基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法、装置，检测人员可通过自行研发的外墙结构安全检测操作平台，构建待检测墙体的三维建筑信息模型，并在检测现场将检测数据直接标记到三维建筑信息模型中的对应墙体的指定区域处，降低了以往用记事本记录检测数据容易出错以及容易漏检、误检的概率。并且，本发明专利技术基于模型标记数据对墙体结构是否安全进行自动分析，大幅提升了数据分析的效率和缺陷判断的准确率。另外，本发明专利技术提供的基于声波的墙体粘结力缺陷检测方法，根据不同墙体粘结力具有不同的敲击声波特性，对墙体粘结力情况进行分类识别，所作出的墙体粘结力缺陷分类检测结果更加科学、客观。

【技术实现步骤摘要】
基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法、装置
本专利技术涉及建筑安全检测
，具体涉及一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法、装置。
技术介绍
墙体结构安全检测是一个繁琐费时的过程，传统的墙体结构安全检测方法通常为：由检测人员到现场利用各种类型的检测仪器对墙体结构是否安全进行检测，现场的检测数据被记录在记事本上，待全部检测完成后对所有检测数据进行人工处理、分析，判断出哪些墙体或者墙体中的哪些区域存在结构安全隐患。但这种传统的墙体结构安全检测方式主要存在以下几个问题：1、当检测区域较多或者同时需要对几栋甚至几十栋墙体作结构安全检测时，记事本记录检测数据的方式容易出错，经常会出现检测数据和检测部位无法对应的现象，容易引起重复检测，增加不必要的工作量；2、容易出现误检、漏检，影响墙体结构安全检测的准确率。比如，当检测人员漏检部分检测项目时，可能会出现已检项目检测合格但漏检项目实际并不合格的情况，会影响对墙体整体结构是否安全的准确判断；3、人为处理分析检测数据的方式费时费力，容易出错，且存在主观性，不利于对墙体结构是否安全的客观评价。另外，由于环境影响或施工质量等原因，饰面贴砖与砖墙或混凝土基层之间经常会产生脱开现象，且随着时间的推移，在雨水、强风、湿度、融冻循环等作用下，可能导致饰面层从基层脱落，存在极大的安全隐患，因此墙体粘结力缺陷检测成为墙体结构安全检测的一项重中之重。传统的墙体粘结力缺陷检测方法是敲击墙面并通过人为辨声方式判断墙体是否存在空鼓等粘结力不足等缺陷，但这种传统的粘结力缺陷检测方式严重依赖于检测人员的个人经验，检测结果不够科学、客观，参考价值不大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法、装置，检测人员可通过自行研发的外墙结构安全检测操作平台，构建待检测墙体的三维建筑信息模型，并在检测现场将检测数据直接标记到三维建筑信息模型中的对应墙体的指定区域处，降低了以往用记事本记录检测数据容易出错以及容易漏检、误检的概率。并且，本专利技术基于模型标记数据对墙体结构是否安全进行自动分析，大幅提升了数据分析的效率和缺陷判断的准确率。另外，本专利技术提供的基于声波的墙体粘结力缺陷检测方法，根据不同墙体粘结力具有不同的敲击声波特性，对墙体粘结力情况进行分类识别，所作出的墙体粘结力缺陷分类检测结果更加科学、客观。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：提供一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法，具体步骤包括：步骤S1，构建三维建筑信息模型；步骤S2，将墙体安全检测数据标记到所述三维建筑信息模型中的对应墙体区域的指定位置处；步骤S3，从一数据库中提取数据分析所需的模型标注数据，并对提取的所述模型标注数据进行自动处理、分析，生成相应的外墙结构安全检测报告；所述墙体安全检测数据包括以声波检测方式对墙体是否存在粘结缺陷进行检测产生的声波检测数据，以声波检测方式检测墙体是否存在粘结缺陷的方法步骤包括：步骤L1，对敲击外墙的敲击声的声信号进行预处理；步骤L2，提取所述声信号的MFCC参数；步骤L3，基于所述MFCC参数，对墙体是否存在粘结缺陷进行分类识别。优选地，所述步骤L1中，对所述声信号进行预处理的方法包括：步骤L11，对所述声信号的高频部分进行信号放大处理；步骤L12，采用梅尔滤波器对经信号放大处理后的所述声信号进行滤波处理；步骤L13，对经滤波处理后的所述声信号进行分帧；步骤L14，对每一帧所述声信号进行端点检测，以提取出每帧中的信号段。优选地，所述步骤L2中，提取所述声信号的所述MFCC参数的方法包括：步骤L21，对预处理后的每帧所述声信号进行离散的傅里叶变换，得到每帧所述声信号对应的线性频谱；步骤L22，根据所述线性频谱，计算每帧所述声信号的幅度谱；步骤L23，将所述幅度谱转换为Mel频谱；步骤L24，将所述Mel频谱取对数，进而做离散余弦变换，得到所述声信号对应的所述MFCC参数。优选地，所述步骤L3中，对墙体是否存在粘结缺陷的分类识别方法包括：步骤L31，将表征所述声信号的信号特征的所述MFCC参数与参考模板的信号特征参数进行一一匹配，并计算各匹配特征和对应的模板特征之间的距离；步骤L32，计算所述MFCC参数的各所述匹配特征与所述参考模板中的对应所述模板特征间的距离之和；步骤L33，将求解到最小距离之和的所述参考模板所对应的墙体粘结缺陷类型确定为当前墙体区域存在的粘结缺陷类型。本专利技术还提供了一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测装置，所述装置包括：现场端墙体结构安全检测设备，用于提供给检测人员对墙体结构是否安全进行现场检测，并将检测数据标记到预先构建的墙体三维建筑信息模型中；远程端数据分析处理设备，通信连接所述现场端墙体结构安全检测设备，用于根据标记在所述三维建筑信息模型中的所述检测数据对墙体结构是否安全进行自动分析，并形成检测报告；所述装置还包括可在所述现场端墙体结构安全检测设备或所述远程端数据分析处理设备中运行的外墙结构安全检测操作平台，所述外墙结构安全检测操作平台包括：模型构建模块，用于提供给所述检测人员构建待检测墙体的所述三维建筑信息模型；模型展示模块，连接所述模型构建模块，用于向所述检测人员展示所述三维建筑信息模型；数据标记模块，连接所述模型展示模块，用于提供给所述检测人员将所述检测数据标记到所述三维建筑信息模型中的对应墙体区域处；图像上传及链接模块，连接所述模型展示模块，用于提供给所述检测人员上传现场拍摄的墙体损伤图像，并将所述墙体损伤图像自动链接到所述三维建筑信息模型中的对应所述墙体区域处；数据提取模块，用于根据数据分析指令从一数据库中提取出数据分析所需的模型标注数据；数据分析模块，连接所述数据提取模块，用于按照预设的数据分析方法，对所提取的所述模型标注数据进行自动处理、分析，并形成相应的外墙结构安全检测报告；报告推送模块，连接所述数据分析模块，用于将所述外墙结构安全检测报告通过智能终端推送给指定人员。优选地，所述现场端墙体结构安全检测设备中包括：声信号预处理模块，用于对敲击外墙产生的敲击声的声信号进行预处理；MFCC参数提取模块，连接所述声信号预处理模块，用于提取经预处理后的所述声信号的MFCC参数；墙体缺陷识别模块，连接所述MFCC参数提取模块，用于基于所述MFCC参数，对墙体是否存在粘结缺陷进行识别分类；所述声信号预处理模块中具体包括：信号放大处理单元，用于对所述声信号的高频部分进行信号放大处理；信号滤波处理单元，连接所述信号放大处理单元，用于采用梅尔滤波器对经信号放大处理后的所述声信号进行滤波处理；信号分帧单元，连接所述信号滤波处理单元，用于对经滤波处理后的所述声信号进行分帧；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法，其特征在于，具体步骤包括：/n步骤S1，构建三维建筑信息模型；/n步骤S2，将墙体安全检测数据标记到所述三维建筑信息模型中的对应墙体区域的指定位置处；/n步骤S3，从一数据库中提取数据分析所需的模型标注数据，并对提取的所述模型标注数据进行自动处理、分析，生成相应的外墙结构安全检测报告；/n所述墙体安全检测数据包括以声波检测方式对墙体是否存在粘结缺陷进行检测产生的声波检测数据，以声波检测方式检测墙体是否存在粘结缺陷的方法步骤包括：/n步骤L1，对敲击外墙的敲击声的声信号进行预处理；/n步骤L2，提取所述声信号的MFCC参数；/n步骤L3，基于所述MFCC参数，对墙体是否存在粘结缺陷进行分类识别。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤S1，构建三维建筑信息模型；
步骤S2，将墙体安全检测数据标记到所述三维建筑信息模型中的对应墙体区域的指定位置处；
步骤S3，从一数据库中提取数据分析所需的模型标注数据，并对提取的所述模型标注数据进行自动处理、分析，生成相应的外墙结构安全检测报告；
所述墙体安全检测数据包括以声波检测方式对墙体是否存在粘结缺陷进行检测产生的声波检测数据，以声波检测方式检测墙体是否存在粘结缺陷的方法步骤包括：
步骤L1，对敲击外墙的敲击声的声信号进行预处理；
步骤L2，提取所述声信号的MFCC参数；
步骤L3，基于所述MFCC参数，对墙体是否存在粘结缺陷进行分类识别。


2.根据权利要求1所述的基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法，其特征在于，所述步骤L1中，对所述声信号进行预处理的方法包括：
步骤L11，对所述声信号的高频部分进行信号放大处理；
步骤L12，采用梅尔滤波器对经信号放大处理后的所述声信号进行滤波处理；
步骤L13，对经滤波处理后的所述声信号进行分帧；
步骤L14，对每一帧所述声信号进行端点检测，以提取出每帧中的信号段。


3.根据权利要求2所述的基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法，其特征在于，所述步骤L2中，提取所述声信号的所述MFCC参数的方法包括：
步骤L21，对预处理后的每帧所述声信号进行离散的傅里叶变换，得到每帧所述声信号对应的线性频谱；
步骤L22，根据所述线性频谱，计算每帧所述声信号的幅度谱；
步骤L23，将所述幅度谱转换为Mel频谱；
步骤L24，将所述Mel频谱取对数，进而做离散余弦变换，得到所述声信号对应的所述MFCC参数。


4.根据权利要求3所述的基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测方法，其特征在于，所述步骤L3中，对墙体是否存在粘结缺陷的分类识别方法包括：
步骤L31，将表征所述声信号的信号特征的所述MFCC参数与参考模板的信号特征参数进行一一匹配，并计算各匹配特征和对应的模板特征之间的距离；
步骤L32，计算所述MFCC参数的各所述匹配特征与所述参考模板中的对应所述模板特征间的距离之和；
步骤L33，将求解到最小距离之和的所述参考模板所对应的墙体粘结缺陷类型确定为当前墙体区域存在的粘结缺陷类型。


5.一种基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测装置，其特征在于，所述装置包括：
现场端墙体结构安全检测设备，用于提供给检测人员对墙体结构是否安全进行现场检测，并将检测数据标记到预先构建的墙体三维建筑信息模型中；
远程端数据分析处理设备，通信连接所述现场端墙体结构安全检测设备，用于根据标记在所述三维建筑信息模型中的所述检测数据对墙体结构是否安全进行自动分析，并形成检测报告；
所述装置还包括可在所述现场端墙体结构安全检测设备或所述远程端数据分析处理设备中运行的外墙结构安全检测操作平台，所述外墙结构安全检测操作平台包括：
模型构建模块，用于提供给所述检测人员构建待检测墙体的所述三维建筑信息模型；
模型展示模块，连接所述模型构建模块，用于向所述检测人员展示所述三维建筑信息模型；
数据标记模块，连接所述模型展示模块，用于提供给所述检测人员将所述检测数据标记到所述三维建筑信息模型中的对应墙体区域处；
图像上传及链接模块，连接所述模型展示模块，用于提供给所述检测人员上传现场拍摄的墙体损伤图像，并将所述墙体损伤图像自动链接到所述三维建筑信息模型中的对应所述墙体区域处；
数据提取模块，用于根据数据分析指令从一数据库中提取出数据分析所需的模型标注数据；
数据分析模块，连接所述数据提取模块，用于按照预设的数据分析方法，对所提取的所述模型标注数据进行自动处理、分析，并形成相应的外墙结构安全检测报告；
报告推送模块，连接所述数据分析模块，用于将所述外墙结构安全检测报告通过智能终端推送给指定人员。


6.根据权利要求5所述的基于声波检测和BIM模型的外墙结构安全检测装置，其特征在于，所述现场端墙体结构安全检测设备中包括：
声信号预处理模块，用于对敲击外墙产生的敲击声的声信号进行预处理；
MFCC参数提取模块，连接所述声信号预处理模块，用于提取经预处理后的所述声信号的MFCC参数；
墙体缺陷识别模块，连接所述MFCC参数提取模块，用于基于所述MFCC参数，对墙体是否存在粘结缺陷进行识别分类；
所述声信号预处理模块中具体包括：
信号放大处理单元，用于对所述声信号的高频部分进行信号放大处理；
信号滤波处理单元，连接所述信号放大处理单元，用于采用梅尔滤波器对经信号放大处理后的所述声信号进行滤波处理；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：康望才，
申请(专利权)人：湖南翰坤实业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43