一种基坑安全自动巡查方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基坑安全自动巡查系统及方法，包括：支承台、轨道系统、伸缩机构和应变测量系统；支承台设置在待监测支撑梁顶部，轨道系统可滑动的设置在支承台上，应变测量系统通过伸缩机构与轨道系统相连接，用以在轨道系统的带动下沿待监测支撑梁进行移动，以拍摄待监测支撑梁监测支撑梁上的裂缝图像并对其进行处理。本发明专利技术结构简单，机械化程度高，可实现对支撑梁裂缝的全过程自动监测，使裂缝监测过程更加便利，提高了监测的效率和可靠度，为后续监测人员对支撑梁的结构安全性进行分析提供了设备支撑；监测人员不需要在支撑梁上行走就可以对支撑梁的裂缝进行监测，确保了监测人员的作业安全，降低了施工人员的监测工作量。

An automatic inspection method and system for foundation pit safety

【技术实现步骤摘要】
一种基坑安全自动巡查方法及系统
本专利技术涉及基坑监测
，具体而言，涉及一种基坑安全自动巡查方法及系统。
技术介绍
在大型建筑工程中，由于设计、施工和使用过程中的各种荷载作用等方面原因都会使建筑物结构产生裂缝，严重影响其美观、使用和耐久性，当裂缝宽度达到一定的数值时，还可能危及结构的安全。长期以来，在变形观测中都是钢尺或者裂缝仪的方法获取数据，钢尺测量方法就是在裂缝部位沿水平方向埋设钢尺，埋设钢尺时只需固定其中一端即可，把埋设钢尺与裂缝两边边缘的相交点作为裂缝的两个监测点。测量裂缝宽度时，将超站仪架设在离开裂缝部位前方的合适位置，先瞄准钢尺固定端的裂缝监测点，通过调整超站仪架设的位置和高度，并确保钢尺固定端的裂缝监测点读数与第一次读数在误差允许范围内相同，然后读取钢尺另一端的裂缝监测点处的钢尺读数，裂缝的２个监测点处钢尺的读数差即为测量裂缝的宽度。但用这种方法不仅费工、费时，观测人员主观性较大，而且对于某些大型建筑物不易达到的危险部位，观测将变得十分困难甚至无法实现。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种基坑安全自动巡查方法及系统，旨在解决现有建筑施工领域结构裂缝监测作业效率较低且监测结果准确度难以保证的问题。一个方面，本专利技术提出了一种基坑安全自动巡查系统，包括：支承台、轨道系统、伸缩机构和应变测量系统；其中，所述支承台设置在待监测支撑梁顶部，所述轨道系统可滑动的设置在所述支承台上，所述应变测量系统通过所述伸缩机构与所述轨道系统相连接，用以在所述轨道系统的带动下沿所述待监测支撑梁进行移动，以拍摄所述待监测支撑梁上的裂缝图像并对其进行处理。进一步的，上述基坑安全自动巡查系统中，所述轨道系统包括：导轨和若干轮毂；其中，所述导轨为两端开口的方形壳体，其底面设有缺口，所述缺口贯通所述壳体的长度方向；所述导轨内部上、下侧分别设置有所述轮毂；所述轮毂与所述支承台的顶部相接触，以沿所述支承台滑动。进一步的，上述基坑安全自动巡查系统中，所述应变测量系统为三维DIC应变测量系统。本专利技术提供的基坑安全自动巡查系统，结构简单，通过三维应变测量系统对待监测支撑梁上的裂缝图像进行提取，机械化程度高，可以实现对支撑梁裂缝的全过程自动监测，使得裂缝监测过程更加便利，并且监测结果不受人为主观因素的影响，提高了监测的效率和可靠度，为后续监测人员对支撑梁的结构安全性进行分析提供了设备支撑；监测人员不需要在支撑梁上行走就可以对支撑梁的裂缝进行监测，确保了监测人员的作业安全，也大大降低了施工人员的监测工作量。另一方面，本专利技术还提出了一种基坑安全自动巡查方法，包括以下步骤：步骤1，将基坑安全自动巡查系统安装在待监测支撑梁上，确保待监测支撑梁的宽度方向在应变测量系统中的摄像机的拍摄范围内；步骤2，将所述步骤S1中采集到的图像上传至电脑端进行数字图像处理，得到每张图像中的裂缝长度、宽度以及图像获取时间；步骤3，根据所述每张图像中的裂缝长度、宽度以及图像获取时间获取裂缝变化-时间曲线。进一步的，上述基坑安全自动巡查方法中，所述步骤1中，所述基坑安全自动巡查系统中的轨道系统的移动速度与摄像机的采集频率相同。进一步的，上述基坑安全自动巡查方法中，所述步骤2中进一步包括：将图片中待监测支撑梁区域切割出来；利用混凝土与裂缝灰度值的区别，设置灰度阈值，对图像进行二值化处理；搜索图像内连续的灰度值为255的区域，确定图像裂缝长度和图像裂缝宽度，并记录及汇总图片获取时间、图像裂缝长度及宽度数据。进一步的，上述基坑安全自动巡查方法中，所述确定图像裂缝长度和图像裂缝宽度进一步包括：读取所述灰度值为255的区域内各像素点的坐标数据，计算各像素点之间的坐标距离，将最大距离确定为图像裂缝长度；以上述得出最大距离的两个像素点分别作为裂缝端点，计算垂直于裂缝长度方向上的各像素点之间的坐标距离，取最大距离为图像裂缝宽度。进一步的，上述基坑安全自动巡查方法中，所述步骤3进一步包括：对每日监测的同一区域数据进行汇总，得到该区域监测图像时间数据及对应的图像裂缝长度及宽度数据；以第一张图像为基础，计算裂缝长度及宽度变化值；对裂缝长度与裂缝宽度变化值对应地进行插值，绘制裂缝长度变化值-时间曲线、裂缝宽度变化值-时间变化曲线及裂缝长度-裂缝宽度变化值曲线。进一步的，上述基坑安全自动巡查方法中，所述计算裂缝长度及宽度变化值具体为：用后续图像的裂缝长度减去第一张图像的裂缝长度再除以第一张图像的裂缝长度，得到裂缝长度变化值；用后续图像的裂缝宽度减去第一张图像的裂缝宽度再除以第一张图像的裂缝宽度，得到裂缝宽度变化值。本专利技术提供的基坑安全自动巡查方法，通过三维DIC应变测量系统采集待监测支撑梁表面的图像，并得到每张图像裂缝长度和宽度以及图像获取时间，并根据每张图像中的裂缝长度、宽度以及图像获取时间即可得到裂缝变化-时间曲线，有利于施工人员对待监测支撑梁的结构安全性进行分析。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的基坑安全自动巡查系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的基坑安全自动巡查方法的流程图；图3为本专利技术实施例中使用MATLAB的imread函数读取图像后的界面显示图；图4为本专利技术实施例中使用imcrop函数切割的待监测支撑梁区域图像；图5为本专利技术实施例中待监测支撑梁区域图像经二值化处理后的图像；图6为本专利技术实施例中待监测支撑梁区域经反色处理后的图像；图7为本专利技术实施例中得到的裂缝长度变化值-时间曲线；图8为本专利技术实施例中得到的裂缝宽度变化值-时间曲线。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参阅图1，本专利技术实施例的基坑安全自动巡查系统包括：支承台1、轨道系统2、伸缩机构3和应变测量系统4；其中，所述支承台1设置在待监测支撑梁5顶部，所述轨道系统2可滑动的设置在所述支承台1上，所述应变测量系统4通过所述伸缩机构3与所述轨道系统2相连接，用以在所述轨道系统2的带动下沿所述待监测支撑梁5进行移动，以拍摄所述待监测支撑梁5上的裂缝图像并对其进行处理。具体而言，支承台1可以为工字钢，实际中，可以通过固定螺栓6将工字钢底部的翼缘固定在待监测支撑梁5上。轨道系统2包括：导轨21和若干轮毂22；其中，所述导轨21为两端开口的方形壳体，其底面设有缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基坑安全自动巡查系统，其特征在于，包括：支承台、轨道系统、伸缩机构和应变测量系统；其中，/n所述支承台设置在待监测支撑梁顶部，所述轨道系统可滑动的设置在所述支承台上，所述应变测量系统通过所述伸缩机构与所述轨道系统相连接，用以在所述轨道系统的带动下沿所述待监测支撑梁进行移动，以拍摄所述待监测支撑梁上的裂缝图像并对其进行处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基坑安全自动巡查系统，其特征在于，包括：支承台、轨道系统、伸缩机构和应变测量系统；其中，
所述支承台设置在待监测支撑梁顶部，所述轨道系统可滑动的设置在所述支承台上，所述应变测量系统通过所述伸缩机构与所述轨道系统相连接，用以在所述轨道系统的带动下沿所述待监测支撑梁进行移动，以拍摄所述待监测支撑梁上的裂缝图像并对其进行处理。


2.根据权利要求1所述的基坑安全自动巡查系统，其特征在于，所述轨道系统包括：导轨和若干轮毂；其中，
所述导轨为两端开口的方形壳体，其底面设有缺口，所述缺口贯通所述壳体的长度方向；
所述导轨内部上、下侧分别设置有所述轮毂；所述轮毂与所述支承台的顶部相接触，以沿所述支承台滑动。


3.根据权利要求1所述的基坑安全自动巡查系统，其特征在于，所述应变测量系统为三维DIC应变测量系统。


4.一种基坑安全自动巡查方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将基坑安全自动巡查系统安装在待监测支撑梁上，确保待监测支撑梁的宽度方向在应变测量系统中的摄像机的拍摄范围内；
步骤2，将所述步骤S1中采集到的图像上传至电脑端进行数字图像处理，得到每张图像中的裂缝长度、宽度以及图像获取时间；
步骤3，根据所述每张图像中的裂缝长度、宽度以及图像获取时间获取裂缝变化-时间曲线。


5.根据权利要求4所述的基坑安全自动巡查方法，其特征在于，所述步骤1中，所述基坑安全自动巡查系统中的轨道系统的移动速度与摄像机的采集频率相同。


6.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈航宇，王航，彭锦发，徐凯，田岭，王志龙，余江兵，
申请(专利权)人：中国二十冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31