CN111895928A - 一种建筑物结构件的监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种建筑物结构件的监测方法及系统。方法包括：获得设置在预设位置处的相机朝预设方向拍摄的所述结构件的图片；根据所述标识物在所述图片中的位置，确定出所述结构件实际的几何形状；根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异，确定出所述结构件实际产生的形变大小。通过在结构件的端部设置标识物，并通过相机拍摄结构件的图片。这样，通过分析图片中标识物的位置，则可以确定出结构件实际的几何形状，而再将实际的几何形状与结构件的标准几何形状比较，则能够确定出结构件的形变，其无需人工实测，故实现了高效率、高安全且不受天气影响的对结构件的形变进行监测。

Description

一种建筑物结构件的监测方法及系统

技术领域

本申请涉及工程技术领域，具体而言，涉及一种建筑物结构件的监测 方法及系统。

背景技术

针对建筑物比如以钢结构为主体的桥梁、房屋、隧道等，为确保施工 乃至后期使用的安全性，需要对其结构的形变进行监控预警。

目前的监控预警，一般由监控单位去测量出建筑物结构件的形变，当 测量出的形变超出规范要求时，监控单位则向建设单位下达预警通知，再 由建设单位统一采取安全措施。这种方式虽然能够实现监测，但效率较低， 并且建筑物在建设期间无法保证现场监测人员的安全性。而当遇到雨、雪、 雾、大风等天气时，对建筑物的监控更为重要。但此时由于采用现场测量 的方法，监控人员无法去测量建筑物结构件的形变，从而无法获知建筑物的安全性。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种建筑物结构件的监测方法及系统， 用以实现高效率、高安全且不受天气影响的监测。

第一方面，本申请实施例提供了一种建筑物结构件的监测方法，建筑 物的结构件的端部设置有标识物，所述方法包括：

获得设置在预设位置处的相机朝预设方向拍摄的所述结构件的图片； 根据所述标识物在所述图片中的位置，确定出所述结构件实际的几何形状； 根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异，确 定出所述结构件实际产生的形变大小。

在本申请实施例中，通过在结构件的端部设置标识物，并通过相机拍 摄结构件的图片。这样，通过分析图片中标识物的位置，则可以确定出结 构件实际的几何形状，而再将实际的几何形状与结构件的标准几何形状比 较，则能够确定出结构件的形变，其无需人工实测，故实现了高效率、高 安全且不受天气影响的对结构件的形变进行监测。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述结构件包括相对的 第一端和第二端，所述标识物包括第一标识物和第二标识物，所述第一端 处设置有所述第一标识物，所述第二端处设置有所述第二标识物，根据所 述标识物在所述图片中的位置，确定出所述结构件实际的几何形状，包括：

确定出所述图片中的所述第一标识物的位置，以及确定出所述图片中 的所述第二标识物的位置；根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物 的位置之间的位置关系，确定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠 度。

在本申请实施例中，由于标识物设置在结构件的两端，那么处理标识 物的位置关系即是处理结构件两端的位置关系，而通过两端的位置关系则 能够便捷的确定出结构件实际的长度、轴线方向以及挠度。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中， 根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确 定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度，包括：

确定出所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的距离， 确定出所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的指向，以及 确定出位于所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置的图形，并确 定出所述图形的形变程度，其中，所述距离用于表示所述长度、所述指向 用于表示所述轴线方向、以及所述形变程度用于表示所述挠度。

在本申请实施例中，由于标识物的位置是确定且准确的，那么基于第 一标识物的位置与第二标识物的位置之间的距离可以便捷确定出结构件的 长度，基于第一标识物的位置与第二标识物的位置之间的指向可以便捷确 定出结构件的轴线方向，以及基于第一标识物的位置与第二标识物的位置 之间确定出位于两者之间图像则可以准确的确定出结构件的挠度。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中， 所述结构件上所述第一端和所述第二端之间设置有第三标识物，在根据所 述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确定出所 述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度之前，所述方法还包括：

确定出所述图片中的所述第三标识物的位置；

对应的，根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的 位置关系，确定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度，包括：

根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关 系，确定出所述长度和所述轴线方向，以及根据所述第一标识物的位置、 所述第二标识物的位置和所述第三标识物的位置之间的位置关系，确定出 所述挠度。

在本申请实施例中，由于第三标识物还设置在结构件的端部之间，故 通过第一标识物、第二标识物和第三标识物的这三个位置，能够快速便捷 的确定出挠度。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中， 根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异，确 定出所述结构件实际产生的形变大小，包括：

根据所述长度和所述结构件的标准长度的差异，确定出所述结构件实 际的伸缩量，根据所述轴线方向和所述结构件轴线的标准方向的差异，确 定出所述结构件实际的轴线偏移，以及根据所述挠度和所述结构件的标准 挠度的差异，确定出所述结构件实际的挠度变化量。

在本申请实施例中，由于针对每一种形变量都预设了其标准的形变量， 故将每种实测的形变量与对应的一种标准形变量比较，可以便捷的确定出 每种实测的形变量是否超标。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中， 在根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异， 确定出所述结构件实际产生的形变大小之前，所述方法还包括：

在所述结构件实际处于所述标准几何形状时，获得设置在所述预设位 置处的所述相机沿所述预设方向拍摄所述结构件的标准图片；确定出所述 标准图片中的所述第一标识物的标准位置，以及确定出所述标准图片中的 所述第二标识物的标准位置；根据所述第一标识物的标准位置与所述第二 标识物的标准位置之间的位置关系，确定出所述标准长度、所述标准方向 以及所述标准挠度。

在本申请实施例中，当结构件实际处于标准几何形状时，由于相机是 在预设位置沿预设方向对其进行拍摄，故使得确定出的标准形变量与后续 确定出的实际形变量处于同一维度，使得比较标准形变量与实际形变量能 够更准确反映结构件的形变情况。

结合第一方面，在第六种可能的实现方式中，在确定出所述结构件实 际产生的形变大小之后，所述方法还包括：根据所述形变大小，确定出所 述建筑物的BIM模型中所述结构件的模型的颜色；将所述结构件的模型渲 染成所述颜色显示。

在本申请实施例中，通过以与形变对应的颜色在BIM模型显示结构件 的模型，使得用户基于显示的BIM模型而更直观的获知结构件的形变情况。

结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述结构件与所述建筑 物的其它结构件的连接处设置有应力传感器，所述方法包括：获取所述应 力传感器采集的所述结构件的实际应力大小；根据所述实际应力大小，确 定出所述建筑物的BIM模型中所述结构件模型的颜色；将所述结构件的模 型渲染成所述颜色显示。

在本申请实施例中，通过将结构件连接处的实际应力大小也以对应颜 色的方式在BIM模型中显示，使得用户基于显示的BIM模型而更直观的获 知结构件受到的应力大小。

第二方面，本申请实施例提供了一种建筑物结构件的监测系统，所述 系统包括：标识物，所述标识物设置在建筑物的结构件的端部；相机，所 述相机设置在预设位置，所述相机用于朝预设方向拍摄的所述结构件的图 片；主机，所述主机用于根据所述图片，执行如第一方面或第一方面的第 一种至第六种中任一种可能的实现方式所述建筑物结构件的监测方法。

在本申请实施例中，通过在结构件的端部设置标识物，并通过相机拍 摄结构件的图片。这样，通过识别图片中标识物的位置，则可以确定出结 构件实际的几何形状，而再将实际的几何形状与结构件的标准几何形状比 较，则能够确定出结构件的形变，其无需人工实测，故实现了高效率、高 安全且不受天气影响的对结构件的形变进行监测。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，

所述预设位置位于所述建筑物的水准网内。

在本申请实施例中，由于相机通过安装在预设位置而位于建筑物的水 准网内，使得相机拍摄的图片能够更准确的反映出结构件的形变情况。

结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述系统还包括：

应力传感器，所述应力传感器设置在所述结构件与所述建筑物的其它 结构件的连接处附近，所述应力传感器用于采集所述连接处附近的实际应 力大小；所述主机，还用于根据所述实际应力大小，执行如第一方面的第 七种可能的实现方式所述建筑物结构件的监测方法。

在本申请实施例中，通过以与形变对应的颜色在BIM模型显示结构件 的模型，使得用户基于显示的BIM模型而更直观的获知结构件的形变情况。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，

所述结构件在靠近所述连接处的上缘和下缘位置均设置有所述应力传 感器。

在本申请实施例中，由于应力传感器的设置位置是靠近结构件的上缘 和下缘，故可以避免应力传感器直接暴露在外，提高应力传感器的使用寿 命。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，

所述建筑物为钢结构桥梁，所述钢结构桥梁的桥拱由各所述结构件构 成，所述桥拱上均匀的设有多个所述应力传感器。

在本申请实施例中，由于桥拱通常是应力的受力点，故通过在桥拱上 均匀的设置多个应力传感器，以实现更精准的对桥拱上的应力进行监测。

第三方面，本申请实施例提供了一种主机，所述主机包括：

通信接口；存储器，所述存储器用于存储程序；处理器，所述处理器 用于调用并运行所述程序，以通过所述通信接口执行如第一方面或第一方 面的任一种可能的实现方式所述的建筑物结构件的监测方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种具有计算机可执行的非易失程序 代码的计算机可读存储介质，所述程序代码使所述计算机执行如第一方面 或第一方面的任一种可能的实现方式所述的建筑物结构件的监测方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请 的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相 关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测系统的第一应用 场景图；

图2为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测系统的第二应用 场景图；

图3为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测系统中主机的结 构框图；

图4为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测系统的第三应用 场景图；

图5为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测系统的第四应用 场景图；

图6为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测方法的流程图；

图7为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测方法的第一应用 场景图；

图8为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测方法的第二应用 场景图；

图9为本申请实施例提供的一种建筑物结构件的监测方法的第三应用 场景图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进 行描述。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种建筑物结构件的监测系统10， 该建筑物结构件的监测系统10可以包括：标识物11、相机12以及主机20。

本实施例中，标识物11可以设置在建筑物的结构件的端部，相机12 则设置在位于结构件附近的预设位置处。相机12可以朝预设方向拍摄该结 构件的图片，并将图片发送给主机20。而主机20通过识别图片中标识物 11的位置则可以分析出结构件的形变大小，以实现无人化的对结构件的形 变进行测量。

具体的，标识物11可以设置在结构件的两端比如分别设置在钢梁的两 端。实际中，可以针对建筑物中的每一个结构件，比如针对钢结构桥梁中 的每一个梁片都对应的设置标识物11，也可以针对建筑物中需要重点监测 的结构件，比如针对钢结构桥梁中的承重梁对应的设置标识物11。

本实施例中，标识物11的主要作用是用于主机20在图片中对其进行 识别，因此，标识物11的选材需要将其与背景明显区分开。示例性的，标 识物11可以采用反光镜、LED灯、荧光棒等，以便其通过反光或者自发光 能够将其与背景明显区分开。

此外，为使得主机20通过识别标识物11的所在位置而能够更加便捷 的确定出结构件的形变大小，标识物11在设置在对应结构件的两端的同时， 标识物11还可以设置在结构件的两端之间。并且，标识物11应当采用稳 定固定的方式设置在结构件上，比如通过螺纹连接、卡扣、焊接等方式固 定在结构件上，以避免其在结构件上发生相对位移，从而影响主机20对结 构件形变的测量效果。

本实施例中，相机12可以是高清相机。为确保主机20对结构件形变 测量的准确性，相机12的机位需要固定，即相机12需要固定设置在预设 位置处并固定的朝预设方向拍摄，其中，该预设位置需要位于建筑物的水 准网内以确保测量的准确性，而预设方向则是朝向相机需要拍摄的结构件 所在位置的方向。比如，通过在预设位置处采用至少10t振动锤打桩以修建 出一个混凝土相机台，并在混凝土相机台的沉降量小于每小时2mm时，将 相机12以朝向预设方向固定在混凝土上，并在混凝土相机台为相机12安 装保护装置比如保护壳。这样可以延长相机的使用寿命，并确保相机12的 机位稳定，使得后续对结构件形变测量的误差缩小到毫米级。

可以理解到，由于标识物11分布设置在建筑物需要监测的各结构件上， 因此，在一个相机12无法将所有标识物11全部拍摄在内的情况下，可以 考虑在多机位的设置多个相机12，以使多个相机12拍摄的图片能够在所有 标识物11包含在内。其中，每个相机11的设置原理与前述相同，在此就 不再累述。

还需要说明的是，在设置多个相机12的情况下，为避免出现对一个结 构件的形变重复测量，在设置多个相机12各自的机位时，需要确保任意两 个相机12不能拍摄到同一个结构件。比如图2所示，4个标识物分别设置 在A、B、C以及D这4个位置。那么，可以在位置W1处设置一个相机 12，且设置其拍摄方向朝向L1方向，使得该相机12取景范围只覆盖到A 和B位置处的两个标识物11。并且，再在位置W2处设置另一个相机12， 且设置其拍摄方向朝向L2方向，使得该相机12取景范围只覆盖到C和D 位置处的两个标识物11。当然，上述设置方式仅为一种示例性方式，并不 作为本实施例的限定。比如，也可以在两个相机12拍摄到同一个结构件的 情况下，通过主机20处理时将其区分，以避免重复处理，其中，主机区分 的这种方式将在后续流程进行详细说明。

需要说的是，在设置相机12以及标识物11时，需要确保在相机12的 取景范围内，被拍摄的标识物11没有被其它物理遮挡。若被遮挡，则需要 适当的调整标识物11的安装位置或者是相机12的机位。

请参阅图3，本实施例中，主机20可以是终端或者服务器，主机20可 以包括：总线23、通信接口21、存储器24、处理器22。

其中，总线23用于将通信接口21、存储器24以及处理器22连接，通 信接口21用于与多个相机11连接。存储器24用于存储程序，处理器22 通过调用并运行存储器24中的程序，以通过通信接口21获取相机12拍摄 的图片，并通过处理该图片而实现对结构件的形变大小进行监测。

请参阅图4，在本实施例中，建筑物结构件的监测系统10还可以包括： 应力传感器14。

由于建筑物的结构件与该建筑物的其它结构件的连接处容易产生应 力，因此应力传感器14可以设置在建筑物的结构件与建筑物的其它结构件 的连接处附近，比如距离连接处10cm-20cm，那么应力传感器14则可以采 集该连接处附近的实际应力大小。

本实施例中，由于不确定应力是在结构件的上缘处产生还是在结构件 的下缘处产生，那么针对同一连接处，可以在靠近该连接处的上缘比如在 距上缘15cm以内的距离设置应力传感器14，并在靠近该连接处的下缘比 如在距下缘15cm以内的距离也设置应力传感器14。并且，为提高可靠性， 在同一位置处可以设置多个应力传感器14，比如在靠近该连接处的上缘位 置设置两个应力传感器14，以及在靠近该连接处的下缘位置也设置两个应力传感器14。

本实施例中，针对实际需求的不同，应力传感器14的设置数量也有所 不同，可以在建筑物的每个连接处都设置对应的应力传感器14，或者也可 以针对应力很强的连接处设置对应的应力传感器14。

例如图5所示，建筑物为钢结构桥梁，结构件为构成钢结构桥梁的钢 梁，那么该钢结构桥梁的桥拱和桥拱连接桥面的连杆都是应力很强的连接 处，因此，可以在桥拱上均匀的设置多个应力传感器14，以及位于桥拱内 的连杆上也均匀的设置多个应力传感器14。

比如，在桥拱的两个拱脚处均设置应力传感器14，以及在桥拱的1/8、 1/4、3/8、1/2、5/8、3/4以及7/8位置处均设置应力传感器14。

又比如，多个连杆中，在最长的连杆、最短的连杆以及长度位于最长 的连杆与最短的连杆之间的连杆上均设置应力传感器14。

本实施例中，应力传感器14可以将采集到实际应力大小实时的发送给 主机20，这样主机20基于预先建立的应力传感器14与连接处的对应关系， 则可以获知设置应力传感器14的结构件的实际应力大小，从而实现对应力 大小的实时监测。

需要说明的是，若建筑物还是在施工的建筑物，那么随着施工进程的 推进，建筑物的形态也随之发生变化。因此，当建筑物新的部分建造出来 后，则需要在新建造的部分的对应位置处设置标识物11以及应力传感器14， 并配合新设置的标识物11对应设置相机12。

下面将通过方法实施例对主机如何监测结构物的形变大小以及应力大 小进行详细说明。

请参阅图6，本申请实施例提供了一种建筑物结构件的监测方法，该建 筑物结构件的监测方法可以由主机执行，该建筑物结构件的监测方法的方 法流程可以包括：

步骤S100：获得设置在预设位置处的相机朝预设方向拍摄的结构件的 图片。

步骤S200：根据标识物在图片中的位置，确定出结构件实际的几何形 状。

步骤S300：根据实际的几何形状与预设的结构件的标准几何形状的差 异，确定出结构件实际产生的形变大小。

下面将结合示例对上述流程进行详细说明。

本实施例中，结构件的形变并不是突变的，而是结构件在安装后随着 时长增加而逐渐产生的。因此，为监测结构件安装之后产生的形变是否在 合理的范围内，可以在结构件刚安装时，确定出结构件的标准几何形状， 其中，由于结构件刚安装时其几乎还未产生形变，故结构件此时的几何形 状即是结构件的标准几何形状。这样，通过将该结构件安装之后监测到的 实际的几何形状与该标准几何形状比较，则便捷的确定出该结构件在安装之后实际产生的形变大小。

可以理解到，主机确定每个结构件的标准几何形状的方式都大致相同， 为便于说明，本实施例以主机确定某一个结构件的标准几何形状为例进行 说明。

示例性的，作为确定出该结构件的标准几何形状的一种示例性方式， 在该结构件刚刚安装时，位于现场的工作人员可以去测量出该结构件实测 的标准几何形状，比如测量出该结构件实测的标准长度，轴线的标准方向 以及标准挠度。然后，工作人员可以通过自己的持有终端比如自己的手机， 将该结构件实测的标准几何形状发送给主机。

可以理解到，由于相机的拍摄方向与现场的工作人员实测的角度并不 相同，因此主机在接收到该结构件实测的标准几何形状，可以按照预先设 定的转换公式，将该结构件实测的标准几何形状转换到该相机的拍摄方向 下的标准几何形状，以便与后续获取到的实际的几何形状处于同一观测维 度。比如，该结构件实测的标准长度为200，但相机的拍摄方向并不是垂直 于该结构件的轴线方向，而是与该轴线方向形成锐角，因此可以将该标准长度乘以一个与该锐角对应的三角函数以及相机取景的畸变值比如0.8，从 而将该实测的标准长度转换到相机的拍摄方向下的标准长度为160。同理， 针对该结构件实测的轴线的标准方向以及标准挠度，也按照上述原理，将 其转换成相机的拍摄方向下的轴线的标准方向以及标准挠度。

当然，将实测的标准几何形状转换到该相机的拍摄方向下的标准几何 形状仅为本实施例的一种示例性方式，其并不作限定。比如，主机也可以 将实测的标准几何形状直接存储，而在从相机拍摄的图片中确定出结构件 实际的几何形状后，则将该实际的几何形状转换成实测方向下的实际的几 何形状，以便与该实测的标准几何形状处于同一观测维度。

为便于行文的简洁，下文所述的标准几何形状、标准长度、标准挠度 以及轴线的标准方向均是指该结构件在相机的拍摄方向下的标准几何形 状、标准长度、标准挠度以及轴线的标准方向。

示例性的，作为确定出该结构件的标准几何形状的另一种示例性方式， 在该结构件刚刚安装而处于标准几何形状时，便利用相机拍摄该结构件实 际处于标准几何形状的标准图片。这样，相机将该标准图片发送给主机后， 主机通过处理该标准图片，则可以确定出该结构件的标准几何形状，并将 其存储。

具体来说，主机在获取到该标准图片时，标准图片可能不仅有该结构 件还可能包含其它结构件，为便于主机确定该结构件的标准几何形状，主 机可以将图片做分割处理，以从标准图片中分割出仅包含该结构件的子图 片。

本实施例中，由于相机的机位是固定的，那么结构件在图片中的位置 则是固定的，即若结构件位于图片的中部，那么无论什么时候拍摄，该结 构件都位于拍摄的图片的中部。基于这种特点，主机中可以预先划分出各 结构件各自在标准图片中的所在的区域，并按照该预先划分的区域将标准 图片分割，则可以分割出仅包含该结构件的子图片。

下面通过一个假设来说明。

假设：相机拍摄的标准图片如图7所示，在图7中，结构件J1位于标 准图片中的左部分区域，结构件J2位于标准图片中的右部分区域，结构件 J3位于标准图片中的上部分区域，而结构件J4位于标准图片中的下部分区 域。那么主机根据这种特点则预先设定出每个结构件在标准图片中所在区 域的位置。

主机实际处理图7所示的标准图片时，主机则根据每个结构件的位置， 在图7中确定出虚线框K1包含的区域为结构件J1的所在区域，虚线框K2 包含的区域为结构件J2的所在区域，虚线框K3包含的区域为结构件J3的 所在区域，以及虚线框K4包含的区域为结构件J4的所在区域。

针对结构件J3，主机将虚线框K3包含的区域从标准图片中分割出，则 获得如图8所示的仅包含结构件J3的子图片。

本实施例中，在各相机的取景范围有重叠的情况下，通过对标准图片 的分割，主机还可以对包含同一结构件的多张子图片去重，以使去重后任 意两张子图片包含的结构件都不同，以避免重复计算。

下面也通过一个假设来说明。

假设：相机A拍摄的标准图片如图7所示，在图7中，结构件J1位于 标准图片中的左部分区域，结构件J2位于标准图片中的右部分区域，结构 件J3位于标准图片中的上部分区域，而结构件J4位于标准图片中的下部分 区域。

而相机B拍摄的标准图片如图9所示，在图9中，结构件J2位于标准 图片中的左部分区域，结构件J5位于标准图片中的右部分区域，结构件J6 位于标准图片中的上部分区域，以及结构件J7位于标准图片中的下部分区 域。

显然，相机A拍摄的标准图片和相机B拍摄的标准图片中都包含结构 件J2。因此，若需要采用从相机A拍摄的标准图片中分割出结构件J2的子 图片来确定结构件J2的标准几何形状，则从相机A拍摄的标准图片中分割 出结构件J2的子图片，且不对相机B拍摄的标准图片中结构件J2的所在 区域做分割，反之亦然。

当然，除了采用上述的图片分割方式，也可以训练好的深度升级网络 来进行图片分割，即将标准图片输入到训练好的深度升级网络中处理，以 获得训练好的深度升级网络输出的每张仅包含一个结构件的子图片。

进一步的，在获得该结构件的子图片后，主机可以通过分析该结构件 上的标识物在子图片中位置，以确定出该结构件的标准几何形状。

具体的，由于该结构件上的标识物亮度高于其背景，主机可以将该子 图片做二值化处理，并使得二值化处理后，子图片中构成标识物的像素点 的像素值为0，而构成结构件的像素点的像素值为1。

由于构成标识物的多个像素点在子图片中汇聚在一起，基于这一特点， 主机可以通过分析子图片中像素值为0的像素点的汇聚情况，从而确定出 子图片中像素值为0像素点有多少处汇聚，其中，每一处汇聚的像素点可 以理解为一个像素点集合。

由于构成标识物的像素点数量通常都是在某一个范围内，故主机通过 判断哪些像素点集合的像素点数量位于该范围内，则可以确定出哪些是构 成子图片中标识物的像素点集合。

在确定出构成子图片中标识物的像素点集合后，主机通过根据每个像 素点集合中各像素点的坐标分布计算出这些坐标分布的中心坐标，则可以 确定子图片中每个标识物的标准位置，其中，每个中心坐标即是对应的标 识物的标准位置。

本实施例中，在标识物包括：第一标识物和第二标识物，结构件包括 相对的第一端和第二端，且第一标识物设置在第一端，而第二标识物设置 在第二端的情况下，主机可以根据第一标识物的标准位置与第二标识物的 标准位置之间的位置关系，确定出该结构件的标准几何形状，即确定出该 结构件的标准长度、标准挠度以及轴线的标准方向。

可选的，主机可以确定出第一标识物的标准位置与第二标识物的标准 位置之间的坐标距离，并将坐标距离换算到空间维度上的空间距离，该空 间距离即是该结构件的标准长度。主机还可以确定出第一标识物的标准位 置与第二标识物的标准位置之间的指向，该指向即是该结构件的轴线的标 准方向。以及，主机还可以根据第一标识物的标准位置与第二标识物的标 准位置，确定出位于第一标识物的标准位置与第二标识物的标准位置之间 且像素值为1的像素点，并确定出由这些像素值为1的像素点构成图形， 该图形即为该结构件在子图片中的形状。进而主机可以计算出该图形的形 变程度，该形变程度即是该结构件的标准挠度。

而在标识物包括：第一标识物、第二标识物和第三标识物，结构件包 括相对的第一端和第二端，且第一标识物设置在第一端，而第二标识物设 置在第二端，以及第三标识物设置在第一端和第二端之间情况下，主机可 以根据第一标识物的标准位置与第二标识物的标准位置之间的位置关系， 确定出该结构件的标准长度和轴线的标准方向，以及还根据第一标识物的 标准位置、第二标识物的标准位置和第三标识物的标准位置三者之间的位 置关系，确定出该结构件的标准挠度。

当然，确定结构件的标准几何形状的方式并不限于本实施例的上述方 式，比如，主机也可以利用训练好的深度神经网络分析该子图片，以确定 出该结构件的标准几何形状。

本实施例中，确定出该结构件的标准几何形状后，主机则将该结构件 的标准几何形状存储。而基于该结构件的标准几何形状，主机便可以执行 步骤S100-步骤S300来确定该结构件的形变大小。

步骤S100：获得设置在预设位置处的相机朝预设方向拍摄的结构件的 图片。

实际应用中，主机可以控制相机以一定频率对结构件不断进行拍摄。 其中，若结构件为处于关键位置处的结构件，那么主机可以以比较高的频 率控制相机对其进行拍摄，反之，则以比较低频率对其进行拍摄。

可以理解到，由于主机对每一次拍摄的图片的处理方式都大致相同， 为便于理解，本实施例以主机处理某一次拍摄的图片为例来进行说明。

当相机确定当前处于该频率下的拍摄时间点时，相机则在预设位置朝 预设方向拍摄该结构件在安装之后的图片，并将该图片发送给主机。对应 的，主机实时接收到该相机拍摄的该结构件的图片。

步骤S200：根据标识物在图片中的位置，确定出结构件实际的几何形 状。

主机也基于预先划分的各结构件各自在标准图片中的所在的区域，主 机将拍摄的图片分割，则可以分割出仅包含该结构件的子图片。

当然，除了采用上述图片分割的方式，也可以训练好的深度升级网络 来进行图片分割，即将图片输入到训练好的深度升级网络中处理，以获得 训练好的深度升级网络输出的每张仅包含一个结构件的子图片。

进一步的，在获得该结构件的子图片后，主机可以通过分析该结构件 上的标识物在子图片中位置，以确定出该结构件的标准几何形状。

具体的，主机也可以通过分析子图片中像素值为0的像素点的汇聚情 况，从而确定出子图片中像素值为0像素点有多少处汇聚，其中，每一处 汇聚的像素点可以理解为一个像素点集合。然后，主机继续通过判断哪些 像素点集合的像素点数量位于该范围内，则可以确定出哪些是构成子图片 中标识物的像素点集合。

在确定出构成子图片中标识物的像素点集合后，主机通过根据每个像 素点集合中各像素点的坐标分布计算出这些坐标分布的中心坐标，则可以 确定子图片中每个标识物的位置。

本实施例中，在标识物包括：第一标识物和第二标识物，结构件包括 相对的第一端和第二端，且第一标识物设置在第一端，而第二标识物设置 在第二端的情况下，主机可以根据第一标识物的位置与第二标识物的位置 之间的位置关系，确定出该结构件实际的几何形状，即确定出该结构件实 际的长度、实际的挠度以及实际的轴线方向。

可选的，主机可以确定出第一标识物的位置与第二标识物的位置之间 的坐标距离，并将坐标距离换算到空间维度上的空间距离，该空间距离即 是该结构件实际的长度。主机还可以确定出第一标识物的位置与第二标识 物的位置之间的指向，该指向即是该结构件实际的轴线方向。以及，主机 还可以根据第一标识物的位置与第二标识物的位置，确定出位于第一标识 物的位置与第二标识物的位置之间且像素值为1的像素点，并确定出由这 些像素值为1的像素点构成图形，该图形即为该结构件在子图片中形状。 进而，主机也计算出该图形的形变程度，该形变程度即是该结构件实际的 挠度。

而在标识物包括：第一标识物、第二标识物和第三标识物，结构件包 括相对的第一端和第二端，且第一标识物设置在第一端，而第二标识物设 置在第二端，以及第三标识物设置在第一端和第二端之间情况下，主机可 以根据第一标识物的位置与第二标识物的位置之间的位置关系，确定出该 结构件实际的长度和实际的轴线方向，以及还根据第一标识物的位置、第 二标识物的位置和第三标识物的位置三者之间的位置关系，确定出该结构件实际的挠度。

值得注意的是，若结构件的长度比较长，则该结构件上可以设置多个 第三标识物，多个第三标识物可以均匀的设置该结构件的两端之间。

当然，确定结构件实际的几何形状的方式并不限于本实施例的上述方 式，比如，主机也可以利用训练好的深度神经网络分析该子图片，以确定 出该结构件实际的几何形状。

步骤S300：根据实际的几何形状与预设的结构件的标准几何形状的差 异，确定出结构件实际产生的形变大小。

进一步的，主机根据该结构件实际的长度和该结构件的标准长度的差 异，确定出该结构件实际的伸缩量；根据该结构件轴线实际的方向和该结 构件轴线的标准方向的差异，确定出该结构件实际的轴线偏移；以及根据 该结构件轴线实际的挠度和该结构件标准挠度的差异，确定出该结构件实 际的挠度变化量，而该结构件实际的伸缩量、轴线偏移以及挠度变化量则 可以表示该结构件实际产生的形变大小。

本实施例中，主机还设置了该结构件在正常情况下允许的形变大小， 即设置了该结构件正常的伸缩量、正常的轴线偏移以及正常的挠度变化量。 那么，主机可以判断该结构件实际的伸缩量是否大于正常的伸缩量，判断 该结构件实际的轴线偏移是否大于正常的轴线偏移，以及判断该结构件实 际的挠度变化量是否大于正常的挠度变化量。

若主机通过判断，确定该结构件实际的伸缩量、轴线偏移以及挠度变 化量均小于等于其对应的正常值，那么主机则不执行预警操作。

若主机通过判断，确定该结构件实际的伸缩量、轴线偏移以及挠度变 化量中有至少一个大于其对应的正常值，则说明该结构件不安全。因此， 主机可以执行预警操作弹出预警界面，在预警界面中显示出该结构件在建 筑物的位置，以及在预警界面中还显示出该结构件的哪一种形变量异常。 此外，若该建筑物还在施工中，那么主机还可以向位于施工现场的工作人 员发送预警消息，以指示现场工作人员撤离；若该建筑物已经投入实际运营，那么主机还可以控制该建筑物附近的广播广播该预警消息，以指示位 于该建筑物附近的人员撤离。

本实施例中，在一些可能实现方式中，主机中还可以预先建立该建筑 物的BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)模型，并建立该 BIM模型中该结构件的模型与该结构件的形变大小的对应关系，以及该结 构件的形变大小与该结构件的模型显示颜色的对应关系，且不同的形变大 小对应的颜色也不同。这样，在确定出该结构件实际产生的形变大小时， 主机可以根据该形变大小，确定出该结构件的模型的颜色，并将结构件的 模型渲染成该颜色显示。这样，用户基于BIM中各结构件的模型的颜色， 则可以清楚的获知哪些结构件正常哪些异常。

本实施例中，主机在接收到应力传感器发送实际应力大小，主机基于 预先建立的应力传感器的ID与结构件的对应关系，可以确定出该实际应力 大小是哪一个结构件的应力大小。主机中还预设了每个结构件在正常情况 下正常应力大小，且不同结构件或者不同位置的结构件，其正常应力大小 也各不相同。因此，主机可以判断该结构件的实际应力大小是否大于该结 构件的正常应力大小。

若主机通过判断，确定该结构件的实际应力大小不大于该结构件的正 常应力大小，那么主机则不执行预警操作。

若主机通过判断，确定该结构件的实际应力大小大于该结构件的正常 应力大小，则说明该结构件不安全。因此，主机可以执行预警操作弹出预 警界面，在预警界面中显示出该结构件在建筑物的位置，以及在预警界面 中还显示出该结构件的实际应力大小。此外，若该建筑物还在施工中，那 么主机还可以向位于施工现场的工作人员发送预警消息，以指示现场工作 人员撤离；若该建筑物已经投入实际运营，那么主机还可以控制该建筑物附近的广播广播该预警消息，以指示位于该建筑物附近的人员撤离。

本实施例中，也基于预先建立的该建筑物的BIM模型，主机还可以建 立该结构件的模型与该结构件的应力大小的对应关系，以及该结构件的应 力大小与该结构件的模型显示颜色的对应关系，且不同的应力大小对应的 颜色也不同。这样，在确定出该结构件的实际应力大小时，主机可以根据 该实际应力大小，确定出该结构件的模型的颜色，并将结构件的模型渲染 成该颜色显示。这样，用户基于BIM中各结构件的模型的颜色，则可以清楚的获知哪些结构件的应力正常哪些结构的应力异常。

此外，由于同一位置处可以设置多个应力传感器，若主机确定同一位 置处的多个应力传感器的应力大小差异很大，那么主机可以确定该位置处 有应力传感器损坏，并向工作人员发送应力传感器损坏的提示信息，以便 工作人员前去维修。

本申请一些实施例还提供了一种计算机可执行的非易失的程序代码的 计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上存储有程序代码，该程序 代码被计算机运行时执行上述任一实施方式的建筑物结构件的监测方法的 步骤。

详细地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等， 该存储介质上的程序代码被运行时，能够执行上述施例的建筑物结构件的 监测方法的步骤。

本申请实施例所提供的文件同步方法的程序代码产品，包括存储了程 序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法 实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供了一种建筑物结构件的监测方法及系统。 通过在结构件的端部设置标识物，并通过相机拍摄结构件的图片。这样， 通过分析图片中标识物的位置，则可以确定出结构件实际的几何形状，而 再将实际的几何形状与结构件的标准几何形状比较，则能够确定出结构件 的形变，其无需人工实测，故实现了高效率、高安全且不受天气影响的对 结构件的形变进行监测。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以 通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如， 所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划 分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统， 或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦 合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦 合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的， 作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地 方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的 部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个 独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集 成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或 者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或 操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围， 对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请 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 申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑物结构件的监测方法，其特征在于，建筑物的结构件的端部设置有标识物，所述方法包括：

获得设置在预设位置处的相机朝预设方向拍摄的所述结构件的图片；

根据所述标识物在所述图片中的位置，确定出所述结构件实际的几何形状；

根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异，确定出所述结构件实际产生的形变大小。

2.根据权利要求1所述的建筑物结构件的监测方法，其特征在于，所述结构件包括相对的第一端和第二端，所述标识物包括第一标识物和第二标识物，所述第一端处设置有所述第一标识物，所述第二端处设置有所述第二标识物，根据所述标识物在所述图片中的位置，确定出所述结构件实际的几何形状，包括：

确定出所述图片中的所述第一标识物的位置，以及确定出所述图片中的所述第二标识物的位置；

根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度。

3.根据权利要求2所述的建筑物结构件的监测方法，其特征在于，根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度，包括：

确定出所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的距离，确定出所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的指向，以及确定出位于所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置的图形，并确定出所述图形的形变程度，其中，所述距离用于表示所述长度、所述指向用于表示所述轴线方向、以及所述形变程度用于表示所述挠度。

4.根据权利要求2所述的建筑物结构件的监测方法，其特征在于，所述结构件上所述第一端和所述第二端之间设置有第三标识物，在根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度之前，所述方法还包括：

确定出所述图片中的所述第三标识物的位置；

对应的，根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确定出所述结构件实际的长度、轴线方向以及挠度，包括：

根据所述第一标识物的位置与所述第二标识物的位置之间的位置关系，确定出所述长度和所述轴线方向，以及根据所述第一标识物的位置、所述第二标识物的位置和所述第三标识物的位置之间的位置关系，确定出所述挠度。

5.根据权利要求2所述的建筑物结构件的监测方法，其特征在于，根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异，确定出所述结构件实际产生的形变大小，包括：

根据所述长度和所述结构件的标准长度的差异，确定出所述结构件实际的伸缩量，根据所述轴线方向和所述结构件轴线的标准方向的差异，确定出所述结构件实际的轴线偏移，以及根据所述挠度和所述结构件的标准挠度的差异，确定出所述结构件实际的挠度变化量。

6.根据权利要求5所述的建筑物结构件的监测方法，其特征在于，在根据所述实际的几何形状与预设的所述结构件的标准几何形状的差异，确定出所述结构件实际产生的形变大小之前，所述方法还包括：

在所述结构件实际处于所述标准几何形状时，获得设置在所述预设位置处的所述相机沿所述预设方向拍摄所述结构件的标准图片；

确定出所述标准图片中的所述第一标识物的标准位置，以及确定出所述标准图片中的所述第二标识物的标准位置；

根据所述第一标识物的标准位置与所述第二标识物的标准位置之间的位置关系，确定出所述标准长度、所述标准方向以及所述标准挠度。

7.一种建筑物结构件的监测系统，其特征在于，所述系统包括：

标识物，所述标识物设置在建筑物的结构件的端部；

相机，所述相机设置在预设位置，所述相机用于朝预设方向拍摄的所述结构件的图片；

主机，所述主机用于根据所述图片，执行如权利要求1-6任一权项所述建筑物结构件的监测方法。

8.根据权利要求7所述的建筑物结构件的监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

应力传感器，所述应力传感器设置在所述结构件与所述建筑物的其它结构件的连接处附近，所述应力传感器用于采集所述连接处附近的实际应力大小；

所述主机，还用于根据所述实际应力大小，执行如权利要求8所述建筑物结构件的监测方法。

9.根据权利要求8所述的建筑物结构件的监测系统，其特征在于，

所述结构件在靠近所述连接处的上缘和下缘位置均设置有所述应力传感器。

10.根据权利要求8所述的建筑物结构件的监测系统，其特征在于，

所述建筑物为钢结构桥梁，所述钢结构桥梁的桥拱由各所述结构件构成，所述桥拱上均匀的设有多个所述应力传感器。

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