CN106131210A - 一种采集地下环境检测数据的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于数据处理领域，提供了一种采集地下环境检测数据的系统及方法。所述系统包括多个地下环境检测装置、多个与任意一个地下环境检测装置通过微波进行点对点通信的微波基站、和通过互联网与多个微波基站通信的服务器。本发明使服务器可以融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境，例如空洞分析，从而可以提前对地下空洞进行修复，以防止造成坍塌事故。

Description

一种采集地下环境检测数据的系统及方法

技术领域

本发明属于数据处理领域，尤其涉及一种采集地下环境检测数据的系统及方法。

背景技术

近年来，城市道路地下空洞事故频发，地下空洞的形成，通常是由于道路经过多年的使用后，往往会出现土壤层局部疏松、脱空，在水蚀作用下逐步形成地下空洞。随着城市道路设计的标准提高，道路的结构层越来越厚，承载力越来越强，结构层下局部的空洞，在一般情况下很难发现。只有当空洞形成一定规模、面积时，在车辆碾压、雨水浸泡等外力条件下，达到临界点时才会开成坍塌。而这时的空洞已经扩大，坍塌往往会造成较为严重的灾害和损失。

目前，通常道路日常巡视侧重于观察道路是否有龟裂、坑槽、沉陷等表面隐患。不重视道路结构层下可能存在的空洞，而且现有技术没有技术能检测道路地下空洞，因此很多道路都存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采集地下环境检测数据的系统及方法，旨在解决现有技术没有技术能检测道路地下空洞，导致很多道路都存在安全隐患的问题。

第一方面，本发明提供了一种采集地下环境检测数据的系统，所述系统包括多个地下环境检测装置、多个与任意一个地下环境检测装置通过微波进行点对点通信的微波基站、和通过互联网与多个微波基站通信的服务器。

进一步地，所述地下环境检测装置包括中央处理器、分别与中央处理器电连接的卫星定位模块、数字预处理模块、电源模块、探地雷达模块和数据交互模块，数字预处理模块还与探地雷达模块连接，数据交互模块包括数据交互收发机和与数据交互收发机电连接的数据交互天线。

进一步地，所述地下环境检测装置还包括与中央处理器电连接的GPRS模块，所述服务器还通过移动通信基站和互联网与地下环境检测装置通信。

进一步地，所述中央处理器、数字预处理模块、电源模块和数据交互模块的数据交互收发机放置在检测车内，卫星定位模块和数据交互模块的数据交互天线安装在检测车顶，探地雷达模块安装在检测车的车头、车尾或车的底部。

进一步地，所述地下环境检测装置包括中央处理器、分别与中央处理器电连接的卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器，数字预处理模块还与探地雷达处理器电连接，地下环境检测装置还包括与探地雷达处理器电连接的探地雷达天线，与数据交互收发机电连接的数据交互天线和与卫星定位接收模块电连接的卫星定位天线，其中，中央处理器、卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器内置于壳体中，探地雷达天线、数据交互天线和卫星定位天线安装于壳体的外部或与壳体呈一体化结构。

进一步地，对于安装于陆地交通工具的尾部的地下环境检测装置，探地雷达天线安装于壳体的底部，卫星定位天线安装于壳体的顶部，数据交互天线安装于壳体的外侧面或顶部；

对于安装于陆地交通工具的底盘的地下环境检测装置，探地雷达天线安装于壳体的底部，卫星定位天线通过传输线与卫星定位接收模块电连接，传输线从壳体的侧面或底部延伸出来，卫星定位天线固定在陆地交通工具的顶部，数据交互天线安装于壳体的外侧面。

进一步地，所述地下环境检测装置还包括与中央处理器电连接的GPRS模块，所述GPRS模块内置于壳体中，所述服务器还通过移动通信基站和互联网与地下环境检测装置通信。

第二方面，本发明提供了一种如上述采集地下环境检测数据的系统采集地下环境检测数据的方法，所述方法包括：

多个地下环境检测装置分别检测地下环境，得到地下环境数据；

每个地下环境检测装置将得到的地下环境数据通过微波与对应的微波基站进行点对点通信；

每个微波基站接收到地下环境检测装置得到的地下环境数据后，实时或定时通过互联网传送至服务器；

服务器融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境分析。

进一步地，所述多个地下环境检测装置分别检测地下环境，得到地下环境数据之后所述方法还包括：

地下环境检测装置将得到的地下环境数据通过移动通信基站和互联网传送至服务器。

在本发明中，由于采集地下环境检测数据的系统包括多个地下环境检测装置、多个与任意一个地下环境检测装置通过微波进行点对点通信的微波基站、和通过互联网与多个微波基站通信的服务器。因此服务器可以融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境，例如空洞分析，从而可以提前对地下空洞进行修复，以防止造成坍塌事故。另外，由于中央处理器、卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器内置于壳体中，探地雷达天线、数据交互天线和卫星定位天线安装于壳体的外部；因此地下环境检测装置可以安装于任何陆地交通工具中，例如专用于检测的汽车或者私家车等，方便采集道路地下环境数据，且能为多个车辆的数据融合提供便捷的传输通道。

附图说明

图1是本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统的网络架构示意图。

图2是本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统中的地下环境检测装置的结构示意图。

图3和图4是本发明实施例提供的地下环境检测装置安装在汽车上的示意图。

图5是本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统中的地下环境检测装置的另一结构示意图。

图6是本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图1，本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统包括多个可以安装于任何陆地交通工具中的地下环境检测装置101、多个与任意一个地下环境检测装置101通过微波进行点对点通信的微波基站102、和通过互联网与多个微波基站102通信的服务器103。微波基站102和服务器103均可以通过光纤或无线通信方式接入互联网。

服务器103还可通过移动通信基站104和互联网与地下环境检测装置101通信，服务器103可以通过光纤或无线通信方式接入互联网。

下面举例说明采用本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统来采集道路上的地下环境检测数据：

多个地下环境检测装置安装在物流公司的多台车辆上，物流公司的多台车辆在道路上行驶，安装在每台车辆上的地下环境检测装置分别检测所行驶过的道路的地下环境，当物流公司的车辆回到物流公司时，安装在车辆上的地下环境检测装置将检测到的所行驶过的道路的地下环境数据，通过微波与安装在物流公司的微波基站进行点对点通信，微波基站和地下环境检测装置可以支持>200Mbs的无线传输速率，微波基站接收到数据时，将数据通过互联网传送至服务器，供服务器融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境分析。

请参阅图2，本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统中的地下环境检测装置包括中央处理器11、分别与中央处理器11电连接的卫星定位模块12、数字预处理模块13、电源模块14、探地雷达模块15和数据交互模块16，数字预处理模块13还与探地雷达模块15连接。该地下环境检测装置还可以包括与中央处理器11电连接的GPRS模块17。

中央处理器11用于接收卫星定位模块12和数字预处理模块13的数据和信号，根据该数据和信号提供空洞检测、空洞成像、实时预警等功能，也可以将数据初步分析并由数据交互模块16通过微波基站发送给服务器来分析。

卫星定位模块12由北斗卫星导航模块和/或GPS卫星导航模块构成，当卫星定位模块12由北斗卫星导航模块和GPS卫星导航模块组合定位时，定位精度可以达到<1m，该指标为整个道路空洞检测的精确数据融合提供基础，为区分车道采集数据提供精确位置信息。

数字预处理模块13用于对探地雷达模块15采集的信号进行压缩、去噪、边缘提取等初步分析，后将处理结果发送给中央处理器11。

电源模块14包括把车载发动机电源转换为系统可用电源的功能模块，也可以包括备用电源以保证中央处理器11在断电状态下持续工作。

探地雷达模块15可以包括地表耦合探地雷达和/或空气耦合探地雷达。地表耦合探地雷达包括相连的地表耦合探地雷达天线及地表耦合探地雷达处理器，用于提取更为精密的垂直信息或更为深度的探测。空气耦合探地雷达包括相连的空气耦合探地雷达天线及空气耦合探地雷达处理器，空气耦合探地雷达采用2-20ns的雷达脉冲机制，工作频段在200MHz～3Ghz,用于可变速度(高速可达>＝60km/h)行驶状态下的路况信息探测。

数据交互模块16用于将中央处理器11处理的结果通过微波基站和互联网发送给服务器。数据交互模块16为安装在多个车辆上的地下环境检测装置采集的数据融合提供便捷的传输通道，数据交互模块16支持>200Mbs的无线传输速率，可以和微波基站进行数据交互。数据交互模块可以通过微波基站和互联网将一段时间内采集到的数据回传到服务器。数据交互模块16包括数据交互收发机和与数据交互收发机电连接的数据交互天线。

GPRS模块17用于将中央处理器11的处理结果，例如采集状态(例如位置、车道)、分析结果(空洞大小、路况信息)，通过移动通信基站和互联网发送至服务器，从而进行有效资源调配。移动通信基站可以是4G基站、5G基站等。

请参阅图3和图4，本发明实施例提供的地下环境检测装置中的中央处理器、数字预处理模块、电源模块和数据交互模块的数据交互收发机放置在检测车内，卫星定位模块12和数据交互模块的数据交互天线272安装在检测车顶，地表耦合探地雷达251安装在检测车的车头、车尾或车的底部，高度可调，当车载系统处于高速行驶状态，地表耦合探地雷达251处于收起状态，当有需要探测特殊区域时，例如提取更为精密的垂直信息或更为深度的探测，使用该地表耦合探地雷达251。空气耦合探地雷达252安装在检测车的车头或车尾。地表耦合探地雷达251和空气耦合探地雷达252的探地雷达处理器也可以安装在检测车内。

由于本发明实施例提供的地下环境检测装置包括中央处理器、分别与中央处理器电连接的卫星定位模块、数字预处理模块、探地雷达模块和数据交互模块。因此能检测道路地下空洞，从而可以提前对地下空洞进行修复，以防止造成坍塌事故，且能为多个车辆的数据融合提供便捷的传输通道。

请参阅图5，本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统中的另一种地下环境检测装置包括：中央处理器21、分别与中央处理器21电连接的卫星定位接收模块22、数字预处理模块23、电源模块24、探地雷达处理器25和数据交互收发机26，数字预处理模块23还与探地雷达处理器25电连接，地下环境检测装置还包括与卫星定位接收模块22电连接的卫星定位天线27，与探地雷达处理器25电连接的探地雷达天线28，以及与数据交互收发机26电连接的数据交互天线29。其中，中央处理器21、卫星定位接收模块22、数字预处理模块23、电源模块24、探地雷达处理器25和数据交互收发机26内置于壳体31中，卫星定位天线27、探地雷达天线28和数据交互天线29安装于壳体31的外部或与壳体31呈一体化结构。

该地下环境检测装置还包括与中央处理器21电连接的GPRS模块30，GPRS模块30内置于壳体31中。

该地下环境检测装置可以安装于任何陆地交通工具中，例如专用于检测的汽车或者私家车等。地下环境检测装置可以安装于陆地交通工具的尾部或者底盘。对于安装于陆地交通工具的尾部的地下环境检测装置，探地雷达天线28安装于壳体31的底部，卫星定位天线27安装于壳体31的顶部，数据交互天线29安装于壳体31的外侧面或顶部，即卫星定位天线27朝天空以便接收卫星信号，探地雷达天线28朝地面以便检测地下环境，数据交互天线29朝后面空旷地或天空以便发送和接收交互的数据。对于安装于陆地交通工具的底盘的地下环境检测装置，探地雷达天线28安装于壳体31的底部，卫星定位天线27通过传输线与卫星定位接收模块22电连接，传输线从壳体31的侧面或底部延伸出来，卫星定位天线27固定在陆地交通工具的顶部，数据交互天线29安装于壳体31的外侧面，即卫星定位天线27朝天空，探地雷达天线28朝地面，数据交互天线29朝后面或旁边空旷地以便发送和接收交互的数据。

探地雷达处理器25和探地雷达天线28可以分别是地表耦合探地雷达处理器和地表耦合探地雷达天线，也可以分别是空气耦合探地雷达处理器和空气耦合探地雷达天线。或者，探地雷达处理器25包括地表耦合探地雷达处理器和空气耦合探地雷达处理器，探地雷达天线28包括地表耦合探地雷达天线和空气耦合探地雷达天线，地表耦合探地雷达处理器与地表耦合探地雷达天线电连接，空气耦合探地雷达处理器与空气耦合探地雷达天线电连接。

地表耦合探地雷达处理器和地表耦合探地雷达天线用于提取更为精密的垂直信息或更为深度的探测。空气耦合探地雷达处理器和空气耦合探地雷达天线采用2-20ns的雷达脉冲机制，工作频段在200MHz～3Ghz,用于可变速度(高速可达>＝60km/h)行驶状态下的路况信息探测。

中央处理器21用于接收卫星定位接收模块22和数字预处理模块23的数据和信号，根据该数据和信号提供地下环境、空洞检测、空洞成像、实时预警等功能，也可以将数据初步分析并通过数据交互收发机26和数据交互天线29发送给外部中央处理器来分析。

卫星定位接收模块22和卫星定位天线27分别是北斗卫星导航模块和北斗卫星定位天线；或者，卫星定位接收模块22和卫星定位天线27分别是GPS卫星导航模块和GPS卫星定位天线；或者，卫星定位接收模块22和卫星定位天线27分别是Glonass(GLOBALNAVIGATION SATELLITE SYSTEM，格洛纳斯)卫星导航模块和Glonass卫星定位天线；或者，卫星定位接收模块22包括北斗卫星导航模块和GPS卫星导航模块，卫星定位天线27包括北斗卫星定位天线和GPS卫星定位天线，北斗卫星导航模块与北斗卫星定位天线电连接，GPS卫星导航模块与GPS卫星定位天线电连接。当卫星定位接收模块22由北斗卫星导航模块和GPS卫星导航模块组合定位时，定位精度可以达到<1m，该指标为整个道路空洞检测的精确数据融合提供基础，为区分车道采集数据提供精确位置信息。

数字预处理模块23用于对探地雷达处理器25采集的信号进行压缩、去噪、边缘提取等初步分析，后将处理结果发送给中央处理器21。

电源模块24包括把车载发动机电源转换为地下环境检测装置可用电源的转换模块，也可以包括备用电源以保证中央处理器21在断电状态下持续工作。其中转换模块通过传输线与车载发动机电源电连接，传输线从壳体31延伸出来。

数据交互收发机26和数据交互天线29用于为多个车辆的数据融合提供便捷的传输通道，数据交互收发机26支持>200Mbs的无线传输速率，可以和数据采集终端机或外部服务器进行数据交互；数据交互收发机26可以和WIfi或4G、5G公用网络联网，将采集状态(例如位置、车道)、分析结果(空洞大小、路况信息)实时传递给外部中央云控制平台和大数据处理中心，从而进行有效资源调配。数据交互收发机26和数据交互天线29可以通过无线网络或移动通信基站将采集到的数据及时回传到终端大数据库或者经过中央处理器初步处理后及时回传；且该数据交互方式也可以等模块采集了一段时间数据后，于汽车基站通过无线或者有线传输。

GPRS模块30用于将中央处理器21的处理结果发送至用户终端。

由于本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统中的另一种地下环境检测装置包括中央处理器、分别与中央处理器电连接的卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块和探地雷达处理器。因此能检测道路地下环境，例如空洞，从而可以提前对地下空洞进行修复，以防止造成坍塌事故。另外，由于地下环境检测装置包括与中央处理器电连接的数据交互收发机和与数据交互收发机电连接的数据交互天线，因此能为多个车辆的数据融合提供便捷的传输通道。另外，由于中央处理器、卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器内置于壳体中，探地雷达天线、数据交互天线和卫星定位天线安装于壳体的外部；因此地下环境检测装置可以安装于任何陆地交通工具中，例如专用于检测的汽车或者私家车等，方便采集道路地下环境数据。

请参阅图6，本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的系统采集地下环境检测数据的方法包括以下步骤：

S101、多个地下环境检测装置分别检测地下环境，得到地下环境数据；

S102、每个地下环境检测装置将得到的地下环境数据通过微波与对应的微波基站进行点对点通信；

S103、每个微波基站接收到地下环境检测装置得到的地下环境数据后，实时或定时通过互联网传送至服务器；

S104、服务器融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境分析。

在本发明实施例提供的采集地下环境检测数据的方法中，S101之后所述方法还可以包括以下步骤：

地下环境检测装置将得到的地下环境数据通过移动通信基站和互联网传送至服务器。

在本发明中，由于采集地下环境检测数据的系统包括多个地下环境检测装置、多个与任意一个地下环境检测装置通过微波进行点对点通信的微波基站、和通过互联网与多个微波基站通信的服务器。因此服务器可以融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境，例如空洞分析，从而可以提前对地下空洞进行修复，以防止造成坍塌事故。另外，由于中央处理器、卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器内置于壳体中，探地雷达天线、数据交互天线和卫星定位天线安装于壳体的外部；因此地下环境检测装置可以安装于任何陆地交通工具中，例如专用于检测的汽车或者私家车等，方便采集道路地下环境数据，且能为多个车辆的数据融合提供便捷的传输通道。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采集地下环境检测数据的系统，其特征在于，所述系统包括多个地下环境检测装置、多个与任意一个地下环境检测装置通过微波进行点对点通信的微波基站、和通过互联网与多个微波基站通信的服务器。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地下环境检测装置包括中央处理器、分别与中央处理器电连接的卫星定位模块、数字预处理模块、电源模块、探地雷达模块和数据交互模块，数字预处理模块还与探地雷达模块连接，数据交互模块包括数据交互收发机和与数据交互收发机电连接的数据交互天线。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述地下环境检测装置还包括与中央处理器电连接的GPRS模块，所述服务器还通过移动通信基站和互联网与地下环境检测装置通信。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述中央处理器、数字预处理模块、电源模块和数据交互模块的数据交互收发机放置在检测车内，卫星定位模块和数据交互模块的数据交互天线安装在检测车顶，探地雷达模块安装在检测车的车头、车尾或车的底部。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地下环境检测装置包括中央处理器、分别与中央处理器电连接的卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器，数字预处理模块还与探地雷达处理器电连接，地下环境检测装置还包括与探地雷达处理器电连接的探地雷达天线，与数据交互收发机电连接的数据交互天线和与卫星定位接收模块电连接的卫星定位天线，其中，中央处理器、卫星定位接收模块、数字预处理模块、电源模块、数据交互收发机和探地雷达处理器内置于壳体中，探地雷达天线、数据交互天线和卫星定位天线安装于壳体的外部或与壳体呈一体化结构。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述探地雷达处理器和探地雷达天线分别是地表耦合探地雷达处理器和地表耦合探地雷达天线；或者，

所述探地雷达处理器和探地雷达天线分别是空气耦合探地雷达处理器和空气耦合探地雷达天线；或者，

所述探地雷达处理器包括地表耦合探地雷达处理器和空气耦合探地雷达处理器，探地雷达天线包括地表耦合探地雷达天线和空气耦合探地雷达天线，地表耦合探地雷达处理器与地表耦合探地雷达天线电连接，空气耦合探地雷达处理器与空气耦合探地雷达天线电连接；

所述卫星定位接收模块和卫星定位天线分别是北斗卫星导航模块和北斗卫星定位天线；或者，

所述卫星定位接收模块和卫星定位天线分别是GPS卫星导航模块和GPS卫星定位天线；或者，

所述卫星定位接收模块和卫星定位天线分别是Glonass卫星导航模块和Glonass卫星定位天线；或者，

所述卫星定位接收模块包括北斗卫星导航模块和GPS卫星导航模块，卫星定位天线包括北斗卫星定位天线和GPS卫星定位天线，北斗卫星导航模块与北斗卫星定位天线电连接，GPS卫星导航模块与GPS卫星定位天线电连接。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，对于安装于陆地交通工具的尾部的地下环境检测装置，探地雷达天线安装于壳体的底部，卫星定位天线安装于壳体的顶部，数据交互天线安装于壳体的外侧面或顶部；

对于安装于陆地交通工具的底盘的地下环境检测装置，探地雷达天线安装于壳体的底部，卫星定位天线通过传输线与卫星定位接收模块电连接，传输线从壳体的侧面或底部延伸出来，卫星定位天线固定在陆地交通工具的顶部，数据交互天线安装于壳体的外侧面。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述地下环境检测装置还包括与中央处理器电连接的GPRS模块，所述GPRS模块内置于壳体中，所述服务器还通过移动通信基站和互联网与地下环境检测装置通信。

9.一种如权利要求1所述的采集地下环境检测数据的系统采集地下环境检测数据的方法，其特征在于，所述方法包括：

多个地下环境检测装置分别检测地下环境，得到地下环境数据；

每个地下环境检测装置将得到的地下环境数据通过微波与对应的微波基站进行点对点通信；

每个微波基站接收到地下环境检测装置得到的地下环境数据后，实时或定时通过互联网传送至服务器；

服务器融合所有地下环境检测装置检测的数据，对道路进行地下环境分析。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个地下环境检测装置分别检测地下环境，得到地下环境数据之后所述方法还包括：

地下环境检测装置将得到的地下环境数据通过移动通信基站和互联网传送至服务器。