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原文传递一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统

专利名称：	一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统
摘要：	本发明属于墙体裂缝监管技术领域，具体是一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，包括服务器、墙体监控扫描模块、墙体周期受损评估模块以及区域位移检测分析模块；本发明通过裂缝识别分析以将对应扫描区域标记为无损区、微损区或高损区，据此以生成扫描高风险信号或扫描低风险信号，分析结果更加精准，有效避免发生安全事故，且在生成扫描低风险信号时，通过墙体周期受损评估模块将墙体进行周期受损评估分析，区域位移检测分析模块将扫描区域进行位移检测分析，能够准确预测和预警墙体的安全隐患程度，有利于管理人员及时且针对性的作出相应管控措施，进一步降低墙体混凝土的安全隐患。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	贵州;52
申请人：	中国水利水电第九工程局有限公司
发明人：	段凤祥;耿东红;何达富;王功存;邓钊;鲍恒;李军科;黄洋;韩波;程洪明
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-27T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202311261963.2
公开号：	CN116990310A
代理机构：	合肥锦辉利标专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	代呈
分类号：	G01N21/88;G06V20/52;G06V10/40;G06V10/44;G06V10/764;G01N21/01;G;G01;G06;G01N;G06V;G01N21;G06V20;G06V10;G01N21/88;G06V20/52;G06V10/40;G06V10/44;G06V10/764;G01N21/01
申请人地址：	550000 贵州省贵阳市观山湖区诚信南路501号
主权项：	1.一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，其特征在于，包括服务器、墙体监控扫描模块、墙体周期受损评估模块以及区域位移检测分析模块；墙体监控扫描模块将墙体表面划分为若干个扫描区域，将对应扫描区域标记为t，且t为大于1的自然数；通过摄像头对墙体进行监控扫描，采集到扫描区域t的扫描图像并通过裂缝识别分析以将扫描区域t标记为无损区、微损区或高损区，以及通过分析生成扫描高风险信号或扫描低风险信号，将扫描高风险信号经服务器发送至后台管控终端；在生成扫描低风险信号时，通过墙体周期受损评估模块将墙体进行周期受损评估分析，据此以生成受损预警信号或受损安全信号，且将受损预警信号经服务器发送至后台管控终端；区域位移检测分析模块将扫描区域t进行位移检测分析，据此以生成扫描区域t的位移预警信号或位移安全信号，将位移预警信号以及对应扫描区域t经服务器发送至后台管控终端；裂缝识别分析的具体分析过程如下：对扫描区域t的扫描图像进行预处理，预处理操作包括去噪、增强、填充孔洞和去除多余部分；提取出墙体的特征，墙体特征包括轮廓和表面特征；根据提取的特征对墙体进行裂缝检测，若扫描区域t中未检测到裂缝，则将扫描区域t标记为无损区；若扫描区域t中存在裂缝，则对检测到的裂缝进行识别和分类，裂缝种类包括龟裂型裂缝和延伸型裂缝；若对应裂缝为龟裂型裂缝，则采集到对应裂缝的龟裂扩散面积以及龟裂平均深度，将龟裂扩散面积和龟裂平均深度与预设龟裂扩散面积阈值和预设龟裂平均深度阈值分别进行数值比较，若龟裂扩散面积或龟裂平均深度超过对应预设阈值，则将对应裂缝标记为高危裂缝；否则将对应裂缝标记为低危裂缝；若对应裂缝为延伸型裂缝，则采集到对应裂缝的延伸路径距离值、最大裂口深度值和最大裂口宽度值，以及获取到最大裂口深度和最大裂口宽度所处位置，若两者处于同一位置，则向其分配区位影响值p1，若两者未处于同一位置，则向其分配区位影响值p2，且p1＞p2＞0；将延伸路径距离值、最大裂口深度值和最大裂口宽度值相乘，且将乘积值与对应的区位影响值相乘以得到延伸检测值；若延伸检测值超过预设延伸检测阈值，则将对应裂缝标记为高危裂缝，否则将对应裂缝标记为低危裂缝；若扫描区域t中存在高危裂缝，则将扫描区域t标记为高损区；若扫描区域t中不存在高危裂缝，则采集到扫描区域t中低危裂缝的数量并将其标记为扫描分析值；若扫描分析值超过预设扫描分析阈值，则将扫描区域t标记为高损区，若扫描分析值未超过预设扫描分析阈值，则将扫描区域t标记为微损区；在将扫描区域t标记为无损区、微损区或高损区后，若墙体表面存在高损区，则生成扫描高风险信号；若墙体表面不存在高损区，则将微损区的数量与无损区的数量进行比值计算得到微损分析值；基于所有微损区的位置以获取到微损区最大毗连数量，并将其标记为微损聚集值；将微损分析值和微损聚集值进行数值计算得到墙体评估值，若墙体评估值超过预设墙体评估阈值，则生成扫描高风险信号；若墙体评估值未超过预设墙体评估阈值，则生成扫描低风险信号。 2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，其特征在于，周期受损评估分析的具体分析过程包括：设定第一时间段，采集到第一时间段扫描区域t每日的最大温度值和最小温度值，将最大温度值和最小温度值进行差值计算得到温差值，同理获取到湿差值；以及获取到扫描区域t每日未处于预设适宜温度范围的时长并将其标记为温时值，同理获取到湿时值；且获取到第一时间段扫描区域t每日的应力变化曲线，据此以得到扫描区域t对应日期的应力平均值，将应力平均值与预设应力平均值范围的中值进行差值计算得到应力表现值；将扫描区域t对应日期的温差值、温时值、湿差值、湿时值和应力表现值进行归一化计算得到日损分析值，将扫描区域t在第一时间段的所有日损分析值进行求和计算并取均值得到日损平均值；将所有扫描区域的日损平均值进行均值计算和方差计算得到日损评估值和日损离散值；若日损评估值超过预设日损评估阈值且日损离散值未超过预设日损离散阈值，则生成受损预警信号；若日损评估值未超过预设日损评估阈值且日损离散值未超过预设日损离散阈值，则生成受损安全信号；其余情况则从服务器获取到受损预警区的数量和受损正常区的数量，将受损预警区的数量与受损正常区的数量进行比值计算得到受损分析值；若受损分析值超过预设受损分析阈值，则生成受损预警信号，若受损分析值未超过预设受损分析阈值，则生成受损安全信号。 3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，其特征在于，服务器通信连接区域受损识别模块，服务器生成受损识别分类信号并将受损识别分类信号发送至区域受损识别模块；区域受损识别模块接收到受损识别分类信号时，将扫描区域t进行区域识别分类，据此以将扫描区域t标记为受损正常区或受损预警区，且将受损预警区经服务器发送至后台管控终端。 4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，其特征在于，区域识别分类的具体分类过程如下：将扫描区域t的日损平均值与预设日损平均值阈值进行数值比较，若日损平均值超过预设日损平均值阈值，则将其标记为受损预警区；若日损平均值未超过预设日损平均值阈值，则将第一时间段内扫描区域t的所有日损分析值按照数值由大到小进行排序，将位于首位的日损分析值标记为日损高幅值；将超过预设日损平均值阈值的日损分析值数量标记为日损数表值；将扫描区域t的日损平均值、日损高幅值和日损数表值进行数计算得到日损校验值；若日损校验值超过预设日损校验阈值，则将扫描区域t标记为受损预警区；若日损校验值未超过预设日损校验阈值，则将扫描区域t标记为受损正常区。 5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，其特征在于，位移检测分析的具体分析过程包括：事先在扫描区域t中布设若干个位移检测点，设定第二时间段，获取到第二时间段内扫描区域t中各个位移检测点两两之间的距离变化数据并将其标记为距离偏移幅度；将扫描区域t在第二时间段内的所有距离偏移幅度建立距离偏移集合，将距离偏移集合进行求和计算并取均值以得到距偏平均值；若距离偏移幅度超过预设距离偏移幅度阈值，则将对应距离偏移幅度标记为距离超偏值，且将距离超偏值的数量标记为距超系数；将距离偏移集合中的子集按照数值由大到小的顺序进行排序，将位于首位的子集标记为距离高偏值；将距偏平均值、距超系数和距离高偏值进行数值计算得到位移检测值，若位移检测值超过预设位移检测阈值，则生成对应扫描区域t的位移预警信号，若位移检测值未超过预设位移检测阈值，则生成对应扫描区域t的位移安全信号。 6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的墙体混凝土裂缝监测预警系统，其特征在于，若扫描区域t为无损区和受损正常区时，则其所对应的预设位移检测阈值的取值为WY1；若扫描区域t为微损区和受损预警区时，则其所对应的预设位移检测阈值的取值为WY3；其余情况则扫描区域t所对应的预设位移检测阈值的取值为WY2；其中，WY3＞WY2＞WY1＞0。
所属类别：	发明专利