CN112880733A - 限高防护架状态监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种限高防护架状态监测装置及方法,该装置包括控制主机、传感器模组、摄像头模组和通信装置,所述控制主机用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意一种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述通信装置发送与上一次的测量结果的差值达到阈值的该项信息;以及用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意两种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时发送报警信息。通过综合分析限高防护架的相对高度、振动、倾斜角度、共振噪音数据做出限高防护架被撞报警和健康状态分析,从而减少误报漏保,降低维保工作强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种状态监测装置及方法。
背景技术
根据铁路规定“在铁路下面通过大中型机动车辆的立交桥涵,其桥涵下净空不足5m时,应设置限高防护架,并对限高防护架定期进行维护,经常保持完好状态”。
虽然在这些通行大中型机动车辆的立交入口均安装有限高防护架,但由于这种防护采用的是被动防护形式,一旦超高车辆驶入造成的结果往往是防护架和车辆同时损毁,这种“鱼死网破”式的防护会增加大量立交防护设施维护费用,而且立交防护设施被撞清障之前极易对后续通行车辆和行人造成二次损害。
为了防止限高防护架被撞并及时获取被撞信息相关维护单位会安装防撞报警系统,但现有的报警系统大多采用振动或激光探测的手段,由于信号源单一导致报警中的误报量较多,维护单位在发生报警后必须前往现场确认,从而产生很多无效工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中限高防护架的报警系统检测源单一、误报率高的缺陷,提供一种包括多种监测手段且大大降低误报率的限高防护架状态监测装置及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
一种限高防护架状态监测装置,其特点在于,包括控制主机、传感器模组、摄像头模组和通信装置,其中,
所述传感器模组包括至少一个激光测距仪、至少一个音频传感器和至少一个加速度传感器中的一种或多种,其中,
所述激光测距仪用于测量限高防护架距离地面的高度信息;
所述音频传感器用于测量限高防护架的音频信息;
所述加速度传感器用于测量限高防护架的加速度信息;
所述摄像头模组用于获取限高防护架的全景图像信息;
所述控制主机用于存储所述高度信息、音频信息、加速度信息和全景图像信息,和用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意一种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述通信装置发送实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值的该项信息;以及用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意两种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述摄像头模组获取实时的全景图像信息并控制所述通信装置根据所述传感器模组的实时测量结果和实时的全景图像信息发送报警信息。当某一传感器的信号异常时控制主机通过对其他传感器的信息综合分析并通过视频图像复核做出报警及限高架状态的判断。
本发明采用激光测距、音频检测、加速度、视频监控等多种检测手段对限高架状态进行监测,通过综合分析限高架的相对高度、振动、倾斜角度、音频分贝和频谱数据并通过视频图像复核从而做出撞击报警和健康状态判断,以达到降低事件误报和漏报概率的目的。
优选地,所述激光测距仪设置于限高防护架的横梁部位,用于测量所述横梁距离地面的高度信息。
优选地,所述激光测距仪的数量为至少两个。
所述控制主机还用于根据所述两个激光测距仪获得的高度信息差值得到限高防护架的倾斜状态和/或沉降状态。此外,控制主机还可通过分析对比激光测距仪返回的测距数据对限高架的沉降(相对高度降低)情况进行判断。
优选地,所述音频传感器为设置于限高防护架的横梁中的拾音器。
优选地,所述音频信息包括音量信息和频谱信息。
优选地,所述加速度传感器用于测量限高防护架在各个方向上的加速度,
所述控制主机用于根据各个方向上的加速度和加速度的变化量来判断限高防护架是否遭到撞击或发生倾斜。
其中,所述加速度传感器包括九轴传感器,可以用来测量撞击时的瞬间变化。
优选地,所述控制主机还用于根据在限高防护架的不同位置所设置的至少一个激光测距仪、至少一个音频传感器和至少一个加速度传感器在时域和频域上的差值得到限高防护架遭到撞击的位置和/或倾斜的方向。
优选地,所述限高防护架状态监测装置还包括倾斜传感器,用于测量限高防护架因各种因素导致限高防护架的水平变化情况。
较佳地,所述限高架监测装置可设置若干摄像机,当控制主机确认发生异常情况后,控制主机以及后台监控人员可通过摄像机拍摄限高架的视频图像进一步分析以确定限高架损坏情况。
本发明还提供一种限高防护架状态监测方法,其特点在于,包括以下步骤:
S1:测量限高防护架距离地面的高度信息、测量限高防护架的音频信息、测量限高防护架的加速度信息,以及获取限高防护架的全景图像信息;
S2:判断与上一次基础信息相比,高度信息、音频信息和加速度信息中是否有至少一种信息的变化量达到相应的设定阈值,若是,进入步骤S3;若否,返回步骤S1;
S3:所述高度信息、音频信息和加速度信息中的除变化量达到相应的设定阈值的该项信息之外,判断所述高度信息、音频信息和加速度信息中的其他信息中的至少一种信息的变化量是否达到相应的设定阈值,若是,进入步骤S4;若否,进入步骤S5;
S4:根据实时测量的高度信息、音频信息和加速度信息和实时的全景图像信息发送报警信息;
S5:仅发送变化量达到相应的设定阈值的该项信息。
优选地,步骤S1中还包括获取正常状态下的限高防护架的全景图像信息以作为基础图像信息。
优选地,步骤S1中还包括获取限高防护架的不同位置处距离地面的高度信息以得到限高防护架的倾斜状态。
优选地,步骤S1中获取的音频信息包括音量信息和频谱信息。
优选地,步骤S1中包括:测量限高防护架在各个方向上的加速度;
步骤S2或者步骤S3中还包括:根据各个方向上的加速度和加速度的变化量来判断限高防护架是否遭到撞击或发生倾斜。
优选地,步骤S2或者步骤S3中包括:根据在限高防护架的不同位置所测得的高度信息、音频信息和加速度信息在时域和频域上的差值得到限高防护架遭到撞击的位置和/或倾斜的方向。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:采用激光、音频、加速度、视频监控等多种传感手段对限高防护架状态进行监测,通过综合分析限高防护架的相对高度、振动、倾斜角度、共振噪音数据做出限高防护架被撞报警和健康状态分析,从而减少误报漏保,降低维保工作强度。
附图说明
图1为本发明一实施例的限高防护架状态监测装置的结构框图。
图2为本发明一实施例的限高防护架状态监测装置的示意图。
图3为本发明一实施例的限高防护架状态监测方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
参考图1-图2,介绍发明一实施例的限高防护架状态监测装置。该装置包括控制主机1、传感器模组2、摄像头模组3和通信装置4,其中,
所述传感器模组2包括至少一个激光测距仪21、至少一个音频传感器22和至少一个加速度传感器23中的一种或多种,其中,
所述激光测距仪21用于测量限高防护架距离地面的高度信息;
所述音频传感器22用于测量限高防护架的音频信息;
所述加速度传感器23用于测量限高防护架的加速度信息;
所述摄像头模组3用于获取限高防护架的全景图像信息;
所述控制主机1用于存储所述高度信息、音频信息、加速度信息和全景图像信息,和用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意一种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述通信装置4发送实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值的该项信息;以及用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意两种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述摄像头模组3获取实时的全景图像信息并控制所述通信装置根据所述传感器模组的实时测量结果和实时的全景图像信息发送报警信息。
结合图2,所述传感器模组2包括多个激光测距仪,多个音频传感器和多个加速度传感器,且所述激光测距仪和音频传感器均设置于限高防护架100的横梁中,用于测量所述横梁距离地面的高度信息(以211表示激光束)。
在横梁的不同位置设置激光测距仪,所述控制主机还用于根据所述高度信息得到限高防护架的倾斜状态。
具体来说所述音频传感器为设置于限高防护架的横梁中的拾音器。所述音频信息包括音量信息和频谱信息。
再者,所述加速度传感器用于测量限高防护架在各个方向上的加速度,所述控制主机用于根据各个方向上的加速度和加速度的变化量来判断限高防护架是否遭到撞击或发生倾斜。
另外,所述控制主机还用于根据在限高防护架的不同位置所设置的至少一个激光测距仪、至少一个音频传感器和至少一个加速度传感器在时域和频域上的差值得到限高防护架遭到撞击的位置和/或倾斜的方向。
参考图2,为了获得限高防护架100的完整外观,摄像头模组3设置在限高防护架周围可以拍清完整外观的位置处,并且摄像头模组3包括两个摄像头31和32,控制主机1设置在安装有摄像头模组的立柱上,通信装置可以集成于控制主机1中,也可以单独设置。
参考图3,介绍本发明一实施例的限高防护架状态监测方法。其中在行车道上方限高架的横梁上选定位置安装传感器模组,调整激光测距仪安装角度,使其发射的激光束垂直于地面;在限高防护架横梁上开小孔,使拾音器可通过开孔伸入钢管内部;在限高防护架横梁上安装并校准加速度计;接着安装监控摄像机,摄像机需可兼顾限高架全景和横梁特写。随后安装控制主机并连接传感器模组,获取初始数据包括高度(横梁到地面的距离),基础噪音强度、频谱信息,限高架倾斜数据,同时通过摄像机拍摄若干照片作为限高架的基础外观信息,装置将以上信息作为参考阈值保存在控制主机的存储器中。
具体来说,监测方法包括以下步骤:101:测量限高防护架距离地面的高度信息、测量限高防护架的音频信息、测量限高防护架的加速度信息,以及获取限高防护架的全景图像信息;
102:判断与上一次基础信息相比,高度信息、音频信息和加速度信息中是否有至少一种信息的变化量达到相应的设定阈值,若是,进入步骤103;若否,返回步骤101;
103:所述高度信息、音频信息和加速度信息中的除变化量达到相应的设定阈值的该项信息之外,判断所述高度信息、音频信息和加速度信息中的其他信息中的至少一种信息的变化量是否达到相应的设定阈值,若是,进入步骤104;若否,进入步骤105;
104:根据实时测量的高度信息、音频信息和加速度信息和实时的全景图像信息发送报警信息;
105:仅发送变化量达到相应设定阈值的该项信息。
也就是说,例如通过传感器实时监测限高架状态,当某传感器数据变化超过参考阈值时而其他传感器数据正常,则不做报警处理只上传变化信息,当多个传感器数据变化均超过参考阈值,则向平台上传报警信息。
另外,在上传报警信息的同时通过摄像机拍摄一张限高架全景和横梁特写照片与报警信息一起发送到平台,平台对比报警图片和初始状态图片进一步作报警判断,这样可以大大降低误报率。
具体来说,步骤101中还包括获取正常状态下的限高防护架的全景图像信息以作为基础图像信息。倘若监测到某一信息,例如音频信息的变化量达到相应的设定阈值之后,经过对高度信息的前后比对,发现高度信息也有大幅度变化,那么认为限高防护架出现了被撞击的情况,将音频信息、高度信息和实时的全景图像信息发送至服务器,用户将事先记录的基础图像信息与实施的全景图像信息比对之后,发现确实发生了撞击,则将会派遣维护人员至现场对限高防护架进行处理。
另外,步骤101中还包括获取限高防护架的不同位置处距离地面的高度信息以得到限高防护架的倾斜状态。例如在限高架横梁设置激光测距仪,控制主机控制激光测距仪定时向地面发射激光束,从而获取横梁至地面的高度,系统通过记录分析高度值的变化形成限高架沉降变化趋势;进一步的,在同一限高架横梁的不同位置设置若干激光测距仪,通过分析不同位置的高度变化,可得到限高架横向倾斜或不均衡沉降的监测结果。
具体来说,步骤101中获取的音频信息包括音量信息和频谱信息。
其中,步骤101中包括:测量限高防护架在各个方向上的加速度;步骤102或者步骤103中还包括:根据各个方向上的加速度和加速度的变化量来判断限高防护架是否遭到撞击或发生倾斜。再者,步骤102或者步骤103中包括:根据在限高防护架的不同位置所测得的高度信息、音频信息和加速度信息在时域和频域上的差值得到限高防护架遭到撞击的位置和/或倾斜的方向。具体来说,在行车道上方限高架的横梁上一定间隔安装多组探测器模组,调整激光测距仪安装角度,使其发射的激光束垂直于地面;在限高防护架横梁上开小孔,使拾音器可通过开孔伸入钢管内部;在限高防护架横梁上安装并校准加速度计;当发生撞击时,可通过对不同位置设置的探测器在时域和频域上的差值分析进一步得到撞击的位置、限高架发生倾斜的方向等信息。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种限高防护架状态监测装置,其特征在于,包括控制主机、传感器模组、摄像头模组和通信装置,其中,
所述传感器模组包括至少一个激光测距仪、至少一个音频传感器和至少一个加速度传感器中的一种或多种,其中,
所述激光测距仪用于测量限高防护架距离地面的高度信息;
所述音频传感器用于测量限高防护架的音频信息;
所述加速度传感器用于测量限高防护架的加速度信息;
所述摄像头模组用于获取限高防护架的全景图像信息;
所述控制主机用于存储所述高度信息、音频信息、加速度信息和全景图像信息,和用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意一种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述通信装置发送实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值的该项信息;以及用于在所述激光测距仪、所述音频传感器和所述加速度传感器中任意两种的实时测量结果与上一次的测量结果的差值达到阈值时控制所述摄像头模组获取实时的全景图像信息并控制所述通信装置根据所述传感器模组的实时测量结果和实时的全景图像信息发送报警信息。
2.如权利要求1所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述激光测距仪设置于限高防护架的横梁部位,用于测量所述横梁距离地面的高度信息。
3.如权利要求2所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述激光测距仪的数量为至少两个,
所述控制主机还用于根据所述两个激光测距仪高度信息差值得到限高防护架的倾斜状态和/或沉降状态。
4.如权利要求1所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述音频传感器为设置于限高防护架的横梁中的拾音器。
5.如权利要求1所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述音频信息包括音量信息和频谱信息。
6.如权利要求1所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述加速度传感器用于测量限高防护架在各个方向上的加速度,
所述控制主机用于根据各个方向上的加速度和加速度的变化量来判断限高防护架是否遭到撞击或发生倾斜。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述控制主机还用于根据在限高防护架的不同位置所设置的至少一个激光测距仪、至少一个音频传感器和至少一个加速度传感器在时域和频域上的差值得到限高防护架遭到撞击的位置和/或倾斜的方向。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的限高防护架状态监测装置,其特征在于,所述限高防护架状态监测装置还包括倾斜传感器,用于测量限高防护架的水平变化情况。
9.一种限高防护架状态监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:测量限高防护架距离地面的高度信息、测量限高防护架的音频信息、测量限高防护架的加速度信息,以及获取限高防护架的全景图像信息;
S2:判断与上一次基础信息相比,高度信息、音频信息和加速度信息中是否有至少一种信息的变化量达到相应的设定阈值,若是,进入步骤S3;若否,返回步骤S1;
S3:所述高度信息、音频信息和加速度信息中的除变化量达到相应的设定阈值的该项信息之外,判断所述高度信息、音频信息和加速度信息中的其他信息中的至少一种信息的变化量是否达到相应的设定阈值,若是,进入步骤S4;若否,进入步骤S5;
S4:根据实时测量的高度信息、音频信息和加速度信息和实时的全景图像信息发送报警信息;
S5:仅发送变化量达到相应的设定阈值的该项信息。
10.如权利要求9所述的限高防护架状态监测方法,其特征在于,步骤S1中还包括获取正常状态下的限高防护架的全景图像信息以作为基础图像信息。
11.如权利要求9所述的限高防护架状态监测方法,其特征在于,步骤S1中还包括获取限高防护架的不同位置处距离地面的高度信息以得到限高防护架的倾斜状态。
12.如权利要求9所述的限高防护架状态监测方法,其特征在于,步骤S1中获取的音频信息包括音量信息和频谱信息。
13.如权利要求9所述的限高防护架状态监测方法,其特征在于,
步骤S1中包括:测量限高防护架在各个方向上的加速度;
步骤S2或者步骤S3中还包括:根据各个方向上的加速度和加速度的变化量来判断限高防护架是否遭到撞击或发生倾斜。
14.如权利要求9-13中任意一项所述的限高防护架状态监测方法,其特征在于,步骤S2或者步骤S3中包括:根据在限高防护架的不同位置所测得的高度信息、音频信息和加速度信息在时域和频域上的差值得到限高防护架遭到撞击的位置和/或倾斜的方向。
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CN116147713A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-23 | 中国市政工程西南设计研究总院有限公司 | 一种城市地下综合管廊在线监测方法、系统、装置及电子设备 |
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