一种基坑壁渗漏水图像生成装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及工程模型试验与图像采集技术领域，尤其涉及一种基坑壁渗漏水图像生成装置及其使用方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展和人口的逐渐增多，地下空间的开发规模越来越大，基坑工程是地下空间开发的重要工程活动。由于地下水位较高，基坑内壁经常发生渗水、漏水，严重时将导致墙后土体流失，坑壁围护结构开裂，支护结构失稳，对工程安全形成巨大威胁。所以，在基坑工程施工过程中及时发现坑壁的渗漏水并迅速评估风险程度、采取相应工程措施具有重要意义。然而，在实际施工过程中，工人和管理人员不可能时刻关注坑壁的渗漏水情况，一些初期的渗漏水问题也难以及时发现；若渗漏水发生在夜间停工时、或者发生在光线较暗处，则更难发现渗漏水情况。

目前，信息化施工快速发展，通过摄像机对基坑工程各个环节进行实时监控已经广泛应用。然而，从采集的图像中识别基坑壁是否存在渗漏水情况则需要先进的图像识别方法支撑。其中，人工智能领域的深度学习方法是实现图像中对象识别的一种智能方法。深度学习方法的实现需要获得大量坑壁正常状态和渗漏水状态的照片用于训练深度神经网络。然而，实际工程中发生坑壁渗漏的情况毕竟是少数，依靠实际工程发生渗漏水情况而采集照片数量有限，难以满足深度神经网络训练的图片数量需求。因此，如何获取大量的坑壁非渗漏水状态和渗漏水状态照片，构建足够大的样本数据库成为基坑壁渗漏水智能监测的关键。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基坑壁渗漏水图像生成装置及其使用方法，该装置可以模拟出在一套基坑壁渗漏装置同时采集了在不同光照条件、不同水压下采取不同拍摄角度获得的渗漏水图像，所述基坑壁渗漏装置中的模拟坑壁可以替换为不同材质、不同裂缝形态的模拟坑壁，实现了大量基坑壁渗漏水图像的采集。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案如下：

一种基坑壁渗漏水图像生成装置，包括模型箱、模拟坑壁、加压泵、相机及控制单元，所述模型箱成长方体型且上端开口，所述模型箱内从左往右依次设有U型卡槽、LED灯，所述U型卡槽用于放置模拟坑壁，所述模型箱和模拟坑壁之间形成水池，所述模型箱外壁开有通孔用于接入加压泵；所述T型支架两端设置滑动单元，所述滑动单元滑动接于模型箱前后两侧壁的顶端，所述T型支架下端设置升降单元，所述相机固定在升降单元可以沿着竖直方向运动，所述控制单元和水泵、加压泵、升降单元、滑动单元及相机连接。

进一步地，所述滑动单元包含2个滚动轴承、2个滚轮及步进电机Ⅰ，所述滚动轴承一侧连接T型支架的一端、另一侧连接滚轮内侧，所述滚轮外侧和步进电机Ⅰ连接，所述模型箱前后两侧壁的顶端设有滑轨，所述滚轮在步进电机驱动下沿着滑轨运动，所述控制单元和步进电机Ⅰ连接。

进一步地，所述升降单元包括伸缩杆和步进电机Ⅱ，所述相机固定在伸缩杆的底部，所述控制单元和步进电机Ⅱ连接。

本发明还提供一种基坑壁渗漏水图像生成装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：将模拟坑壁嵌入模型箱的U型卡槽内，涂抹防水胶使带模拟坑壁和模型箱完全密封；

步骤二：利用控制单元控制LED灯打开、并控制步进电机Ⅰ和步进电机Ⅱ将相机置于初始位置；

步骤三：在水池内加满水并将水池顶端密封，利用控制单元控制加压泵开始工作，此时相机根据设定的拍摄轨迹进行拍摄并将图片发送至控制单元进行存储；

步骤四：改变加压泵的功率、模拟坑壁的裂缝形态及材料、LED灯的亮度，重复上述步骤一到步骤三；

步骤五：使用标记软件对存储单元里面的图片进行标记，圈出每张照片的渗漏水范围并保存。

本发明的有益效果在于：该装置可以模拟出在一套基坑壁渗漏装置同时采集了在不同光照条件、不同水压下采取不同拍摄角度获得的渗漏水图像，所述基坑壁渗漏装置中的模拟坑壁可以替换为不同材质、不同裂缝形态的模拟坑壁，实现了大量基坑壁渗漏水图像的采集。

附图说明

图1是一实施例中一种基坑壁渗漏水图像生成装置的整体结构示意图；

图2是图1装置俯视图；

图3是图1中T型支架、升降单元、滑动单元及相机连接左视图；

图4是一实施例中模拟坑壁整体示意图；

图5是滚动单元结构放大图；

图中标号：模型箱1、水池2、U型卡槽3、模拟坑壁4、相机5、LED灯6、T型支架7、滑动单元8、滚轮8-1、步进电机Ⅰ8-2、伸缩杆9、控制单元10、加压泵11、存储单元12、滑轨13。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，实施例中的水平、竖直、前、后、左、右仅仅是为了更好地说明方向及起区分作用，不能作为本发明的限制依据。

如图1、图2及图3所示，一种基坑壁渗漏水图像生成装置，包括模型箱1、模拟坑壁4、加压泵11、相机5及控制单元10，所述模型箱1成长方体型且上端开口，所述模型箱1内从左往右依次设有U型卡槽3、LED灯6，所述U型卡槽3用于放置模拟坑壁4，所述模型箱1和模拟坑壁4之间形成水池2，所述模型箱1外壁开有通孔用于接入加压泵11；所述T型支架7两端设置滑动单元8，所述滑动单元8滑动接于模型箱1前后两侧壁的顶端，所述T型支架7下端设置升降单元，所述相机5固定在升降单元可以沿着竖直方向运动，所述控制单元10和水泵、加压泵11、升降单元、滑动单元8及相机5连接。

如图5所示，所述滑动单元8包含2个滚动轴承、2个滚轮8-1及步进电机Ⅰ8-2，所述滚动轴承一侧连接T型支架7的一端、另一侧连接滚轮8-1内侧，所述滚轮8-1外侧和步进电机Ⅰ8-2连接，所述模型箱1前后两侧壁的顶端设有滑轨13，所述滚轮8-1在步进电机驱动下沿着滑轨13运动，由于滚轮8-1内侧设置滚动轴承了保证了T型支座的稳定性，从而保证相机5拍摄的稳定性，所述控制单元10和步进电机Ⅰ8-2连接，

所述升降单元包括伸缩杆9和步进电机Ⅱ，所述相机5固定在伸缩杆9的底部，所述控制单元10和步进电机Ⅱ连接。

本发明还提供一种基坑壁渗漏水图像生成装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：将模拟坑壁4嵌入模型箱1的U型卡槽3内，涂抹防水胶使带模拟坑壁4和模型箱1完全密封；

步骤二：利用控制单元10控制LED灯6打开、并控制步进电机Ⅰ8-2和步进电机Ⅱ将相机5置于初始位置；所述初始位置可以选择靠近模拟坑壁4且位于模拟箱底部，本实施例中选取设置相机5距离模拟坑壁4500-600mm，距离底部10cm；

步骤三：在水池2内加满水并将水池2顶端密封，利用控制单元10控制加压泵11开始工作，此时相机5根据设定的拍摄轨迹进行拍摄并将图片发送至控制单元10进行存储；本实施例中拍摄轨迹：控制单元10控制滑动单元8使得相机5沿着滑轨13左右移动，控制升降单元使得相机5沿着竖直方向移动，相机5正对缝模拟坑壁44的位置左右匀速转动90°进行拍摄；

步骤四：改变加压泵11的功率、模拟坑壁4的裂缝形态及材料、LED灯6的亮度，重复上述步骤一到步骤三；

本实施例中采用三个阶段拍摄：第一阶段：先控制一样的加压泵11的功率、一样的LED灯6亮度进行拍摄不同裂缝形态及材料的模拟坑壁4渗漏图片，直至渗漏完成；第二阶段：接着改变LED灯6亮度重述第一阶段拍摄；第三阶段：最后改变加压泵11的功率重复第二阶段拍摄；

步骤五：使用标记软件对存储单元12里面的图片进行标记，圈出每张照片的渗漏水范围并保存。

上所述仅为本申请的部分优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。