TWI670489B - 牆面飾材監測系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種牆面飾材監測系統，其包含：一檢測器，其以一網狀形態佈設於建築物之一牆面結構，檢測器量測牆面結構形態變化之一電阻訊號；一訊號處理器，其訊號連接於檢測器，訊號處理器接收電阻訊號，訊號處理器將電阻訊號轉換為一電壓訊號；以及一監測裝置，其訊號連結訊號處理器，監測裝置接收分析電壓訊號，其中，於電壓訊號超出一變形電壓值，監測裝置便發出一警示訊號。

Description

牆面飾材監測系統及其方法

本發明係關於一種監測系統及其方法，尤指一種用於檢測牆面飾材是否劣化之監測系統及其方法。

建築物的使用年限可達五十年以上，但並非建築物中所有材料壽命皆可到達此年限，建築物外牆之飾材就是最典型的例子。現今世界各大城市中建築物逐漸高齡化，且新建住宅的樓層有越蓋越高的趨勢，建築物外牆因氣候或地震產生之劣化及潛變對人們的生命財產所造成之威脅也更加嚴重。

臺灣屬於多雨且潮濕的國家，由於磁磚具有較佳的耐久性能及抗候性能，因此成為臺灣最普遍的建築物外飾材。其中，磁磚外牆的安裝通常採用溼式工法，而溼式工法是在鋼筋混泥土牆上塗覆水泥砂漿及益膠泥，水泥砂漿由水、沙及水泥依比例調配，其功用為粉飾混泥土之不平滑表面，而益膠泥用來黏貼磁磚，黏性久且具有高黏著性；再將磁磚加壓固定在最外層的鋪貼方式。

再者，近年來石材外牆也成為臺灣多數新建特色建築中常使用之建築物外飾材，石材外牆之安裝大多採用乾式工法，乾式工法是以L型不銹鋼構件將石材固定於結構體上的施工方法，比起傳統的濕式工法，乾式工法無須水泥砂漿及益膠泥層，所以不會因溫度及濕度變化使水泥砂漿產生張應力，造成石材扭曲及脫落，L型不鏽鋼構件可對應石材之收縮、膨脹，耐候性佳。就穩定性來說，乾式工法所採用的L型不鏽鋼構件，理想上承受外牆石材之重量是足夠的，然而，L型之不銹鋼構件長期使用下來，因酸雨產生鏽蝕或因地震產生不當應力應變，同樣會產生石材外牆墜落之可能。

為避免牆面飾材損壞剝落，造成事故發生，牆面飾材診斷之技術研究也逐漸被重視，其中，臺灣現今建築物外牆劣化健診常用之方法為目視法、打診聽音法及熱顯像檢測法，健診都必須經由具有經驗且專業的檢測人員進行局部抽樣檢測，檢測標準也以檢測人員主觀認知作為判斷，缺乏學理上的根據與實際之判讀資料，且都需要耗費大量的人力及時間，無法準確的檢測出產生應變或劣化之建築物外牆，以及不具有即時性之檢測能力。

為解決上述課題，本發明提供一種牆面飾材監測系統及其方法，藉由檢測器以網狀形態部設於牆面結構，並偵測牆面結構之形態變化，其形態變化之電壓訊號若超出變形電壓值，監測裝置便發出警示訊號，藉此，以智慧化方式檢測判斷整體牆面結構之劣化程度，達到縮減人力與時間以及精確化之檢測效果，並且能夠於牆面結構產生裂化及變形時，即時發出警訊，避免事故發生，提升牆面結構之安全性。

本發明之一項實施例提供一種牆面飾材監測系統，其包含：一檢測器，其以一網狀形態佈設於建築物之一牆面結構，檢測器量測牆面結構形態變化之一電阻訊號；一訊號處理器，其訊號連接於檢測器，訊號處理器接收電阻訊號，訊號處理器將電阻訊號轉換為一電壓訊號；以及一監測裝置，其訊號連結訊號處理器，監測裝置接收分析電壓訊號，其中，於電壓訊號超出一變形電壓值，監測裝置便發出一警示訊號。

發明之另一項實施例提供一種牆面飾材監測方法，其包含：於建築物之一牆面結構以一網狀形態佈設一檢測器，檢測器量測牆面結構形態變化之一電阻訊號；電阻訊號傳送至一訊號處理器，訊號處理器將電阻訊號轉換為一電壓訊號；電壓訊號傳送至一監測裝置，監測裝置用以接收分析電壓訊號，監測裝置分析判斷電壓訊號是否超出一變形電壓值；以及於電壓訊號超出變形電壓值，監測裝置便發出一警示訊號。

藉由上述，若牆面結構發生形態變化，檢測器之電阻訊號則會改變，經由訊號處理器轉換為已產生形變之電壓訊號至分析模組，分析模組所接收到之電壓訊號已超出變形電壓值，監測裝置便發出警示訊號。藉此，本發明能夠藉由檢測器之電阻訊號是否改變，以判斷牆面結構是否受到劣化，便能夠以智慧化之檢測方式，將整面之牆面結構作一次性之檢測，改善習知需採用大量人力及時間作檢測之缺點，縮短檢測時間與人力，降低檢測時間及成本。

再者，以智慧化及數據化之檢測方式，能夠改善習知缺乏學理上的根據與實際之判讀資料，進而達到更精確及更即時之量測結果。

另外，當牆面結構產生形態變化時，藉由警示模組，即時發出警訊，避免事故發生，提升牆面結構之安全性。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖7所示，本發明提供一種牆面飾材監測系統100，其包含：

一檢測器10，其以一網狀形態佈設於建築物之一牆面結構1，網狀形態係經緯線交錯形式或斜線交叉形式，而牆面結構1係飾材層2外側、黏著層3與飾材層2間或水泥層4與黏著層3間其中之一或及其組合，其中，飾材層2係磁磚或石材等外牆裝飾材。再者，檢測器10係弦式應變計，於本發明實施例中，檢測器10係單軸電阻應變計，檢測器10具有一金屬導線11，檢測器10之數量係複數個，各檢測器10之金屬導線11以經緯線交錯形式或以斜線交叉形式佈設於牆面結構1；如圖3所示，各檢測器10之金屬導線11以經緯線交錯形式佈設於牆面結構1；如圖4所示，各檢測器10之金屬導線11以斜線交叉形式佈設於牆面結構1。其中，金屬導線11之材質係銀，而每一金屬導線11設有專屬之編號。

請參閱圖3或圖4所示，若當牆面結構1係黏著層3與飾材層2間或水泥層4與黏著層3間時，各檢測器10係埋設於黏貼牆面結構1中，而其中一金屬導線11與另一金屬導線11交錯處為黏貼處111，以黏膠將金屬導線11黏貼於牆面結構1。此外，請參閱圖5所示，當牆面結構1係飾材層2外側時，各檢測器10係黏貼於牆面結構1，而其中一金屬導線11與另一金屬導線11交錯處為黏貼處111，以黏膠將金屬導線11黏貼於牆面結構1。

再者，檢測器10用以量測牆面結構1形態變化之一電阻訊號R，藉由檢測器10之金屬導線11以網狀形態黏設於牆面結構1。請參閱圖2、圖6及圖7所示，牆面結構1無形態變化時，金屬導線11之長度L不會產生改變，其電阻訊號R不會產生劇烈變化；若牆面結構1發生形態變化，例如：飾材層2鬆落或水泥層4與黏著層3間產生膨脹，檢測器10之金屬導線11受拉伸力影響，使金屬導線11之長度L變為長度L’，則電阻訊號R改變為電阻訊號R’。

一訊號處理器20，其訊號連接於檢測器10，其中，檢測器10與訊號處理器20係有線電連結或無線連結，於本發明實施例中，檢測器10與訊號處理器20係有線電連結。訊號處理器20接收電阻訊號R，訊號處理器20將電阻訊號R轉換為一電壓訊號V，因此，當牆面結構1無形態變化時，金屬導線11之長度L不會產生改變，檢測器10所量測之電阻訊號R傳至訊號處理器20，而經由訊號處理器20將電阻訊號R轉換為電壓訊號V；若牆面結構1發生形態變化，檢測器10之金屬導線11受拉伸力影響，檢測器10將電阻訊號R’傳至訊號處理器20，而經由訊號處理器20將電阻訊號R’轉換為電壓訊號V’。

再者，於本發明實施例中，訊號處理器20具有惠斯頓電橋21與溫度補償及歸零電路22，其中，檢測器10將牆面結構1發生形態變化轉變為電阻訊號R，通常牆面結構1之形態變化不大，需藉由惠斯頓電橋21將電阻訊號R轉換為電壓訊號V；於惠斯頓電橋21中，因為電橋各臂之自熱效應，使各臂容易受溫度而造成電阻訊號R之誤差，導致轉換之電壓訊號V受到影響，因此藉由溫度補償及歸零電路22，將電阻訊號R進行補償及歸零，避免環境溫度與自熱效應產生對量測之影響。

另外，訊號處理器20更具有儀表放大器23與主動式低通濾波器24，其中，由於透過惠斯頓電橋21所輸出之電壓訊號V相當小，因此需要搭配儀表放大器23，將電壓訊號V放大。此外，當電壓訊號V經由儀表放大器23處理後，電壓訊號V之雜訊會隨之放大，進而影響整體量測之誤差，因此，需要藉由主動式低通濾波器24將高頻雜訊壓抑，以免量測效果受到影響，確保本發明之量測精準度。

一監測裝置30，其訊號連結訊號處理器20，其中，訊號處理器20與監測裝置30係有線電連結或無線連結，於本發明實施例中，訊號處理器20與監測裝置30係以網路方式無線連結。監測裝置30接收分析電壓訊號V，其中，於電壓訊號V超出一變形電壓值X，監測裝置30便發出一警示訊號，其中，變形電壓值X為設定門檻值，能夠依照所需作調整。於本發明實施例中，監測裝置30具有一分析模組31及一警示模組32，分析模組31具有一模糊邏輯控制單元311及一類神經網路單元312，分析模組31之模糊邏輯控制單元311用以分析電壓訊號V，於電壓訊號V超出變形電壓值X，類神經網路單元312分析判斷檢測之牆面結構1，警示模組32用以發出警示訊號。因此，當牆面結構1無形態變化時，金屬導線11之長度L不會產生改變，分析模組31接收到之電壓訊號V不會超出變形電壓值X；若牆面結構1發生形態變化，檢測器10之金屬導線11受拉伸力影響，分析模組31之模糊邏輯控制單元311分析判斷電壓訊號V’已超出變形電壓值X，類神經網路單元312便由金屬導線11之編號判斷出哪一區域之牆面結構1出現劣化，警示模組32便發出警示訊號。

藉由前述牆面飾材監測系統100，本發明之一項實施例提供一種牆面飾材監測方法，其包含：

請參閱圖1、圖2及圖5，當用於已建設完成之建築物作牆面結構1劣化檢測時，於建築物之牆面結構1以網狀形態佈設檢測器10，將金屬導線11以網狀形態黏設於飾材層2外側，於黏設完成後，於金屬導線11及飾材層2外側鋪上保護層5，以免金屬導線11受到損傷。若用於尚未完成之建築物時，可先將檢測器10之金屬導線11以網狀形態埋黏於黏著層3與飾材層2間或水泥層4與黏著層3間，再將飾材層2設置於黏著層3外側。

請參閱圖1及圖2，檢測器10用以量測牆面結構1形態變化之電阻訊號R。由檢測器10將電阻訊號R傳給訊號處理器20，由訊號處理器20將電阻訊號R轉換為電壓訊號V。其中，當牆面結構1無形態變化時，金屬導線11之長度L不會產生改變，檢測器10將電阻訊號R傳至訊號處理器20，訊號處理器20將電阻訊號R轉換為電壓訊號V。若牆面結構1發生形態變化，檢測器10之金屬導線11受拉伸力影響，其金屬導線11之長度L變為長度L’，電阻訊號R變化為電阻訊號R’，檢測器10將電阻訊號R’傳至訊號處理器20，訊號處理器20將電阻訊號R’轉換為電壓訊號V’。

訊號處理器20將轉換完成之電壓訊號V傳送至監測裝置30，由分析模組31接收分析電壓訊號V，並判斷電壓訊號V是否超出變形電壓值X。其中，若當牆面結構1無形態變化時，金屬導線11之長度L不會產生改變，分析模組31接收到之電壓訊號V不會超出變形電壓值X。若牆面結構1發生形態變化，金屬導線11受拉伸力影響，金屬導線11之長度L改變為長度L’，分析模組31接收到之電壓訊號V’已超出變形電壓值X，警示模組32便發出警示訊號。

因此，本發明之牆面飾材監測系統100無論用於已建設完成建築物或尚未完成之建築物，皆可佈設檢測器10於牆面結構1，並且藉由檢測器10之金屬導線11之長度L是否受拉伸力影響，以判斷牆面結構1是否受到劣化，藉此，牆面飾材監測系統100，能夠應用於任何建築物之牆面結構1檢測範圍，以達到全面性之檢測效果。

再者，藉由檢測器10之金屬導線11是否受拉伸力影響，以判斷牆面結構1是否有形態變化，若牆面結構1發生形態變化，分析模組31接收到之電壓訊號V’則會超出變形電壓值X，監測裝置30便發出警示訊號。藉此，便能夠以整面之牆面結構1作一次性之檢測，藉由智慧化之檢測方式，縮短檢測時間與人力，進而達到更精確及更即時之量測結果。

另外，每一金屬導線11皆設有編號，當牆面結構1產生形態變化時，分析模組31之類神經網路單元312便能夠根據編號，快速得知牆面結構1之劣化區域，藉由警示模組32發出警示訊號，避免事故發生，提升牆面結構1之安全性，以及預防與提醒效果。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

1‧‧‧牆面結構

24‧‧‧主動式低通濾波器

2‧‧‧飾材層

30‧‧‧監測裝置

3‧‧‧黏著層

31‧‧‧分析模組

4‧‧‧水泥層

311‧‧‧模糊邏輯控制單元

5‧‧‧保護層

312‧‧‧類神經網路單元

100‧‧‧牆面飾材監測系統

32‧‧‧警示模組

10‧‧‧測器

L‧‧‧長度

11‧‧‧金屬導線

L’‧‧‧長度

111‧‧‧黏貼處

R‧‧‧電阻訊號

20‧‧‧訊號處理器

R’‧‧‧電阻訊號

21‧‧‧惠斯頓電橋

V‧‧‧電壓訊號

22‧‧‧溫度補償及歸零電路

V’‧‧‧電壓訊號

23‧‧‧儀表放大器

X‧‧‧變形電壓值

圖1係本發明之系統架構圖。 圖2係本發明之方法流程圖。 圖3係本發明檢測器之金屬導線以經緯線交錯形式設置於牆面結構立體示意圖。 圖4係本發明檢測器之金屬導線以斜線交叉形式設置於牆面結構立體示意圖。 圖5係本發明檢測器部設於牆面結構剖面示意圖，牆面結構為飾材層外側。 圖6係本發明飾材層產生形態變化示意圖。 圖7係圖6局部放大圖。

Claims (10)

1. 一種牆面飾材監測系統，其包含：一檢測器，其具有一金屬導線，該金屬導線以一網狀形態佈設於建築物之一牆面結構，該金屬導線量測該牆面結構形態變化之一電阻訊號；一訊號處理器，其訊號連接於該檢測器之金屬導線，該訊號處理器接收該電阻訊號，該訊號處理器將該電阻訊號轉換為一電壓訊號；以及一監測裝置，其訊號連結該訊號處理器，該監測裝置接收分析該電壓訊號，其中，於該電壓訊號超出一變形電壓值，該監測裝置便發出一警示訊號。
2. 如請求項1所述之牆面飾材監測系統，其中，該監測裝置具有一分析模組及一警示模組，該分析模組分析該電壓訊號，於該電壓訊號超出該變形電壓值，該警示模組便發出該警示訊號。
3. 如請求項2所述之牆面飾材監測系統，其中，該分析模組具有一模糊邏輯控制單元及一類神經網路單元，該模糊邏輯控制單元分析該電壓訊號，該類神經網路單元分析判斷檢測之該牆面結構。
4. 如請求項1所述之牆面飾材監測系統，其中，該牆面結構係飾材層外側，該金屬導線以該網狀形態黏貼於該牆面結構。
5. 如請求項1所述之牆面飾材監測系統，其中，該牆面結構係黏著層與飾材層間或水泥層與黏著層間，該金屬導線以該網狀形態埋設於黏貼該牆面結構。
6. 如請求項1、4或5所述之牆面飾材監測系統，其中，該檢測器係弦式應變計，該檢測器之數量係複數個，各該檢測器以該網狀形態佈設於該牆面結構。
7. 一種牆面飾材監測方法，其包含：於建築物之一牆面結構以一網狀形態佈設一檢測器之一金屬導線，該金屬導線量測該牆面結構形態變化之一電阻訊號；該電阻訊號傳送至一訊號處理器，該訊號處理器將該電阻訊號轉換為一電壓訊號；該電壓訊號傳送至一監測裝置，該監測裝置用以接收分析該電壓訊號，該監測裝置分析判斷該電壓訊號是否超出一變形電壓值；以及於該電壓訊號超出該變形電壓值，該監測裝置便發出一警示訊號。
8. 如請求項7所述之牆面飾材監測方法，其中，該電壓訊號傳送至該監測裝置之一分析模組，該分析模組分析判斷該電壓訊號是否超出該變形電壓值。
9. 如請求項7所述之牆面飾材監測方法，其中，於該電壓訊號超出該變形電壓值時，該監測裝置之一警示模組便發出該警示訊號。
10. 如請求項7所述之牆面飾材監測方法，其中，該檢測器係弦式應變計，該檢測器之數量係複數個，各該檢測器以經緯線交錯形式或以斜線交叉形式佈設。