一种建筑倒塌实时监控预警系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及建筑安全技术领域，具体为建筑倒塌监控预警系统及使用方法。


背景技术：

2.随着社会的发展，建筑物的建造高度越来越高，而由于建造地域或环境的影响，建筑物会发生位移，尤其是高层建筑物存在着倒塌的隐患，严重危及着人们的公共安全，而对于建筑物内的人员，无法预知建筑物在受位移的影响下是否会发生倒塌，更不能预知何时会发生倒塌，通常情况下，消防人员只能依据经验以及对于现场状况的观察来感知判断，如此，对于处于危险状态建筑物中的人员而言并无安全预警保障，且建筑物在发生倒塌前均会发生不同程度的形变，而形变最主要的特征参量是位移，其包括如挠度、倾斜、沉降等特征，在一定程度上，通过测量建筑构件或整体的位移，可以获知建筑空间维度上的变形，在连续的时间范围内测量，可以获取建筑在时间维度上的实时变形情况，然而，由于建筑物尤其是高层建筑体积较大，形变较小，现有的测量方法很难实现对建筑物形变的精确监测，同时也缺乏利用建筑物的形变进行倒塌预警的系统和方法，为此，提出一种建筑倒塌实时监控预警系统及其使用方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种建筑倒塌实时监控预警系统及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑倒塌实时监控预警系统，包括：激光测量模块、红外监测模块、信息数据运行模块、视频显示器、报警模块和图像采集模块；
5.激光测量模块包括固定测量单元和分布测量单元，激光测量模块用于测量引发建筑物重要构件细微形变的数值；
6.红外监测模块，用于对重要建筑构件的温度进行监测，并记录温度持续时间；
7.信息数据运行模块包括信息数据采集单元、信息数据处理单元和对比单元，信息数据运行模块用于接收激光测量模块和红外监测模块收集的信息数据，并对信息数据做出处理；
8.激光测量模块与红外监测模块的信号输出端通过无线电信号连接于信息数据运行模块的信号接收端。
9.作为本技术方案的进一步优选的：
10.视频显示器，用于显示建筑物的各项测量信息数据；
11.报警模块包括报警图像显示单元和讯响器，报警模块用于引起观测及救援人员的注意；
12.图像采集模块，通过采集建筑物外观，可视化确定测量点位，测量数据经贝叶斯决策理论的统计模式及数据建模构建三维图像样式，并传输到视频显示器；
13.信息数据运行模块的信号输出端通过无线电分别信号连接于视频显示器和报警模块的信号接收端，报警模块与图像采集模块的信号输出端通过无线电信号连接于视频显示器的信号接收端。
14.作为本技术方案的进一步优选的：通过设置的视频显示器便于测量人员实时了解到建筑的三维图像、标注被测点位信息和数值以及经红外监测模块所测量的温度信息。
15.一种建筑倒塌实时监控预警系统的使用方法，包括以下步骤：
16.s1、使用时，测量人员先通过图像采集模块采集建筑物外观，经可视化确定测量点位，并将经测量数据构建的三维图像样式实时输出到视频显示器；
17.s2、先通过激光测量模块中的固定测量单元测量室外重要的建筑构件，再利用分布测量单元根据实际情况，强化测量数据，对室内的梁、柱、楼板等主要构件进行测量，并在固定测量单元和分布测量单元测量完成后，将测量的信息数据传送到信息数据运行模块；
18.s3、通过红外监测模块对重要建筑构件的温度进行监测，并在实时记录监测温度的同时将信号数据传送到信息数据运行模块；
19.s4、信息数据运行模块中的信息数据采集单元用于接收来自激光测量模块和红外监测模块所传输的信息数据；
20.s5、信息数据运行模块中的信息数据处理单元先通过激光测量模块传来的信息数据经其内部的算法，计算出建筑物失去承载的阈值，并将算出的阈值输入到对比单元内部，作为基本对比值，再将红外监测模块传来的信息数据计算出来的数值，直接传输到对比单元的内部与基本对比值进行对比；
21.s6、当经红外监测模块监测数据计算出来的数值大于阈值时，数值会依次传输给报警模块和视频显示器，数值传输到报警模块时会将其触发，触发后的报警模块会借由其内部的报警图像显示单元展示在视频显示器上，且通过报警模块内部的讯响器进行外部的警示提醒；
22.当经红外监测模块监测数据计算出来的数值小于阈值时，数值会直接传输到视频显示器上进行展示，让测量人员实时掌握建筑物的状况。
23.作为本技术方案的进一步优选的：在s1中，图像采集模块第一次采集的测量数据，经贝叶斯决策理论的统计模式和数据建模生成三维图像，并传输到视频显示器上且作为基础对比样式，后续测量数据所生成的三维图像与基础对比样式产生对比效果。
24.作为本技术方案的进一步优选的：在s2中，分布测量单元采用i类半导体安全激光，测量精度小于0.1mm，测程大于50米，且具备ttl接口可直接与mcu通讯，也可通过转接器以rs232串口通讯。
25.作为本技术方案的进一步优选的：在s5中，建筑物承载力计算基于钢材的应力变化，采用ramber-osgood模型，具体公式为：
[0026][0027]
以上式中，6≤m(t)≤50；
[0028]
er代表一定温度时钢的弹性模量；
[0029]f0.2t
代表为一定温度时钢的0.2％的屈服应力。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0031]
1、本发明通过多个模块相互配合，分别测量建构筑物重要节点，借由图像采集模块所测量的信息数据，经贝叶斯决策理论的统计模式及数据建模构建三维图像样式，并传输到视频显示器，通过实时了解动模式wj的位移，计算分析相应数据，取平均值，达到阈值即判定为倒塌高风险预警，触发报警模块，以此实现实时预警功能，有效的减少人员伤亡；
[0032]
2、本发明利用高精度激光测量模块，多点监控建筑物重要结构(梁、柱、楼板等)的细微形变，计算出建筑物变形阈值，结合实时温度监控的红外监测模块，通过对比单元，看数值是否超过了阈值，以此判别建筑物是否失去支撑性和承载性，从而为建筑物倒塌提供实时预警的效果，为施工或救援人员提前撤离赢得宝贵时间。
附图说明
[0033]
图1为本发明的整体运行示意图；
[0034]
图2为本发明的信息数据处理示意图。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
实施例
[0037]
请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种建筑倒塌实时监控预警系统，包括：激光测量模块、红外监测模块、信息数据运行模块、视频显示器、报警模块和图像采集模块；
[0038]
激光测量模块包括固定测量单元和分布测量单元，激光测量模块用于测量引发建筑物重要构件细微形变的数值；
[0039]
红外监测模块，用于对重要建筑构件的温度进行监测，并记录温度持续时间；
[0040]
信息数据运行模块包括信息数据采集单元、信息数据处理单元和对比单元，信息数据运行模块用于接收激光测量模块和红外监测模块收集的信息数据，并对信息数据做出处理；
[0041]
激光测量模块与红外监测模块的信号输出端通过无线电信号连接于信息数据运行模块的信号接收端。
[0042]
本实施例中，具体的：
[0043]
视频显示器，用于显示建筑物的各项测量信息数据；
[0044]
报警模块包括报警图像显示单元和讯响器，报警模块用于引起观测及救援人员的注意；
[0045]
图像采集模块，通过采集建筑物外观，可视化确定测量点位，测量数据经贝叶斯决策理论的统计模式及数据建模构建三维图像样式，并传输到视频显示器；
[0046]
信息数据运行模块的信号输出端通过无线电分别信号连接于视频显示器和报警模块的信号接收端，报警模块与图像采集模块的信号输出端通过无线电信号连接于视频显示器的信号接收端。
[0047]
本实施例中，具体的：通过设置的视频显示器便于测量人员实时了解到建筑的三维图像、标注被测点位信息和数值以及经红外监测模块所测量的温度信息。
[0048]
一种建筑倒塌实时监控预警系统的使用方法，包括以下步骤：
[0049]
s1、使用时，测量人员先通过图像采集模块采集建筑物外观，经可视化确定测量点位，并将经测量数据构建的三维图像样式实时输出到视频显示器；
[0050]
s2、先通过激光测量模块中的固定测量单元测量室外重要的建筑构件，再利用分布测量单元根据实际情况，强化测量数据，对室内的梁、柱、楼板等主要构件进行测量，并在固定测量单元和分布测量单元测量完成后，将测量的信息数据传送到信息数据运行模块；
[0051]
s3、通过红外监测模块对重要建筑构件的温度进行监测，并在实时记录监测温度的同时将信号数据传送到信息数据运行模块；
[0052]
s4、信息数据运行模块中的信息数据采集单元用于接收来自激光测量模块和红外监测模块所传输的信息数据；
[0053]
s5、信息数据运行模块中的信息数据处理单元先通过激光测量模块传来的信息数据经其内部的算法，计算出建筑物失去承载的阈值，并将算出的阈值输入到对比单元内部，作为基本对比值，再将红外监测模块传来的信息数据计算出来的数值，直接传输到对比单元的内部与基本对比值进行对比；
[0054]
s6、当经红外监测模块监测数据计算出来的数值大于阈值时，数值会依次传输给报警模块和视频显示器，数值传输到报警模块时会将其触发，触发后的报警模块会借由其内部的报警图像显示单元展示在视频显示器上，且通过报警模块内部的讯响器进行外部的警示提醒；
[0055]
当经红外监测模块监测数据计算出来的数值小于阈值时，数值会直接传输到视频显示器上进行展示，让测量人员实时掌握建筑物的状况。
[0056]
本实施例中，具体的：在s1中，图像采集模块第一次采集的测量数据，经贝叶斯决策理论的统计模式和数据建模生成三维图像，并传输到视频显示器上且作为基础对比样式，后续测量数据所生成的三维图像与基础对比样式产生对比效果。
[0057]
本实施例中，具体的：通过图像采集模块搜集建筑物主要承重结构形变数据，基于贝叶斯决策理论的统计模式和数据建模识别，构建建筑物形变模型，用位移显著性识别方法处理位移显著性问题；
[0058]
变形模式分为两类，静模式类wi和动模式类wj，静模式wi位移不显著，其坐标值虽然有变化，但可能是由测量误差的干扰引起，没有显示出位移显著信息；
[0059]
动模式wj位移显著，两期坐标值变化较大，虽然存在测量误差，但是主要是位移显著造成的。
[0060]
本实施例中，具体的：通过分辨静模式位移和动模式位移，是判别建筑物主要建筑构件是否失去支撑性和承载性的重要依据。
[0061]
本实施例中，具体的：在s2中，分布测量单元采用i类半导体安全激光，测量精度小于0.1mm，测程大于50米，且具备ttl接口可直接与mcu通讯，也可通过转接器以rs232串口通讯。
[0062]
本实施例中，具体的：在s5中，建筑物承载力计算基于钢材的应力变化，采用ramber-osgood模型，具体公式为：
[0063][0064]
以上式中，6≤m(t)≤50；
[0065]
er代表一定温度时钢的弹性模量；
[0066]f0.2t
代表为一定温度时钢的0.2％的屈服应力。
[0067]
工作原理或者结构原理，使用时，测量人员先通过图像采集模块采集建筑物外观，经可视化确定测量点位，图像采集模块第一次采集的测量数据，经数据建模生成三维图像，并传输到视频显示器上且作为基础对比样式，后续测量数据所生成的三维图像与基础对比样式产生对比效果，从而确认建筑物是否产生明显形变，以此来判别建筑物主要建筑构件是否失去支撑性及承载性，通过激光测量模块中的固定测量单元测量室外重要的建筑构件，再通过激光测量模块中的分布测量单元测量室内重要的建筑构件，并在固定测量单元和分布测量单元测量完成后，将测量的信息数据传送到信息数据运行模块，通过红外监测模块对重要建筑构件的温度进行监测，并在实时记录监测温度的同时将信号数据传送到信息数据运行模块；
[0068]
信息数据运行模块中的信息数据采集单元用于接收来自激光测量模块和红外监测模块所传输的信息数据，信息数据运行模块中的信息数据处理单元先通过激光测量模块传来的信息数据经其内部的算法，计算出建筑物失去承载的阈值，并将算出的阈值输入到对比单元内部，作为基本对比值，再将红外监测模块传来的信息数据计算出来的数值，直接传输到对比单元的内部与基本对比值进行对比；
[0069]
当经红外监测模块监测数据计算出来的数值大于阈值时，数值会依次传输给报警模块和视频显示器，数值传输到报警模块时会将其触发，触发后的报警模块会借由其内部的报警图像显示单元展示在视频显示器上，且通过报警模块内部的讯响器进行外部的警示提醒，当经红外监测模块监测数据计算出来的数值小于阈值时，数值会直接传输到视频显示器上进行展示，让测量人员实时掌握建筑物的状况。
[0070]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。