一種采用激光與成像技術聯合監測建筑物位移的方法與流程

本發明涉及對既有和在建建(構)筑物的變形監測技術。具體涉及沉降變形監測，水平位移監測技術領域。

背景技術：

隨著已建和在建建(筑)物的增多和近年來高發的建筑物倒塌事件，使得對建筑物的安全監測和可靠性評價越來越受到重視。國家“十三五”課題組也將建立既有工業建筑結構可靠性評價及全壽命評價關鍵技術列入專項課題。而建筑物可靠性評價中對建筑物的變形監測和測量尤為重要。目前建筑物變形監測常用手段為采用經緯儀、水準儀、測距儀及全站儀等測量儀器測定測點的位移量。此類手段能夠提供建筑物的整體變形狀態，確定其變形范圍和位移量，但其布點受地形條件等影響較大，對不可通視觀測點需增加多個基準點并加以保護，外業工作量大，需要人工監測，在監測過程中易出現人為誤差。且后期數據處理工作量較大。

技術實現要素：

本發明公開了一種采用激光與成像技術聯合監測建筑物位移的方法，宜在解決傳統監測方法中工作量大、效率低、誤差多的問題。

為了實現上述發明目的，本發明所述方法的步驟如下：

(1)在監測建筑物外設置一基準點，將監測設備固定于此基準點上；

(2)在建筑物各個角處分別固定一臺監測設備，調整各監測設備之間的相對位置，使各個角的設備直線光依次可見；

(3)通過時間控制器設置監測設備啟動和關閉時間；

(4)監測設備工作，激光發射器發射激光至下一監測設備的標定靶，以此類推，最后至基準點的檢測設備；設置在標定靶后的CCD或CMOS圖像傳感器捕捉激光在標定靶上的光斑成像，利用無線數據將圖像遠距離傳輸至電子終端；

(5)采用圖像分析軟件進行后期處理，獲取監測建筑物的位移信息。

所述的監測方法中各監測設備之間具體的關系為：

(1)將基準點設置為O點，4個建筑物角點分別設置為A、B、C、D，其中以A點作為與O點的聯系點；

(2)監測設備工作時，O點的監測設備只有標定靶與CCD或CMOS圖像傳感器，A作為聯系點設置兩臺激光發射器，一臺發射激光至B點的標定靶；B點的激光發射器發射激光至C點的標定靶；C點的激光發射器發射激光至D點的標定靶；D點的激光發射器發射激光至A點的標定靶，A點的另一臺激光發射器發射激光至O點的標定靶，形成閉合回路。

(3)每一監測設備在標定靶的后方都有一CCD或CMOS圖像傳感器成像，利用無線數據將圖像遠距離傳輸至電子終端。

所述的激光在標定靶上光斑為圓形或十字形。

所述的標定靶為半透明且耐久性強的材質，標定靶上有刻度，刻度單位為1mm。

所述的CCD或CMOS圖像傳感器與標定靶之間設置一光學鏡頭，用于調節成像的大小。

所述的CCD或CMOS圖像傳感器為現有的高分辨率的相機或者攝像機。

所述的時間控制器分別與激光發射器和CCD或CMOS圖像傳感器相連，用于設置監測設備啟動和關閉時間。

所述的激光發射器與CCD或CMOS圖像傳感器均采用市電220V通電，若無市電，均通過外接太陽能蓄電池進行工作。

CCD或CMOS圖像傳感器附帶無線連接功能，可遠距離傳輸數據。

所述的監測設備包括激光發射器、標定靶、CCD或CMOS圖像傳感器、時間控制器及無線傳輸模塊。

本發明的優點及積極效果如下：

(1)工作效率高。摒棄依靠測量人員大量外業工作和室內數據處理分析的傳統監測方法，提高工作效率；

(2)設備組成簡單。僅由激光發射器、CCD或CMOS模式傳感器、標定靶及時間控制器組成。

(3)設備造價低，設備所需的各部分零件均為市售的常見物件。

(4)設備使用成本低，設備僅需在工作條件下供電即可。

附圖說明

圖1是本發明的原理示意圖。

圖2是本發明的設備示意圖。

圖3是本發明的標定靶示意圖。

圖中編號：1激光發射器、2標定靶、3CCD或CMOS模式傳感器、4時間控制器、5無線傳輸模塊、6光學鏡頭。

具體實施方式

(1)將基準點設置為O點，4個建筑物角點分別設置為A、B、C、D，其中以A點作為與O點的聯系點；

(2)調整各監測設備之間的相對位置，通過時間控制器設置監測設備啟動和關閉時間；所述的時間控制器分別與激光發射器和CCD或CMOS圖像傳感器相連，用于設置監測設備啟動和關閉時間。所述的監測設備包括激光發射器、標定靶、CCD或CMOS圖像傳感器、時間控制器及無線傳輸模塊。所述的CCD或CMOS圖像傳感器為現有的高分辨率的相機或者攝像機。

(3)監測設備工作時，O點的監測設備只有標定靶與CCD或CMOS圖像傳感器，A作為聯系點設置兩臺激光發射器，一臺發射激光至B點的標定靶；B點的激光發射器發射激光至C點的標定靶；C點的激光發射器發射激光至D點的標定靶；D點的激光發射器發射激光至A點的標定靶，A點的另一臺激光發射器發射激光至O點的標定靶，形成閉合回路。所述的激光在標定靶上光斑為圓形或十字形，且不宜過大，應該小于等于10mm，如果光斑太大，建筑物沉降過大，則光斑在標定靶上形成的圓或十字形會不完全(即有部分光沒有投射到標定靶上)，會造成監測無效或誤差很大。

所述的標定靶為半透明且耐久性強的材質，標定靶上有刻度，刻度單位為1mm。

(4)設置在標定靶后的CCD或CMOS圖像傳感器捕捉激光在標定靶上的光斑成像，所述的CCD或CMOS圖像傳感器與標定靶之間設置一光學鏡頭，用于調節成像的大小。CCD或CMOS圖像傳感器附帶無線連接功能，可遠距離傳輸數據。利用無線數據將圖像遠距離傳輸至電子終端。

(5)采用圖像分析軟件進行后期處理，獲取監測建筑物的位移信息。

所述的激光發射器與CCD或CMOS圖像傳感器均采用市電220V通電，若無市電，均通過外接太陽能蓄電池進行工作。