應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，其特征在于：包括一處理單元，所述處理單元連接一紅外熱成像儀和一通訊單元，所述紅外熱成像儀用于大壩面板脫空檢查，所述通訊單元用于與一遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通訊。本實(shí)用新型能夠在面板鋼筋布設(shè)層數(shù)越多，鋼筋密度越密，保護(hù)層厚度越小，面板混凝土與墊層區(qū)間的負(fù)相位反射界面更不明顯，探地雷達(dá)通過(guò)圖像無(wú)法識(shí)別面板混凝土區(qū)與墊層區(qū)時(shí)，彌補(bǔ)探地雷達(dá)的最大缺點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大壩面板脫空檢查領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]探地雷達(dá)是利用寬頻帶高頻電磁波信號(hào)探測(cè)介質(zhì)結(jié)構(gòu)位置和分布的非破壞性的探測(cè)儀器，工作時(shí)在雷達(dá)主機(jī)控制下，脈沖產(chǎn)生周期性的毫微秒寬頻帶高頻電磁波信號(hào)并直接饋給發(fā)射天線，經(jīng)由發(fā)射耦合到地下的信號(hào)在傳播路徑上遇到介質(zhì)非均勻體(面)時(shí)，產(chǎn)生反射信號(hào)，位于地面的接收天線在接收到地下回波后直接傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，經(jīng)處理后以電平圖的方式顯示出來(lái)，可用來(lái)判斷地下目標(biāo)的深度、大小、位置等特征參數(shù)。
[0003]大壩面板脫空檢查時(shí)，因?yàn)榇朔N壩體具有強(qiáng)透水性，地下水位線以上的壩體內(nèi)無(wú)自由態(tài)的地下水，所以脫空充填物僅為空氣一種介質(zhì)；對(duì)于非脫空區(qū)，混凝土的下一層介質(zhì)為墊層區(qū)。因此，無(wú)脫空現(xiàn)象時(shí)，面板混凝土與墊層區(qū)、墊層區(qū)與過(guò)渡層的界面反射為負(fù)反射，出現(xiàn)脫空現(xiàn)象時(shí)，界面反射為正反射。相對(duì)于探地雷達(dá)天線，面板表面相對(duì)平整，使得天線與面板的耦合良好，同等傳播和反射條件下發(fā)射和接收信號(hào)的振幅比較一致，也有利于區(qū)分信號(hào)振幅的大小。將探地雷達(dá)圖像分為3種類型:第I種類型是可明顯區(qū)分出鋼筋層正相位反射，和面板混凝土與墊層區(qū)的負(fù)相位反射，第2種類型是可明顯區(qū)分出鋼筋層正相位反射和墊層區(qū)的負(fù)相位反射，但面板混凝土與墊層區(qū)反射界面不明顯或消失，第3種類型是可明顯區(qū)分出鋼筋層正相位反射，但面板混凝土與墊層區(qū)間的負(fù)相位反射界面不存在且被正相位反射取代。探地雷達(dá)最大的缺點(diǎn)就是當(dāng)面板鋼筋布設(shè)層數(shù)越多，鋼筋密度越密，保護(hù)層厚度越小，面板混凝土與墊層區(qū)間的負(fù)相位反射界面更不明顯，圖像無(wú)法識(shí)別面板混凝土區(qū)與墊層區(qū)，也就無(wú)法探討測(cè)出是否存在脫空區(qū)。
[0004]當(dāng)面板鋼筋布設(shè)層數(shù)越多，鋼筋密度越密，保護(hù)層厚度越小，面板混凝土與墊層區(qū)間的負(fù)相位反射界面更不明顯，圖像無(wú)法識(shí)別面板混凝土區(qū)與墊層區(qū)，也就無(wú)法探討測(cè)出是否存在脫空區(qū)。需尋求一種面板鋼筋不會(huì)影響檢測(cè)的新技術(shù)，也就是能把面板下脫空區(qū)內(nèi)的變化在面板上反應(yīng)出來(lái)且能接收到此變化。紅外熱成像技術(shù)是利用面板的正常部位的熱容量與脫空部位的熱容量的不一致，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)正常部位的溫度變化速度不相同，在面板外部就能看到溫度差異，也就實(shí)現(xiàn)了面板下脫空區(qū)內(nèi)的溫度變化速率不同而在面板上反應(yīng)出來(lái)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，其特征在于:包括一處理單元，所述處理單元連接一紅外熱成像儀和一通訊單元，所述紅外熱成像儀用于大壩面板脫空檢查，所述通訊單元用于與一遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通訊。[0007]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述處理單元是一單片機(jī)或ARM模塊。
[0008]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述通訊單元是一 GPRS模塊、wifi模塊或GSM模塊。
[0009]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)程終端是一工業(yè)計(jì)算機(jī)或一手機(jī)終端。
[0010]本實(shí)用新型能夠在面板鋼筋布設(shè)層數(shù)越多，鋼筋密度越密，保護(hù)層厚度越小，面板混凝土與墊層區(qū)間的負(fù)相位反射界面更不明顯，探地雷達(dá)通過(guò)圖像無(wú)法識(shí)別面板混凝土區(qū)與墊層區(qū)時(shí)，彌補(bǔ)探地雷達(dá)的最大缺點(diǎn)。
[0011]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過(guò)具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，包括一處理單元，所述處理單元連接一紅外熱成像儀和一通訊單元，所述紅外熱成像儀用于大壩面板脫空檢查，所述通訊單元用于與一遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通訊。
[0014]優(yōu)選的，所述處理單元是一單片機(jī)或ARM模塊，單片機(jī)型號(hào)可以是AT89C51、AT89S51或MSP430等。所述通訊單元是一 GPRS模塊或wifi模塊，對(duì)應(yīng)的，所述遠(yuǎn)程終端是一工業(yè)計(jì)算機(jī)；所述通訊單元也可以是一 GSM模塊，對(duì)應(yīng)的，所述遠(yuǎn)程終端是一手機(jī)終端。
[0015]紅外熱像技術(shù)能直觀地顯示物體表面的溫度場(chǎng)，不受強(qiáng)光影響，應(yīng)用廣泛，紅外熱成像可以同時(shí)測(cè)量物體表面各點(diǎn)溫度的高低，直觀地顯示物體表面的溫度場(chǎng)，并以圖像形式顯示出來(lái)，由于紅外熱成像是探測(cè)目標(biāo)物體的紅外熱輻射能量的大小而不像微光增強(qiáng)儀那樣處于強(qiáng)光環(huán)境中時(shí)會(huì)出現(xiàn)光暈或關(guān)閉，因此不愛(ài)強(qiáng)光影響，根據(jù)紅外成像這一特點(diǎn)，以及面板的正常部位的熱容量與脫空部位的熱容量的不一致，故在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)正常部位的溫度變化速度不相同，在面板外部就能看到溫度差異。面板厚度不大，面板表面的溫度變化可以影響到下一層介質(zhì)，下層介質(zhì)的溫度也可以通過(guò)面板反映。因而面板內(nèi)的鋼筋對(duì)紅外熱像技術(shù)的影響就很小，正好彌補(bǔ)了探地雷達(dá)最大的缺點(diǎn)。在脫空檢測(cè)中，鋼筋混凝土面板的熱導(dǎo)率最高，墊層區(qū)次之，最后為空氣，且空氣熱導(dǎo)率明顯比其它2種介質(zhì)低。因此在陽(yáng)光照射之下，面板吸收來(lái)自陽(yáng)光的輻射熱量，存在脫空的面板區(qū)域由于空氣熱傳導(dǎo)性能差而使得溫度升高較快，非脫空區(qū)的面板由于熱量易向壩體深部傳導(dǎo)而升高較慢。夜間，不論是脫空區(qū)還是非脫空區(qū)，它們白天吸收的熱量通過(guò)面板向空氣輻射，面板溫度下降，脫空區(qū)面板由于下層空氣熱傳導(dǎo)率低而不易得到壩體熱量補(bǔ)充，溫度較低；非脫空區(qū)的面板由于其下的墊層區(qū)熱傳導(dǎo)率比空氣高而更易得到壩體熱量補(bǔ)充，溫度相對(duì)較高。由此可知，采用紅外熱成像法檢測(cè)面板脫空存在良好的地球物理?xiàng)l件，可普查面板脫空情況。利用下午時(shí)段的高溫異常區(qū)和早晨時(shí)段的低溫異常區(qū)(稱溫度異常區(qū))，從而分析分析溫度異常形成原因，符合因面板下面脫空存在而引起的溫度異常區(qū)解釋的，就認(rèn)定為面板下面存在脫空。
[0016]為了讓一般技術(shù)人員更好的理解本實(shí)用新型的硬件架構(gòu)，下面結(jié)合整體的硬件架構(gòu)對(duì)其工作原理及流程做進(jìn)一步說(shuō)明。[0017]通過(guò)使用紅外熱成像儀對(duì)大壩面板進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)通訊單元將采集到的紅外熱圖像傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端進(jìn)行識(shí)別。遠(yuǎn)程終端在對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行處理可分為6個(gè)基本步驟:
[0018](I)查看面板的紅外熱圖像，將面板表面顏色較深或殘余物較多的區(qū)域范圍，稱虛異常區(qū)；
[0019](2)查找下午時(shí)段的高溫異常區(qū)和早晨時(shí)段的低溫異常區(qū)，稱溫度異常區(qū)；
[0020](3)將紅外熱成像無(wú)溫度異常的區(qū)域，判定為紅外非異常區(qū)；
[0021](4)分析溫度異常形成原因(包括面板表面顏色較深或殘余物較多的外觀原因在內(nèi))，如面板表面顏色較深非脫空引起的異常，則將相應(yīng)的區(qū)域判定為紅外非異常區(qū)；
[0022](5)如果溫度異常區(qū)不在虛異常區(qū)之內(nèi)，或者高、低溫異常區(qū)無(wú)法吻合且可解釋為脫空引起，則該溫度異常區(qū)域定為紅外異常區(qū)；
[0023](6)最后圈定紅外非異常區(qū)和紅外異常區(qū)的范圍界線。
[0024]上列較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，其特征在于:包括一處理單元，所述處理單元連接一紅外熱成像儀和一通訊單元，所述紅外熱成像儀用于大壩面板脫空檢查，所述通訊單元用于與一遠(yuǎn)程終端進(jìn)行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述處理單元是一單片機(jī)或ARM模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述通訊單元是一 GPRS模塊、wifi模塊或GSM模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于大壩面板脫空檢查的紅外熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述遠(yuǎn)程終端是一工業(yè)計(jì)算機(jī)或一手機(jī)終端。
【文檔編號(hào)】G01V8/10GK203490378SQ201320628298
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】張福良, 楊海云 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院