CN112233426B - 基于rfid及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统，涉及桥梁监测管理领域。该装置由中央处理模块、状态感知装置、视频采集装置、报警提示装置、电子显示装置、输入输出设备、一体化集成龙门架、信息传输装置、供电装置、存储装置、智能执法终端、车载RFID终端、RFID处理终端。该装置集成RFID处理挖掘技术，可实现桥梁状态感知、流量预警，同时集成了图像抓拍、报警提示等诸多功能，极大提升了桥梁执法管理水平，适合大面积推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁监测管理领域，尤其涉及一种能动态监测、预警的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统。
背景技术
山地城市受山水隔绝影响，桥梁成为了各组团联系的纽带和关键，中心城区桥梁运行日趋饱和，极大加重了桥梁养护管理难度，极易引发重大人员伤亡，对桥梁实时动态监测、动态预警需求旺盛。基于此，如何利用当前多元交通大数据融合挖掘技术，研发一种基于多元数据融合的桥梁实时预警装置，成为了桥梁监测管理领域的重点和难点。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，针对当前桥梁动态监测缺失、预警不足的问题，设计一种能实时监测、动态预警、辅助决策的桥梁动态监测管理装置及系统。
为解决上述问题，本发明提供了基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统，包括：
基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统，其特征在于，该装置由中央处理模块、状态感知装置、视频采集装置、报警提示装置、电子显示装置、输入输出设备、一体化集成龙门架、信息传输装置、供电装置、存储装置、智能执法终端、车载RFID终端、RFID处理终端。
所述一体化集成龙门架由基础杆件、横梁杆件组成，基础杆件垂直安装，横梁杆件垂直安装在基础杆件顶端，一体化集成龙门架均安装有防滑涂层和荧光涂层，均为中空杆件，基础杆件底段设有USB充电接口，横梁杆件安装有交通标志牌，中空杆件内部安装有供电装置中的电缆、光缆、插线接头。
所述车载RFID终端由信号传输天线、耦合电子元件、RFID电子集成处理芯片组成，车载RFID终端安装在城市车辆中，固定周期向RFID处理终端发出电子射频信号；所述RFID处理终端由接收电子天线、RFID电子智能读写器组成，RFID处理终端安装在一体化集成龙门架上，RFID处理终端顶部安装有透光玻璃防雨斗篷，表明涂有防水透光塑料膜，RFID处理终端实时收集通过一体化集成龙门架监测点车辆的RFID电子射频信号，实时获取车牌ID，并将电子信号通过信息传输装置传送到中央处理模块。
所述中央处理模块由智能中央处理器组成，智能中央处理器接收到RFID处理终端发出的车辆ID后，将于车牌ID于存储装置中的数据中心相匹配，获取车辆类型、车牌号码、驾驶员等相关信息，通过以下算法实现桥梁交通量动态预警：
Step 1：车辆经过桥梁一体化集成龙门架RFID处理终端时，RFID处理终端将把车辆信息传输到中央处理模块，获取车辆车牌ID并计数进而计算出一小时车辆途径总数即断面交通量，并将车牌ID与存储系统中数据中心的车辆信息匹配，进而获取车辆车牌号码，同时系统将收集桥梁远端监测点各RFID处理终端信息，进而获取桥梁远端监测点断面交通量及具体车辆车牌信息包括车辆车牌号码等。将桥梁及远端监测点车辆车牌号码匹配，若同时出现在远端分流点和桥梁，则计数，则经过远端监测点的桥梁断面交通量Q监测=M1+ M2+M3+…+ Mn（n为远端监测总数，Mn为第n个远端监测点经过桥梁的交通量），可由桥梁上RFID处理终端计算出桥梁断面历史交通量Q历史，Q历史=A*Q监测，A为常数，通过计算历史断面交通量及历史经过远端监测点的桥梁断面交通量Q监测，可确定历史平均值常数A；
Step 2：记桥梁远端监测点断面交通量为Qi（i为远端监测点编号），Mi=bi*Qi，bi为第i个远端监测点常数，Mi为第i个远端监测点经过桥梁的交通量，按Step 1可计算出每个远端监测点的历史平均值交通量系数bi，则Q监测= M1+ M2+ M3+…+ Mn=b1*Q1+ b2*Q2+…+bn*Qn；
Step 3：记桥梁实时断面交通量Q实时，Q实时可由桥梁上RFID处理终端统计得出，Q0为桥梁预警阈值交通量，为桥梁基本通行能力的80%，基本通行能力根据城市道路等级及设计车速计算，根据RFID预测的桥梁断面交通量为Q预测= A*Q实时监测，Q实时监测可按Step 2中Q监测计算得出；
Step 4：若桥梁实时交通量Q实时>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，Q预测>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，反之则取消报警信号。
所述视频采集装置由红外高清摄像头、补光灯组成，安装在一体化集成龙门架上，实时收集桥梁运行数据，并将图像信息发送到存储装置，红外高清摄像头顶端安装有玻璃防水雨棚，表明涂油荧光图层。
所述存储装置由硬盘、磁盘阵列组成，放置在管理部门数据机房中，存储所有数据信息，硬盘中存储有所有桥梁三维模型及GIS地理信息数据。
所述报警提示装置由高音喇叭、红色闪光灯组成，报警提示装置安装在一体化集成龙门架及管理部门指挥中心，当接收到报警信号后，将发出报警声音，红色闪光灯将启动。
所述电子显示装置由彩色LED显示屏组成，安装在一体化集成龙门架及管理部门指挥中心，显示视频采集装置的温度湿度信息、实时图像及桥梁断面交通量Q实时。
所述信息传输装置由电缆、光缆、插线接头组成，负责信息传输和装置供电。
所述输入输出设备由鼠标、键盘组成，放置在管理部门指挥中心，可查询任意桥梁视频图像及桥梁断面交通量Q实时。
所述智能执法终端为移动执法终端，可自定义查询桥梁温度湿度、实时视频图像、桥梁断面交通量Q实时及远程语音交流
所述状态感知装置由湿度传感器、温度传感器组成，安装在一体化集成龙门架上，实时传输温度、湿度信号到中央处理模块。
附图说明
图1为本发明提供的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统的系统框图。
具体实施方式
为解决上述问题，本发明提供了基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统，包括：
基于RFID及多源数据的桥梁实时预警方法装置及系统，其特征在于，该装置由中央处理模块、状态感知装置、视频采集装置、报警提示装置、电子显示装置、输入输出设备、一体化集成龙门架、信息传输装置、供电装置、存储装置、智能执法终端、车载RFID终端、RFID处理终端。
所述一体化集成龙门架由基础杆件、横梁杆件组成，基础杆件垂直安装，横梁杆件垂直安装在基础杆件顶端，一体化集成龙门架均安装有防滑涂层和荧光涂层，均为中空杆件，基础杆件底段设有USB充电接口，横梁杆件安装有交通标志牌，中空杆件内部安装有供电装置中的电缆、光缆、插线接头。
所述车载RFID终端由信号传输天线、耦合电子元件、RFID电子集成处理芯片组成，车载RFID终端安装在城市车辆中，固定周期向RFID处理终端发出电子射频信号；所述RFID处理终端由接收电子天线、RFID电子智能读写器组成，RFID处理终端安装在一体化集成龙门架上，RFID处理终端顶部安装有透光玻璃防雨斗篷，表明涂有防水透光塑料膜，RFID处理终端实时收集通过一体化集成龙门架监测点车辆的RFID电子射频信号，实时获取车牌ID，并将电子信号通过信息传输装置传送到中央处理模块。
所述中央处理模块由智能中央处理器组成，智能中央处理器接收到RFID处理终端发出的车辆ID后，将于车牌ID于存储装置中的数据中心相匹配，获取车辆类型、车牌号码、驾驶员等相关信息，通过以下算法实现桥梁交通量动态预警：
Step 1：车辆经过桥梁一体化集成龙门架RFID处理终端时，RFID处理终端将把车辆信息传输到中央处理模块，获取车辆车牌ID并计数进而计算出一小时车辆途径总数即断面交通量，并将车牌ID与存储系统中数据中心的车辆信息匹配，进而获取车辆车牌号码，同时系统将收集桥梁远端监测点各RFID处理终端信息，进而获取桥梁远端监测点断面交通量及具体车辆车牌信息包括车辆车牌号码等。将桥梁及远端监测点车辆车牌号码匹配，若同时出现在远端分流点和桥梁，则计数，则经过远端监测点的桥梁断面交通量Q监测=M1+ M2+M3+…+ Mn（n为远端监测总数，Mn为第n个远端监测点经过桥梁的交通量），可由桥梁上RFID处理终端计算出桥梁断面历史交通量Q历史，Q历史=A*Q监测，A为常数，通过计算历史断面交通量及历史经过远端监测点的桥梁断面交通量Q监测，可确定历史平均值常数A；
Step 2：记桥梁远端监测点断面交通量为Qi（i为远端监测点编号），Mi=bi*Qi，bi为第i个远端监测点常数，Mi为第i个远端监测点经过桥梁的交通量，按Step 1可计算出每个远端监测点的历史平均值交通量系数bi，则Q监测= M1+ M2+ M3+…+ Mn=b1*Q1+ b2*Q2+…+bn*Qn；
Step 3：记桥梁实时断面交通量Q实时，Q实时可由桥梁上RFID处理终端统计得出，Q0为桥梁预警阈值交通量，为桥梁基本通行能力的80%，基本通行能力根据城市道路等级及设计车速计算，根据RFID预测的桥梁断面交通量为Q预测= A*Q实时监测，Q实时监测可按Step 2中Q监测计算得出；
Step 4：若桥梁实时交通量Q实时>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，Q预测>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，反之则取消报警信号。
所述视频采集装置由红外高清摄像头、补光灯组成，安装在一体化集成龙门架上，实时收集桥梁运行数据，并将图像信息发送到存储装置，红外高清摄像头顶端安装有玻璃防水雨棚，表明涂油荧光图层。
所述存储装置由硬盘、磁盘阵列组成，放置在管理部门数据机房中，存储所有数据信息，硬盘中存储有所有桥梁三维模型及GIS地理信息数据。
所述报警提示装置由高音喇叭、红色闪光灯组成，报警提示装置安装在一体化集成龙门架及管理部门指挥中心，当接收到报警信号后，将发出报警声音，红色闪光灯将启动。
所述电子显示装置由彩色LED显示屏组成，安装在一体化集成龙门架及管理部门指挥中心，显示视频采集装置的温度湿度信息、实时图像及桥梁断面交通量Q实时。
所述信息传输装置由电缆、光缆、插线接头组成，负责信息传输和装置供电。
所述输入输出设备由鼠标、键盘组成，放置在管理部门指挥中心，可查询任意桥梁视频图像及桥梁断面交通量Q实时。
所述智能执法终端为移动执法终端，可自定义查询桥梁温度湿度、实时视频图像、桥梁断面交通量Q实时及远程语音交流
所述状态感知装置由湿度传感器、温度传感器组成，安装在一体化集成龙门架上，实时传输温度、湿度信号到中央处理模块。
系统在工作时，状态感知装置实时收集桥梁周边湿度及温度信号，视频采集装置实时收集桥梁运行视频信息；存储装置中的硬盘可存储所有数据，同时存储有所有桥梁三维模型及GIS地理信息数据；车载RFID终端经过桥梁一体化集成龙门架（安装有RFID处理终端）时，将收集车辆信息并计数；中央处理模块实时收集车辆ID数据后进行计数，结合判定算法统计周期内的交通量，若桥梁实时交通量Q实时>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，Q预测>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，反之则取消报警信号；
当接收到报警信号后，报警提示装置将发出报警声音，红色闪光灯将启动；电子显示装置实时显示温度湿度信息、实时图像及桥梁断面交通量Q实时；操作人员可通过输入输出设备自自定义选择桥梁，查询温度湿度信息、实时图像及桥梁断面交通量Q实时；管理部门指挥中心为桥梁监测管理部门设置的信息中心，负责监管工作；一体化集成龙门架可实际需求安装在桥梁进出口、中部、道路远端进出点及其他道路，可灵活安装。
Claims (8)
1.基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，包括中央处理模块、状态感知装置、视频采集装置、报警提示装置、电子显示装置、输入输出设备、一体化集成龙门架、信息传输装置、供电装置、存储装置、智能执法终端、车载RFID终端、RFID处理终端；所述一体化集成龙门架由基础杆件、横梁杆件组成，基础杆件垂直安装，横梁杆件垂直安装在基础杆件顶端，一体化集成龙门架均安装有防滑涂层和荧光涂层，均为中空杆件，基础杆件底段设有USB充电接口，横梁杆件安装有交通标志牌，中空杆件内部安装有供电装置中的电缆、光缆、插线接头；所述车载RFID终端由信号传输天线、耦合电子元件、RFID电子集成处理芯片组成，车载RFID终端安装在城市车辆中，固定周期向RFID处理终端发出电子射频信号；所述RFID处理终端由接收电子天线、RFID电子智能读写器组成，RFID处理终端安装在一体化集成龙门架上，RFID处理终端顶部安装有透光玻璃防雨斗篷，表明涂有防水透光塑料膜，RFID处理终端实时收集通过一体化集成龙门架监测点车辆的RFID电子射频信号，实时获取车牌ID，并将电子信号通过信息传输装置传送到中央处理模块；
所述中央处理模块由智能中央处理器组成，智能中央处理器接收到RFID处理终端发出的车辆ID后，将于车牌ID于存储装置中的数据中心相匹配，获取车辆类型、车牌号码、驾驶员相关信息，通过以下算法实现桥梁交通量动态预警：
Step 1：车辆经过桥梁一体化集成龙门架RFID处理终端时，RFID处理终端将把车辆信息传输到中央处理模块，获取车辆车牌ID并计数进而计算出一小时车辆途径总数即断面交通量，并将车牌ID与存储系统中数据中心的车辆信息匹配，进而获取车辆车牌号码，同时系统将收集桥梁远端监测点各RFID处理终端信息，进而获取桥梁远端监测点断面交通量及具体车辆车牌信息包括车辆车牌号码；将桥梁及远端监测点车辆车牌号码匹配，若同时出现在远端分流点和桥梁，则计数，则经过远端监测点的桥梁断面交通量Q监测＝M1+M2+M3+...+Mn，n为远端监测总数，Mn为第n个远端监测点经过桥梁的交通量，可由桥梁上RFID处理终端计算出桥梁断面历史交通量Q历史，Q历史＝A*Q监测，A为常数，通过计算历史断面交通量及历史经过远端监测点的桥梁断面交通量Q监测，可确定历史平均值常数A；
Step 2：记桥梁远端监测点断面交通量为Qi，i为远端监测点编号，Mi＝bi*Qi，bi为第i个远端监测点常数，Mi为第i个远端监测点经过桥梁的交通量，按Step 1可计算出每个远端监测点的历史平均值交通量系数bi，则Q监测＝M1+M2+M3+...+Mn＝b1*Q1+b2*Q2+...+bn*Qn；
Step 3：记桥梁实时断面交通量Q实时，Q实时可由桥梁上RFID处理终端统计得出，Q0为桥梁预警阈值交通量，为桥梁基本通行能力的80％，基本通行能力根据城市道路等级及设计车速计算，根据RFID预测的桥梁断面交通量为Q预测＝A*Q实时监测，Q实时监测可按Step 2中Q监测计算得出；
Step 4：若桥梁实时交通量Q实时>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，Q预测>Q0，则向报警提示装置、智能执法终端发出报警信号，反之则取消报警信号。
2.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述视频采集装置由红外高清摄像头、补光灯组成，安装在一体化集成龙门架上，实时收集桥梁运行数据，并将图像信息发送到存储装置，红外高清摄像头顶端安装有玻璃防水雨棚，表明涂油荧光图层。
3.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述存储装置由硬盘、磁盘阵列组成，放置在管理部门数据机房中，存储所有数据信息，硬盘中存储有所有桥梁三维模型及GIS地理信息数据。
4.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述报警提示装置由高音喇叭、红色闪光灯组成，报警提示装置安装在一体化集成龙门架及管理部门指挥中心，当接收到报警信号后，将发出报警声音，红色闪光灯将启动。
5.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述电子显示装置由彩色LED显示屏组成，安装在一体化集成龙门架及管理部门指挥中心，显示视频采集装置的温度湿度信息、实时图像及桥梁断面交通量Q实时。
6.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述信息传输装置由电缆、光缆、插线接头组成，负责信息传输和装置供电。
7.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述输入输出设备由鼠标、键盘组成，放置在管理部门指挥中心，可查询任意桥梁视频图像及桥梁断面交通量Q实时；所述智能执法终端为移动执法终端，可自定义查询桥梁温度湿度、实时视频图像、桥梁断面交通量Q实时及远程语音交流。
8.根据权利要求1所述的基于RFID及多源数据的桥梁实时预警系统，其特征在于，所述状态感知装置由湿度传感器、温度传感器组成，安装在一体化集成龙门架上，实时传输温度、湿度信号到中央处理模块。
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