一种住宅缺陷监测系统及方法与流程

本发明涉及墙体监测，尤其涉及一种住宅缺陷监测系统及方法。分类号：g01n。

背景技术：

1、薄抹灰外墙外保温系统是目前我国住宅工程采用的主要墙体保温形式，特别是在北方采暖地区。在薄抹灰外墙外保温系统的施工过程中，存在的典型质量缺陷包括锚栓安装不规范、保温板粘结面积不足和外保温系统面层不平整。

2、当前住宅外墙通常采用人工敲击法和红外热成像法进行监测，人工敲击法需借助吊篮等辅助设备靠近被测建筑物外墙，监测效率低、危险系数大；红外热成像是一种非接触式无损监测技术，对于外立面缺陷的大面积普查具有一定的意义，但该技术会很大程度地受限于天气情况，需要在晴天且外墙存在明显升温或降温的时间段内进行拍照，难以满足各种监测需求。

3、cn110793643a公开了一种外墙保温钉的热红外检测方法及系统，其包括以下步骤：步骤一、将待检测的墙体规划成若干区域，随机选取若干区域作为检测取样区域；步骤二、利用加热源对检测取样区域进行加热，加热源为太阳光或加热装置，若采用加热装置，则调整加热装置位置并打开加热装置的加热器，以实现对检测取样区域进行加热；步骤三、对检测取样区域加热至保温层升温后，使用热红外成像仪拍摄得到热成像，并利用无线通信装置实时传回热成像；步骤四、当传回清晰图像后，撤掉热红外成像仪、加热装置，最终得出整个墙体的检测数据，达到能够不受制于高空或拐角等条件，便能对墙体进行加热，而对保温钉进行热红外检测的效果。

4、该现有技术利用加热源对检测取样区域进行加热，克服了利用红外热成像技术进行监测会受限于天气情况的缺陷，但该现有技术需要利用吊绳来调节加热源的位置，其灵活性很差；而且该现有技术的加热源和热红外成像仪是独立控制的，基本只能做到“加热-成像”的单级操作，无法实现统筹规划，容易造成监测过程的混乱和资源的浪费。此外，该现有技术的检测取样区域为随机选取的，但不论是人为随机选取还是算法随机选取，都是一种“伪随机”事件，并不能真的实现随机选取过程，从而使得该现有技术根据选取的检测取样区域的热成像结果推导出的整个墙体的监测数据并不一定具有真实性和可靠性。

5、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、墙体结构安全检测是建筑安全检测的重要过程之一，现有技术中已经出现尝试基于模型标记数据对墙体结构是否安全进行自动分析的技术方案。例如，公开号为cn113075296a的专利文献公开了一种基于声波检测和bim模型的外墙结构安全检测方法、装置，该技术方案通过外墙结构安全检测操作平台构建待检测墙体的三维建筑信息模型，并在检测现场将检测数据直接标记到三维建筑信息模型中的对应墙体的指定区域处，并根据不同墙体粘结力具有不同的敲击声波特性，对墙体粘结力情况进行分类识别。该技术方案虽然能够实现对墙体粘结力情况进行分类识别，但无法判断位于内部的保温层的缺陷。针对现有技术之不足，本发明提供了一种住宅缺陷监测系统及方法，以解决上述至少部分技术问题。

2、本发明公开了一种住宅缺陷监测系统，其包括：

3、多种监测单元，用于利用不同的监测手段对目标住宅的外墙面进行监测；

4、分析单元，用于接收各监测单元获取的监测信号，并经过数据处理以评估住宅的外墙缺陷。

5、优选地，分析单元能够针对目标住宅的待监测的外墙面进行建模并划分区域，以驱动第一监测单元按照根据分析单元在划分的各区域中所选取的采集点位而规划的移动路线沿外墙面的任意延伸方向移动，第一监测单元在移动过程中所采集的声音信号能够经分析单元的数据处理，以得到能够表征待监测的外墙面的粘结性缺陷的监测结果，其中，分析单元能够基于得到的监测结果确定第一监测单元的移动路线和/或确定用于获取红外图像的第二监测单元的采集路线。与上述现有技术相比，本发明中的粘结性缺陷的监测结果能够作为后续不同监测单元的路线的确定依据。基于上述区别技术特征，本发明所要解决的技术问题是如何实现对具有保温层的外墙面的粘结性缺陷的监测。具体地，本发明中保温板粘结面积不足的缺陷可能是找平砂浆与主体墙空鼓、保温板粘结方式不正确等原因造成的，仅依靠外墙面的声音监测无法准确反映保温板粘结的缺陷情况。因此，在针对具有保温层的墙面结构进行监测时，仅依靠现有技术中的声音监测手段无法准确反映出墙体结构的状态。本发明通过第一监测单元和第二监测单元的联合监测，能够实现对具有保温结构的外墙面缺陷的全面准确监测。

6、根据一种优选实施方式，由分析单元确定的第一监测单元采集声音信号的移动路线能够在调整事件被触发时由分析单元进行调整，其中，调整事件能够在第一监测单元到达预定的采集点位、但未采集到符合要求的监测信号时被触发。

7、优选地，调整事件被触发时，分析单元可以将异常采集点位进行标记，以使得在该第一监测单元完成既定的移动任务后再重新根据所有的异常采集点位重新规划出一条补充路径，并使得第一监测单元再根据规划的补充路径完成新的移动任务；分析单元也可以立即重新规划出一条包含在前序时刻发现的异常采集点位的移动路线，以使得该第一监测单元可以根据重新规划的移动路线完成新的移动任务，直至所有采集点位被历遍。优选地，若任一采集点位因采集结果异常而触发调整事件后仍无法采集到符合要求的监测信号，可以向分析单元发出警示信号，并跳过该异常点位以继续执行剩余的移动任务。基于与上述现有技术相比具有区别的实施方式，本发明所要解决的技术问题是如何对第一监测单元的移动路线进行调整。本发明的分析单元能够根据待监测墙面的结构特征确定若干采集点位，其中，分析单元可以采用如下方式确定采集点位，即先对待监测墙面进行建模或输入待监测墙面的模型数据，以获取待监测墙面的虚拟模型，再将虚拟模型置入坐标系中，以使得虚拟模型中的任意位置均可找到对应的坐标，然后根据待监测墙面的结构特征将该虚拟模型划分为若干区域，最后在划分出的各区域中分别选取至少一个点位，以形成点位坐标集。优选地，分析单元在划分出的各区域中分别选取的点位可以是各区域的几何中心点，以使得相邻采集点位之间的间距大致相同，从而避免部分采集点位过密而部分采集点位过疏的情况。

8、根据一种优选实施方式，第一监测单元所配置的第一功能模块能够以滑动部件与待监测的外墙面接触的方式贴靠在该待监测的外墙面上移动，以使得采集部件能够敲击该待监测的外墙面并捕捉反馈的声音信号。

9、根据一种优选实施方式，第一监测单元在配置有第一功能模块的相对另一侧端部设置有用于对待监测的外墙面的部分区域进行加热的第二功能模块，其中，分析单元能够从待监测的外墙面中选取部分区域作为第二监测单元的待监测区域，并从待监测区域中确定需要利用第二功能模块进行加热的部分区域。现有技术中已经出现尝试应用红外成像检测外墙保温系统缺陷的技术方案。例如，公开号为cn116794063a的专利文献公开了一种应用红外成像检测外墙保温系统缺陷的检测方法，该方法根据墙体的大小，规划并选定若干检测区域，加热完毕后，通过红外热像仪、高清摄像机和三维激光扫描仪对墙体进行拍摄，根据红外热像仪对墙体拍摄所得到热成像以及高清摄像机对墙体拍摄所得到的图像对墙体的保温层的缺陷进行分析，根据三维激光扫描仪对墙体拍摄所得到墙体的表面点坐标，通过计算分析出墙体的平整度，针对平整度值起伏较大的区域再次进行红外热像仪拍摄，然后将拍摄形成的热成像传回并再次分析，从而能够精确地找到墙体的保温层的缺陷位置。该技术方案中通过加热器对墙体进行加热，监测与加热过程是完全分离的，无法对加热所反映的墙面参数信息进行及时监测，从而降低了墙面热红外成像图像监测信息的准确度。

10、优选地，利用第二功能模块对外墙面进行加热的目的在于通过对外墙面进行加热，使得保温钉与其他材质产生较大的温差，从而使得第二监测单元在进行热红外成像时所获取的图像清晰。基于与上述现有技术相比具有区别的实施方式，本发明所要解决的技术问题是如何对保温层的缺陷进行准确监测。本发明如此设置是因为通常在保温层外面还有外墙层，若直接进行热红外成像，保温层的内部难以成像，而利用加热后的保温板材和保温钉之间存在的温差就可以通过热红外成像技术看到保温钉的状态，从而判断保温层的缺陷。

11、由于对外墙面进行加热费时费力，考虑到时间成本和金钱成本，通常不会对整个外墙面进行加热和成像，而是会从中选取部分区域进行监测，其中，被选取的区域可称之为待监测区域。优选地，待监测区域可由分析单元选取，其中，分析单元所选取的待监测区域为分析单元在确定采集点位时对待监测墙面的虚拟模型进行划分后所得到的若干区域中的一个或多个，即分析单元仍会沿用前序步骤中的区域划分方案，并从该方案中确定一个或多个区域作为待监测区域。cn116794063a需要通过在3d坐标系内组合所采集的点坐标以得到外立面点云图，并计算整个点云图所构成面的起伏程度得到墙体的平整度，并针对平整度值起伏较大的区域再次进行红外热像仪拍摄，然后将拍摄形成的热成像传回并再次分析，从而能够精确地找到墙体空鼓缺陷的位置。也即是说，该技术方案根据热红外成像所获得的图像信息必须结合具体的墙面平整度值起伏信息才能实现准确的缺陷定位，这与本发明通过声音监测与热红外成像监测进行缺陷监测的方式显著不同，即便是将上述现有技术进行结合，其也无法获得本发明的上述技术方案。

12、根据一种优选实施方式，分析单元能够以如下方式选取待监测区域：

13、分析单元能够基于平整性、粘结性和随机性中的一个或多个参数确定待监测的外墙面上各区域的优先级排序，并根据所需进行监测的区域数量按照优先级从高到低的顺序进行依次选取，其中，随机性参数能够由分析单元基于算法随机生成。

14、保温钉是否存在缺陷通常难以通过简单的方式直接监测，尤其是在利用红外热成像法进行监测时，若依靠太阳光对外墙面进行加热，则会很大程度地受天气情况的影响；若依靠外部加热装置对外墙面进行加热，出于成本等多种因素的考量，不会对整个外墙面进行加热后监测。因此如何选取待监测区域是当前急需解决的关键性问题。若待监测区域选取不恰当，将使得整个监测结果不具备准确性和可靠性。

15、本发明之所以考虑平整性参数和粘结性参数，其原因在于：若一块区域已确认存在平整性缺陷和/或粘结性缺陷，则该区域中的保温钉存在缺陷的概率较高；而且为避免多种缺陷的叠加作用造成外墙外保温系统的加速破坏，针对已出现缺陷的区域进行进一步的监测是很有必要的。

16、本发明之所以考虑随机性参数，其原因在于：存在保温钉缺陷的区域有可能并不存在其他类型的缺陷，若仅针对存在其他类型的缺陷的区域进行热红外成像，则很容易造成漏检；而如果仅采用随机选取的方式，例如现有技术cn110793643a，其通过随机选取若干个数字并对应到相应区域作为检测取样区域，从而只检测随机选取的局部区域以得到整体的检测结果，但根据公知常识可知，一般由计算机生成的随机数都是伪随机数，而人们是无法自行判断一组数据的随机性的，这就会使得看似随机选取的若干个数字仍是存在底层逻辑的，无法实现真正的随机性，进而可能因此造成漏洞。

17、根据一种优选实施方式，分析单元能够利用第三监测单元获取的三维激光扫描图像建立对应于待监测的外墙面的虚拟模型，其中，分析单元从三维激光扫描图像中提取的三维点云数据能够被用于评估待监测的外墙面的平整性缺陷，以确定各区域的平整性参数。

18、根据一种优选实施方式，分析单元能够以如下方式从待监测区域中确定需要进行加热的部分区域：

19、分析单元能够根据监测实况对各个被选取的待监测区域进行分析和标记，其中，监测实况包含当前监测任务的执行时段、执行地点、根据上述执行时段和执行地点所获取的天气情况、目标住宅各外墙面的朝向；

20、分析单元能够根据当前监测任务的目标住宅的周边实体的模型数据对待监测区域的分类进行调整。

21、根据一种优选实施方式，分析单元能够根据待监测区域的分类及其所属采集点位的坐标规划出第一监测单元的移动路线和第二监测单元的采集路线，其中，分析单元在进行路线规划时是以优先满足第二监测单元的最优采集路线进行的。

22、本发明还公开了一种住宅缺陷监测方法，其包括如下步骤：

23、获取待监测的外墙面的三维激光扫描图像，以用于对待监测的外墙面进行建模并划分区域；

24、从获取的三维激光扫描图像中提取用于评估待监测的外墙面的平整性缺陷的三维点云数据，以确定各区域的平整性参数；

25、在划分得到的各区域中选取采集点位并对各采集点位的声音信号的采集顺序进行规划；

26、根据规划的采集顺序进行声音信号的采集，以确定各区域的粘结性参数；

27、从待监测的外墙面中选取部分区域作为待监测区域，并从待监测区域中确定需要进行加热的部分区域；

28、针对待监测区域进行加热顺序和/或监测顺序的规划；

29、对满足升温需求的待监测区域进行红外热成像，以得到红外图像。

30、根据一种优选实施方式，从待监测的外墙面中选取部分区域作为待监测区域能够以如下方式执行：

31、基于平整性、粘结性和随机性中的一个或多个参数确定待监测的外墙面上各区域的优先级排序，并根据所需进行监测的区域数量按照优先级从高到低的顺序进行依次选取，其中，随机性参数能够基于算法随机生成。