CN110996074B - 幕墙玻璃爆裂分区监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种幕墙玻璃爆裂分区监控方法，通过识别器对建筑的幕墙外立面进行分区并图像采集，使用扫描器按一定扫描方法对监控分区内的幕墙玻璃进行照射扫描并形成光斑；识别器采集光斑异常变化的信号，记录并上报数据；一个监控分区中的幕墙玻璃被尽数扫描后，监控单元运转并改变拍摄方位；直至整个幕墙外立面的图像被全部采集、扫描；该幕墙玻璃爆裂分区监控方法无需对高层建筑的结构进行改造，成本低廉、装配速度快；能够对幕墙玻璃的状态进行全面、智能、自动化的监控，具有识别率高、稳定性强、可靠性高、抗干扰能力强等诸多优势，且兼顾用户隐私；有效弥补技术领域空白，有效提高高层建筑的安全性。

Description

幕墙玻璃爆裂分区监控方法

技术领域

本发明涉及玻璃幕墙领域，特别的，是一种幕墙玻璃监控方法。

背景技术

幕墙是建筑的外墙围护，是现代大型和高层建筑中常用的、带有装饰效果的轻质墙体；幕墙从选材可分为玻璃幕墙、石材幕墙、金属板幕墙等；其中玻璃幕墙以采用钢化玻璃构成为主；相较于同等厚度的普通玻璃，钢化玻璃的抗冲击强度、抗弯强度提升了3-5倍，具有较高的强度；并且在受到外力破坏时，钢化玻璃破碎呈类似蜂窝状的钝角小颗粒，不易对人体造成严重伤害，具有较高的安全性。

但是受制于目前的生产工艺，钢化玻璃行业自身具有3‰-5‰的自爆率；而将钢化玻璃应用于高层建筑时则存在较多的安全隐患：一、高层建筑的钢化玻璃破碎时，即使是较小的玻璃碎片也会在重力的加速作用下形成极大的冲击力，尺寸1cm左右的玻璃碎片从高空落下时足以击碎车窗玻璃，这种潜在的危险杀伤力较大；二、玻璃破碎时会在空中解体，而玻璃从高空落下时，即使在无风的情况下玻璃碎片的波及范围也会达到方圆100米，使得危险的波及范围广；三、幕墙玻璃在脱落破碎的同时，其上的固定螺丝也容易同时下落，而一颗小小的螺丝从高空落下时对人体的危害更大，甚至可以直接致死，产生的伤害情况很严重。

以某高层建筑为例，建筑主体的外围幕墙玻璃数常达3w块以上，按目前的自爆率计算，其不合格品达90-150块；据统计，仅去年一年便有超20块玻璃碎裂，给大厦造成较大经济损失，更重要的是对人们的生命安全造成较大威胁。

目前业内没有一个合适的解决方案，主要是由于目前的高层建筑已经成型，对幕墙玻璃重新加固或改良既耗资巨大又效率极慢，这种做法不经济也不实际；其次，玻璃检测行业使用的传统方法“拍照/摄像监测法”在此时也无法适用，原因：一、因为高层大厦中常有重要会议或重要人士到访，拍照检测法容易拍摄到室内情况，涉及国家安全及隐私问题；二、多变的天气变化也影响拍照检测设备的正常使用；比如夜晚、雨天会影响拍照清晰度，雷雨天气容易造成设备报错，阳光天气玻璃形成镜面反射，造成相片过曝，无法正常检测，甚至幕墙有些窗户处于打开状态时也会造成设备误报。

于是，目前大厦只能采用人工巡查的方式来应急处理，以期及时发现爆裂的玻璃并在其解体脱落前更换；但是这种做法存在严重的漏检情况：一、观察员每天面对3w块的幕墙玻璃，极易出现视觉疲劳或判断定位不准；二、在晴天光线强烈、夜间、雨天、雾霾天等多种天气情况下，均无法保证巡查质量；三、从室内巡查时，很多玻璃在建筑墙体外侧或处于封闭的设备层外部，也无法做到全面巡查；这种做法过于朴素，耗费大量人力的同时监控效果并不明显，仍存在破损发现不及时产生的安全问题。

因此，目前在幕墙玻璃的监控方面存在技术空白，高层建筑在安全性上存在极大隐患。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种幕墙玻璃爆裂分区监控方法，能够对幕墙玻璃的状态进行全面、智能、自动化的监控，通过扫描、分析快速发现爆裂的幕墙玻璃，减小玻璃碎裂、脱落造成伤害的几率，从而提高高层建筑的安全性。

一种幕墙玻璃爆裂分区监控方法，包括以下步骤：

S1，提供一种监控单元，用以安装在高层建筑本体的外围；所述监控单元包括识别器、扫描器；

S2，所述识别器对所述建筑本体的幕墙外立面进行实时图像采集；在一个单位时间内，所述幕墙外立面被识别器采集图像的区域为一个监控分区；

S3，所述扫描器向所述监控分区发射光束，所述光束在幕墙玻璃上形成特定光斑，所述扫描器按一定扫描方法对所述监控分区内的幕墙玻璃进行照射扫描；

S4，当所述识别器采集到的实时图像中所述光斑异常变化时，记录并上报当前位置的数据；

S5，当一个监控分区中的幕墙玻璃被尽数扫描后，所述监控单元运转并改变拍摄方位；

S6，重复执行S2至S5步骤，直至所述建筑本体的整个幕墙外立面的图像被全部采集、扫描。

作为优选，所述扫描器包括近红外激光器，使用近红外激光作为照射光源；所述识别器包括近红外成像装置，所述近红外成像装置包括成像镜头，相机；

作为进一步优选，所述近红外激光的波长为700-1100nm；

作为进一步优选，所述近红外激光的波长为780nm，850nm，980nm,1064nm；

作为优选，在所述近红外成像装置的镜头处设置有与所述扫描器中使用的近红外激光波长相对应的带通滤光片，所述带通滤光片仅能够允许扫描器发出的近红外激光透过；

作为优选，所述S1包括：

S101，所述监控单元设置在高层建筑的底端地表，或顶端外侧；

S102，所述建筑本体的每个幕墙外立面设置至少一个监控单元；

作为优选，所述S4包括：

S401，所述识别器实时采集所述监控分区的图像，识别所述图像中扫描器照射在幕墙玻璃上的光斑；

S402，识别图像中发生异常变化的光斑；

S403，记录并上报携带异常变化光斑的图像及该光斑位于图像中的位置；

作为优选，所述S5包括：

S501，在监控单元改变拍摄方位的过程中，所述识别器保持图像采集；

S502，所述监控单元在竖直方向周期性往复抬升、降低改变仰角，控制所述监控区域在幕墙外立面的上下边缘之间周期性往复步进位移；每次步进位移距离不大于所述监控区域在竖直方向上的高度；

S503，所述监控单元控制监控区域在竖直方向每步进位移固定周期，控制所述监控区域在水平方向步进位移一定距离，在水平方向的每次步进位移距离不大于所述监控区域在水平方向上的宽度；

S504，所述监控单元控制监控区域在水平方向保持同一步进位移方向，直至监控区域内出现幕墙外立面的左或右边缘时，所述监控单元控制所述监控区域在水平方向上反向运动。

作为进一步优选，当所述监控区域在水平方向上的宽度不小于幕墙外立面的水平长度时，执行S501步骤。

作为优选，所述S5包括：

S501’，在监控单元改变拍摄方位的过程中，所述识别器保持图像采集；

S502’，所述监控单元在水平方向周期性往复转动改变偏转角，控制所述监控区域在幕墙外立面的左右边缘之间周期性往复步进位移；每次步进位移距离不大于所述监控区域在水平方向上的宽度；

S503’，所述监控单元控制监控区域在水平方向每步进位移固定周期，控制所述监控区域在竖直方向步进位移一定距离，在竖直方向的每次步进位移距离不大于所述监控区域在竖直方向上的高度；

S504’，所述监控单元控制监控区域在竖直方向保持同一步进位移方向，直至监控区域内出现幕墙外立面的上或下边缘时，所述监控单元控制所述监控区域在竖直方向上反向运动。

本方法对整个幕墙外立面进行分区监控，所述扫描器发出的光束依次掠扫监控分区中的每块幕墙玻璃，如果幕墙玻璃完好无损，大部分光线从幕墙玻璃透过或发生镜面反射，此时识别器采集的图像中幕墙玻璃表面出现规整的光斑图案，幕墙玻璃上未被光斑直射的部分较暗；而当幕墙玻璃爆裂破损时，光线在裂缝之间反复折射、反射，由于钢化玻璃爆裂时产生细密、均匀的裂缝，因此整块幕墙玻璃被光束照亮，识别器采集的图像中爆裂的幕墙玻璃整个面呈现异常的高亮状态；当识别器采集到幕墙玻璃整个面呈现异常的高亮状态时，记录并上报相关数据；当一个监控分区的玻璃被尽数扫描后，监控单元自动获取新的监控分区，从而将整个幕墙外立面全面监控。

使用上述幕墙玻璃爆裂分区监控方法，无需对高层建筑的结构进行破坏或重新改造，节省大量的翻修成本；该方法便于实施，安装速度快、使用成本低，能够对玻璃幕墙进行全面、智能、自动化的监控，实现高效、精准、快速监控，有效提高幕墙使用的安全性；该监控方法受天气、光照、亮度等环境因素的影响小，具有较高的稳定性；即使幕墙外立面出现开窗、间隔排列等情况也不会误报错，具有良好的可靠性；监控过程中识别器呈超级仰角拍摄，仅拍摄幕墙玻璃表面，不会拍摄到房间内部，能够有效保护隐私。

配备红外线发射器及红外线监测仪后，能够进一步减小光斑对用户视觉的干扰，实现“隐形监控”；采用的带通滤光片能够进一步提升识别准确度，提高识别器的抗干扰能力。

此外，本发明还提供一种根据图像的远程扫描方法，用于为扫描器提供一种扫描方法，方便扫描器根据所述识别器采集的图像进行规划扫描方式；包括以下步骤：

S301，提供待扫描区域的图像，识别图像中的幕墙玻璃及排布；

S302，对所述幕墙玻璃的位置进行编码；在同一直线上的幕墙玻璃为一组；

S303，所述扫描器发出的扫描光束用以在幕墙玻璃上形成光斑；

S304，所述扫描器根据所述编码控制所述光斑按序扫描。

作为优选，所述S302包括：

S3021，以所述图像中任一幕墙玻璃的中心点位置为二维坐标原点，编码记做O1(0，0)；

S3022，以该二维坐标原点的竖直方向为y轴、水平方向为x轴；其他幕墙玻璃中心点的位置与该极轴坐标原点在竖直方向的距离为y、在水平方向上的距离为x；

S3023，其他幕墙玻璃中心点的位置相对于所述二维坐标原点记做a(x，y)；

作为优选，所述S302包括：

S3026，以所述图像中任一幕墙玻璃的中心点位置为极轴坐标原点，编码记做O2(0，0)；

S3027，该极轴坐标原点右方水平向为0°轴，其他幕墙玻璃中心点的位置与该极轴坐标原点的连线记做L，所述连线L的长度为m，所述连线L与0°轴的夹角为n；

S3028，其他幕墙玻璃中心点的位置相对于所述极轴坐标原点记做b(m，n)；

作为优选，所述光斑包括“O”型、“+”型、“·”型、“|”型、“-”型、“*”型中的至少一种；或包括“——”型、“～～～～”型、“……”型中的至少一种；

作为优选，所述S304包括：

S3041，所述扫描器控制光斑从任一点开始扫描；

S3042，所述光斑在图像的上下边缘之间竖直的周期性往复移动；

S3043，所述光斑每移动固定周期，在水平方向向左或向右发生一次侧移；

S3044，所述光斑在水平方向保持同一向左或向右侧移方向，直至光斑侧移至图像的左或右边缘，所述侧移方向改变一次。

作为优选，当所述光斑的尺寸小于单个幕墙玻璃的尺寸时，执行S3041至S3044步骤；

作为优选，当所述光斑的尺寸等于所述图像中一组幕墙玻璃的水平长度时，执行S3041至S3042步骤；

作为优选，当所述光斑的尺寸大于单个幕墙玻璃的尺寸、小于所述图像中一组幕墙玻璃的水平长度时，执行S3041至S3044步骤；

作为优选，所述S304包括：

S3046，所述光斑根据所述编码按[0,1]随机矩阵的方式对幕墙玻璃进行跳跃式扫描。

作为优选，所述S304包括：

S3041’，所述扫描器控制光斑从任一点开始扫描；

S3042’，所述光斑在图像的左右边缘之间水平的周期性往复移动；

S3043’，所述光斑每移动固定周期，在竖直方向向上或向下发生一次侧移；

S3044’，所述光斑在竖直方向保持同一向上或向下侧移方向，直至光斑侧移至图像的上或下边缘，所述侧移方向改变一次。

上述扫描方法能够对图像进行处理、编码，进而为扫描器规划合适的扫描方法；同时能够根据扫描器发出的光束形成的光斑不同，选择合适的扫描方式；能够满足精细扫描、快速扫描、抽样扫描等多种需求。

附图说明

图1为本发明一个实施例的方法流程图。

图2为本发明一个实施例的立体结构示意图。

图3为本发明一个实施例中扫描器按一种扫描方法工作时的结构示意图。

图4为本发明一个实施例中扫描器按又一种扫描方法工作时的结构示意图。

图5为本发明一个实施例中识别器的拍摄仰角的结构示意图。

图6为本发明一个实施例中扫描器扫描到完好幕墙玻璃、破损幕墙玻璃时的对比示意图。

图7为本发明一个实施例中识别器装配带通滤光片工作时的工作原理图。

图8为本发明一个实施例中监控单元改变采集方位的示意图。

图9为本发明一个实施例中一种根据图像的远程扫描方法中的待扫描区域图像的示意图。

图10为本发明一个实施例中一种根据图像的远程扫描方法中一种对图像进行编码的方法。

图11为本发明一个实施例中一种根据图像的远程扫描方法中另一种对图像进行编码的方法。

图12为本发明一个实施例中一种根据图像的远程扫描方法中的一种光斑对应的一种扫描路径示意图。

图13为本发明一个实施例中一种根据图像的远程扫描方法中的一种光斑对应的再一种扫描路径示意图。

图14为本发明一个实施例中一种根据图像的远程扫描方法中另一种光斑对应的扫描路径示意图。

具体实施方式

实施例

为使本发明的目的、技术方案及有益效果更清楚明白，以下通过实施例及说明书附图对本发明进行进一步解释、说明；涉及的具体实施例仅用于解释，并不用于限定本发明的保护范围。

受行业工艺的限制，目前钢化玻璃存在一定的自爆率，这种缺陷至今无法克服，比较安全的做法是在钢化玻璃的表面贴附防爆膜；但钢化玻璃的自爆在生产后的4-5年才进入高发期，因此很多高层建筑在使用钢化玻璃幕墙几年后才出现自爆问题，而此时玻璃幕墙已经整体搭建完成；想要对已经完成的玻璃幕墙重新贴膜维护十分困难，一是耗资巨大，二是维护工作漫长，更重要的是影响高层建筑的正常运营，特别是重要的高层建筑尤甚；因此需要简洁、高效、快速、精准的方案对幕墙玻璃进行监控、预警，当发现玻璃爆裂时及时更换，以减小危害和损失。

如图1、2所示，在本发明的一个实施例中，一种幕墙玻璃爆裂分区监控方法，包括以下步骤：

S1，提供一种监控单元1，用以安装在高层建筑本体的外围；所述监控单元1包括识别器、扫描器；

S2，所述识别器对所述建筑本体的幕墙外立面进行实时图像采集；在一个单位时间内，所述幕墙外立面被识别器采集图像的区域为一个监控分区2；

S3，所述扫描器3向所述监控分区2发射光束31，所述光束31在幕墙玻璃4上形成光斑311，所述扫描器3按一定扫描方法对所述监控分区2内的幕墙玻璃4进行照射扫描；

S4，当所述识别器5采集到的实时图像中所述光斑311异常变化时，记录并上报当前位置的数据；

S5，当一个监控分区2中的幕墙玻璃4被尽数扫描后，所述监控单元1运转并改变拍摄方位；

S6，重复执行S2至S5步骤，直至所述建筑本体的整个幕墙外立面的图像被全部采集、扫描。

在本实施例中，监控单元1对整个幕墙外立面进行分区监控，图2中为了凸显监控分区2的边界，将监控分区2的左右边界外延，实际监控分区的区域能够实现与幕墙的左右侧边贴合；扫描器3发出的光束31按一定扫描方法掠扫监控分区2中的每块幕墙玻璃4，所述扫描方法可以是蛇形扫描、顺序扫描或其他扫描方法；如图3、4中细虚线所示的轨迹，图3、4分别给出了两种不同的蛇形扫描方法。

扫描器3向所述监控分区2发射光束31，在幕墙玻璃的表面形成特定光斑311；

当幕墙玻璃处于完好无损的状态时，大部分光线透过幕墙玻璃或被反射，仅在幕墙玻璃被照射的部分形成较明亮且形状规整的光斑311，未被照射的位置亮度较暗，如图6中光束a对应的幕墙玻璃所示；

当幕墙玻璃爆裂时，裂缝遍布幕墙玻璃的整个表面，此时光线在裂缝处反复折射、反射，大量光线在幕墙玻璃内部传递，此时整面幕墙玻璃呈现高亮状态，如图6中光束b、c对应的幕墙玻璃所示；

下面对S4中提及的实时图像中所述光斑311异常变化进行解释，并对光斑图像的“正常状态”、“异常状态”进行定义：

识别器5采集到的实时图像中所述光斑311：

当幕墙玻璃完好无损时，扫描器采集到的图像整体较暗，仅在图像中有的规整光斑，光斑的亮度与玻璃外层的清洁程度相关：当玻璃表面非常干净时，光斑亮度较低，反之光斑较亮；幕墙玻璃完好时光斑边缘锐利清晰，界限明显——该状态定义为正常状态；

当幕墙玻璃爆裂时，整个破碎玻璃图像处于高亮状态，光斑边缘毛糙，界限模糊，甚至无法识别扫描器投射的光斑形状——该状态定义为异常状态。

两种状态具有极大的反差，很容易被识别、区分；因此该方法的识别准确度极高。

当所述识别器5采集到的实时图像中所述光斑311异常变化时，记录并上报当前位置的数据；当一个监控分区2的玻璃被尽数扫描后，监控单元1自动获取新的监控分区2，从而将整个幕墙外立面全面监控。

该方法具有如下优点：1、全方位：无需破坏已经搭建完成的幕墙结构，只需在建筑外围放置几个监控单元即可实现全方位的监控；2、全天候：使用扫描器发射的束光主动扫描建筑物外层幕墙，检测过程无需依赖环境光，因此可以实现24小时全天候监控；3、简单高效：该方法操作简单、便捷，安装速度快、使用成本低，能够对玻璃幕墙进行全方位、全天候、智能自动化的监控，有效解决目前玻璃幕墙的燃眉之急；4、受干扰小、稳定性高：人工检测方法受天气(暴雨、烈日等)环境因素影响大，而该方法即使在雷雨、烈日、暴雨天气也能够准确监控，稳定性高；5、可靠性高：幕墙结构常设置镂空、间隔排布、开窗等装饰设计，致使幕墙表面不规整；在使用本方法时，这些位置不会大量折射光线造成光斑图像异常变化，不会触发误报；因此本方法能够智能忽略幕墙镂空等装饰设计，具有良好的可靠性；6、保护隐私：监控扫描过程中，监控单元与幕墙玻璃呈较大的仰角，如图5所示；此时识别器仅能够从侧面拍摄到幕墙表面，仅对外层玻璃幕墙反射的光斑图案进行成像；而不会透过幕墙玻璃拍摄到房间内部的情况，不会对室内场景成像；进而有效保护室内隐私；特别是应用于重要的高层建筑时，内部会议及重要人士需要绝对的隐私安全。

本方法有效弥补了目前玻璃幕墙监控领域中的技术空白，有效提高高层建筑的安全性，为企业节省巨大的维护成本，同时有效保护人们的生命安全。

在本发明的一个实施例中，所述扫描器3包括近红外激光器，使用近红外激光作为照射光源；所述识别器5包括近红外成像装置，所述近红外成像装置包括成像镜头，相机；该方法具有如下优点：1、适用性增强：采用近红外波段对玻璃幕墙进行照射和光斑图像采集，近红外波段具有较强的穿透能力，即使在能见度较差的雾天气仍能够正常工作，因此具有很高的适用性；2、隐私保护增强：扫描器工作在红外波段，无法探测可见光波段图像，因此能够最大限度的保证室内隐私；3、该方法使用的扫描器工作在红外波段，照射光斑人眼不可见，因此不会对实际使用中的建筑产生任何可见的干扰和光照污染；4、隐蔽性增强：监控过程不会对人眼产生刺激，不影响房间内人员的正常活动及大厦的正常运营，实现“隐形监控”；5、降低环境干扰，准确度提高：在雷雨、光照强烈等极端天气下，强光容易造成识别器拍摄的图像过曝，对识别结果造成干扰；而使用近红外激光扫描监控，能够有效消除可见光的干扰，从而提高识别的准确度。

在本发明的一个实施例中，所述近红外激光的波长处于700nm-1100nm之间；特别的，所述近红外激光的波长为780nm，850nm，980nm,1064nm；该波段的红近红外激光能量较低且具有很强的抗干扰性、稳定性及穿透性，能够有效提升扫描、监控的准确性及抗干扰能力，使得监控更精准、高效。

如图7所示，粗虚线代表可见光，细虚线代表红外光；在本发明的一个实施例中，在所述近红外成像装置的镜头处设置有带通滤光片51，所述带通滤光片51与所述扫描器中使用的近红外激光波长相对应，即所述带通滤光片在所述近红外激光波长附近允许光线通过，在其余波长抑制光线通过；带通滤光片51能够过滤其他可见光，仅保留扫描器3发出的红外光，使得识别器5采集的图像更清晰、不受环境光的干扰，识别效果更精准；同时带通滤光片51将可见光过滤后，识别器5不会拍摄到房间内部的场景，从硬件上根本性的杜绝了隐私泄露的问题，大大提高隐私安全性。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，所述S1包括：

S101，所述监控单元1设置在高层建筑的底端地表，或顶端外侧；

S102，所述建筑本体的每个幕墙外立面设置至少一个监控单元1；

将监控单元1设置在建筑的底端地表或顶端外侧，方便安装及后期维护、调试，进一步降低安装难度及成本；每个幕墙外立面设置至少一个监控单元1，能够保证建筑的整个幕墙被全面监控，有效杜绝监控盲区；特别是很多高层建筑的幕墙外立面呈圆弧形或折面形，该设置能够大大提高监控的完备性。

在本实施例中，如果高层建筑是传统的筒子楼，所述建筑本体的外墙呈规整的矩形筒，则可以每个面的竖直中心线上等距设置一组监控单元1，每个监控单元1负责数个监控分区2；从而提高监控刷新率；同时，若建筑外墙存在独立的小区域幕墙，也可以单独配置一个监控单元1对其全面监控，此时监控单元1的一个监控分区2即可将其全面覆盖，无需监控单元1进行偏转等运转。

在本发明的一个实施例中，所述S4包括：

S401，所述识别器5实时采集所述监控分区2的图像，识别所述图像中扫描器3照射在幕墙玻璃4上的光斑311；

S402，识别图像中发生异常变化的光斑311；

S403，记录并上报携带异常变化光斑的图像及该光斑311位于图像中的位置；

工作人员根据上报的图像及位置信息，能够快速、准确的找到对应的幕墙玻璃4，从而及时更换；该方法能够使得结果更直观、精准。

如图8所示，在本发明的一个实施例中，所述S5包括：

S501，在监控单元改变拍摄方位的过程中，所述识别器保持图像采集；

S502，所述监控单元在竖直方向周期性往复抬升、降低改变仰角，控制所述监控区域在幕墙外立面的上下边缘之间周期性往复步进位移；每次步进位移距离不大于所述监控区域在竖直方向上的高度；

S503，所述监控单元控制监控区域在竖直方向每步进位移固定周期，控制所述监控区域在水平方向步进位移一定距离，在水平方向的每次步进位移距离不大于所述监控区域在水平方向上的宽度；

S504，所述监控单元控制监控区域在水平方向保持同一步进位移方向，直至监控区域内出现幕墙外立面的左或右边缘时，所述监控单元控制所述监控区域在水平方向上反向运动。

本实施例中给出了监控单元的一种改变拍摄方位的策略，在该实施例中，监控区域在竖直方向每步进位移半个周期，在水平方向步进位移一定距离时，能够实现在竖直方向上的蛇形往复移动；当监控区域在竖直方向每步进位移整数个周期时，能够实现在竖直方向上的顺序往复移动。

同时，在本发明的一个实施例中，当所述监控区域在水平方向上的宽度不小于幕墙外立面的水平长度时，执行S501步骤；如图8中粗虚线框与细虚线框所示的前后两个监控分区；在该实施例中，监控单元1在竖直方向上往复扫描整个幕墙外立面，如图8中箭头所示。

需要指出的是，文中使用的“向上或下”及“仰角”等类似用词仅用于举例解释、说明其中一种情况，并不用于限定保护范围，还可以由类似的“向左或右”及“偏转角”等词语更换，从而实现监控单元1在水平方向往复扫描整个幕墙外立面；比如在本发明的其它实施例中，所述S5包括：

S501’，在监控单元改变拍摄方位的过程中，所述识别器保持图像采集；

S502’，所述监控单元在水平方向周期性往复转动改变偏转角，控制所述监控区域在幕墙外立面的左右边缘之间周期性往复步进位移；每次步进位移距离不大于所述监控区域在水平方向上的宽度；

S503’，所述监控单元控制监控区域在水平方向每步进位移固定周期，控制所述监控区域在竖直方向步进位移一定距离，在竖直方向的每次步进位移距离不大于所述监控区域在竖直方向上的高度；

S504’，所述监控单元控制监控区域在竖直方向保持同一步进位移方向，直至监控区域内出现幕墙外立面的上或下边缘时，所述监控单元控制所述监控区域在竖直方向上反向运动。

该方法使得监控单元1采用“水平方向扫描”、“往复扫描”、“蛇形扫描”等多种改变方位的策略，这些类似方案与本发明设计思路相同，均应在本发明的保护范围之内。

此外，本发明还提供一种应用于该幕墙玻璃爆裂分区监控方法的根据图像的远程扫描方法，用于为扫描器提供一种特殊的扫描方法，方便扫描器根据所述识别器采集的图像进行规划扫描方式，并且能够根据扫描器发出的光束形成的光斑采取合适的扫描方法，实现精细扫描、快速扫描及抽样扫描。

包括以下步骤：

S301，提供待扫描区域的图像，识别图像中的幕墙玻璃4及排布；

S302，对所述幕墙玻璃4的位置进行编码；在同一直线上的幕墙玻璃4为一组；如图9中a、b示出的两组材料；

S303，所述扫描器发出的扫描光束用以在幕墙玻璃4上形成光斑311；

S304，所述扫描器根据所述编码控制所述光斑311按序扫描；如图3、4、12、13所示；

在本实施例中，扫描器根据所述识别器采集的图像进行规划扫描方式，使得扫描方法更高效、科学，实现扫描快速的全覆盖。

如图10所示，在本发明的一个实施例中，所述S302包括：

S3021，以所述图像中任一幕墙玻璃4的中心点位置为二维坐标原点，编码记做O1(0，0)；

S3022，以该二维坐标原点的竖直方向为y轴、水平方向为x轴；其他幕墙玻璃4中心点的位置与该极轴坐标原点在竖直方向的距离为y、在水平方向上的距离为x；

S3023，其他幕墙玻璃4中心点的位置相对于所述二维坐标原点记做a(x，y)。

在该实施例中，对监控分区的图像进行二维坐标编码，使得每个幕墙玻璃4均有一个对应的坐标，方便扫描器的扫描，同时识别器在识别、监控后能够将光斑311异常位置对应的坐标准确上报；这种编码方式适合按矩形阵列形式排布的幕墙玻璃4，或者排布规整的幕墙玻璃4，比如筒子楼。

如图11所示，在本发明的另一个实施例中，所述S302包括：

S3026，以所述图像中任一幕墙玻璃4的中心点位置为极轴坐标原点，编码记做O2(0，0)；

S3027，该极轴坐标原点右方水平向为0°轴，其他幕墙玻璃4中心点的位置与该极轴坐标原点的连线记做L，所述连线L的长度为m，所述连线L与0°轴的夹角为n；

S3028，其他幕墙玻璃4中心点的位置相对于所述极轴坐标原点记做b(m，n)；

在该实施例中，对监控分区的图像进行极轴坐标编码，同样能够为每个幕墙玻璃4分配一个对应的坐标，方便扫描器的扫描，同时识别器在识别、监控后能够将光斑311异常位置对应的坐标准确上报；这种编码方式更适合排布不规整的玻璃幕墙，比如曲面玻璃幕墙结构或异形墙体，比如L型楼、苏州的东方之门。

在本发明的一个实施例中，所述光斑311包括“O”型、“+”型、“·”型、“|”型、“-”型、“*”型中的至少一种；或包括“——”型、“～～～～”型、“……”型中的至少一种；类似“O”型、“+”型、“·”型、“|”型、“-”型、“*”型的光斑311更容易将扫描光束聚焦于每一个幕墙玻璃4，方便详细、精准的扫描；而类似“——”型、“～～～～”型、“……”型的光斑311则适合对幕墙玻璃4成组的对比扫描，能够有效提高扫描效率，同时成组的幕墙玻璃4方便组内互相对比，方便快速的粗检。

在本发明的一个实施例中，所述S304包括：

S3041，所述扫描器控制光斑311从任一点开始扫描；

S3042，所述光斑311在图像的上下边缘之间竖直的周期性往复移动；

S3043，所述光斑311每移动固定周期，在水平方向向左或向右发生一次侧移；

S3044，所述光斑311在水平方向保持同一向左或向右侧移方向，直至光斑311侧移至图像的左或右边缘，所述侧移方向改变一次。

该实施例给出了一类扫描策略：在S3042步骤中，当光斑311每移动半个周期便在水平方向发生一次侧移时，能够实现蛇形扫描，如图3所示；若光斑311每移动一个周期后再在水平方向发生一次侧移，则能够实现顺序扫描，如图12所示；在上述两种扫描策略中，光斑311侧移的距离根据幕墙玻璃的方位不同而改变；此外，还可以有再一种扫描策略，比如光斑311每移动一个周期后再在水平方向发生一次侧移，光斑311每次侧移的距离相同，如图13所示。

需要指出的是，该实施例给出的扫描策略仅用于解释说明，文中使用的“上下”、“左或右”等词语仅为了方便表述，并不用于限定说明书的范围；本发明还可以有其他扫描方式：比如所述S304包括：

S3041’，所述扫描器控制光斑从任一点开始扫描；

S3042’，所述光斑在图像的左右边缘之间水平的周期性往复移动；

S3043’，所述光斑每移动固定周期，在竖直方向向上或向下发生一次侧移；

S3044’，所述光斑在竖直方向保持同一向上或向下侧移方向，直至光斑侧移至图像的上或下边缘，所述侧移方向改变一次。

该扫描方法实现了在水平方向上的蛇形扫描或顺序扫描，如图4所示；这些扫描方式与本发明设计思路相同，均应在本发明的保护范围之内。

如图3、4、12、13所示，在本发明的一个实施例中，当所述光斑311的尺寸小于单个幕墙玻璃4的尺寸时，执行S3041至S3044步骤；在该实施例中，光斑311可实现蛇形扫描或顺序扫描；光斑311一次聚焦于一个幕墙玻璃4，方便对幕墙玻璃4进行详细、精准的扫描，适合精细扫描检测。

如图14所示，在本发明的一个实施例中，当所述光斑311的尺寸等于所述图像中一组幕墙玻璃4的水平长度时，执行S3041至S3042步骤；在该实施例中，光斑311以水平光条的形式在竖直方向往复扫描；光斑311一次对一组幕墙玻璃4进行扫描，能够实现快速、高效的粗检；同时，同组幕墙玻璃4能够组内互相对比，有效提高扫描、检查效率。

此外，当所述光斑311的尺寸大于单块幕墙玻璃的尺寸、小于所述图像中一组幕墙玻璃4的水平长度时，执行S3041至S3044步骤；在该实施例中，光斑311能够同时扫描数量不多的几块幕墙玻璃；既保证一定的识别准确度，又能够提高扫描效率。

在本发明的一个实施例中，所述S304包括：

S3046，所述光斑311根据所述编码按[0,1]随机矩阵的方式对幕墙玻璃4进行跳跃式扫描；在该实施例中，光斑311在待扫描区域随机跳动扫描，适合对幕墙玻璃4进行抽检，进一步提高扫描、检查效率；若将随机扫描的次数增加，同样能够实现全面检查。

上述扫描方法能够对图像进行处理、编码，进而为扫描器规划合适的扫描方法；同时能够根据扫描器发出的光束形成的光斑311不同，选择合适的扫描方式；能够满足精细扫描、快速扫描、抽样扫描等多种需求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意组合，为简洁描述，未对所有可能的组合进行举例说明；但只要这些技术特征的组合不冲突、矛盾，均应是本说明书记载的范围；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，提供一种监控单元，用以安装在高层建筑本体的外围；所述监控单元包括识别器、扫描器；

S2，所述识别器对所述建筑本体的幕墙外立面进行实时图像采集；在一个单位时间内，所述幕墙外立面被识别器采集图像的区域为一个监控分区；

S3，所述扫描器向所述监控分区发射光束，所述光束在幕墙玻璃上形成特定光斑，所述扫描器按一定扫描方法对所述监控分区内的幕墙玻璃进行照射扫描；

S4，当所述识别器采集到的实时图像中所述光斑异常变化时，记录并上报当前位置的数据；

S5，当一个监控分区中的幕墙玻璃被尽数扫描后，所述监控单元运转并改变拍摄方位；

S6，重复执行S2至S5步骤，直至所述建筑本体的整个幕墙外立面的图像被全部采集、扫描。

2.根据权利要求1所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述S1包括：

S101，所述监控单元设置在高层建筑的底端地表，或顶端外侧；

S102，所述建筑本体的每个幕墙外立面设置至少一个监控单元。

3.根据权利要求2所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述S4包括：

S401，所述识别器实时采集所述监控分区的图像，识别所述图像中扫描器照射在幕墙玻璃上的光斑；

S402，识别图像中发生异常变化的光斑；

S403，记录并上报携带异常变化光斑的图像及该光斑位于图像中的位置。

4.根据权利要求3所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述S5包括：

S501，在监控单元改变拍摄方位的过程中，所述识别器保持图像采集；

S502，所述监控单元在竖直方向周期性往复抬升、降低改变仰角，控制所述监控区域在幕墙外立面的上下边缘之间周期性往复步进位移；每次步进位移距离不大于所述监控区域在竖直方向上的高度；

S503，所述监控单元控制监控区域在竖直方向每步进位移固定周期，控制所述监控区域在水平方向步进位移一定距离，在水平方向的每次步进位移距离不大于所述监控区域在水平方向上的宽度；

S504，所述监控单元控制监控区域在水平方向保持同一步进位移方向，直至监控区域内出现幕墙外立面的左或右边缘时，所述监控单元控制所述监控区域在水平方向上反向运动。

5.根据权利要求4所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：当所述监控区域在水平方向上的宽度不小于幕墙外立面的水平长度时，执行S501步骤。

6.根据权利要求3所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述S5包括：

S501’，在监控单元改变拍摄方位的过程中，所述识别器保持图像采集；

S502’，所述监控单元在水平方向周期性往复转动改变偏转角，控制所述监控区域在幕墙外立面的左右边缘之间周期性往复步进位移；每次步进位移距离不大于所述监控区域在水平方向上的宽度；

S503’，所述监控单元控制监控区域在水平方向每步进位移固定周期，控制所述监控区域在竖直方向步进位移一定距离，在竖直方向的每次步进位移距离不大于所述监控区域在竖直方向上的高度；

S504’，所述监控单元控制监控区域在竖直方向保持同一步进位移方向，直至监控区域内出现幕墙外立面的上或下边缘时，所述监控单元控制所述监控区域在竖直方向上反向运动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述扫描器包括近红外激光器，使用近红外激光作为照射光源；所述识别器包括近红外成像装置，所述近红外成像装置包括成像镜头，相机。

8.根据权利要求7所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述近红外激光的波长为700-1100nm。

9.根据权利要求8所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：所述近红外激光的波长为780nm，850nm，980nm,1064nm。

10.根据权利要求7所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法，其特征在于：在所述红外线探测仪的镜头处设置有与所述扫描器中使用的近红外激光波长相对应的带通滤光片，所述带通滤光片仅能够允许扫描器发出的近红外激光透过。

11.一种应用于权利要求1-10中任一项所述的幕墙玻璃爆裂分区监控方法的根据图像的远程扫描方法，包括以下步骤：

S301，提供待扫描区域的图像，识别图像中的待扫描材料及排布；

S302，对所述待扫描材料的位置进行编码；在同一直线上的待扫描材料为一组；

S303，提供一种扫描器，所述扫描器发出的扫描光束用以在待扫描材料上形成光斑；

S304，所述扫描器根据所述编码控制所述光斑按序扫描。

12.根据权利要求11所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：所述S302包括：

S3021，以所述图像中任一待扫描材料的中心点位置为二维坐标原点，编码记做O1(0，0)；

S3022，以该二维坐标原点的竖直方向为y轴、水平方向为x轴；其他待扫描材料中心点的位置与该二维坐标原点在竖直方向的距离为y、在水平方向上的距离为x；

S3023，其他待扫描材料中心点的位置相对于所述二维坐标原点记做a(x，y)。

13.根据权利要求11所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：所述S302包括：

S3026，以所述图像中任一待扫描材料的中心点位置为极轴坐标原点，编码记做O2(0，0)；

S3027，该极轴坐标原点右方水平向为0°轴，其他待扫描材料中心点的位置与该极轴坐标原点的连线记做L，所述连线L的长度为m，所述连线L与0°轴的夹角为n；

S3028，其他幕墙玻璃中心点的位置相对于所述极轴坐标原点记做b(m，n)。

14.根据权利要求11所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：所述光斑包括“O”型、“+”型、“·”型、“|”型、“-”型、“*”型中的至少一种；或包括“——”型、“～～～～”型、“……”型中的至少一种。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：所述S304包括：

S3041，所述扫描器控制光斑从任一点开始扫描；

S3042，所述光斑在图像的上下边缘之间竖直的周期性往复移动；

S3043，所述光斑每移动固定周期，在水平方向向左或向右发生一次侧移；

S3044，所述光斑在水平方向保持同一向左或向右侧移方向，直至光斑侧移至图像的左或右边缘，所述侧移方向改变一次。

16.根据权利要求15所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：当所述光斑的尺寸小于单个待扫描材料的尺寸时，执行S3041至S3044步骤。

17.根据权利要求15所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：当所述光斑的尺寸等于所述图像中一组待扫描材料的水平长度时，执行S3041至S3042步骤。

18.根据权利要求15所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：当所述光斑的尺寸大于单个待扫描材料的尺寸、小于所述图像中一组待扫描材料的水平长度时，执行S3041至S3044步骤。

19.根据权利要求15所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：所述S304包括：

S3046，所述光斑根据所述编码按[0,1]随机矩阵的方式对幕墙玻璃进行跳跃式扫描。

20.根据权利要求11-14中任一项所述的根据图像的远程扫描方法，其特征在于：所述S304包括：

S3041’，所述扫描器控制光斑从任一点开始扫描；

S3042’，所述光斑在图像的左右边缘之间水平的周期性往复移动；

S3043’，所述光斑每移动固定周期，在竖直方向向上或向下发生一次侧移；

S3044’，所述光斑在竖直方向保持同一向上或向下侧移方向，直至光斑侧移至图像的上或下边缘，所述侧移方向改变一次。

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