高层建筑物沉降检测装置及进行沉降检测的方法
【专利说明】
[0001]
技术领域： 本发明涉及一种高层建筑物沉降检测装置及进行沉降检测的方法。
[0002]
【背景技术】： 目前，对于高层建筑物沉降检测通常主要采用几何水准测量、几何水准测量是利用仪 器建立一条水平视线，然后读取视线两端的水准标尺刻度，由刻度读数差计算出标尺立尺 点的高度差，虽然几何水准测量具有简便、成熟、具有精度较高的特点，但是，也存在标尺易 损坏、外业工作量大，工作效率低，浪费物力、人力等不足。同时，现有几何水准测量采用的 设备，不具备组网功能，无法实现覆盖全区域的、自动的、智能的高层建筑物沉降监测，无法 满足日益增长的高层建筑物沉降监测的需要。
[0003] 鉴于高层建筑物沉降监测存在的不足，提出新的高层建筑沉降检测方法，利用科 技发展的最新成果，开发研制能够实现高层建筑物沉降检测自动化、智能化的检测系统，从 而实现对高层建筑物沉降进行全面监测，进而保证高层建筑物施工和运营过程的安全性， 确保高层建筑物正常的使用寿命。
[0004] 随着经济建设的发展和科技水平的提高，高层建筑物不断涌现，由于地质条件、土 壤性质、地下水位、大气温度的变化以及建筑物荷载和外力的作用等影响，导致高层建筑物 在施工和运营过程都会产生垂直沉降变形，如果这种沉降变形超过一定的范围将危及建筑 物自身及人身安全，为确保高层建筑物在施工和运营过程的安全性以及正常的使用寿命， 并为后期的勘察、设计、施工和运营提供详实、可靠的资料及相应的沉降观测数据，对高层 建筑物沉降进行监测具有重要意义。
[0005]
【发明内容】
： 本发明的目的是提供一种高层建筑物沉降检测装置及进行沉降检测的方法。
[0006] 上述的目的通过以下的技术方案实现： 一种高层建筑物沉降检测装置，其组成包括：壳体、标尺，所述的壳体内部安装有单片 机，所述的单片机分别与Flash存储器、EEPR0M存储器、时钟芯片、键盘控制电路、蓝牙通信 系统、GPS和GPRS装置、摄像头接口电路、指示灯电路连接。
[0007] 所述的高层建筑物沉降检测装置，所述的标尺与被检测高层建筑物固定，所述的 标尺对准检测装置，所述的检测装置下方安装有基准调整装置，所述的基准调整装置放置 在地面上。
[0008] 所述的高层建筑物沉降检测装置，所述的单片机通过SPI总线分别与所述的 Flash存储器、所述的时钟芯片连接，所述的单片机通过IIC总线与EEPR0M存储器连接，所 述的单片机通过串口分别与蓝牙通信系统、GPS和GPRS装置、摄像头接口电路、指示灯电 路、键盘电路连接。
[0009] 一种高层建筑物沉降检测装置及进行沉降检测的方法，该方法包括如下步骤：首 先是将标尺固定安装于被检测高层建筑物适当位置，当高层建筑物发生沉降时，标尺将随 着高层建筑物沉降而向下移动，以标尺为检测对象，检测标尺相对于基准点的位移，进而反 应高层建筑物沉降，通过固定安装于基准点的望远镜和摄像头远距离观测标尺，并自动拍 摄图像，采用图像处理与分析的方法，计算出标尺相对于基准点的垂直位移量，间接获得高 层建筑物相对于基准点的沉降量，实现对高层建筑物沉降的检测； 其次要满足以下工作条件：标尺与建筑物牢固连接，使标尺表面与望远镜光路垂直； 望远镜、摄像头与稳定的基准点牢固连接，并保证其牢固性和稳定性；在阳光充足的白天进 行沉降检测；基准点距离观测点标尺的距离不大于l〇〇m。
[0010] (1)安装检测系统 在稳定的基准点处安装望远镜，使望远镜的光路水平，并与标尺表面垂直，根据望远镜 观测视野，在被检测高层建筑物适当位置安装标尺，将摄像头对准望远镜目镜，微调望远镜 焦距，调整摄像头与目镜的相对位置，通过笔记本电脑或手机，观察图像，直至图形清晰，固 定摄像头，使检测装置进入正常工作状态； (2) 自动确定检测分辨率 正确安装检测系统后，进行初次测量，取得初次观测图像，通过图像分析处理可知，若 标尺内固定四条横线间的相对距离、和在图像上相对间距分别为、和，且对应的像素个数分 别为、和，则检测分辨率可表示为
【主权项】
1. 一种高层建筑物沉降检测装置，其组成包括：壳体、标尺，其特征是：所述的壳体内 部安装有单片机，所述的单片机分别与Flash存储器、EEPROM存储器、时钟芯片、键盘控制 电路、蓝牙通信系统、GPS和GPRS装置、摄像头接口电路、指示灯电路连接。
2. 根据权利要求1所述的高层建筑物沉降检测装置，其特征是：所述的标尺与被检测 高层建筑物固定，所述的标尺对准检测装置，所述的检测装置下方安装有基准调整装置，所 述的基准调整装置放置在地面上。
3. 根据权利要求1所述的高层建筑物沉降检测装置，其特征是：所述的单片机通过 SPI总线分别与所述的Flash存储器、所述的时钟芯片连接，所述的单片机通过IIC总线与 EEPROM存储器连接，所述的单片机通过串口分别与蓝牙通信系统、GPS和GPRS装置、摄像头 接口电路、指示灯电路、键盘电路连接。
4. 一种利用权利要求1-3所述的高层建筑物沉降检测装置进行沉降检测的方法，其特 征是：该方法包括如下步骤： 首先是将标尺固定安装于被检测高层建筑物适当位置，当高层建筑物发生沉降时，标 尺将随着高层建筑物沉降而向下移动，以标尺为检测对象，检测标尺相对于基准点的位移， 进而反应高层建筑物沉降，通过固定安装于基准点的望远镜和摄像头远距离观测标尺，并 自动拍摄图像，采用图像处理与分析的方法，计算出标尺相对于基准点的垂直位移量，间接 获得高层建筑物相对于基准点的沉降量，实现对高层建筑物沉降的检测； 其次要满足以下工作条件：标尺与建筑物牢固连接，使标尺表面与望远镜光路垂直； 望远镜、摄像头与稳定的基准点牢固连接，并保证其牢固性和稳定性；在阳光充足的白天进 行沉降检测；基准点距离观测点标尺的距离不大于l〇〇m;(l)安装检测系统 在稳定的基准点处安装望远镜，使望远镜的光路水平，并与标尺表面垂直，根据望远镜 观测视野，在被检测高层建筑物适当位置安装标尺，将摄像头对准望远镜目镜，微调望远镜 焦距，调整摄像头与目镜的相对位置，通过笔记本电脑或手机，观察图像，直至图形清晰，固 定摄像头，使检测装置进入正常工作状态； (2) 自动确定检测分辨率 正确安装检测系统后，进行初次测量，取得初次观测图像，通过图像分析处理可知，若 标尺内固定四条横线间的相对距离、和在图像上相对间距分别为、和，且对应的像素个数分 别为、和，则检测分辨率可表示为
检测分辨率单位：_/像素，确定检测分辨率原理， 计算出的检测分辨率存储于EEPROM中，便于以后测量直接使用；注意：、和在制作标尺 时，四条横线间距按精确尺寸加工，取平均值计算检测分辨率是为了保证检测分辨率的稳 定性和可靠性； (3) 检测沉降 确定检测分辨率后，可按指令进行沉降检测，在每次检测时，通过望远镜、摄像头，在单 片机的控制下，取得观测图像，对观测图像进行处理与分析，计算标尺四条横线成像与图像 绿色基准线的距离，最终计算出本次检测沉降量， 安装时，进行初始测量得到沉降量初始值
式中，为初次检测标尺相对与基准点的位移（mm);、、和分别为标尺四条横线成像相对 于图像绿色基准线的距离对应的像素个数(个）； 第1次测量得到沉降量
式中，为第一次检测标尺相对与基准点的位移（_);、、和分别为标尺四条横线成像相 对于图像绿色基准线的距离对应的像素个数(个)， 第2次测量得到沉降量
式中，为第二次检测标尺相对与基准点的位移，、、和分别为标尺四条横线成像相对于 图像绿色基准线的距离对应的像素个数， 依次检测则可得沉降量序列：以，M，……，进而可得累积沉降量序列： i =AS -W S =AS -M； S =AS -AS ....... 9 V ，今 (4) 组网监测 利用检测系统的GPRS装置和互联网构建覆盖全区域的高层建筑物沉降监测网络，实 现全区域高层建筑物沉降监测的自动化、智能化； (5) 检测控制 每次检测可以采用按照存储于EEPROM存储器中事先设定的时间点对观测点进行定时 检测，也可以通过GPRS装置接收远程检测命令或就地通过按键命令进行随机检测，每次检 测的图像信息和经图像处理的沉降信息，可存储于检测系统的Flash存储器中，作为备份， 避免数据丢失，也可以利用GPRS装置通过互联网远程传输给计算机终端，实现数据汇总和 对数据做进一步的分析处理，还可以通过蓝牙通信系统直接传输给计算机终端，便于就地 分析处理。
【专利摘要】本发明涉及一种高层建筑物沉降检测装置及进行沉降检测的方法。目前高层建筑物沉降检测通常采用几何水准测量，使用的标尺容易损坏，工作效率低，同时现有几何水准测量采用的设备，不具备组网功能，无法实现覆盖全区域高层建筑物沉降监测的自动化和智能化。本发明型组成包括：壳体（ 1 ）、标尺（ 12 ），所述的壳体内部安装有单片机（ 10 ），所述的单片机分别与 Flash 存储器（ 2 ）、 EEPROM 存储器（ 9 ）、时钟芯片（ 8 ）、键盘控制电路（ 7 ）、蓝牙通信系统（ 3 ）、 GPS 和 GPRS 装置（ 4 ）、摄像头接口电路（ 5 ）、指示灯电路（ 6 ）连接。本发明用于高层建筑物沉降检测装置。
【IPC分类】H04N7-18, G06T7-00, G01C5-00
【公开号】CN104735421
【申请号】CN201510153910
【发明人】高辉, 黄 俊
【申请人】黑龙江工程学院, 成都东路交通科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月2日