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國研院研發遠距離裂縫量測系統 協助自行偵察屋況
 

【CTIMES/SmartAuto 編輯部 報導】   2016年05月10日 星期二

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台灣地震頻仍,你家的房子是否也在大地震後出現一些微小的裂縫?這些裂縫是否會影響到房子的耐震度?我們又該如何確認自家房屋是否安全?

國研院創新發明「遠距離裂縫量測系統」,幫助民眾及各單位檢測專家快速有效地遠距離量測裂縫大小,讓危險的裂縫無所遁形,確保安全。
國研院創新發明「遠距離裂縫量測系統」,幫助民眾及各單位檢測專家快速有效地遠距離量測裂縫大小,讓危險的裂縫無所遁形,確保安全。

台灣位於地震帶,每年發生超過千次有感地震,各地房屋、大樓、校舍、橋梁難免發生損壞而產生裂縫。一般是透過目視觀察及輔助量測工具來檢測裂縫,記錄其寬度、長度、發生位置和分布間隔距離等資訊,可以初步判定建築物或橋梁的劣化或損傷程度。因此,如何有效量測裂縫,並適時進行修補處理,攸關國人的生命與財產安全。

國家實驗研究院高速網路與計算中心(國網中心)、地震工程研究中心(國震中心)及儀器科技研究中心(儀科中心)創新發明「遠距離裂縫量測系統」,幫助民眾及各單位檢測專家快速有效地遠距離量測裂縫大小,讓危險的裂縫無所遁形,確保民眾住得安心、行得安全。

目前量測建築物裂縫的方式多為接觸式,必須將市售裂縫測量尺或聽筒式測量儀器靠在裂縫上進行量測;雖然也有進口的遠距離量測儀器,但操作非常複雜、緩慢,且售價極為昂貴。

「遠距離裂縫量測系統」為自行研發的遠距離裂縫量測技術,其核心技術為「雷射定位攝影量測技術」,基本原理是利用雷射的強聚光與準直特性,將四個排列成矩形的雷射光點投射到裂縫旁邊,然後拍照,將裂縫和雷射光點同時拍入;接著進行分析與計算,即可算出裂縫長度與寬度。

「遠距離裂縫量測系統」採用遠距離量測裂縫的方式,最遠可量測50公尺(約15層樓高)外的裂縫,具有操作簡單、快速、成本低廉三大優點。目前有智慧型手機版、智慧型相機版、單眼相機版三種,只要下載國網中心開發的Crackphone App,一般民眾即可自己動手量測裂縫,記錄裂縫的寬度、長度等資訊,以提供給專業人士,進行進一步鑑定或補強,確保房屋安全。檢測專家則可更安全而有效地量測如橋梁或高樓大廈等既高且遠、難以到達的裂縫或角落,掌握原本無法或不易取得的裂縫數據,提升國人居住及行車安全。

裂縫資料上雲端 主動提醒民眾注意

很多微小裂縫剛開始並不起眼,但累積一段時間之後,可能變成危害建築物安全的元兇。有鑑於此,國研院國網中心準備進一步開發雲端裂縫系統,幫助民眾長期記錄每條裂縫於不同時間的數據,並可自動分析比對,當系統察覺某一條或某幾條裂縫的變化異常時,將主動發出警訊通知民眾進行必要處置。

未來更希望能讓此系統與台灣地理資訊系統結合,記錄每條裂縫所在地點與鄰近相關裂縫的連動變化情況,如此將可進行大區域或小區域之診斷分析,幫助國內各相關單位掌握為數甚多且變化複雜的各大小裂縫變動情形,達到事前防範的效果。

保障居住安全 實用性與學術價值皆獲肯定

目前「遠距離裂縫量測系統」已獲得學研界如國震中心、產業界如林同棪、台灣世曦、萬鼎等工程顧問公司之肯定與支持,國震中心更已規劃將此納為橋梁防災管理系統中的裂縫檢測模組,可作為各地橋梁檢測之必備工具。此系統已獲得台美等地之創新專利,並獲得2015台北國際發明展最高榮譽-鉑金獎、中國土木水利工程學會104年度論文獎,以及104年度測量工程論文之特優獎,其實用性與學術價值皆獲肯定。

今年2月的美濃大地震在台灣造成慘痛損失,4月日本熊本及厄瓜多大地震更造成大量建築物倒塌。政府已經啟動安家固園方案,積極進行老屋健檢,即將上任的蔡英文總統也表示全台老舊建築物必須逐一檢測以確保安全。惟國內老舊屋舍超過75萬棟以上,老舊橋梁亦超過2萬7千座,國研院國網中心研發之「遠距離裂縫量測系統」具有快速、好操作、成本低、遠距離量測等優點,可以為國家節省可觀的人力物力,收事半功倍之效。有了這套系統,民眾就可以量測自家房屋的裂縫,做到「自己的房屋自己保護」,共同建構台灣為更安全安心的社會。

附註:如何進行遠距離裂縫量測

要量測裂縫長度與寬度,必須滿足兩個條件:與牆面垂直、有參考尺標。

「遠距離裂縫量測系統」是在手機或相機的矩形外殼四個角落裝上雷射模組,投射雷射光當作定位點。雷射光可以直線行進很遠距離而保持聚焦,因此在拍攝影像中,會維持原來的藍色矩形(請見右圖);但實際上,由於牆壁和拍攝者並非垂直,因此實際投射在牆上的雷射光點(垂直牆面觀測的話)是紅色四邊形。

在拍攝裂縫前,手機或相機必須先垂直對著牆面,進行歸零,此時手機或相機會記錄拍照的起始角度;然後轉動手機或相機,對裂縫拍照,手機或相機會記錄鏡頭的角度變化,即可將藍色矩形校正為垂直牆面觀測到的紅色四邊形,裂縫的影像也會同時修正為垂直牆面觀測到的影像,此即裂縫的真實影像。

由於拍照時裂縫和四個雷射光點必須同時入鏡,四個雷射光點構成的紅色四邊形即為參考尺標,手機或相機會計算裂縫影像和紅色四邊形的比較結果,如此即可算出裂縫的真實長度與寬度。

關鍵字: 遠距離裂縫量測系統  國研院  國網中心  國震中心  儀科中心  測試系統與研發工具  通用設備 
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