确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开一种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法及系统，涉及红外热像检测技术领域，能够准确地确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机。所述方法包括：接收用户输入的待检测的外墙的条件参数；根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲线；根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。所述系统包括用于执行上述方法的相应模块。本发明适用于建筑物外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测。
【专利说明】
确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及红外热像检测技术领域，尤其涉及一种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外 热像检测时机的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 饰面砖被广泛用于建筑外墙，但随着时间推移和自然环境的影响，饰面砖容易发 生脱粘掉落事故，影响建筑物的正常使用和周围的人身财产安全，因此需要有效的检测技 术判断饰面砖黏结状态以避免该类事故的产生。
[0003] 传统检测条件没有明确的判别方法，检测人员根据经验选择检测时机，该检测时 机受地域、季节、天气条件及建筑物外墙朝向影响较大，使得红外热像在外墙饰面砖粘结缺 陷的检测应用时受到很大限制。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的 方法及系统，能够较为准确地确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机。
[0005] -方面，本发明实施例提供一种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方 法，包括步骤：
[0006] 接收用户输入的待检测的外墙的条件参数；
[0007] 根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲线；
[0008] 根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。
[0009] 可选地，所述条件参数包括：
[0010] 待检测的外墙的朝向及其所在地区的炜度、待检测月份；
[0011] 所述根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲 线，包括步骤：
[0012] A1、根据如下公式计算墙体接收太阳辐射的强度q:
[0013] q = Q〇sin(As+a)cos(Hs)sin(Hs);其中，
[0014] sin(Hs) = sin(3)sin( Φ )+cos(3)cos( Φ )cos( Ω );
[0016] Hs表示太阳高度角，即光线与地平面的夹角；
[0017] As表示太阳方位角，即光线投影线与正南方向的夹角；
[0018] a表示墙体朝向，即墙体与正东方向的偏转角度；
[0019] Qo表不一天内最大太阳直接福射强度；
[0020] φ表示地区炜度；
[0021 ] δ表示赤炜角，表征所处月份；
[0022] Ω太阳时角，表征在一天中所处的时间，每15°代表一小时，换算可得到具体时刻；
[0023] A2、将太阳时角换算成时刻，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化 的曲线。
[0024] 可选地，所述根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测 的时机，包括:根据所述曲线，将待检测外墙接收太阳辐射强度最大的时刻或时段，确定为 对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。
[0025] 可选地，所述的方法，还包括:将确定的所述时机输出显示。
[0026] 可选地，所述的方法，还包括:计算太阳高度角随时间变化曲线，和太阳方位角随 时间变化曲线；
[0027] 将太阳高度角随时间变化曲线和太阳方位角随时间变化曲线，分别输出显示。
[0028] 另一方面，本发明实施例提供一种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的 系统，包括：
[0029]参数输入模块，用于接收用户输入的待检测的外墙饰面的条件参数；
[0030]分析模块，用于根据所述条件参数，计算得到待检测外墙饰面接收太阳辐射强度 随时间变化的曲线；
[0031] 确定模块，用于根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖的黏结缺陷进行红外热像 检测的时机。
[0032] 可选地，所述条件参数包括:待检测的外墙的朝向及其所在地区的炜度、待检测月 份；
[0033] 所述分析模块包括:第一计算子模块和第二计算子模块;其中，
[0034]第一计算子模块，用于根据如下公式计算墙体接收太阳辐射的强度q:
[0035] q = Q〇sin(As+a)cos(Hs)sin(Hs);其中，
[0036] sin(Hs)=sin(5)sin(? )+cos(5)cos( Φ )cos( Ω )；
[0038] Hs表示太阳高度角，即光线与地平面的夹角；
[0039] As表示太阳方位角，即光线投影线与正南方向的夹角；
[0040] a表示墙体朝向，即墙体与正东方向的偏转角度；
[0041 ] Qo表示一天内最大太阳直接辐射强度；
[0042] Φ表示地区炜度；
[0043] δ表示赤炜角，表征所处月份；
[0044] Ω太阳时角，表征在一天中所处的时间，每15°代表一小时，换算可得到具体时刻；
[0045] 第二计算子模块，用于将太阳时角换算成时刻，计算得到待检测外墙接收太阳辐 射强度随时间变化的曲线。
[0046] 可选地，所述确定模块，用于根据所述曲线，将待检测外墙接收太阳辐射强度最大 的时刻或时段，确定为对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。
[0047]可选地，所述的系统，包括显示模块，用于将确定的所述时机输出显示。
[0048] 可选地，所述分析模块，还用于计算太阳高度角随时间变化曲线，和太阳方位角随 时间变化曲线；
[0049] 所述显示模块，还用于将太阳高度角随时间变化曲线和太阳方位角随时间变化曲 线，分别输出显示。
[0050] 本发明实施例提供的确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法及系统， 能够根据用户输入的待检测的外墙的条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随 时间变化的曲线，并根据所述曲线，较为准确地确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外 热像检测的时机。
【附图说明】
[0051] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它的附图。
[0052] 图1为本发明的实施例外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的确定方法的示意 图；
[0053]图2为本发明实施例中东侧墙体接收太阳辐射的强度随时间变化曲线图；
[0054]图3a为以隔热塑料泡沫板及空腔模拟外墙饰面层空鼓、形状及位置分布示意图；
[0055] 图3b为最终制作完成小型墙体不意图；
[0056] 图4a为本发明实施例中墙体接收太阳辐射强度变化图；
[0057]图4b为本发明实施例中墙体缺陷和正常位置的温度曲线图；
[0058]图4c为本发明实施例中墙体缺陷和正常位置的温差随时间变化的关系图；
[0059] 图5为本发明实施例中对小型墙体进行红外热像检测得到的热像图；
[0060] 图6为确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的系统实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0061] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0062] 应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063] 图1为本发明确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法实施例的流程还 示意图。参看图1，本发明确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法实施例，包括 步骤：
[0064] S11、接收用户输入的待检测的外墙的条件参数；
[0065] S12、根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲 线；
[0066] S13、根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。
[0067] 本发明实施例提供的确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法，能够根 据用户输入的待检测的外墙的条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变 化的曲线，并根据所述曲线，较为准确地确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检 测的时机，有利于避免人为经验判断造成的检测效果不准确的情况发生。
[0068] 在前述方法实施例中，所述条件参数可以包括:待检测的外墙的朝向及其所在地 区的炜度、待检测月份。
[0069] 相应地，所述根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间 变化的曲线，包括步骤：
[0070] A1、根据如下公式计算墙体接收太阳辐射的强度q:
[0071 ] q = Q〇sin(As+a)cos(Hs)sin(Hs);其中，
[0072] sin(Hs)=sin(5)sin(? )+cos(5)cos( Φ )cos( Ω )；
[0074] Hs表示太阳高度角，即光线与地平面的夹角；
[0075] As表示太阳方位角，即光线投影线与正南方向的夹角；
[0076] a表示墙体朝向，即墙体与正东方向的偏转角度；
[0077] Q〇表示一天内的最大太阳直接辐射强度，其由太阳自身的辐射能力决定，可以视 为不变;太阳在单位时间内垂直投射到单位面积上的能量称为太阳直接辐射强度；
[0078] Φ表示地区炜度；
[0079] δ表示赤炜角，表征所处月份；
[0080] Ω太阳时角，表征在一天中所处的时间，每15°代表一小时，换算可得到具体时刻；
[0081 ] Α2、将太阳时角换算成时刻，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化 的曲线。
[0082]以北京7月8日为例，Φ=40，δ = 20,代入上述公式，并将太阳时角换算成时刻，计 算得到北京7月8日东侧墙体接收太阳辐射强度变化曲线，如图2所示。
[0083] 在前述方法实施例中，所述根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行 红外热像检测的时机，可以包括：
[0084] 根据所述曲线，将待检测外墙接收太阳辐射强度最大的时刻或时段，确定为对所 述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。
[0085] 从图2可知，东侧墙体接收太阳辐射的强度随时间呈正弦状变化，峰值出现在8.5 时左右，约为〇.58Qo,8时-9时之间为曲线的顶部，是强度最大的时段。
[0086] 在实现本发明的过程中，发明人在对比墙体接收太阳辐射的时间点、墙体温差最 大的时间点和红外图像缺陷轮廓最清晰的时间点后发现，三者相互重叠。即在墙体接收太 阳辐射最大时，墙体缺陷与正常表面的温差最大，红外图像上的缺陷轮廓最清晰，是进行红 外检测的最佳时段。据此，可确定北京地区七月份东侧墙面的最佳检测时段应在上午8时-9 时。
[0087] 下面结合实验，来说明本发明中在墙体接收太阳辐射最大时，是进行红外检测的 最佳时段的结论。
[0088]试验对象为预制饰面层缺陷小型墙体，尺寸为1.2mX lmXO. lm，墙体基层材料为 普通红砖，1:2水泥砂浆找平，砂浆厚度为lcm;外贴建筑常用灰色瓷砖，尺寸15cmX5cm，粘贴 采用1:3水泥砂浆，以隔热塑料泡沫板及空腔模拟外墙饰面层空鼓，形状及位置分布如图3a 所示，最终制作完成小型墙体如图3b所示。将墙体置于楼顶正东方向，进行试验。
[0089]采用SM206辐射测试仪，精度为0. lw/m2，时间间隔半小时，测得7时-12时墙体接收 太阳辐射强度变化如图4a所示。利用FLUKE59手持式红外点温枪测量墙体缺陷和正常位置 的温度，测量精度l°c，时间间隔0.2小时。将温度数据绘制曲线如图4b。以四处缺陷温度平 均值与正常墙面温度的差值作为温差数据，得到温差随时间变化的关系如图4c。
[0090]由图4a可知，墙体接收太阳辐射强度的变化曲线类似正弦，约在9时达到峰值，峰 值强度约为560w/m2。从图4b可以看出，7时到12时墙体表面温度呈逐渐上升趋势，正常区域 从28°C上升到46°C，缺陷区域从30°C上升到47°C，其中9.4时-10时出现温度降低是云层遮 挡的缘故，但这不影响温差数据。从图4c中可知，正常区域与缺陷区域温差呈先增大后减小 的趋势，其中在8.8时达到峰值6°C，在8.2时到9.2时之间温差在4°C以上。
[0091]同时对小型墙体进行红外热像检测，选择在七月份的北京，红外热像仪为INFREC NS9500，温度分辨率0.1°C，图像大小240 X 320，测试间隔半小时，得到热像如图5。
[0092]从图5中可知，在8时到9点之间红外热像图对比明显，缺陷的边缘轮廓清晰，识别 较容易，检测效果较好。8时之前和9.5时以后墙体表面正常与缺陷区域颜色反差不大，缺陷 边缘轮廓模糊，检测效果较差。
[0093]对比图4c与图4a可以发现，温差变化与墙体接收太阳辐射强度变化规律非常相 似，峰值时间点也相同约为9时。而对比墙体接收太阳辐射的时间点、温差最大的时间点和 红外图像缺陷轮廓最清晰的时间点后发现，三者相互重叠。即在墙体接收太阳辐射最大时， 墙体缺陷与正常表面的温差最大，红外图像上的缺陷轮廓最清晰，是进行红外检测的最佳 时段。因此，可以通过对墙体接收太阳辐射强度的分析来确定外墙缺陷红外检测的最佳时 段。
[0094]在前述方法实施例中，所述的方法，还可以包括:将确定的所述时机输出显示。 [0095]在前述方法实施例中，所述的方法，还可以包括:计算太阳高度角随时间变化曲 线，和太阳方位角随时间变化曲线;将太阳高度角随时间变化曲线和太阳方位角随时间变 化曲线，分别输出显示。
[0096]图6为确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的系统实施例的结构示意图。 参看图6,所述系统包括:参数输入模块11，用于接收用户输入的待检测的外墙饰面的条件 参数;分析模块12,用于根据所述条件参数，计算得到待检测外墙饰面接收太阳辐射强度随 时间变化的曲线;确定模块13，用于根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖的黏结缺陷进行 红外热像检测的时机。
[0097] 本发明实施例提供的确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的系统，能够根 据用户输入的待检测的外墙的条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变 化的曲线，并根据所述曲线，较为准确地确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检 测的时机，有利于避免人为经验判断造成的检测效果不准确的情况发生。
[0098] 在前述系统实施例中，所述条件参数包括:待检测的外墙的朝向及其所在地区的 炜度、待检测月份；
[0099]所述分析模块包括:第一计算子模块和第二计算子模块;其中，
[0100]第一计算子模块，用于根据如下公式计算墙体接收太阳辐射的强度q:
[0101 ] q = Q〇sin(As+a)cos(Hs)sin(Hs);其中，
[0102] sin(Hs)=sin(3)sin(Φ)+cos(3)cos(Φ)cos(Ω);
[0104] Hs表示太阳高度角，即光线与地平面的夹角；
[0105] As表示太阳方位角，即光线投影线与正南方向的夹角；
[0106] α表示墙体朝向，即墙体与正东方向的偏转角度；
[0107] Qo表示一天内的最大太阳直接辐射强度，其由太阳自身的辐射能力决定，可以视 为不变;太阳在单位时间内垂直投射到单位面积上的能量称为太阳直接辐射强度；
[0108] φ表示地区炜度；
[0109] δ表示赤炜角，表征所处月份；
[0110] Ω太阳时角，表征在一天中所处的时间，每15°代表一小时，换算可得到具体时刻； [0111]第二计算子模块，用于将太阳时角换算成时刻，计算得到待检测外墙接收太阳辐 射强度随时间变化的曲线。
[0112] 在前述系统实施例中，所述的系统，还可包括显示模块，用于将确定的所述时机输 出显示。
[0113] 在前述系统实施例中，所述分析模块，还可用于计算太阳高度角随时间变化曲线， 和太阳方位角随时间变化曲线；
[0114] 所述显示模块，还用于将太阳高度角随时间变化曲线和太阳方位角随时间变化曲 线，分别输出显示。
[0115] 本实施例的系统，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技 术效果类似，此处不再赘述。
[0116] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
[0117] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的方法，其特征在于，所述方法包 括步骤： 接收用户输入的待检测的外墙的条件参数； 根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲线； 根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条件参数包括： 待检测的外墙的朝向及其所在地区的炜度、待检测月份； 所述根据所述条件参数，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲线， 包括步骤： A1、根据如下公式计算墙体接收太阳辐射的强度q: q = Qosin(As+a)cos(Hs)sin(Hs);其中， sin(Hs) = sin(5)sin(〇 )+cos(5)cos( Φ )cos( Ω )；Hs表示太阳高度角，即光线与地平面的夹角； As表示太阳方位角，即光线投影线与正南方向的夹角； a表示墙体朝向，即墙体与正东方向的偏转角度； Qo表不一天内最大太阳直接福射强度； Φ表示地区炜度； S表示赤炜角，表征所处月份； Ω太阳时角，表征在一天中所处的时间，每15°代表一小时，换算可得到具体时刻； A2、将太阳时角换算成时刻，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强度随时间变化的曲 线。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述曲线，确定对所述外墙饰 面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机，包括： 根据所述曲线，将待检测外墙接收太阳辐射强度最大的时刻或时段，确定为对所述外 墙饰面砖黏结缺陷进行红外热像检测的时机。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:将确定的所述时机输出显示。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括:计算太阳高度角随时间变化曲线， 和太阳方位角随时间变化曲线； 将太阳高度角随时间变化曲线和太阳方位角随时间变化曲线，分别输出显示。6. -种确定外墙饰面砖黏结缺陷红外热像检测时机的系统，其特征在于，所述系统包 括： 参数输入模块，用于接收用户输入的待检测的外墙饰面的条件参数； 分析模块，用于根据所述条件参数，计算得到待检测外墙饰面接收太阳辐射强度随时 间变化的曲线； 确定模块，用于根据所述曲线，确定对所述外墙饰面砖的黏结缺陷进行红外热像检测 的时机。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述条件参数包括:待检测的外墙的朝向 及其所在地区的炜度、待检测月份； 所述分析模块包括:第一计算子模块和第二计算子模块;其中， 第一计算子模块，用于根据如下公式计算墙体接收太阳辐射的强度q: q = Qosin(As+a)cos(Hs)sin(Hs);其中， sin(Hs) = sin(5)sin(〇 )+cos(5)cos( Φ )cos( Ω )；Hs表示太阳高度角，即光线与地平面的夹角； As表示太阳方位角，即光线投影线与正南方向的夹角； a表示墙体朝向，即墙体与正东方向的偏转角度； Qo表不一天内最大太阳直接福射强度； Φ表示地区炜度； S表示赤炜角，表征所处月份； Ω太阳时角，表征在一天中所处的时间，每15°代表一小时，换算可得到具体时刻； 第二计算子模块，用于将太阳时角换算成时刻，计算得到待检测外墙接收太阳辐射强 度随时间变化的曲线。8. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述确定模块，用于根据所述曲线，将待检 测外墙接收太阳辐射强度最大的时刻或时段，确定为对所述外墙饰面砖黏结缺陷进行红外 热像检测的时机。9. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括显示模块，用于将确定的所述时机 输出显示。10. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分析模块，还用于计算太阳高度角随 时间变化曲线，和太阳方位角随时间变化曲线； 所述显示模块，还用于将太阳高度角随时间变化曲线和太阳方位角随时间变化曲线， 分别输出显示。
【文档编号】G01N25/72GK105866174SQ201610164394
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】朱红光, 易成, 马宏强, 褚震, 张宇婷
【申请人】中国矿业大学(北京)