CN114324140B - 一种道路护栏损坏监测方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种道路护栏损坏监测方法、装置及设备，涉及道路监测技术领域，该方法包括以下步骤：利用多个预设的力传感器监测道路护栏的受力数据；对受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在受力数据帧中的采样序号；基于受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断道路护栏是否发生损坏。本申请基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

Description

一种道路护栏损坏监测方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及道路监测技术领域，具体涉及一种道路护栏损坏监测方法、装置及设备。

背景技术

道路护栏是保障车辆通行安全，减少人民生命财产损失的必不可少的交通装置。道路护栏一旦发生损坏，须及时进行修理，否则可能造成交通安全、生命财产损失等重大事故。因此，对道路护栏损坏情况进行监测十分重要。

目前，道路护栏损坏情况的监测一般有两种方式。第一种方式是采用目视巡查的方式。这是一种漫无目的的监测方式，效率极其低下，投入的人力、物力、财力及时间成本巨大。第二种方式为电话报案，是一种被动监测方式，依靠车辆驾驶员向道路、交通部门致电报案。通过这种方式发现的损坏道路护栏数量少，且无法对道路护栏损坏程度进行量化和分级，不利于道路护栏维修工作的展开。

因此，为满足使用需求，现提供一种道路护栏损坏监测技术。

发明内容

本申请提供一种道路护栏损坏监测方法、装置及设备，基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

第一方面，本申请提供了一种道路护栏损坏监测方法，所述方法包括以下步骤：

利用多个预设的力传感器监测所述道路护栏的受力数据；

对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏。

具体的，所述道路护栏包括多节子道路护栏；

每个所述子道路护栏上至少设置一个力传感器。

具体的，所述基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏中，包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏。

进一步的，所述方法还包括损坏指数评判流程，所述损坏指数评判流程包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数。

具体的，所述基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数中，包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。

进一步的，所述基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏之后，还包括以下步骤：

统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域。

具体的，所述利用多个预设的力传感器监测所述道路护栏的受力数据中，包括以下步骤：

所述力传感器监测在预设X方向上的第一受力数据以及预设Y方向上的第二受力数据；

基于所述第一受力数据以及所述第二受力数据，计算获得所述传感器对应的受力数据；其中，

所述预设X方向为所述道路护栏长度方向，所述预设Y方向为道路护栏法向方向。

第二方面，本申请提供了一种道路护栏损坏监测装置，所述道路护栏损坏监测装置包括：

受力数据接收模块，其用于接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据；

受力数据预处理模块，其用于对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

道路护栏损坏判断模块，其用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，判断所述道路护栏是否发生损坏。

具体的，所述装置包括：

损坏指数计算模块，其用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，计算获得道路护栏损坏指数。

第三方面，本申请提供了一种道路护栏损坏监测设备，所述设备包括：

多个力传感器，各所述力传感器分别配置一数据传输线，各所述数据传输线依次信号连接，所述力传感器用于监测所述道路护栏的受力情况；

处理主机，其通过所述数据传输线与所述力传感器信号连接；其中，

所述处理主机用于接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据；

所述处理主机还用于对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

所述处理主机还用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，判断所述道路护栏是否发生损坏。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中提供的道路护栏损坏监测方法的步骤流程图；

图2为本申请实施例中提供的力传感器的工作原理图；

图3为本申请实施例中提供的道路护栏损坏监测方法中数据传输线的结构示意图；

图4为本申请实施例中提供的道路护栏损坏监测方法中数据传输线的连接方法示意图；

图5为本申请实施例中提供的道路护栏损坏监测装置的结构示意图；

图6为本申请实施例中提供的道路护栏损坏监测设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。

本申请实施例提供一种道路护栏损坏监测方法、装置及设备，基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：

一种道路护栏损坏监测方法，方法包括以下步骤：

S1、利用多个预设的力传感器监测道路护栏的受力数据；

S2、对受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在受力数据帧中的采样序号；

S3、基于受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断道路护栏是否发生损坏。

以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。

第一方面，参见图1～4所示，本申请实施例提供一种道路护栏损坏监测方法，该道路护栏损坏监测方法包括以下步骤：

S1、利用多个预设的力传感器监测道路护栏的受力数据；

S2、对受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在受力数据帧中的采样序号；

S3、基于受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断道路护栏是否发生损坏。

本申请实施例中，基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

需要说明的是，本申请实施例中，所述道路护栏包括多节子道路护栏；

每个所述子道路护栏上至少设置一个力传感器；

必要时，每个子道路护栏的尺寸相同，且每个力传感器等间隔分布。

本申请实施例，通过安装于道路护栏支撑上，并埋于地下的两向力传感器，测量道路护栏支撑所受到的力；

受力数据通过数据传输线传输至预设的数据采集及处理模块，

其中，数据传输线采用分段式、公母头插接、接口组式设计，可节约数据线费用，方便道路护栏的维修；

数据采集及处理模块接收力数据，并计算其合力幅值；

通过对合力幅值进行分帧、帧内取均值、帧内取最大值操作，得到幅值系数；

通过幅值系数判定道路护栏是否发生损坏，并计算道路护栏损坏指数，进而得到道路护栏损坏等级；

通过直接测试数据及合成数据，得到损坏道路护栏的清单，各损坏道路护栏的编号、离计程原点的距离、损坏时间、损坏等级等信息。

本申请实施例所涉及装置结构简图如说明书附图的图2所示，包含道路护栏及其支撑、力传感器、数据传输线、数据采集及处理模块(含电源模块)、显示装置；

道路护栏为分段式，即多节子道路护栏，将各段护栏通过螺栓等连接方式拼接起来，形成整条道路的道路护栏；

力传感器的作用是将道路护栏上的力信号转换为电信号，并通过数据传输线将电信号传输给数据采集及处理模块。

力传感器为两向力传感器，如图3所示，护栏支撑俯视图上，包括沿护栏长度方向X向(也即车辆行驶方向)、护栏法向方向Y向(护栏为薄壁结构，可简化为平面，也即水平面内垂直于护栏的方向)。力传感器埋置在地面下紧贴护栏支撑表面。

数据传输线的作用是将力传感器采集的电信号传输给数据采集及处理模块。

需要说明的是，与道路护栏的组成结构一样，数据传输线也为分段式；

将数据传输线设计成分段式的存在以下两点优势：

第一点，节约费用，某段数据传输线损坏后只需更换这一段，而无需更换全道路段的数据传输线；

第二点，方便进行护栏维修时，将相应的数据传输线拆下，护栏维修完成后，将数据传输线装上。

数据传输线的结构示意图如图3所示；

数据传输线由线束1、线束2、接口组、公头、母头组成；

其中，接口组上有多个接口，每个接口与对应的力传感器数据线接口进行连接。

另外，数据传输线的长度比护栏的长度略长，可设其长度比为1.5；此设计的目的是防止护栏被车辆碰撞后，护栏变形导致数据传输线被拉长而致损坏。

数据传输线的连接方法如图4所示，将数据传输线1的公头与数据传输线2的母头连接，将数据传输线2的公头与数据传输线3的母头连接……；

将数据传输线1的母头与数据采集及处理模块数据线的公头连接。将力传感器1的数据线接口与数据传输线1接口组上的接口1连接，将力传感器2的数据线接口与数据传输线2接口组上的接口2连接……。

数据采集及处理模块(含电源模块)的作用是对各力传感器采集的力信号进行采样，得到其数字信号，并对这些数字信号进行分析处理。其另一个作用是给本身、显示装置以及力传感器供电。

显示装置的作用是根据数据采集及处理模块的分析结果，显示道路护栏损坏监测结果，若护栏被损坏，则显示损坏护栏地点，损坏时间、损坏等级等信息。

本申请实施例监测原理简单、监测算法简练，监测方法有效性、准确性高，大幅减少人力、物力、财力及时间成本，方便了道路护栏的监测工作，以便有效减小了道路交通事故的发生隐患，减少了乘员的生命财产损失风险。

具体的，步骤S1，所述利用多个预设的力传感器监测所述道路护栏的受力数据中，包括以下步骤：

所述力传感器监测在预设X方向上的第一受力数据以及预设Y方向上的第二受力数据；

基于所述第一受力数据以及所述第二受力数据，计算获得所述传感器对应的受力数据；其中，

所述预设X方向为所述道路护栏长度方向，所述预设Y方向为道路护栏法向方向。

本申请实施例中，步骤S1在具体实施时，具体的工作是采集力数据：

对道路护栏规定计程原点，依次对护栏及护栏支撑、力传感器进行编号；

设护栏数量为N，则护栏支撑及力传感器数量为N+1；

测量每段护栏的长度，便于计算各段护栏离计程原点的距离。

各力传感器全时段、全天候工作，将护栏力信号转化为模拟电信号，传输给数据采集及处理模块；

数据采集及处理模块对模拟电信号进行采样，采样频率fs可设置为1000Hz，即每0.001s采集一次数据；

采样后得到数字信号，对其进行单位换算后得到力数据；

设受力数据为F_X(m,i)、F_Y(m,i)，

其中，F_X(m,i)为第m个力传感器X方向的第i个采样值，F_Y(m,i)为第m个力传感器Y方向的第i个采样值，i为自然数，i＝1,2,3,4……，m＝1,2,3……N，N+1，N为护栏个数，N+1为力传感器个数。

本申请实施例中，步骤S2在具体实施时，具体的工作是对受力数据进行处理：

步骤S201，采用如下公式计算某时刻第m个力传感器受到的合力的幅值：

其中，F(m,i)为第m个力传感器第i个采样值的合力的幅值，i为自然数，i＝1,2,3,4……，m＝1,2,3……N，N+1，N为护栏个数，N+1为力传感器个数，将合力幅值序列记为{F(m,i)}。

步骤S202，对合力幅值序列进行分帧：

将L个连续采样点集合成一个数据分析单位，称为帧，L即为帧长；

本申请实施例中，将每隔10s采集的合力幅值数据作为一帧，则L＝采样频率fs*时间间隔＝1000*10＝10000。

依据下式计算第m个力传感器第j帧内数据的均值；

其中，Σ为求和符号，j为帧序，为自然数，j＝1,2,3,4……。

F_ave(m,j)为第m个力传感器第j帧数据的均值；

m为传感器序号，m＝1,2,3……N，N+1，N为护栏个数，N+1为力传感器个数。

取出第m个力传感器第j帧内数据的最大值，公式如下：

其中，max为取最大值符号，j为帧序，为自然数，j＝1,2,3,4……；F_max(m,j)为第m个力传感器第j帧数据内的最大值。

根据下式取出F_max(m,j)所对应的采样序号i_max(m,j)，公式如下：

i_max(m,j)的含义是第m个力传感器第j帧数据内最大值所对应的采样序号；

arg是参数的意思，max是最大值运算符号；

式4的含义是取得第j帧中F(m,i)最大值所对应的参数i的值。

具体的，步骤S3，所述基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏中，包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏。

进一步的，该道路护栏损坏监测方法还包括损坏指数评判流程，所述损坏指数评判流程包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数。

具体的，所述基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数中，包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。

进一步的，步骤S3，所述基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏之后，还包括步骤S4，该步骤包括以下步骤：

统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域。

本申请实施例中，步骤S3在具体实施时，具体的工作如下：

判定护栏损坏情况：

对于第m个力传感器第j帧数据，采用如下公式判定护栏是否发生损坏，公式如下：

其中，amp_ratio(m,j)称为第m个力传感器第j帧数据的幅值系数，为第j帧数据内的最大值与均值的比值。amp_ratio_limit称为幅值系数限值，为一统计值；

若式5成立，则判定有护栏发生损坏。

式5的含义是若帧内数据出现较大的峰值，且持续时间短，则判定护栏遭受撞击，护栏发生损坏。

进一步的，根据下式，计算护栏损坏指数destroyed_index(m,j)。

其中，destroyed_index(m,j)为第m个力传感器第j帧数据的护栏损坏指数。

根据下式，计算护栏损坏等级destroyed_state(m,j)。

其中，destroyed_index(m,j)为第m个力传感器第j帧数据的护栏损坏等级。

本申请实施例中，步骤S4在具体实施时，具体的工作如下：

显示护栏损坏数据；

若式5成立，按照下式确定哪些护栏发生损坏。

其中，destroyed_fence为损坏护栏的集合，N为护栏数量。

式8的含义是若首尾两端的力传感器满足式5，则判定首尾两端的护栏发生损坏；

其它情况下，判定力传感器相邻两端的护栏发生损坏。

根据如下表达式取得损坏护栏清单：

destroyed_fence_list＝destroyed_fence_list∪destroyed_fence 式9

式9不同于一般的数学公式，其为赋值表达式；其中，destroyed_fence_list为一集合，为损坏护栏清单，其初始值为空集；destroyed_fence为式8的计算结果，∪为集合的并运算。

针对损坏护栏清单的每一个护栏，根据式5中的m可判定是哪个护栏发生损坏；根据事前测量的每段护栏的长度，即可计算得到损坏护栏离计程原点的距离；根据式4中帧内最大值所对应的采样序号i_max(m,j)，可计算出护栏发生损坏时的时间；根据式7中destroyed_state(m,j)可确定护栏损坏等级。将损坏护栏清单中所有护栏的上述信息显示在显示装置上。

本申请实施例中，用于监测道路护栏是否损坏的传感器不限于力传感器，还可以是加速度传感器，且加速度的位置还可置于护栏纵向方向的中部区域。

第二方面，参见图5所示，本申请实施例提供一种道路护栏损坏监测装置，该道路护栏损坏监测装置包括：

受力数据接收模块，其用于接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据；

受力数据预处理模块，其用于对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

道路护栏损坏判断模块，其用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，判断所述道路护栏是否发生损坏。

本申请实施例中，基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

需要说明的是，本申请实施例中，所述道路护栏包括多节子道路护栏；

每个所述子道路护栏上至少设置一个力传感器；

必要时，每个子道路护栏的尺寸相同，且每个力传感器等间隔分布。

本申请实施例，通过安装于道路护栏支撑上，并埋于地下的两向力传感器，测量道路护栏支撑所受到的力；

受力数据通过数据传输线传输至预设的数据采集及处理模块，

其中，数据传输线采用分段式、公母头插接、接口组式设计，可节约数据线费用，方便道路护栏的维修；

数据采集及处理模块接收力数据，并计算其合力幅值；

通过对合力幅值进行分帧、帧内取均值、帧内取最大值操作，得到幅值系数；

通过幅值系数判定道路护栏是否发生损坏，并计算道路护栏损坏指数，进而得到道路护栏损坏等级；

通过直接测试数据及合成数据，得到损坏道路护栏的清单，各损坏道路护栏的编号、离计程原点的距离、损坏时间、损坏等级等信息。

本申请实施例所涉及装置结构包含道路护栏及其支撑、力传感器、数据传输线、数据采集及处理模块(含电源模块)、显示装置；

道路护栏为分段式，即多节子道路护栏，将各段护栏通过螺栓等连接方式拼接起来，形成整条道路的道路护栏；

力传感器的作用是将道路护栏上的力信号转换为电信号，并通过数据传输线将电信号传输给数据采集及处理模块。

本申请实施例监测原理简单、监测算法简练，监测方法有效性、准确性高，大幅减少人力、物力、财力及时间成本，方便了道路护栏的监测工作，以便有效减小了道路交通事故的发生隐患，减少了乘员的生命财产损失风险。

具体的，受力数据接收模块在接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据时，还包括以下操作：

所述力传感器监测在预设X方向上的第一受力数据以及预设Y方向上的第二受力数据；

基于所述第一受力数据以及所述第二受力数据，计算获得所述传感器对应的受力数据；其中，

所述预设X方向为所述道路护栏长度方向，所述预设Y方向为道路护栏法向方向。

本申请实施例中，步骤S1在具体实施时，具体的工作是采集力数据：

对道路护栏规定计程原点，依次对护栏及护栏支撑、力传感器进行编号；

设护栏数量为N，则护栏支撑及力传感器数量为N+1；

测量每段护栏的长度，便于计算各段护栏离计程原点的距离。

各力传感器全时段、全天候工作，将护栏力信号转化为模拟电信号，传输给数据采集及处理模块；

数据采集及处理模块对模拟电信号进行采样，采样频率fs可设置为1000Hz，即每0.001s采集一次数据；

采样后得到数字信号，对其进行单位换算后得到力数据；

设受力数据为F_X(m,i)、F_Y(m,i)，

其中，F_X(m,i)为第m个力传感器X方向的第i个采样值，F_Y(m,i)为第m个力传感器Y方向的第i个采样值，i为自然数，i＝1,2,3,4……，m＝1,2,3……N，N+1，N为护栏个数，N+1为力传感器个数。

具体的，受力数据预处理模块在具体实施时，具体的工作是对受力数据进行处理：

采用如下公式计算某时刻第m个力传感器受到的合力的幅值：

其中，F(m,i)为第m个力传感器第i个采样值的合力的幅值，i为自然数，i＝1,2,3,4……，m＝1,2,3……N，N+1，N为护栏个数，N+1为力传感器个数，将合力幅值序列记为{F(m,i)}。

对合力幅值序列进行分帧：

将L个连续采样点集合成一个数据分析单位，称为帧，L即为帧长；

本申请实施例中，将每隔10s采集的合力幅值数据作为一帧，则L＝采样频率fs*时间间隔＝1000*10＝10000。

依据下式计算第m个力传感器第j帧内数据的均值；

其中，Σ为求和符号，j为帧序，为自然数，j＝1,2,3,4……。

F_ave(m,j)为第m个力传感器第j帧数据的均值；

m为传感器序号，m＝1,2,3……N，N+1，N为护栏个数，N+1为力传感器个数。

取出第m个力传感器第j帧内数据的最大值，公式如下：

其中，max为取最大值符号，j为帧序，为自然数，j＝1,2,3,4……；F_max(m,j)为第m个力传感器第j帧数据内的最大值。

根据下式取出F_max(m,j)所对应的采样序号i_max(m,j)，公式如下：

i_max(m,j)的含义是第m个力传感器第j帧数据内最大值所对应的采样序号；

arg是参数的意思，max是最大值运算符号；

式4的含义是取得第j帧中F(m,i)最大值所对应的参数i的值。

具体的，道路护栏损坏判断模块还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

道路护栏损坏判断模块还用于将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

道路护栏损坏判断模块还用于当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏。

进一步的，该装置还包括：损坏指数计算模块，其用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，计算获得道路护栏损坏指数。

具体的，损坏指数计算模块还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

损坏指数计算模块还用于计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

损坏指数计算模块还用于基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。

进一步的，该装置还包括受损区域判断装置，其用于统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域。

本申请实施例中，道路护栏损坏判断模块在具体实施时，具体的工作如下：

判定护栏损坏情况：

对于第m个力传感器第j帧数据，采用如下公式判定护栏是否发生损坏，公式如下：

其中，amp_ratio(m,j)称为第m个力传感器第j帧数据的幅值系数，为第j帧数据内的最大值与均值的比值，amp_ratio_limit称为幅值系数限值，为一统计值；

若式5成立，则判定有护栏发生损坏。

式5的含义是若帧内数据出现较大的峰值，且持续时间短，则判定护栏遭受撞击，护栏发生损坏。

进一步的，根据下式，计算护栏损坏指数destroyed_index(m,j)。

其中，destroyed_index(m,j)为第m个力传感器第j帧数据的护栏损坏指数。

根据下式，计算护栏损坏等级destroyed_state(m,j)。

其中，destroyed_index(m,j)为第m个力传感器第j帧数据的护栏损坏等级。

本申请实施例中，受损区域判断装置在具体实施时，具体的工作如下：

显示护栏损坏数据；

若式5成立，按照下式确定哪些护栏发生损坏。

其中，destroyed_fence为损坏护栏的集合，N为护栏数量。

式8的含义是若首尾两端的力传感器满足式5，则判定首尾两端的护栏发生损坏；

其它情况下，判定力传感器相邻两端的护栏发生损坏。

根据如下表达式取得损坏护栏清单：

destroyed_fence_list＝destroyed_fence_list∪destroyed_fence 式9

式9不同于一般的数学公式，其为赋值表达式；其中，destroyed_fence_list为一集合，为损坏护栏清单，其初始值为空集。destroyed_fence为式8的计算结果，∪为集合的并运算。

针对损坏护栏清单的每一个护栏，根据式5中的m可判定是哪个护栏发生损坏；根据事前测量的每段护栏的长度，即可计算得到损坏护栏离计程原点的距离；根据式4中帧内最大值所对应的采样序号i_max(m,j)，可计算出护栏发生损坏时的时间；根据式7中destroyed_state(m,j)可确定护栏损坏等级。将损坏护栏清单中所有护栏的上述信息显示在显示装置上。

本申请实施例中，用于监测道路护栏是否损坏的传感器不限于力传感器，还可以是加速度传感器，且加速度的位置还可置于护栏纵向方向的中部区域。

需要说明的是，该道路护栏损坏监测设备与第一方面提及的道路护栏损坏监测方法和第二方面提及的道路护栏损坏监测装置，在技术问题、技术手段以及技术效果层面原理相同，在此不做赘述。

第三方面，参见图6所示，本申请实施例提供一种道路护栏损坏监测设备，该道路护栏损坏监测设备包括：

多个力传感器，各所述力传感器分别配置一数据传输线，各所述数据传输线依次信号连接，所述力传感器用于监测所述道路护栏的受力情况；

处理主机，其通过所述数据传输线与所述力传感器信号连接；其中，

所述处理主机用于接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据；

所述处理主机还用于对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

所述处理主机还用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，判断所述道路护栏是否发生损坏。

本申请实施例中，基于力传感器监测获得的受力数据，进行数据处理，获得受力数据帧的均值以及最大值，从而对道路护栏的受力情况进行分析，从而对道路护栏是否损坏进行合理判断，有效提高道路护栏损坏监测工作的效率以及准确性。

需要说明的是，本申请实施例中，所述道路护栏包括多节子道路护栏；

每个所述子道路护栏上至少设置一个力传感器；

必要时，每个子道路护栏的尺寸相同，且每个力传感器等间隔分布。

本申请实施例，通过安装于道路护栏支撑上，并埋于地下的两向力传感器，测量道路护栏支撑所受到的力；

受力数据通过数据传输线传输至预设的数据采集及处理模块，

其中，数据传输线采用分段式、公母头插接、接口组式设计，可节约数据线费用，方便道路护栏的维修；

数据采集及处理模块接收力数据，并计算其合力幅值；

通过对合力幅值进行分帧、帧内取均值、帧内取最大值操作，得到幅值系数；

通过幅值系数判定道路护栏是否发生损坏，并计算道路护栏损坏指数，进而得到道路护栏损坏等级；

通过直接测试数据及合成数据，得到损坏道路护栏的清单，各损坏道路护栏的编号、离计程原点的距离、损坏时间、损坏等级等信息。

本申请实施例监测原理简单、监测算法简练，监测方法有效性、准确性高，大幅减少人力、物力、财力及时间成本，方便了道路护栏的监测工作，以便有效减小了道路交通事故的发生隐患，减少了乘员的生命财产损失风险。

具体的，处理主机在接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据时，还包括以下操作：

所述力传感器监测在预设X方向上的第一受力数据以及预设Y方向上的第二受力数据；

基于所述第一受力数据以及所述第二受力数据，计算获得所述传感器对应的受力数据；其中，

所述预设X方向为所述道路护栏长度方向，所述预设Y方向为道路护栏法向方向。

具体的，处理主机还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

处理主机还用于将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

处理主机还用于当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏。

进一步的，处理主机还用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的数据帧峰值阈值，计算获得道路护栏损坏指数。

具体的，处理主机还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

处理主机还用于计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

处理主机还用于基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。

进一步的，处理主机还用于统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域。

本申请实施例中，用于监测道路护栏是否损坏的传感器不限于力传感器，还可以是加速度传感器，且加速度的位置还可置于护栏纵向方向的中部区域。

需要说明的是，该道路护栏损坏监测设备与第一方面提及的道路护栏损坏监测方法和第二方面提及的道路护栏损坏监测装置，在技术问题、技术手段以及技术效果层面原理相同，在此不做赘述。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种道路护栏损坏监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

利用多个预设的力传感器监测所述道路护栏的受力数据；

对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏；

所述基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏中，包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏；

统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系数对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域；

所述方法还包括损坏指数评判流程，所述损坏指数评判流程包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数；

所述基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数中，包括以下步骤：

基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。

2.如权利要求1所述的道路护栏损坏监测方法，其特征在于：

所述道路护栏包括多节子道路护栏；

每个所述子道路护栏上至少设置一个力传感器。

3.如权利要求1所述的道路护栏损坏监测方法，其特征在于，所述利用多个预设的力传感器监测所述道路护栏的受力数据中，包括以下步骤：

所述力传感器监测在预设X方向上的第一受力数据以及预设Y方向上的第二受力数据；

基于所述第一受力数据以及所述第二受力数据，计算获得所述传感器对应的受力数据；其中，

所述预设X方向为所述道路护栏长度方向，所述预设Y方向为道路护栏法向方向。

4.一种道路护栏损坏监测装置，其特征在于，所述道路护栏损坏监测装置包括：

受力数据接收模块，其用于接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据；

受力数据预处理模块，其用于对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

道路护栏损坏判断模块，其用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏；

所述道路护栏损坏判断模块还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

所述道路护栏损坏判断模块还用于将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

所述道路护栏损坏判断模块还用于当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏；

受损区域判断模块，其用于统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域；

损坏指数计算模块，其用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，计算获得道路护栏损坏指数；

所述损坏指数计算模块还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

所述损坏指数计算模块还用于计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

所述损坏指数计算模块还用于基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。

5.一种道路护栏损坏监测设备，其特征在于，所述设备包括：

多个力传感器，各所述力传感器分别配置一数据传输线，各所述数据传输线依次信号连接，所述力传感器用于监测所述道路护栏的受力情况；

处理主机，其通过所述数据传输线与所述力传感器信号连接；其中，

所述处理主机用于接收多个预设的力传感器监测所述道路护栏获得的受力数据；

所述处理主机还用于对所述受力数据进行分帧处理，并计算获得力传感器对应的各受力数据帧的均值、最大值以及最大值在所述受力数据帧中的采样序号；

所述处理主机还用于基于所述受力数据帧的均值、最大值以及预设的幅值系数限值，判断所述道路护栏是否发生损坏；

所述处理主机还用于基于所述力传感器对应的所述受力数据帧的均值以及最大值的比值，获得所述力传感器对应的所述受力数据帧的幅值系数；

所述处理主机还用于将所述幅值系数与所述幅值系数限值进行比较；

所述处理主机还用于当任一所述力传感器的任一所述受力数据帧对应的所述幅值系数不小于所述幅值系数限值时，判断所述道路护栏发生损坏；

所述处理主机还用于统计数值不小于所述幅值系数限值的所述幅值系数对应的所述力传感器，判断所述道路护栏的受损区域；

所述处理主机还用于计算所述幅值系数与所述幅值系数限值的差值，计算第一幅值系数差值；

所述处理主机还用于基于所述第一幅值系数差值与所述幅值系数限值的比值，计算获得所述道路护栏损坏指数。