CN108490163B - 道路缺陷检测设备、检测车、检测系统及检测方法 - Google Patents

道路缺陷检测设备、检测车、检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路缺陷检测领域，解决了现有预埋式道路缺陷检测系统中预埋检测设备前期部署麻烦、施工难度大，后期维护成本高的问题，技术方案概括为：道路缺陷检测设备，包括微控制器模块、电源模块、加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块；道路缺陷检测车，包括至少一个道路缺陷检测设备；道路缺陷检测系统，包括服务器和至少一辆道路缺陷检测车；道路缺陷检测方法，服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一位置时的加速度和平均气压变化，判断道路缺陷。有益效果是：本发明施工难度低，前期安装和后期维护成本低，灵活性高。特别适用于机动车道缺陷检测。

Description

道路缺陷检测设备、检测车、检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及道路缺陷检测领域，特别涉及一种非预埋式的道路缺陷检测技术。
背景技术
随着道路建设的发展，需要监测状态的道路数量越来越多，现有技术中对道路的坑洞、凹陷和沉降等缺陷的检测都是采用预埋式的检测方案，即事先将需要的检测设备预埋在道路中，再通过设备测得的数据进行道路缺陷判断。上述预埋式的道路缺陷检测方案，无论对于新建道路还是建成道路，预埋检测设备前期部署麻烦、施工难度大，后期维护成本高昂。
发明内容
本发明要解决现有预埋式道路缺陷检测系统中预埋检测设备前期部署麻烦、施工难度大，后期维护成本高昂的技术问题，提出一种非预埋式的道路缺陷检测设备、检测车、检测系统及检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：道路缺陷检测设备，包括微控制器模块、电源模块、加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块，所述微控制器模块分别与加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块连接，电源模块用于供电；
所述气压传感器安装在欲设置的机动车底盘或车厢内部，针对不同的欲设置的机动车，其中的气压传感器与地面的距离相等；
所述微控制器模块用于获取加速度传感器、气压传感器和定位模块的数据并通过网络通信模块传输数据。
进一步的，所述电源模块包括电池供电模块和充电管理模块，所述电池供电模块分别与微控制器模块和充电管理模块连接。设备采用电池供电模块进行供电，避免设备对于供电系统的依赖，同时可通过充电管理模块对电池进行充电，因此设备可灵活部署于机动车底盘或车厢内部。
进一步的，所述道路缺陷检测设备还包括设备运行状态显示模块，所述设备运行状态显示模块与微控制器模块连接。显示设备实时运行状态，使用和维护设备时更方便。
进一步的，所述定位模块采用GPS模块、北斗定位模块、伽利略定位模块或格洛纳斯定位模块，所述网络通信模块采用2G模块、3G模块、4G模块、NB-IoT模块、eMTC模块、LoRa模块、Sigfox模块或WiFi模块。
道路缺陷检测车，包括至少一个上述道路缺陷检测设备。
道路缺陷检测系统，包括服务器和至少一辆上述的道路缺陷检测车，所述服务器与道路缺陷检测车通过网络通信模块连接通信。
进一步的，所述道路缺陷检测系统还包括至少一个环境气压检测设备，所述环境气压检测设备所处的海拔高度固定，用于检测被测道路所处环境的气压并将环境气压数据发送给服务器。将道路缺陷检测设备所得到的气压值与环境气压值作比较，排除环境气压变化带来的误差。
道路缺陷检测方法，应用于上述道路缺陷检测系统，包括以下步骤：
步骤一、微控制器模块获取机动车运行的实时加速度、实时气压值和实时位置信息；
步骤二、通过网络通信模块将实时加速度、实时气压值和实时位置信息传至服务器；
步骤三、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时垂直于地面方向的加速度变化，判断道路是否存在坑洞或凹陷；
步骤四、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时的平均气压变化，判断道路是否存在路基沉降。
进一步的，所述步骤三中判定道路存在坑洞或凹陷的条件包括：垂直于地面方向的加速度变化量大于0.5g。
进一步的，所述步骤四中服务器分别计算得到同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时，道路缺陷检测设备测得的平均气压与环境气压的差值，根据两个差值间的变化判断道路是否存在路基沉降。
有益效果是：本发明不需要预埋在道路中，省去了现有技术中前期部署的麻烦，并且施工难度低，前期安装和后期维护成本低，本发明安装在机动车上，能够广泛应用于各种道路的缺陷检测，灵活性高。特别适用于机动车道缺陷检测。
附图说明
图1是本发明实施例中道路缺陷检测设备的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步说明本发明的技术方案，本发明的技术方案是：
道路缺陷检测设备，包括微控制器模块、电源模块、加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块，所述微控制器模块分别与加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块连接，电源模块用于供电；
所述气压传感器安装在欲设置的机动车底盘或车厢内部，针对不同的欲设置的机动车，其中的气压传感器与地面的距离相等，一辆机动车能够根据实际需要安装多个道路缺陷检测设备，一个道路缺陷检测设备也能够接入多个加速度传感器和多个气压传感器，以便于进行多点检测，提高准确率；
所述微控制器模块用于获取加速度传感器、气压传感器和定位模块的数据并通过网络通信模块传输数据。将机动车运行的实时加速度数据、实时气压数据和实时位置数据发送到具有计算处理能力的设备进行计算处理，从而判断出道路是否存在缺陷。
道路缺陷检测车，包括至少一个上述道路缺陷检测设备。
道路缺陷检测系统，包括服务器和至少一辆上述的道路缺陷检测车，所述服务器与道路缺陷检测车通过网络通信模块连接通信。道路缺陷检测系统可以采用一辆或多辆道路缺陷检测车，不同道路缺陷检测车中的气压传感器与地面的距离相等，这样就能将不同道路缺陷检测车的数据进行比较，服务器对大量数据进行统计分析得出更准确的结果。服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时垂直于地面方向的加速度变化，判断道路是否存在坑洞或凹陷；服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时的平均气压变化，判断道路是否存在路基沉降。
道路缺陷检测方法，应用于上述道路缺陷检测系统，包括以下步骤：
步骤一、微控制器模块获取机动车运行的实时加速度、实时气压值和实时位置信息；
步骤二、通过网络通信模块将实时加速度、实时气压值和实时位置信息传至服务器；
步骤三、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时垂直于地面方向的加速度变化，判断道路是否存在坑洞或凹陷；
步骤四、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时的平均气压变化，判断道路是否存在路基沉降。
实施例
本例的道路缺陷检测设备，包括微控制器模块、电源模块、加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块，所述微控制器模块分别与加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块连接，电源模块用于供电；
所述气压传感器安装在欲设置的机动车底盘或车厢内部，针对不同的欲设置的机动车，其中的气压传感器与地面的距离相等；
所述微控制器模块用于获取加速度传感器、气压传感器和定位模块的数据并通过网络通信模块传输数据。
具体的，所述电源模块包括电池供电模块和充电管理模块，所述电池供电模块分别与微控制器模块和充电管理模块连接。设备采用电池供电模块进行供电，避免设备对于供电系统的依赖，同时可通过充电管理模块对电池进行充电，因此设备可灵活部署于机动车底盘或车厢内部。所述道路缺陷检测设备还包括设备运行状态显示模块，所述设备运行状态显示模块与微控制器模块连接。显示设备实时运行状态，使用和维护设备时更方便。所述定位模块采用GPS模块、北斗定位模块、伽利略定位模块或格洛纳斯定位模块，所述网络通信模块采用2G模块、3G模块、4G模块、NB-IoT模块、eMTC模块、LoRa模块、Sigfox模块或WiFi模块。
本例的道路缺陷检测车，包括至少一个上述道路缺陷检测设备。
本例的道路缺陷检测系统，包括服务器和至少一辆上述的道路缺陷检测车，所述服务器与道路缺陷检测车通过网络通信模块连接通信。
具体的，所述道路缺陷检测系统还包括至少一个环境气压检测设备，所述环境气压检测设备所处的海拔高度固定，用于检测被测道路所处环境的气压并将环境气压数据发送给服务器。将道路缺陷检测设备所得到的气压值与环境气压值作比较，排除环境气压变化带来的误差。
本例的道路缺陷检测方法，应用于上述道路缺陷检测系统，包括以下步骤：
步骤一、微控制器模块获取机动车运行的实时加速度、实时气压值和实时位置信息；
步骤二、通过网络通信模块将实时加速度、实时气压值和实时位置信息传至服务器；
步骤三、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时垂直于地面方向的加速度变化，判断道路是否存在坑洞或凹陷；
步骤四、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时的平均气压变化，判断道路是否存在路基沉降。
具体的，所述步骤三中判定道路存在坑洞或凹陷的条件包括：垂直于地面方向的加速度变化量大于0.5g。所述步骤四中服务器分别计算得到同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时，道路缺陷检测设备测得的平均气压与环境气压的差值，根据两个差值间的变化判断道路是否存在路基沉降。
在本例中，道路缺陷检测系统包括一辆具有一个道路缺陷检测设备的道路缺陷检测车，气压传感器采用博世公司型号为BMP280的气压传感器，其检测精度能够达到0.16Pa，具体举例如下：
如图1所示，本例的道路缺陷检测设备，包括微控制器模块、电池供电模块、充电管理模块、加速度传感器、气压传感器、定位模块、网络通信模块和设备运行状态显示模块，所述微控制器模块分别与加速度传感器、气压传感器、定位模块、网络通信模块、电池供电模块和设备运行状态显示模块连接，电池供电模块与充电管理模块连接。
上述气压传感器安装在欲设置的机动车底盘或车厢内部，是为了防止车辆运行时外部气流干扰气压传感器检测结果。
本例的道路缺陷检测车是安装了一个道路缺陷检测设备的机动车。
本例的道路缺陷检测系统，包括服务器、环境气压检测设备和一辆道路缺陷检测车，所述服务器与道路缺陷检测车通过网络通信模块连接通信，所述环境气压检测设备所处的海拔高度固定，用于检测被测道路所处环境的气压并将环境气压数据发送给服务器。
系统工作时，微控制器模块获取机动车运行的实时加速度、实时气压值和实时位置信息，然后通过网络通信模块将实时加速度、实时气压值和实时位置信息传至服务器。服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时的加速度变化，判断道路是否存在坑洞或凹陷，例如车辆经过位置一时检测到此时垂直于地面方向上的加速度为零，一段时间后该车辆再次经过位置一，发现此时垂直于地面方向上的加速度为0.6g，两次测得的加速度差值大于0.5g，可以判断该位置出现了坑洞或凹陷。服务器分别计算得到同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时，道路缺陷检测设备测得的平均气压与环境气压的差值，根据两个差值间的变化判断道路是否存在路基沉降，例如车辆经过路段一，服务器获取道路缺陷检测设备在路段一检测到的实时气压数据和距离路段一最近的环境气压检测设备测得的环境气压，并计算得到在路段一时道路缺陷检测设备测得的平均气压与环境气压的差值，一段时间后该车辆再次经过路段一，与上述同理服务器计算得到车辆在不同时间经过路段一时道路缺陷检测设备测得的平均气压与环境气压的差值，通过前后两个差值的变化判断道路是否存在路基沉降，若两个差值间的变化量大于预设的阀值，比如0.32Pa,可以判断该路段路基沉降,进一步的，根据两个差值间的变化量和气压随海拔高度变化的规律还能够得出路基沉降的高度。

Claims (10)

1.道路缺陷检测设备，包括微控制器模块和电源模块，其特征在于：还包括加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块，所述微控制器模块分别与加速度传感器、气压传感器、定位模块和网络通信模块连接，电源模块用于供电；
所述气压传感器安装在欲设置的机动车底盘或车厢内部，针对不同的欲设置的机动车，其中的气压传感器与地面的距离相等；
所述微控制器模块用于获取加速度传感器检测的实时加速度、气压传感器检测的实时气压值和定位模块检测的实时位置数据并通过网络通信模块传输数据至服务器，以供服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时垂直于地面方向的加速度变化，判断道路是否出现坑洞或凹陷，以及根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时的平均气压变化，判断道路是否出现路基沉降。
2.如权利要求1所述的道路缺陷检测设备，其特征在于：所述电源模块包括电池供电模块和充电管理模块，所述电池供电模块分别与微控制器模块和充电管理模块连接。
3.如权利要求1所述的道路缺陷检测设备，其特征在于：还包括设备运行状态显示模块，所述设备运行状态显示模块与微控制器模块连接。
4.如权利要求1所述的道路缺陷检测设备，其特征在于：所述定位模块采用GPS模块、北斗定位模块、伽利略定位模块或格洛纳斯定位模块，所述网络通信模块采用2G模块、3G模块、4G模块、NB-IoT模块、eMTC模块、LoRa模块、Sigfox模块或WiFi模块。
5.道路缺陷检测车，其特征在于：包括至少一个权利要求1-4任一项所述的道路缺陷检测设备。
6.道路缺陷检测系统，其特征在于：包括服务器和至少一辆权利要求5所述的道路缺陷检测车，所述服务器与道路缺陷检测车通过网络通信模块连接通信。
7.如权利要求6所述的道路缺陷检测系统，其特征在于：还包括至少一个环境气压检测设备，所述环境气压检测设备所处的海拔高度固定，用于检测被测道路所处环境的气压并将环境气压数据发送给服务器。
8.道路缺陷检测方法，应用于权利要求6或7所述的道路缺陷检测系统，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、微控制器模块获取机动车运行的实时加速度、实时气压值和实时位置信息；
步骤二、通过网络通信模块将实时加速度、实时气压值和实时位置信息传至服务器；
步骤三、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一道路位置时垂直于地面方向的加速度变化，判断道路是否出现坑洞或凹陷；
步骤四、服务器根据同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时的平均气压变化，判断道路是否出现路基沉降。
9.如权利要求8所述的道路缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤三中判定道路出现坑洞或凹陷的条件包括：垂直于地面方向的加速度变化量大于0.5g。
10.如权利要求8所述的道路缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤四中服务器分别计算得到同一车辆或不同车辆在不同时间通过同一路段时，道路缺陷检测设备测得的平均气压与环境气压的差值，根据两个差值间的变化判断道路是否出现路基沉降。
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