[发明专利]基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测系统及方法，解决了对于外立面的健康监测研究少，传统针对建筑物健康监测的技术难以推广应用的问题，其技术方案要点是包括设置有若干个标靶形成基准三维空间坐标系的标靶系统、扫描被监测建筑外立面以获取外立面三维点云数据的激光扫描仪本体、对激光扫描仪本体进行位置调整及安装固定的固定支座、用于将外立面三维点云数据进行实时传输的无线数据传输系统、进行数据处理获取外立面健康监测结果的健康监测平台，本发明的一种基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测系统及方法，能够实现建筑外立面的非接触式健康监测和缺陷变化量的定量化识别，利于外立面风险的精细化评估。

技术领域

本发明涉及建筑物健康监测技术，特别涉及一种基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测系统及方法。

背景技术

上世纪90年代末，我国开始大面积推广外墙外保温层和装饰层，但由于材料吸水性强、外墙反复热胀冷缩和外墙老化，外墙外保温层和装饰层胀裂脱落现象严重。建筑外立面脱落隐患已经成为了社会热点难题，引起了社会各界的广泛关注。

当前建筑外立面通常采用人工敲击法和红外热成像法进行定性检测，人工敲击法需借助吊篮、爬墙机器人等辅助设备靠近被检建筑物外墙，检测效率低、危险系数大；红外热成像是一种非接触式无损检测技术，对于外立面缺陷的大面积普查具有一定的意义，但该技术需要选定晴天外墙升温或降温时间段进行拍照，且需技术人员对红外照片进行后处理才能判定缺陷，时效性差。同时，我国关于建筑外立面安全性健康监测技术的研究较少，尚处于空白阶段。

传统的建筑物健康监测技术采用传感器对风、温度、地震等外部荷载作用和位移、加速度、应力、裂缝等外部荷载作用效应进行多模态实时或定期监测，通过处理监测数据诊断结构的健康状况，并对结构的安全性进行预测。不同于外立面检测技术，健康监测可以实现外立面安全性的在线监控和自动评估，时效性强，但传统的监测技术需要在外墙布置大量的传感器采集数据，费时费力，经济成本高，不利于在高层和超高层建筑中推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测系统及方法，能够实现建筑外立面的非接触式健康监测和缺陷变化量的定量化识别，利于外立面风险的精细化评估。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测系统，包括有：

标靶系统，设置有若干个标靶，各标靶位置形成基准三维空间坐标系；

激光扫描仪本体，扫描被监测建筑外立面，获取外立面三维点云数据；

固定支座，对激光扫描仪进行位置调整及安装固定；

无线数据传输系统，用于将获取的外立面三维点云数据进行实时传输；

健康监测平台，接收外立面三维点云数据，进行数据处理获取外立面健康监测结果。

一种基于三维激光扫描的建筑外立面健康监测方法，包括有以下步骤：

S1、根据被监测建筑外立面的位置和面积，选定三维激光扫描的测站位置和次数；依据每一测站位置，确定标靶系统并粘贴标靶；

S2、调试激光扫描仪本体激光信号，设置扫描精度进行被监测建筑外立面的自动扫描，获取外立面三维点云数据；

S3、通过无线传输模块将外立面点云数据实时传输至健康监测平台，进行点云滤波、配准、分割和拼接处理，建立外立面三维数字化模型，生成平整度图和等高线图，定量化识别缺陷位置和尺寸；

S4、通过标靶配准，以首次激光扫描点云数据为基准进行偏差分析，定量计算缺陷的位置和尺寸随时间的变化量；