本實(shí)用新型涉及土木工程超高層建筑結(jié)構(gòu)健康和安全檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于紅外成像和無人機(jī)超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)巡檢系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進(jìn)程的加快以及現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)安全技術(shù)體系日漸成熟，當(dāng)前超高層建筑在我國眾多地區(qū)已經(jīng)越來越普遍。超高層建筑區(qū)別于高層建筑的界定高度一般取定100米，即100米以上的高層建筑稱為超高層建筑。根據(jù)高層建筑國際交流委員會(huì)發(fā)布的《中國超高層建筑信息數(shù)據(jù)庫階段性總結(jié)報(bào)告》顯示，截至2015年10月，國內(nèi)200m以上已建成及封頂?shù)某邔咏ㄖ簧儆?85幢，在建的200m以上的超高層建筑多達(dá)317座，在建超高層建筑中高度最高達(dá)到729m。

這些超高層建筑一般采用玻璃幕墻作為外維護(hù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴Ａ瑫r(shí)具備透光、高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久等特點(diǎn)，這是其他材料所不具備的。玻璃透明，因此玻璃幕墻可以滿足建筑采光和建筑藝術(shù)的要求；玻璃的抗壓強(qiáng)度可達(dá)300N/mm2，抗拉強(qiáng)度可達(dá)150N/mm2，除鋼材外，其他建筑材料難以相比；玻璃幾乎不受大氣的腐蝕，無須任何防腐措施。更為可貴的是，幕墻玻璃的厚度很小，超高層建筑中所用的玻璃通常單片厚度不超過10mm，中空玻璃兩片總厚度不超過20mm，雙夾膠中空玻璃的總厚度不超過40mm。這樣一來，幕墻結(jié)構(gòu)包括玻璃和金屬支承結(jié)構(gòu)的總重量約為35~120kg/m2，遠(yuǎn)小于普通填充墻的重量。超高層建筑玻璃幕墻的重量通常只占建筑總重量的1/100~1/120。

玻璃幕墻在超高層建筑中得到大量使用，其安全性問題也不容忽視。在幕墻施工過程中，需要檢查連接件、絕緣片、緊固件、螺絲、預(yù)埋件等，檢測量包括規(guī)則、數(shù)量等。螺栓應(yīng)有防松脫措施。連接件和預(yù)埋件表面的防腐層。根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》，在竣工驗(yàn)收一年后，應(yīng)對幕墻工程進(jìn)行一次全面檢查，此后每五年應(yīng)檢查一次。而對于玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)相連的關(guān)鍵部位，即連接節(jié)點(diǎn)，更應(yīng)該進(jìn)行細(xì)致精確的檢查。傳統(tǒng)的檢測方法需要人工檢測，工作量大，作業(yè)環(huán)境惡劣，檢測效率和可靠性低，容易受檢測人員的主觀性判斷影響。

所以，如何設(shè)計(jì)一種基于紅外成像和無人機(jī)超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)巡檢系統(tǒng)，成為我們當(dāng)前要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于紅外成像和無人機(jī)超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)巡檢系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種基于紅外成像和無人機(jī)超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)巡檢系統(tǒng),包括機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器、GPS定位模塊、存儲(chǔ)模塊、紅外攝像模塊、步進(jìn)電機(jī)、云臺(tái)、飛行控制模塊、云臺(tái)控制模塊、無線通訊模塊、地面控制模塊、紅外處理模塊和紅外顯示模塊，所述GPS定位模塊、所述存儲(chǔ)模塊、所述機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器、所述云臺(tái)控制模塊、所述紅外處理模塊均安裝在無人機(jī)上，且均通過信號線與所述飛行控制模塊連接，所述云臺(tái)通過機(jī)械連接牢固安裝在所述無人機(jī)的底艙，所述步進(jìn)電機(jī)安裝在所述云臺(tái)上，所述紅外攝影模塊固定在所述云臺(tái)上，所述地面控制模塊通過所述無線通訊模塊與所述飛行控制模塊連接，所述GPS定位模塊和所述機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器單向連接所述飛行控制模塊，所述紅外處理模塊和所述紅外顯示模塊電性連接所述地面控制模塊，所述云臺(tái)控制模塊電性連接所述步進(jìn)電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述紅外攝像模塊為固定式紅外熱像儀，且通過TCP/IP協(xié)議與所述紅外處理模塊通信連接。

進(jìn)一步的，所述無線通訊模塊是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或WIFI。

進(jìn)一步的，所述紅外處理模塊是用于提取超高層玻璃幕墻的連接節(jié)點(diǎn)部位的紅外圖像的處理模塊。

進(jìn)一步的，所述紅外顯示模塊是用于顯示紅外處理模塊提取的紅外圖像的顯示模塊。

進(jìn)一步的，所述存儲(chǔ)模塊為特制硬盤，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間為2T。

進(jìn)一步的，所述地面控制模塊包括航線模式和手動(dòng)模式。

進(jìn)一步的，所述地面控制模塊的一端連接有智能路徑優(yōu)化模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：該種基于紅外成像和無人機(jī)超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)巡檢系統(tǒng)，使用無人機(jī)搭配紅外攝影模塊進(jìn)行超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)檢測，只需要檢測人員遠(yuǎn)程或場外協(xié)助進(jìn)行即可，作業(yè)環(huán)境更加安全；使用無人機(jī)進(jìn)行巡檢，可明顯提高連接節(jié)點(diǎn)檢測效率；使用識別算法對連接節(jié)點(diǎn)的紅外圖像進(jìn)行識別，與正常狀況進(jìn)行對比，消除人工識別的主觀性因素；使用群體智能與仿生算法進(jìn)行無人機(jī)集群路徑分配，提高檢測效率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖中：1、機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器；2、GPS定位模塊；3、存儲(chǔ)模塊；4、紅外攝像模塊；5、步進(jìn)電機(jī)；6、云臺(tái)；7、飛行控制模塊；8、云臺(tái)控制模塊；9、無線通訊模塊；10、地面控制模塊；11、紅外處理模塊；12、紅外顯示模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種基于紅外成像和無人機(jī)超高層玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)巡檢系統(tǒng)：包括機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器1、GPS定位模塊2、存儲(chǔ)模塊3、紅外攝像模塊4、步進(jìn)電機(jī)5、云臺(tái)6、飛行控制模塊7、云臺(tái)控制模塊8、無線通訊模塊9、地面控制模塊10、紅外處理模塊11和紅外顯示模塊12，GPS定位模塊2、存儲(chǔ)模塊3、機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器1、云臺(tái)控制模塊8、紅外處理模塊11均安裝在無人機(jī)上，且均通過信號線與飛行控制模塊7連接，云臺(tái)6通過機(jī)械連接牢固安裝在無人機(jī)的底艙，步進(jìn)電機(jī)5安裝在云臺(tái)6上，紅外攝影模塊4固定在云臺(tái)6上，地面控制模塊10通過無線通訊模塊9與飛行控制模塊7連接，GPS定位模塊和機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器1單向連接飛行控制模塊7，紅外處理模塊11和紅外顯示模塊12電性連接地面控制模塊10，云臺(tái)控制模塊8電性連接步進(jìn)電機(jī)5。

進(jìn)一步的，紅外攝像模塊4為固定式紅外熱像儀，且通過TCP/IP協(xié)議與紅外處理模塊11通信連接，便于進(jìn)行紅外圖像傳輸。

進(jìn)一步的，無線通訊模塊9是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或WIFI，以便于無人機(jī)與地面控制模塊10之間進(jìn)行飛行指令和紅外圖像數(shù)據(jù)的傳輸。

進(jìn)一步的，紅外處理模塊11是用于提取超高層玻璃幕墻的連接節(jié)點(diǎn)部位的紅外圖像的處理模塊，便于進(jìn)行紅外圖像處理。

進(jìn)一步的，紅外顯示模塊12是用于顯示紅外處理模塊提取的紅外圖像的顯示模塊，便于進(jìn)行紅外圖像顯示。

進(jìn)一步的，存儲(chǔ)模塊3為特制硬盤，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間為2T，用于存儲(chǔ)紅外圖像數(shù)據(jù)以及連接節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，存儲(chǔ)信息可以實(shí)時(shí)通過無線通訊模塊9傳輸給地面紅外處理模塊11，也可以在無人機(jī)降落后通過數(shù)據(jù)線導(dǎo)出。

進(jìn)一步的，地面控制模塊10包括航線模式和手動(dòng)模式，在所述航線模式情況下，在確定參照位置后，可預(yù)先優(yōu)化飛行路線，自動(dòng)避開可能遭遇的障礙（如挑梁），完成連接節(jié)點(diǎn)的檢測；在所述航線模式情況下，可使用多臺(tái)無人機(jī)組成無人機(jī)巡檢集群，各無人機(jī)將各自位置信息及飛行狀態(tài)信息通過無線通訊模塊9傳輸給地面控制模塊10后，地面控制模塊通過群體智能與仿生算法（如蜂群算法）實(shí)現(xiàn)各無人機(jī)的路徑分配；在所述手動(dòng)模式情況下，需要檢測人員根據(jù)目測或根據(jù)紅外顯示模塊12顯示畫面進(jìn)行手工操作。

進(jìn)一步的，地面控制模塊10的一端連接有智能路徑優(yōu)化模塊，在對玻璃幕墻連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行巡檢之前，地面控制模塊中需將玻璃幕墻形成數(shù)字信息模型，以便于后續(xù)的智能算法進(jìn)行最優(yōu)路徑搜索。

工作原理：無人機(jī)起飛時(shí)，通過地面控制模塊10通過無線通訊模塊9將起飛指令傳輸給飛行控制模塊7，無人機(jī)開始起飛。在航行過程中，飛行控制模塊7由信號線獲取GPS定位模塊2、機(jī)載運(yùn)動(dòng)傳感器1中無人機(jī)飛行位置、速度及加速度信息，接受地面控制模塊10傳輸?shù)娘w行指令進(jìn)行飛行。

無人機(jī)飛行過程中，當(dāng)檢測人員通過紅外顯示模塊12識別出連接節(jié)點(diǎn)位置時(shí)，通過地面控制模塊10發(fā)出懸停指令，通過無線通訊模塊9傳輸給飛行控制模塊11，控制無人機(jī)懸停。無人機(jī)懸停完成之后，飛行控制模塊7將獲取GPS2信息，將節(jié)點(diǎn)位置信息保存在存儲(chǔ)模塊3。地面控制模塊10發(fā)出鏡頭調(diào)整指令，通過無線通訊模塊10傳輸給云臺(tái)控制模塊8，微調(diào)紅外攝像模塊4的角度位置，使得連接節(jié)點(diǎn)在紅外顯示模塊12中顯示在圖像中心。

攝像過程中，紅外攝像模塊4將拍攝得到的連接節(jié)點(diǎn)圖像保存在存儲(chǔ)模塊3，并實(shí)時(shí)通過無線通訊模塊9傳輸給紅外處理模塊11，并通過紅外顯示模塊12進(jìn)行顯示，方便檢測人員進(jìn)行監(jiān)測。

通過識別算法實(shí)現(xiàn)的將實(shí)測連接節(jié)點(diǎn)的紅外圖像與正常狀況下的連接節(jié)點(diǎn)的紅外圖像進(jìn)行對比，能夠排除檢測人員主觀性判斷的影響，連接節(jié)點(diǎn)判斷完成后，地面控制模塊10發(fā)出飛行指令，通過無線通訊模塊9傳輸給飛行控制模塊7，繼續(xù)飛行至下一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。