[發明專利]一種建筑物沉降長期監測方法及監測系統有效
| 申請號： | 202110398587.6 | 申請日： | 2021-04-12 |
| 公開（公告）號： | CN113237459B | 公開（公告）日： | 2022-10-11 |
| 發明（設計）人： | 樊聰 | 申請（專利權）人： | 機械工業第九設計研究院股份有限公司 |
| 主分類號： | G01C5/00 | 分類號： | G01C5/00 |
| 代理公司： | 長春吉大專利代理有限責任公司 22201 | 代理人： | 劉世純 |
| 地址： | 130000 吉林省長春*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 建筑物 沉降 長期 監測 方法 系統 | ||
1.一種建筑物沉降長期監測方法，利用一種建筑物沉降長期監測系統實現，所述建筑物沉降長期監測系統，包括分析模塊、攝像模塊(1)、基準樁(2)和建筑物(3)；攝像模塊(1)包括基座、激光鉛錘和攝像機，激光鉛錘設置在基座上，攝像機設置在激光鉛錘上，攝像機時刻保持和激光鉛錘的垂直，以保證攝像機拍攝角度水平；攝像模塊(1)和基準樁(2)設置在沉降影響范圍之外，距離建筑物(3)100-300m；基準樁(2)的數量是兩個以上，設置在攝像模塊(1)和建筑物(3)之間，且基準樁(2)相距攝像模塊(1)的距離不同，同時保證不同基準樁(2)在攝像模塊(1)對建筑物(3)進行拍攝時可以出現在拍攝的圖像(5)中，且不會互相遮擋；基準樁(2)設置有吸光標記(4)，建筑物(3)表面設置有多個吸光標記(4)；利用攝像模塊(1)對建筑物(3)進行拍攝，分析模塊獲取攝像機拍攝的圖像(5)，根據圖像(5)計算基準樁(2)上的吸光標記(4)與建筑物(3)上的吸光標記在拍攝得到的圖像(5)中的間距，并根據間距判斷建筑物(3)的沉降高度；
每個基準樁(2)上的吸光標記(4)為4個，且可以連接形成四邊形；建筑物(3)表面設置有多個吸光標記(4)，吸光標記(4)遍布建筑物(3)的表面，建筑物(3)表面的吸光標記(4)之間的間隔是3-5m，吸光標記(4)分布隨機，滿足任意一個吸光標記(4)可以與其相鄰的三個吸光標記(4)組成四邊形即可；
吸光標記(4)為吸光涂料繪制的圓點，攝像模塊(1)設置有濾光片，濾光片的透過波長與吸光涂料吸收波長相同，從而保證攝像機拍攝的圖像(5)中吸光標記(4)的亮度最低；
激光鉛錘包括一水平環(6)，水平環(6)中心設置一CCD(7)，水平環(6)下側連接三根等長的連接線，連接線等間距連接在水平環(6)的下表面，且連接線的另一端互相連接形成節點，節點下側設置一吊線，吊線下方設置一雙孔激光發射器(8)；雙孔激光發射器(8)向上發射兩束激光，射入水平環(6)中心的CCD(7)，形成兩個光斑；當水平環(6)處于水平位置時，兩個光斑距離水平環(6)中心的距離相等，且兩個光斑的連線穿過水平環(6)的中心；當水平環(6)傾斜時，兩個光斑的位置發生變化；攝像機設置在水平環(6)上；攝像機根據水平環(6)CCD(7)獲取的光斑的位置判斷水平環(6)是否水平；
其特征在于，包括如下步驟：
步驟1、儀器標定步驟，在保證攝像模塊(1)水平拍攝的情況下，首先以建筑物(3)面向攝像機的方向的平面為XOY平面，地面為X軸，建筑物(3)平面一個邊緣為Y軸，測定建筑物(3)表面吸光標記(4)的中心點坐標(Xn,Yn)，其中n表示第n個吸光標記(4)，坐標軸的建立要保證Xn且Yn0；然后利用攝像機對建筑物(3)進行拍攝，獲得標定圖像(5)，并標定圖像(5)進行處理，建立直角坐標系，得到標定圖像(5)中的建筑物(3)吸光標記(4)的坐標(Pn,Qn)和基準樁(2)上的吸光標記(4)的坐標(Mn,Nn)；
然后建立Qn與Yn的高度標準曲線；即每計算出一個Qn就可以計算出一個Yn，既可以通過讀取圖像(5)中的Qn獲得其對應的吸光標記(4)的高度；
然后建立Pn與Xn的水平標準曲線；即每計算出一個Pn就可以計算出一個Xn，既可以通過讀取圖像(5)中的Pn獲得其對應的吸光標記(4)的水平位置，然后記錄基準樁(2)上的吸光標記(4)的坐標(Mn,Nn)位置，從而完成標定；
步驟2、自檢步驟，每天的中午10點至14點之間，激光鉛錘激光發射器(8)發出激光，水平環(6)的CCD(7)接收激光照射，并獲取激光照射光斑的位置，兩個光斑距離水平環(6)中心的距離相等，且兩個光斑的連線穿過水平環(6)的中心，則認為攝像機水平，且位置穩定，繼續步驟3，如果不滿足條件，則進行指示燈警報，然后繼續監測CCD上的光斑位置，直到滿足條件為止；
步驟3、圖像(5)獲取和處理步驟，攝像機拍攝建筑物(3)的圖像(5)，并將圖像(5)發送給分析模塊；分析模塊獲取圖像(5)后先進行降噪，然后執行反色處理，然后將圖像(5)二值化，從而獲得背景全黑，吸光標記(4)全白的圖像(5)；然后分析模塊計算每一個白色區域的中心點的坐標，從而得到建筑物(3)吸光標記(4)的坐標(Pn1,Qn1)和基準樁(2)上的吸光標記(4)的坐標(Mn1,Nn1)；
步驟4、坐標檢測步驟：計算基準樁(2)上n個吸光標記(4)的坐標(Mn1,Nn1)和標定圖像(5)中n個吸光標記(4)的坐標(Mn,Nn)之間是否相同；
如果相同則利用(Pn1,Qn1)直接進行步驟5；
如果不同：
則計算n個點的橫坐標差值Mn1-Mn是否全部一致，以及n個點的縱坐標差值Nn1-Nn是否全部一致；
如果一致則將(Pn1,Qn1)修正，另Pn2＝Pn1-Mn1+Mn，Qn2＝Qn1-Nn1+Nn；然后利用(Pn2,Qn2)執行步驟5；
如果不一致，則報錯給工作人員，等待檢修；
步驟5、將步驟4中的(Pn1,Qn1)或(Pn2,Qn2)帶入水平標準曲線和高度標準曲線，求出每個點的在建筑物(3)坐標系中的實際坐標(Xn1,Yn1)，然后計算每個點的Cn＝Yn1-Yn；得到每個點的位置的沉降高度值，然后將Cn求平均得到平均沉降值；然后計算每個點的Dn＝Xn1-Xn；得到每個點的水平位移值，然后將Dn求平均得到平均平移值。
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