的文化遗产构造物的监视方法的流程图。参照图4，从附着在文化遗产构造物的部件上的传感器模块100a～100n接收伴随相应部件的位置变化的传感值(S410)，可利用预定的BIM模型提供重叠了相应部件的位置变换前后状态的三维画面(S420)。

此时，可通过图5的步骤执行BIM模型构筑。图5是说明用于监视本发明的一实施例的文化遗产构造物的建模方法的流程图。参照图5，通过实际测量文化遗产建筑物的各部件的三维扫描(S401)，获得各部件的形状、数值、位置等的外部形状数据来进行数据库化，并可利用所获得的外部形状数据对文化遗产建筑物进行三维建模(S402)。

接着，可将附着在部件上的传感器模块100a～100n的标识符及建模的外部形状中相应部件的形状匹配起来进行保存(S410)。此时，可将传感器模块100a～100n的各个基准值(即，相对于基准点的三维坐标值及基准倾斜度)与该外部形状数据匹配起来进行保存。

图6是用于说明图4的S420步骤的流程图。参照图6，在接收到传感值之后显示建模的三维外部形状，可按照所接收的传感值复制位置变动的相应部件形状(S421)。

之后，可将复制的部件形状与传感值对应地进行位置变动之后，重叠到建模的三维外部形状上来进行显示(S422)。此时，可利用已保存的基准值和所接收的传感值计算变动的位置，并在相应位置上复制建模的相应部件形状来进行定位。

之后，可利用实时地收集到的传感值计算部件的位置变化大小及位置变化方向(S423)。可利用在此计算的计算值判断地震、疲劳破坏、扭曲等位置变换原因及危险与否(S424)。此外，可将在S424步骤判断的位置变换原因和危险与否与三维外部形状一同提供，以供管理人员识别。

之后，若管理人员输入对相应部件状态的预测命令(S425)，则能够以预定区间单位实时分析传感值变化推移来预测部件的位置变化。此时，若在输入预测命令时，以数值输入地震强度、台风强度等自然灾害要因以及物理变化要因，则可预测在所输入的环境条件下短期或长期变化的相应部件的状态(S426)，并将所预测的部件的形状以当前状态作为基准重叠到建模的三维外部形状上提供。

所述的本发明的优选实施例是为了示例而公开的，若是本发明所属技术领域的普通技术人员，可在本发明的思想和范围内进行多种修改、变更和附加，且这种修改、变更和附加应视作属于下面的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种文化遗产构造物监视系统，其特征在于，

包括：

传感器模块，附着在文化遗产构造物的部件上，以预定时间单位检测相应部件的位置变化；以及

监视终端装置，从所述传感器模块接收伴随所述检测到的相应部件的位置变化的传感值，利用与所述传感器模块连接的建筑信息建模模型重叠所述相应部件的位置变换前后的状态来以三维画面提供。

2.根据权利要求1所述的文化遗产构造物监视系统，其特征在于，

所述监视终端装置包括：

建模部，利用三维扫描所述文化遗产构造物来实际测量的外部形状数据，对三维外部形状进行建模；

保存部，将附着在所述部件上的传感器模块的标识符与所述建模的三维外部形状中相应部件形状匹配起来进行保存；以及

模拟部，根据所述接收的传感值复制所述相应部件形状来生成位置发生变化的状态的部件形状，并将所述位置发生变化的状态的部件形状重叠到所述建模的三维外部形状上来显示。

3.根据权利要求1所述的文化遗产构造物监视系统，其特征在于，

所述传感值是附着在所述部件上的传感器模块的标识符、伴随所述部件的位置变化的三维坐标值及倾斜度。

4.根据权利要求2所述的文化遗产构造物监视系统，其特征在于，

所述监视终端装置还包括判断部，

该判断部从实时地收集到的传感值计算出所述部件的位置变化大小及位置变化方向，以判断地震、疲劳破坏及扭曲中至少一个位置变换原因及危险与否。

5.根据权利要求4所述的文化遗产构造物监视系统，其特征在于，

所述判断部以预定区间单位实时地分析变化推移来预测相应部件的位置变化，所述模拟部生成并显示预测到位置变化的部件的形状。

6.一种文化遗产建筑物监视方法，其特征在于，

包括：

从附着在文化遗产建筑物的部件上的传感器模块，以预定时间单位接收伴随相应部件的位置变化的传感值的步骤；以及

利用与所述传感器模块连接的建筑信息建模模型，重叠所述相应部件的位置变换前后的状态来以三维画面提供的步骤。

7.根据权利要求6所述的文化遗产建筑物监视方法，其特征在于，

还包括：

利用三维扫描所述文化遗产建筑物来实际测量的外部形状数据，对三维外部形状进行建模的步骤；以及

将附着在所述部件上的传感器模块的标识符与所述建模的三维外部形状中相应部件形状进行匹配来保存的步骤，

所述以三维画面提供的步骤包括：

按照所述接收的传感值复制所述相应部件形状来生成位置发生变化的状态的部件形状的步骤；以及

将所述位置发生变化的状态的部件形状重叠到所述建模的三维外部形状上来显示的步骤。

8.根据权利要求6所述的文化遗产建筑物监视方法，其特征在于，

所述传感值是附着在所述部件上的传感器模块的标识符、伴随所述部件的位置变化的三维坐标值及倾斜度。

9.根据权利要求7所述的文化遗产建筑物监视方法，其特征在于，

所述以三维画面提供的步骤还包括：

利用实时地收集到的传感值计算所述部件的位置变化大小及位置变化方向，以判断地震、疲劳破坏及扭曲中至少一个位置变换原因及危险与否的步骤。

10.根据权利要求7所述的文化遗产建筑物监视方法，其特征在于，

还包括：

以预定区间单位实时分析所述传感值的变化推移来预测相应部件的位置变化的步骤；以及

生成预测到所述位置变化的部件的形状来重新显示的步骤。