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国研院研发远距离裂缝量测系统 协助自行侦察屋况
Dressing udstyr   2016年05月10日 星期二 浏览人次: [6063]

台湾地震频仍,你家的房子是否也在大地震后出现一些微小的裂缝?这些裂缝是否会影响到房子的耐震度?我们又该如何确认自家房屋是否安全?

国研院创新发明「远距离裂缝量测系统」,帮助民众及各单位检测专家快速有效地远距离量测裂缝大小,让危险的裂缝无所遁形,确保安全。
国研院创新发明「远距离裂缝量测系统」,帮助民众及各单位检测专家快速有效地远距离量测裂缝大小,让危险的裂缝无所遁形,确保安全。

台湾位于地震带,每年发生超过千次有感地震,各地房屋、大楼、校舍、桥梁难免发生损坏而产生裂缝。一般是透过目视观察及辅助量测工具来检测裂缝,记录其宽度、长度、发生位置和分布间隔距离等资讯,可以初步判定建筑物或桥梁的劣化或损伤程度。因此,如何有效量测裂缝,并适时进行修补处理,攸关国人的生命与财产安全。

国家实验研究院高速网路与计算中心(国网中心)、地震工程研究中心(国震中心)及仪器科技研究中心(仪科中心)创新发明「远距离裂缝量测系统」,帮助民众及各单位检测专家快速有效地远距离量测裂缝大小,让危险的裂缝无所遁形,确保民众住得安心、行得安全。

目前量测建筑物裂缝的方式多为接触式,必须将市售​​裂缝测量尺或听筒式测量仪器靠在裂缝上进行量测;虽然也有进口的远距离量测仪器,但操作非常复杂、缓慢,且售价极为昂贵。

「远距离裂缝量测系统」为自行研发的远距离裂缝量测技术,其核心技术为「雷射定位摄影量测技术」,基本原理是利用雷射的强聚光与准直特性,将四个排列成矩形的雷射光点投射到裂缝旁边,然后拍照,将裂缝和雷射光点同时拍入;接着进行分析与计算,即可算出裂缝长度与宽度。

「远距离裂缝量测系统」采用远距离量测裂缝的方式,最远可量测50公尺(约15层楼高)外的裂缝,具有操作简单、快速、成本低廉三大优点。目前有智慧型手机版、智慧型相机版、单眼相机版三种,只要下载国网中心开发的Crackphone App,一般民众即可自己动手量测裂缝,记录裂缝的宽度、长度等资讯,以提供给专业人士,进行进一步鉴定或补强,确保房屋安全。检测专家则可更安全而有效地量测如桥梁或高楼大厦等既高且远、难以到达的裂缝或角落,掌握原本无法或不易取得的裂缝数据,提升国人居住及行车安全。

裂缝资料上云端 主动提醒民众注意

很多微小裂缝刚开始并不起眼,但累积一段时间之后,可能变成危害建筑物安全的元凶。有鉴于此,国研院国网中心准备进一步开发云端裂缝系统,帮助民众长期记录每条裂缝于不同时间的数据,并可自动分析比对,当系统察觉某一条或某几条裂缝的变化异常时,将主动发出警讯通知民众进行必要处置。

未来更希望能让此系统与台湾地理资讯系统结合,记录每条裂缝所在地点与邻近相关裂缝的连动变化情况,如此将可进行大区域或小区域之诊断分析,帮助国内各相关单位掌握为数甚多且变化复杂的各大小裂缝变动情形,达到事前防范的效果。

保障居住安全 实用性与学术价值皆获肯定

目前「远距离裂缝量测系统」已获得学研界如国震中心、产业界如林同棪、台湾世曦、万鼎等工程顾问公司之肯定与支持,国震中心更已规划将此纳为桥梁防灾管理系统中的裂缝检测模组,可作为各地桥梁检测之必备工具。此系统已获得台美等地之创新专利,并获得2015台北国际发明展最高荣誉-铂金奖、中国土木水利工程学会104年度论文奖,以及104年度测量工程论文之特优奖,其实用性与学术价值皆获肯定。

今年2月的美浓大地震在台湾造成惨痛损失,4月日本熊本及厄瓜多大地震更造成大量建筑物倒塌。政府已经启动安家固园方案,积极进行老屋健检,即将上任的蔡英文总统也表示全台老旧建筑物必须逐一检测以确保安全。惟国内老旧屋舍超过75万栋以上,老旧桥梁亦超过2万7千座,国研院国网中心研发之「远距离裂缝量测系统」具有快速、好操作、成本低、远距离量测等优点,可以为国家节省可观的人力物力,收事半功倍之效。有了这套系统,民众就可以量测自家房屋的裂缝,做到「自己的房屋自己保护」,共同建构台湾为更安全安心的社会。

附注:如何进行远距离裂缝量测

要量测裂缝长度与宽度,必须满足两个条件:与墙面垂直、有参考尺标。

「远距离裂缝量测系统」是在手机或相机的矩形外壳四个角落装上雷射模组,投射雷射光当作定位点。雷射光可以直线行进很远距离而保持聚焦,因此在拍摄影像中,会维持原来的蓝色矩形(请见右图);但实际上,由于墙壁和拍摄者并非垂直,因此实际投射在墙上的雷射光点(垂直墙面观测的话)是红色四边形。

在拍摄裂缝前,手机或相机必须先垂直对着墙面,进行归零,此时手机或相机会记录拍照的起始角度;然后转动手机或相机,对裂缝拍照,手机或相机会记录镜头的角度变化,即可将蓝色矩形校正为垂直墙面观测到的红色四边形,裂缝的影像也会同时修正为垂直墙面观测到的影像,此即裂缝的真实影像。

由于拍照时裂缝和四个雷射光点必须同时入镜,四个雷射光点构成的红色四边形即为参考尺标,手机或相机会计算裂缝影像和红色四边形的比较结果,如此即可算出裂缝的真实长度与宽度。

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