高層建筑物沉降檢測裝置及進行沉降檢測的方法
【專利說明】
[0001]
技術領域： 本發明涉及一種高層建筑物沉降檢測裝置及進行沉降檢測的方法。
[0002]
【背景技術】： 目前，對于高層建筑物沉降檢測通常主要采用幾何水準測量、幾何水準測量是利用儀 器建立一條水平視線，然后讀取視線兩端的水準標尺刻度，由刻度讀數差計算出標尺立尺 點的高度差，雖然幾何水準測量具有簡便、成熟、具有精度較高的特點，但是，也存在標尺易 損壞、外業工作量大，工作效率低，浪費物力、人力等不足。同時，現有幾何水準測量采用的 設備，不具備組網功能，無法實現覆蓋全區域的、自動的、智能的高層建筑物沉降監測，無法 滿足日益增長的高層建筑物沉降監測的需要。
[0003] 鑒于高層建筑物沉降監測存在的不足，提出新的高層建筑沉降檢測方法，利用科 技發展的最新成果，開發研制能夠實現高層建筑物沉降檢測自動化、智能化的檢測系統，從 而實現對高層建筑物沉降進行全面監測，進而保證高層建筑物施工和運營過程的安全性， 確保高層建筑物正常的使用壽命。
[0004] 隨著經濟建設的發展和科技水平的提高，高層建筑物不斷涌現，由于地質條件、土 壤性質、地下水位、大氣溫度的變化以及建筑物荷載和外力的作用等影響，導致高層建筑物 在施工和運營過程都會產生垂直沉降變形，如果這種沉降變形超過一定的范圍將危及建筑 物自身及人身安全，為確保高層建筑物在施工和運營過程的安全性以及正常的使用壽命， 并為后期的勘察、設計、施工和運營提供詳實、可靠的資料及相應的沉降觀測數據，對高層 建筑物沉降進行監測具有重要意義。
[0005]

【發明內容】
： 本發明的目的是提供一種高層建筑物沉降檢測裝置及進行沉降檢測的方法。
[0006] 上述的目的通過以下的技術方案實現： 一種高層建筑物沉降檢測裝置，其組成包括：殼體、標尺，所述的殼體內部安裝有單片 機，所述的單片機分別與Flash存儲器、EEPR0M存儲器、時鐘芯片、鍵盤控制電路、藍牙通信 系統、GPS和GPRS裝置、攝像頭接口電路、指示燈電路連接。
[0007] 所述的高層建筑物沉降檢測裝置，所述的標尺與被檢測高層建筑物固定，所述的 標尺對準檢測裝置，所述的檢測裝置下方安裝有基準調整裝置，所述的基準調整裝置放置 在地面上。
[0008] 所述的高層建筑物沉降檢測裝置，所述的單片機通過SPI總線分別與所述的 Flash存儲器、所述的時鐘芯片連接，所述的單片機通過IIC總線與EEPR0M存儲器連接，所 述的單片機通過串口分別與藍牙通信系統、GPS和GPRS裝置、攝像頭接口電路、指示燈電 路、鍵盤電路連接。
[0009] 一種高層建筑物沉降檢測裝置及進行沉降檢測的方法，該方法包括如下步驟：首 先是將標尺固定安裝于被檢測高層建筑物適當位置，當高層建筑物發生沉降時，標尺將隨 著高層建筑物沉降而向下移動，以標尺為檢測對象，檢測標尺相對于基準點的位移，進而反 應高層建筑物沉降，通過固定安裝于基準點的望遠鏡和攝像頭遠距離觀測標尺，并自動拍 攝圖像，采用圖像處理與分析的方法，計算出標尺相對于基準點的垂直位移量，間接獲得高 層建筑物相對于基準點的沉降量，實現對高層建筑物沉降的檢測； 其次要滿足以下工作條件：標尺與建筑物牢固連接，使標尺表面與望遠鏡光路垂直； 望遠鏡、攝像頭與穩定的基準點牢固連接，并保證其牢固性和穩定性；在陽光充足的白天進 行沉降檢測；基準點距離觀測點標尺的距離不大于l〇〇m。
[0010] (1)安裝檢測系統 在穩定的基準點處安裝望遠鏡，使望遠鏡的光路水平，并與標尺表面垂直，根據望遠鏡 觀測視野，在被檢測高層建筑物適當位置安裝標尺，將攝像頭對準望遠鏡目鏡，微調望遠鏡 焦距，調整攝像頭與目鏡的相對位置，通過筆記本電腦或手機，觀察圖像，直至圖形清晰，固 定攝像頭，使檢測裝置進入正常工作狀態； (2) 自動確定檢測分辨率 正確安裝檢測系統后，進行初次測量，取得初次觀測圖像，通過圖像分析處理可知，若 標尺內固定四條橫線間的相對距離、和在圖像上相對間距分別為、和，且對應的像素個數分 別為、和，則檢測分辨率可表示為
【主權項】
1. 一種高層建筑物沉降檢測裝置，其組成包括：殼體、標尺，其特征是：所述的殼體內 部安裝有單片機，所述的單片機分別與Flash存儲器、EEPROM存儲器、時鐘芯片、鍵盤控制 電路、藍牙通信系統、GPS和GPRS裝置、攝像頭接口電路、指示燈電路連接。
2. 根據權利要求1所述的高層建筑物沉降檢測裝置，其特征是：所述的標尺與被檢測 高層建筑物固定，所述的標尺對準檢測裝置，所述的檢測裝置下方安裝有基準調整裝置，所 述的基準調整裝置放置在地面上。
3. 根據權利要求1所述的高層建筑物沉降檢測裝置，其特征是：所述的單片機通過 SPI總線分別與所述的Flash存儲器、所述的時鐘芯片連接，所述的單片機通過IIC總線與 EEPROM存儲器連接，所述的單片機通過串口分別與藍牙通信系統、GPS和GPRS裝置、攝像頭 接口電路、指示燈電路、鍵盤電路連接。
4. 一種利用權利要求1-3所述的高層建筑物沉降檢測裝置進行沉降檢測的方法，其特 征是：該方法包括如下步驟： 首先是將標尺固定安裝于被檢測高層建筑物適當位置，當高層建筑物發生沉降時，標 尺將隨著高層建筑物沉降而向下移動，以標尺為檢測對象，檢測標尺相對于基準點的位移， 進而反應高層建筑物沉降，通過固定安裝于基準點的望遠鏡和攝像頭遠距離觀測標尺，并 自動拍攝圖像，采用圖像處理與分析的方法，計算出標尺相對于基準點的垂直位移量，間接 獲得高層建筑物相對于基準點的沉降量，實現對高層建筑物沉降的檢測； 其次要滿足以下工作條件：標尺與建筑物牢固連接，使標尺表面與望遠鏡光路垂直； 望遠鏡、攝像頭與穩定的基準點牢固連接，并保證其牢固性和穩定性；在陽光充足的白天進 行沉降檢測；基準點距離觀測點標尺的距離不大于l〇〇m;(l)安裝檢測系統 在穩定的基準點處安裝望遠鏡，使望遠鏡的光路水平，并與標尺表面垂直，根據望遠鏡 觀測視野，在被檢測高層建筑物適當位置安裝標尺，將攝像頭對準望遠鏡目鏡，微調望遠鏡 焦距，調整攝像頭與目鏡的相對位置，通過筆記本電腦或手機，觀察圖像，直至圖形清晰，固 定攝像頭，使檢測裝置進入正常工作狀態； (2) 自動確定檢測分辨率 正確安裝檢測系統后，進行初次測量，取得初次觀測圖像，通過圖像分析處理可知，若 標尺內固定四條橫線間的相對距離、和在圖像上相對間距分別為、和，且對應的像素個數分 別為、和，則檢測分辨率可表示為
檢測分辨率單位：_/像素，確定檢測分辨率原理， 計算出的檢測分辨率存儲于EEPROM中，便于以后測量直接使用；注意：、和在制作標尺 時，四條橫線間距按精確尺寸加工，取平均值計算檢測分辨率是為了保證檢測分辨率的穩 定性和可靠性； (3) 檢測沉降 確定檢測分辨率后，可按指令進行沉降檢測，在每次檢測時，通過望遠鏡、攝像頭，在單 片機的控制下，取得觀測圖像，對觀測圖像進行處理與分析，計算標尺四條橫線成像與圖像 綠色基準線的距離，最終計算出本次檢測沉降量， 安裝時，進行初始測量得到沉降量初始值
式中，為初次檢測標尺相對與基準點的位移（mm);、、和分別為標尺四條橫線成像相對 于圖像綠色基準線的距離對應的像素個數(個）； 第1次測量得到沉降量
式中，為第一次檢測標尺相對與基準點的位移（_);、、和分別為標尺四條橫線成像相 對于圖像綠色基準線的距離對應的像素個數(個)， 第2次測量得到沉降量
式中，為第二次檢測標尺相對與基準點的位移，、、和分別為標尺四條橫線成像相對于 圖像綠色基準線的距離對應的像素個數， 依次檢測則可得沉降量序列：以，M，……，進而可得累積沉降量序列： i =AS -W S =AS -M； S =AS -AS ....... 9 V ，今 (4) 組網監測 利用檢測系統的GPRS裝置和互聯網構建覆蓋全區域的高層建筑物沉降監測網絡，實 現全區域高層建筑物沉降監測的自動化、智能化； (5) 檢測控制 每次檢測可以采用按照存儲于EEPROM存儲器中事先設定的時間點對觀測點進行定時 檢測，也可以通過GPRS裝置接收遠程檢測命令或就地通過按鍵命令進行隨機檢測，每次檢 測的圖像信息和經圖像處理的沉降信息，可存儲于檢測系統的Flash存儲器中，作為備份， 避免數據丟失，也可以利用GPRS裝置通過互聯網遠程傳輸給計算機終端，實現數據匯總和 對數據做進一步的分析處理，還可以通過藍牙通信系統直接傳輸給計算機終端，便于就地 分析處理。
【專利摘要】本發明涉及一種高層建筑物沉降檢測裝置及進行沉降檢測的方法。目前高層建筑物沉降檢測通常采用幾何水準測量，使用的標尺容易損壞，工作效率低，同時現有幾何水準測量采用的設備，不具備組網功能，無法實現覆蓋全區域高層建筑物沉降監測的自動化和智能化。本發明型組成包括：殼體（ 1 ）、標尺（ 12 ），所述的殼體內部安裝有單片機（ 10 ），所述的單片機分別與 Flash 存儲器（ 2 ）、 EEPROM 存儲器（ 9 ）、時鐘芯片（ 8 ）、鍵盤控制電路（ 7 ）、藍牙通信系統（ 3 ）、 GPS 和 GPRS 裝置（ 4 ）、攝像頭接口電路（ 5 ）、指示燈電路（ 6 ）連接。本發明用于高層建筑物沉降檢測裝置。
【IPC分類】H04N7-18, G06T7-00, G01C5-00
【公開號】CN104735421
【申請號】CN201510153910
【發明人】高輝, 黃 俊
【申請人】黑龍江工程學院, 成都東路交通科技有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月2日