CN108958146A - 一种建筑物安全性能监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑物安全性能监测装置，利用中央处理装置、湿度监测模块、温度监测模块、图像采集模块、图像处理模块、振动监测模块、报警装置、无线传输装置、远程控制端、电池组、太阳能组件、显示装置以及存储装置，使用湿度监测模块、温度监测模块以及振动监测模块实时监测建筑物墙面的湿度值、温度值以及振动值，能够实时对建筑物的状态进行监测，同时，使用图像采集模块采集建筑物墙体的图像信息，能更加准确知晓建筑物墙体的实时信息，有利于工作人员对建筑物墙体的状态进行监测、分析，能够更准确获知墙体的状态信息，提早预防灾害的发生。

Description

一种建筑物安全性能监测装置
技术领域
本发明涉及一种安全性能监测装置，具体为一种建筑物安全性能监测装置，属于智能测试应用技术领域。
背景技术
建筑使用安全问题一直是受到人们普遍关注的重要问题，由于大部分楼体倒塌前都会出现裂缝，因而，大多数住户都是在发现裂缝时，才意识到建筑结构已受到破坏。然而，事实上，建筑早在出现裂缝之前其表面就开始发生形变，特别是整体性差或已经受损的建筑，由于湿度、温度等不确定因素的影响，其内部应力分布不均，局部承重结构发售断裂失效，使得住户的居住安全难以得到有效保障。
为了监测建筑的安全性，目前常见的监测报警方法是由专业人员定期到可能会出现危房的区域，使用仪器对该区域内的建筑一间一间的监测，当监测到危房时，专业人员将手动记录并发送危房报警信号，显然，采用这种监测报警方法，不仅监测周期较长，监测效率较低，而且监测结果的误差也较大，会出现误报情况，不仅无法及时、准确获知建筑的状态数据，还可能导致无法挽回的生命财产的损失，因此，针对上述问题提出一种建筑物安全性能监测装置。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种建筑物安全性能监测装置，利用中央处理装置、湿度监测模块、温度监测模块、图像采集模块、图像处理模块、振动监测模块、报警装置、无线传输装置、远程控制端、电池组、太阳能组件、显示装置以及存储装置，使用湿度监测模块、温度监测模块以及振动监测模块实时监测建筑物墙面的湿度值、温度值以及振动值，能够实时对建筑物的状态进行监测，同时，使用图像采集模块采集建筑物墙体的图像信息，能更加准确知晓建筑物墙体的实时信息，有利于工作人员对建筑物墙体的状态进行监测、分析，能够更准确获知墙体的状态信息，提早预防灾害的发生。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种建筑物安全性能监测装置，包括中央处理装置、湿度监测模块、温度监测模块、图像采集模块、图像处理模块、振动监测模块、报警装置、无线传输装置、远程控制端、电池组、太阳能组件、显示装置以及存储装置；
其中，湿度监测模块的输出端、图像处理模块的输出端、温度监测模块的输出端、振动监测模块的输出端以及电池组的输出端分别与中央处理装置的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，报警装置的输入端、显示装置的输入端以及存储装置的输入端分别与中央处理装置的输出端连接，无线传输装置与远程监控端双向通信连接，无线传输装置与中央处理装置双向通信连接。
优选的，图像采集模块用于采集混凝土图像信息，图像处理模块包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元；
其中，图像采集模块的信号输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与灰度变换单元的输入端连接，灰度变换单元的输出端与中央处理装置的输入端连接；
其中，图像增强单元对图像采集模块采集的图像信息进行图像亮度增强处理，图像平滑单元对经过图像增强单元处理后的图像信息进行图像清晰度增强处理，图像锐化单元对经过图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，灰度变换单元对经过图像锐化单元处理后的图像信息进行图像灰度扩展处理，灰度变换单元将处理后的图像信息传输至中央处理装置。
优选的，湿度监测模块包括若干个湿度传感器，若干个湿度传感器设置于建筑物墙体内，湿度监测模块用于监测建筑物墙体的湿度信号；温度监测模块包括若干个温度传感器，若干个温度传感器设置于建筑物墙体内，温度监测模块用于监测建筑物墙体的温度信号；振动监测模块包括若干个振动传感器，若干个振动传感器设置于建筑物墙内，振动监测模块用于监测建筑物墙体的振动信号。
优选的，中央处理装置将建筑物墙体的温度数据、湿度数据以及振动数据传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将建筑物墙体的温度数据、湿度数据以及振动数据通过无线传输装置传输至远程监控端。
优选的，太阳能组件内部包括太阳能电池板，电池组用于存储电能。
优选的，图像采集模块对建筑物墙体的图像信息进行采集，并将采集到的图像信息传输至图像处理模块，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，中央处理装置将图像传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将图像通过无线传输装置传输至远程监控端；
其中，远程监控端将接收到的温度信号与预设温度阈值进行比较，若温度监测模块监测到的温度值大于预设温度阈值，则中央处理装置控制报警装置发送报警信息；远程监控端将接收到的湿度信号与预设湿度阈值进行比较，若湿度监测模块监测到的湿度值大于预设湿度阈值，则中央处理装置控制报警装置发送报警信息；远程监控端将接收到的振动信号与预设振动阈值进行比较，若振动监测模块监测到的振动值大于预设振动阈值，则中央处理装置控制报警装置发送报警信息。
优选的，将图像采集模块传输至图像处理模块的混凝土图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像增强单元对图像f(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，图像p(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，
优选的是，图像平滑单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，
h(x，y)＝q(x，)，)*g(x，y)；
其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。
优选的是，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，
优选的是，灰度单元对图像d(x,y)进行灰度范围扩展处理，上述图像d(x,y)的灰度值范围为[a,b]，将图像d(x,y)的灰度值范围扩展为[c,d]，其中a,b,c,d为常量，则变换后的图像二维函数为z(x,y)，其中，
图像处理模块将处理后的图像z(x,y)传输至中央处理装置，中央处理装置将图像z(x,y)传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将图像z(x,y)通过无线传输装置传输至远程监控端。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供一种建筑物安全性能监测装置，利用中央处理装置、湿度监测模块、温度监测模块、图像采集模块、图像处理模块、振动监测模块、报警装置、无线传输装置、远程控制端、电池组、太阳能组件、显示装置以及存储装置，使用湿度监测模块、温度监测模块以及振动监测模块实时监测建筑物墙面的湿度值、温度值以及振动值，能够实时对建筑物的状态进行监测，同时，使用图像采集模块采集建筑物墙体的图像信息，能更加准确知晓建筑物墙体的实时信息，有利于工作人员对建筑物墙体的状态进行监测、分析，能够更准确获知墙体的状态信息，提早预防灾害的发生；
(2)本发明提供的一种建筑物安全性能监测装置，图像处理模块对采集的图像依次进行图像增强、图像平滑、图像锐化、图像灰度变换处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对建筑物墙体的辨识精度，有效地减少误判情况发生。
附图说明
图1为本发明的建筑物安全性能监测装置的示意图；
图2为本发明的图像处理模块的示意图。
图中：1、中央处理装置；2、湿度监测模块；3、温度监测模块；4、图像采集模块；5、图像处理模块；6、振动监测模块；7、报警装置；8、无线传输装置；9、远程控制端；10、电池组；11、太阳能组件；12、显示装置；13、存储装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，一种建筑物安全性能监测装置，包括中央处理装置1、湿度监测模块2、温度监测模块3、图像采集模块4、图像处理模块5、振动监测模块6、报警装置7、无线传输装置8、远程控制端9、电池组10、太阳能组件11、显示装置12以及存储装置13；
其中，湿度监测模块2的输出端、图像处理模块5的输出端、温度监测模块3的输出端、振动监测模块6的输出端以及电池组10的输出端分别与中央处理装置1的输入端连接，图像采集模块4的输出端与图像处理模块5的输入端连接，报警装置7的输入端、显示装置12的输入端以及存储装置13的输入端分别与中央处理装置1的输出端连接，无线传输装置8与远程监控端9双向通信连接，无线传输装置8与中央处理装置1双向通信连接。
上述实施方式中，利用中央处理装置1、湿度监测模块2、温度监测模块3、图像采集模块4、图像处理模块5、振动监测模块6、报警装置7、无线传输装置8、远程控制端9、电池组10、太阳能组件11、显示装置12以及存储装置13，使用湿度监测模块2、温度监测模块3以及振动监测模块6实时监测建筑物墙面的湿度值、温度值以及振动值，能够实时对建筑物的状态进行监测，同时，使用图像采集模块4采集建筑物墙体的图像信息，能更加准确知晓建筑物墙体的实时信息，有利于工作人员对建筑物墙体的状态进行监测、分析，能够更准确获知墙体的状态信息，提早预防灾害的发生。
作为上述的进一步优先，如图2所示，图像采集模块4用于采集混凝土图像信息，图像处理模块5包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元；
其中，图像采集模块4的信号输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与灰度变换单元的输入端连接，灰度变换单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接；
其中，图像增强单元对图像采集模块4采集的图像信息进行图像亮度增强处理，图像平滑单元对经过图像增强单元处理后的图像信息进行图像清晰度增强处理，图像锐化单元对经过图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，灰度变换单元对经过图像锐化单元处理后的图像信息进行图像灰度扩展处理，灰度变换单元将处理后的图像信息传输至中央处理装置1。
上述实施方式中，图像处理模块4对采集的图像依次进行图像增强、图像平滑、图像锐化、图像灰度变换处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对建筑物墙体的辨识精度，有效地减少误判情况发生。
具体地，湿度监测模块2包括若干个湿度传感器，若干个湿度传感器设置于建筑物墙体内，湿度监测模块2用于监测建筑物墙体的湿度信号；温度监测模块3包括若干个温度传感器，若干个温度传感器设置于建筑物墙体内，温度监测模块3用于监测建筑物墙体的温度信号；振动监测模块6包括若干个振动传感器，若干个振动传感器设置于建筑物墙内，振动监测模块6用于监测建筑物墙体的振动信号。
上述实施方式中，在不改变建筑物墙体整体结构的情况下，在建筑物墙壁上凿一20mm的孔，将温度传感器、湿度传感器以及振动传感器固定于建筑物墙体内，温度传感器、湿度传感器以及振动传感器的数据线缆凿穿孔后与中央处理器1连接。
图像采集模块4设置于建筑物墙体前，用于采集建筑物墙体的图像信息，并将采集的图像信息传输至图像处理模块5。
具体地，中央处理装置1将建筑物墙体的温度数据、湿度数据以及振动数据传输至显示装置12和存储装置13，并且，中央处理装置1将建筑物墙体的温度数据、湿度数据以及振动数据通过无线传输装置8传输至远程监控端9。
具体地，太阳能组件11内部包括太阳能电池板，电池组10用于存储电能。
上述实施方式中，使用太阳能组件11将太阳能转变为电能，并将电能传输至电池组10，电池组10存储上述电能，用于为建筑物安全性能监测装置提供电能。
具体地，图像采集模块4对建筑物墙体的图像信息进行采集，并将采集到的图像信息传输至图像处理模块5，图像处理模块5将处理后的图像传输至中央处理装置1，中央处理装置1将图像传输至显示装置12和存储装置13，并且，中央处理装置1将图像通过无线传输装置8传输至远程监控端9；
其中，远程监控端9将接收到的温度信号与预设温度阈值进行比较，若温度监测模块3监测到的温度值大于预设温度阈值，则中央处理装置1控制报警装置3发送报警信息；远程监控端9将接收到的湿度信号与预设湿度阈值进行比较，若湿度监测模块2监测到的湿度值大于预设湿度阈值，则中央处理装置1控制报警装置3发送报警信息；远程监控端9将接收到的振动信号与预设振动阈值进行比较，若振动监测模块2监测到的振动值大于预设振动阈值，则中央处理装置1控制报警装置3发送报警信息。
上述实施方式中，显示装置12、存储装置13以及报警装置3设置于监控室内，监控室内的工作人员可实时获知建筑物墙体的温度数据、湿度数据、振动数据以及图像信息，方便工作人员对上述温度数据、湿度数据、振动数据以及图像信息进行研究、分析，能使工作人员更准确建筑物墙体的状态信息，以便于对建筑物安全性能进行有效评估，从而能够提前做好预警工作。
具体地，将图像采集模块4传输至图像处理模块5的混凝土图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像增强单元对图像f(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，图像p(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，
上述实施方式中，图象增强单元的目的是为了改进图像采集模块4采集的图像的质量，除去图象中的噪声，使边缘清晰，提高图象的可判读性。
具体地，图像平滑单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，
h(x，y)＝q(x，y)*g(x，y)；
其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。
上述实施方式中，图像平滑单元将经过图像增强处理后的图像亮度进行平缓渐变，减小突变梯度，从而改善图像质量。
具体地，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，
上述实施方式中，图像锐化单元补偿经过图像平滑处理后的图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度跳变的部分，使图像变得更加清晰。
具体地，灰度单元对图像d(x,y)进行灰度范围扩展处理，上述图像d(x,y)的灰度值范围为[a,b]，将图像d(x,y)的灰度值范围扩展为[c,d]，其中a,b,c,d为常量，则变换后的图像二维函数为z(x,y)，其中，
图像处理模块5将处理后的图像z(x,y)传输至中央处理装置1，中央处理装置1将图像z(x,y)传输至显示装置12和存储装置13，并且，中央处理装置1将图像z(x,y)通过无线传输装置8传输至远程监控端9。
上述实施方式中，灰度变换单元对经过图像锐化处理后的图像信息进行灰度值扩展，从而改善图像画质，使图像的显示效果更加清晰。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种建筑物安全性能监测装置，其特征在于，包括中央处理装置(1)、湿度监测模块(2)、温度监测模块(3)、图像采集模块(4)、图像处理模块(5)、振动监测模块(6)、报警装置(7)、无线传输装置(8)、远程控制端(9)、电池组(10)、太阳能组件(11)、显示装置(12)以及存储装置(13)；
其中，所述湿度监测模块(2)的输出端、所述图像处理模块(5)的输出端、所述温度监测模块(3)的输出端、所述振动监测模块(6)的输出端以及所述电池组(10)的输出端分别与所述中央处理装置(1)的输入端连接，所述图像采集模块(4)的输出端与所述图像处理模块(5)的输入端连接，所述报警装置(7)的输入端、所述显示装置(12)的输入端以及所述存储装置(13)的输入端分别与所述中央处理装置(1)的输出端连接，所述无线传输装置(8)与所述远程监控端(9)双向通信连接，所述无线传输装置(8)与所述中央处理装置(1)双向通信连接。
2.根据权利要求1所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述图像采集模块(4)用于采集混凝土图像信息，所述图像处理模块(5)包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元；
其中，所述图像采集模块(4)的信号输出端与所述图像增强单元的输入端连接，所述图像增强单元的输出端与所述图像平滑单元的输入端连接，所述图像平滑单元的输出端与所述图像锐化单元的输入端连接，所述图像锐化单元的输出端与所述灰度变换单元的输入端连接，所述灰度变换单元的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接；
其中，所述图像增强单元对所述图像采集模块(4)采集的图像信息进行图像亮度增强处理，所述图像平滑单元对经过所述图像增强单元处理后的图像信息进行图像清晰度增强处理，所述图像锐化单元对经过所述图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，所述灰度变换单元对经过所述图像锐化单元处理后的图像信息进行图像灰度扩展处理，所述灰度变换单元将处理后的图像信息传输至所述中央处理装置(1)。
3.根据权利要求1所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述湿度监测模块(2)包括若干个湿度传感器，若干个所述湿度传感器设置于建筑物墙体内，所述湿度监测模块(2)用于监测建筑物墙体的湿度信号；所述温度监测模块(3)包括若干个温度传感器，若干个所述温度传感器设置于建筑物墙体内，所述温度监测模块(3)用于监测建筑物墙体的温度信号；所述振动监测模块(6)包括若干个振动传感器，若干个所述振动传感器设置于建筑物墙内，所述振动监测模块(6)用于监测建筑物墙体的振动信号。
4.根据权利要求3所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述中央处理装置(1)将建筑物墙体的温度数据、湿度数据以及振动数据传输至所述显示装置(12)和所述存储装置(13)，并且，所述中央处理装置(1)将建筑物墙体的温度数据、湿度数据以及振动数据通过所述无线传输装置(8)传输至所述远程监控端(9)。
5.根据权利要求1所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述太阳能组件(11)内部包括太阳能电池板，所述电池组(10)用于存储电能。
6.根据权利要求4所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述图像采集模块(4)对建筑物墙体的图像信息进行采集，并将采集到的图像信息传输至所述图像处理模块(5)，所述图像处理模块(5)将处理后的图像传输至所述中央处理装置(1)，所述中央处理装置(1)将所述图像传输至所述显示装置(12)和所述存储装置(13)，并且，所述中央处理装置(1)将所述图像通过无线传输装置(8)传输至所述远程监控端(9)；
其中，所述远程监控端(9)将接收到的温度信号与预设温度阈值进行比较，若所述温度监测模块(3)监测到的温度值大于预设温度阈值，则所述中央处理装置(1)控制所述报警装置(3)发送报警信息；所述远程监控端(9)将接收到的湿度信号与预设湿度阈值进行比较，若所述湿度监测模块(2)监测到的湿度值大于预设湿度阈值，则所述中央处理装置(1)控制所述报警装置(3)发送报警信息；所述远程监控端(9)将接收到的振动信号与预设振动阈值进行比较，若所述振动监测模块(2)监测到的振动值大于预设振动阈值，则所述中央处理装置(1)控制所述报警装置(3)发送报警信息。
7.根据权利要求2所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，将所述图像采集模块(4)传输至所述图像处理模块(5)的混凝土图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，所述图像增强单元对图像f(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，图像p(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，
8.根据权利要求7所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述图像平滑单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，
h(x，y)＝q(x，y)*g(x，y)；
其中，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。
9.根据权利要求8所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，
10.根据权利要求9所述的建筑物安全性能监测装置，其特征在于，所述灰度单元对图像d(x,y)进行灰度范围扩展处理，上述图像d(x,y)的灰度值范围为[a,b]，将图像d(x,y)的灰度值范围扩展为[c,d]，其中a,b,c,d为常量，则变换后的图像二维函数为z(x,y)，其中，
所述图像处理模块(5)将处理后的图像z(x,y)传输至所述中央处理装置(1)，所述中央处理装置(1)将所述图像z(x,y)传输至所述显示装置(12)和所述存储装置(13)，并且，所述中央处理装置(1)将所述图像z(x,y)通过无线传输装置(8)传输至所述远程监控端(9)。
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