[發明專利]道路狀況監測系統及其監測方法

有效

• 申請號: 202011600340.X
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112798689B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 郝杰鵬;王平;魏建波;姚飛
• 申請（專利權）人: 北京萬集科技股份有限公司
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12;G01N29/44
• 代理公司: 北京維昊知識產權代理事務所(普通合伙) 11804
• 代理人: 李強;孫新國

本公開涉及一種道路狀況監測系統及其監測方法。該道路狀況監測系統包括傳感器單元、數據處理單元和預警單元。該傳感器單元布置于道路的相關監測位置并用于獲取道路在車輛通過時的振動信號，該數據處理單元用于根據所述振動信號和道路振動的歷史參考數據生成分析結果，該預警單元用于根據所述分析結果生成預警信息。本公開的道路狀況監測系統和監測方法，可以將傳感器長期跟蹤道路振動而獲得的歷史振動數據作為參考數據，并將傳感器獲取的振動信號與該歷史參考數據相結合來分析道路振動的變化，進而可以根據道路振動的整體變化趨勢來判斷道路狀況，從而減少對道路狀況的錯誤判斷，使得對道路狀況的預警更加準確。

技術領域

本公開一般地涉及監測技術領域。具體地，本公開涉及一種道路狀況監測系統及其監測方法。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的實施方式提供背景或上下文。此處的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已經想到或者已經探究的概念。因此，除非在此指出，否則在本部分中描述的內容對于本申請的說明書和權利要求書而言不是現有技術，并且并不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

道路巡檢是道路管養的基礎，但目前多數道路巡查主要還是以人工巡查為主，以汽車、電瓶車為代步工具，使用平板、手機、記錄表作為記錄工具。針對人工巡查方式的有效性、結果真實性及完整性難以獲得保障。再加上產出的非結構化數據無法被充分利用，對于推動城市道路設施精細化管養還有很大的進步空間。另外，對于主干道路的質量檢測則需依賴于成本高昂的進口重型檢測設備，雖能檢測出道路病害，但成本高、周期長，無法符合占道路整體量較大的中低等級道路的運維需求。

因此，出現了利用人工智能、云計算及大數據等新興技術的道路監測系統。然而，傳統的道路監測系統通過對單個傳感器采集的監測點的數據與固定閾值進行比較來判斷道路狀況。這導致在傳感器測量不穩定、振動干擾多等情況下，容易對道路狀況出現誤判。

發明內容

為了至少解決上面的一個或多個技術問題，本公開提供一種道路狀況監測系統及其監測方法。本公開實施例通過利用傳感器長期跟蹤道路振動信息的變化，根據振動變化趨勢判斷道路狀況，使得對道路狀況的預警更加準確。鑒于此，本公開在如下的多個方面提供相應的解決方案。

在第一方面，本公開提供一種道路狀況監測系統，所述系統包括：傳感器單元，其布置于道路的相關監測位置，并用于獲取道路在車輛通過時的振動信號；數據處理單元，其用于根據所述振動信號和所述道路振動的歷史參考數據生成分析結果；以及預警單元，其用于根據所述分析結果生成預警信息。

在一個實施例中，所述傳感器單元包括至少一個振動傳感器。

在另一個實施例中，所述振動傳感器是壓電式振動傳感器、加速度式振動傳感器、電感式振動傳感器和電容式振動傳感器中的至少一種。

在又一個實施例中，所述數據處理單元配置為采取如下方式根據所述振動信號和所述道路振動的歷史參考數據生成分析結果：根據所述振動信號確定所述道路的振動特征值；根據所述振動特征值確定正態分布均值；根據所述歷史參考數據確定參考值；并且將所述正態分布均值與所述參考值作差來獲得偏差。

在又一個實施例中，所述數據處理單元配置為采取如下方式根據所述振動信號確定所述道路的振動特征值：通過對所述振動信號進行時頻域變換，確定多個頻率下的振動信息；根據所述多個頻率下的振動信息確定有效振動信息；根據所述有效振動信息確定信號強度的有效矩陣；以及根據所述有效矩陣確定相關性矩陣，并將所述相關性矩陣的特征值作為所述振動特征值。

在又一個實施例中，所述多個頻率下的振動信息通過以下公式來表示：

S_i＝∑_kA_i,kcos(w_kt)+j·B_i,ksin(w_kt)；