CN203870250U - 一种车载道路灾害病害预警雷达系统 - Google Patents
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Abstract
一种车载道路灾害病害预警雷达系统，包括雷达车和雷达探测预警装置；所述雷达车内设置有雷达处理系统和GPS处理系统；所述雷达探测预警装置包括雷达天线悬挂架、雷达天线阵列、导航仪和陀螺仪；所述雷达天线悬挂架与所述雷达车的尾部连接；所述雷达天线阵列设置在所述雷达天线悬挂架上；所述雷达天线阵列与所述雷达处理系统连接；所述导航仪和所述陀螺仪均与所述GPS处理系统连接。本实用新型，采用车载式雷达，探测效率高、探测全面，由于本实用新型设置了多种探测装置，可对地下隐伏空洞进行多天线的多点同步联合扫描和测量，最大限度地捕获目标体空间信息和特种信息，极大地提高了雷达探测和识别的质量、效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载道路灾害病害雷达预警技术领域，尤其是涉及一种车载道路灾害病害预警雷达系统。
背景技术
在坍塌灾害事故的道路下方隐伏的空洞进行探测作业时，由于交通繁忙，环境干扰大，常用的工程物探方法，如高密度电法、浅层地震法、瞬变电磁法等难于施展，然而探测效果差，成本高，效率低，难以大范围应用；且现有技术中采用传统的、普通的人工或机动车拖曳的单天线探地雷达，存在对现场实施不方便、抗外部环境干扰能力差、探测作业效率低下、实施成本低廉等缺陷，因此不能有效地覆盖普查探测道路，容易漏失地下空洞目标；同时，由于其采集信息量有限，不利于对异常反应的判读，造成探测成果质量较差等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种车载道路灾害病害预警雷达系统，有效地解决上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种车载道路灾害病害预警雷达系统，包括雷达车1和雷达探测预警装置2；所述雷达车1内设置有雷达处理系统7和GPS处理系统8；所述雷达探测预警装置2包括雷达天线悬挂架3、雷达天线阵列4、导航仪5和陀螺仪6；所述雷达天线悬挂架3与所述雷达车1的尾部连接；所述雷达天线阵列4设置在所述雷达天线悬挂架3上；所述雷达天线阵列4与所述雷达处理系统7连接；所述导航仪5和所述陀螺仪6均与所述GPS处理系统8连接。
优选的，所述导航仪5为包括惯性导航的导航仪。
优选的，所述雷达车1包括驾驶室9和操作室10。
优选的，所述雷达车1还包括检修间11和设备室12。
优选的，所述驾驶室9的顶部设有红外摄像机13、激光工业相机14、线性激光照明光源15和激光路面横断面检测仪16中的一种或多种；所述红外摄像机13、所述激光工业相机14、所述线性激光照明光源15和所述激光路面横断面检测仪16均与所述雷达处理系统7连接。
优选的，所述红外摄像机13为高清红外摄像机；所述激光工业相机14为高清激光工业相机；所述线性激光照明光源15为大功率线性激光照明光源。
优选的，所述GPS处理系统8包括GPS工控机17、激光照明器电源18、GPS接收机19、3G路由器20、USB集线器21和以太网集线器22中的一种或多种；所述导航仪5、所述陀螺仪6、所述激光工业相机14、所述线性激光照明光源15和所述激光路面横断面检测仪16、所述激光照明器电源18、所述GPS接收机19、所述3G路由器20、所述USB集线器21和所述以太网集线器22均与所述GPS工控机17连接；所述GPS接收机19与所述以太网集线器22连接。
优选的，所述雷达车1的车顶还设有GPS天线23；所述GPS天线23与所述GPS接收机19连接。
优选的，所述雷达车的左侧后部车轮的轮轴上设置有距离测量传感器24；所述距离测量传感器24与所述GPS工控机17连接。
优选的，所述操作室10内设置有所述雷达处理系统7和所述GPS处理系统8；所述操作室10与所述检修间11之间设有隔断；所述隔断内设有显示装置25；所述雷达处理系统7和所述GPS处理系统8均与所述显示装置25连接。
优选的，所述设备室12内设有蓄电池组26；所述雷达处理系统7和所述GPS处理系统8均与所述蓄电池组26连接。
优选的，所述雷达处理系统7包括雷达接收机27和雷达工控机28；所述雷达接收机27与所述雷达天线阵列4连接；所述雷达工控机28与所述雷达接收机27连接。
优选的，所述雷达车1的两侧设有警示灯。
优选的，所述雷达天线悬挂架3包括道路检测天线架、病害检测天线架和天线护罩；所述天线护罩设置在所述道路检测天线架和病害检测天线架上。
优选的，所述雷达天线阵列4由4-8个不同频率的雷达天线组成。
其中，高清电子设备是指信号传播都是通过由二进制数字所构成的数字流来完成HDTV的设备。
其中，大功率电器是指直接使用180伏交流电、大于1200W的用电器。
本实用新型的有益效果可以总结如下：
本实用新型，采用车载式雷达，探测效率高、探测全面，由于本实用新型设置了多种探测装置，可对地下隐伏空洞进行多天线的多点同步联合扫描和测量，最大限度地捕获目标体空间信息和特种信息，极大地提高了雷达探测和识别的质量、效率。通过本实用新型可方便快捷的实现对道路进行无损检测，完成定期对市政道路进行普查事宜。
本实用新型采用最先进的大型雷达天线阵列，覆盖面宽，有效探测宽度3.75m，采用多频率的雷达天线阵列，探测深度深，最大探测深度可达10-20m，由于采用车载式，所以探测效率高，探测巡航速度每小时10-20公里，集成了多种探测设备，所以探测较为全面。
本实用新型还针对道路地面坍塌灾害进行快速的地毯式全覆盖普查探测而设计，可对地下隐伏空洞进行多天线的多点同步联合扫描和测量，最大限度地捕获目标体空间信息和特种信息，极大地提高了雷达探测和识别的质量、效率。同时，雷达天线阵列的多点探测、多点识别优势，使得雷达数据和图像的判读更加准确可靠，有效地解决了其他探测设备和单一雷达的探测效果差、成本高、探测面窄、效率低、探测质量差等问题。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
1-雷达车，2-雷达探测预警装置，3-雷达天线悬挂架，4-雷达天线阵列，5-导航仪，6-陀螺仪，7-雷达处理系统，8-GPS处理系统。
图2为本实用新型雷达车结构示意图。
13-红外摄像机，14-激光工业相机，15-线性激光照明光源，16-激光路面横断面检测仪，17-GPS工控机，18-激光照明器电源，19-GPS接收机，20-3G路由器，21-USB集线器，22-以太网集线器，23-GPS天线。
图3为本实用新型整体结构示意图。
9-驾驶室，10-操作室，11-检修间，12-设备室，24-距离测量传感器，25-显示装置，26-蓄电池组，27-雷达接收机，28-雷达工控机，29-警示灯。
图4为本实用新型俯视图示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、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，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示的一种车载道路灾害病害预警雷达系统，以机动车辆为承载平台，实现对道路表面和道路内部结构的缺陷和病害、路基地下的空洞、沉陷等灾害进行快速高效的检测和探测，并同步记录道路现场的高清实时影像和视频；其主要包括雷达车和雷达探测预警装置；雷达车内设置有雷达处理系统和GPS处理系统；雷达探测预警装置包括雷达天线悬挂架、雷达天线阵列、导航仪和陀螺仪；导航仪为惯性导航；雷达天线悬挂架与雷达车的尾部连接；雷达天线阵列设置在雷达天线悬挂架上；雷达天线阵列与雷达处理系统连接；导航仪和陀螺仪均与GPS处理系统连接。
如图2所示的雷达车，其驾驶室的顶部设有红外摄像机、激光工业相机、线性激光照明光源和激光路面横断面检测仪中的一种或多种；红外摄像机、激光工业相机、线性激光照明光源和激光路面横断面检测仪均与雷达处理系统连接；红外摄像机为高清红外摄像机；激光工业相机为高清激光工业相机；线性激光照明光源为大功率线性激光照明光源；GPS处理系统包括GPS工控机、激光照明器电源、GPS接收机、G路由器、USB集线器和以太网集线器中的一种或多种；其中以太网集线器为千兆以太网集线器；导航仪、陀螺仪、红外摄像机、激光工业相机、线性激光照明光源、激光路面横断面检测仪、激光照明器电源、GPS接收机、G路由器、USB集线器和以太网集线器均与GPS工控机连接；GPS接收机与以太网集线器连接；雷达车的车顶还设有GPS天线；GPS天线与GPS接收机连接；
如图3所示的一种车载道路灾害病害预警雷达系统整体结构，雷达车包括驾驶室、操作室、检修间和设备室，在操作室和检修间之间采用隔断进行相隔；隔断内设有显示装置；显示装置为高清液晶显示器；在雷达车的左侧后部车轮的轮轴上设置有距离测量传感器；距离测量传感器与GPS工控机连接；在雷达车的两侧设有警示灯，在雷达车的顶部前部放置顶部警示灯，在雷达车的后部左侧面上方放置左侧警示灯，在雷达车的后部右侧面上方放置右侧警示灯，在雷达车的尾部上方放置尾部警示灯。操作室内设置有雷达处理系统和GPS处理系统；雷达处理系统和GPS处理系统均与显示装置连接。设备室内设有蓄电池组；蓄电池组为免维护大容量24V蓄电池组；雷达处理系统和GPS处理系统均与蓄电池组连接；雷达处理系统包括雷达接收机和雷达工控机；雷达接收机与雷达天线阵列连接；雷达工控机与雷达接收机连接；雷达天线悬挂架包括道路检测天线架、病害检测天线架和天线护罩；天线护罩设置在道路检测天线架和病害检测天线架上；雷达天线阵列由4-8个不同频率的雷达天线组成。在雷达车中还放置有GPS基站、便携式道路灾害病害预警雷达系统，其中便携式道路灾害病害预警雷达系统包括便携式雷达和便携式雷达小车。
本实用新型的信号连接关系为：雷达天线阵列和雷达接收机相联，雷达接收机和雷达工控机相联，雷达空工控机和高清液晶显示器、千兆以太网集线器相联，GPS工控机和距离测量传感器、惯性导航、陀螺仪、高清液晶显示器、千兆以太网集线器、高清红外摄像机、高清激光工业相机、激光路面横断面检测仪等设备相联，GPS天线和GPS接收机相联，GPS接收机和千兆以太网集线器相联。
本实用新型的供电系统连接关系为：免维护大容量V蓄电池组为顶部警示灯、左侧警示灯、尾部警示灯、右侧警示灯、综合公路检测系统综合电源、大功率激光照明器电源等提供电源，综合公路检测系统综合电源为GPS工控机、雷达工控机、GPS接收机、3G路由器、USB集线器、千兆以太网集线器、高清液晶显示器、雷达接收机等设备供电，大功率激光照明器电源为大功率线形激光照明光源提供电源。
本实用新型的车辆平台选择微客，并加以改装，主要分为驾驶室、操作室、设备室、天线阵悬挂架等，操作室和设备室之间安装隔断，设备机柜放置于操作室的操作台下面，操作台置于隔断中间合适位置，操作室内隔断上面安放监视器，设备室主要放置雷达天线和其他辅助设备，工作时天线阵悬挂架悬挂在车辆的后面，不工作时天线阵悬架储存在设备室。车辆顶部、后部两侧、后部安装用于警示的警示灯。本实用新型的雷达处理系统主要包括雷达接收机、天线阵。雷达接收机包含4至8个通道，采用1至6台主机，天线阵列采用4至8个不同频率不同数量的雷达天线的组合。主要用于对道路结构层厚和各种深度下的结构缺陷、病害及路基下方的空洞灾害等进行快速无损检测。本实用新型的GPS处理系统主要包括高精度的GPS接收机、GPS天线、3G无线路由器、USB集线器和距离测量传感器。主要为系统检测提供距离和时间标定，用于缺陷及病害定位。本实用新型对路面病害的扫描包括高清激光工业照相机、高速数据采集卡、大功率线形激光照明光源、照相机安装辅件。主要实现了对道路表面各种裂缝病害进行高分辨率检测，并对道路路况信息进行视频记录，方便进行病害定位。本实用新型的路产调查主要包括红外高清数字摄像机、数字摄像机安装辅件。实现了对道路两侧路产状况进行视频记录调查。本实用新型的天线阵列主要包括道路检测天线架、病害检测天线架、天线护罩。可根据检测作业要求安装不同天线组合。本实用新型的激光断面的检测主要包括激光检测机箱、激光检测横梁、激光检测信号处理卡。实现了对道路进行平整度、车辙和沉陷等参数快速检测；本实用新型中设有的便携式道路灾害预警雷达子系统主要包括：双通道雷达主机、折叠式手推车。可实现对个别不适合车载系统作业的小区域进行检测和探测。通过多通道雷达配合中高频天线阵列，检测探测道路面层、基层、底基层及垫层等各个结构层的厚度，检测探测各个层位的缺陷和病害，这些病害包括：裂缝、破碎、脱空、断裂、沉降、高含水弹软等，最小层厚精度符合道路检测验收标准。通过多通道雷达配合中低频天线阵，检测探测道路路基及路基下方下的空洞、沉陷、裂隙、高含水弹软等病害和灾害。通过工业激光高清相机和高精度激光道路横断面检测仪检测道路表面裂缝、车辙、沉陷、平整度等。通过固定在车顶的两部高速数字摄像机对车辆前方和右侧的景物进行记录，这些视频信息可以实时记录道路沿线设施状况信息，还可以用于辅助道路病害的现场精确定位。本实用新型的是一个移动式多信息综合采集平台，这一开创性的探测技术平台和全新的检测探测作业模式，检测工程师能够在显示器上，通过多通道天线视窗和道路表面观测视窗来跟踪观测每一个道路缺陷病害及灾害的目标，确定其精确坐标位置，观察该处的现场环境和道路表面情况，多信息综合分析和判断，迅速得出可靠结论。进行探测作业时，不需要对道路实行交通管制；对交通状况影响小；由于具有红外夜视系统，夜间也可方便地进行探测。本实用新型采用最先进的大型雷达天线阵列，覆盖面宽，有效探测宽度3.75m，采用多频率的雷达天线阵列，探测深度深，最大探测深度可达10-20m，由于采用车载式，所以探测效率高，探测巡航速度每小时10-20公里，集成了多种探测设备，所以探测较为全面。本实用新型还针对道路地面坍塌灾害进行快速的地毯式全覆盖普查探测而设计，可对地下隐伏空洞进行多天线的多点同步联合扫描和测量，最大限度地捕获目标体空间信息和特种信息，极大地提高了雷达探测和识别的质量、效率。同时，雷达天线阵列的多点探测、多点识别优势，使得雷达数据和图像的判读更加准确可靠，有效地解决了其他探测设备和单一雷达的探测效果差、成本高、探测面窄、效率低、探测质量差等问题。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：包括雷达车(1)和雷达探测预警装置(2)；所述雷达车(1)内设置有雷达处理系统(7)和GPS处理系统(8)；所述雷达探测预警装置(2)包括雷达天线悬挂架(3)、雷达天线阵列(4)、导航仪(5)和陀螺仪(6)；所述雷达天线悬挂架(3)与所述雷达车(1)的尾部连接；所述雷达天线阵列(4)设置在所述雷达天线悬挂架(3)上；所述雷达天线阵列(4)与所述雷达处理系统(7)连接；所述导航仪(5)和所述陀螺仪(6)均与所述GPS处理系统(8)连接。
2.根据权利要求1所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述导航仪(5)为包括惯性导航的导航仪。
3.根据权利要求1所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达车(1)包括驾驶室(9)和操作室(10)。
4.根据权利要求3所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达车(1)还包括检修间(11)和设备室(12)。
5.根据权利要求3所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述驾驶室(9)的顶部设有红外摄像机(13)、激光工业相机(14)、线性激光照明光源(15)和激光路面横断面检测仪(16)中的一种或多种；所述红外摄像机(13)、所述激光工业相机(14)、所述线性激光照明光源(15)和所述激光路面横断面检测仪(16)均与所述雷达处理系统(7)连接。
6.根据权利要求5所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述红外摄像机(13)为高清红外摄像机；所述激光工业相机(14)为高清激光工业相机；所述线性激光照明光源(15)为大功率线性激光照明光源。
7.根据权利要求6所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述GPS处理系统(8)包括GPS工控机(17)、激光照明器电源(18)、GPS接收机(19)、3G路由器(20)、USB集线器(21)和以太网集线器(22)中的一种或多种；所述导航仪(5)、所述陀螺仪(6)、所述红外摄像机(13)、所述激光工业相机(14)、所述线性激光照明光源(15)和所述激光路面横断面检测仪(16)、所述激光照明器电源(18)、所述GPS接收机(19)、所述3G路由器(20)、所述USB集线器(21)和所述以太网集线器(22)均与所述GPS工控机(17)连接；所述GPS接收机(19)与所述以太网集线器(22)连接。
8.根据权利要求7所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达车(1)的车顶还设有GPS天线(23)；所述GPS天线(23)与所述GPS接收机(19)连接。
9.根据权利要求7所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达车的左侧后部车轮的轮轴上设置有距离测量传感器(24)；所述距离测量传感器(24)与所述GPS工控机(17)连接。
10.根据权利要求4所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述操作室(10)内设置有所述雷达处理系统(7)和所述GPS处理系统(8)；所述操作室(10)与所述检修间(11)之间设有隔断；所述隔断内设有显示装置(25)；所述雷达处理系统(7)和所述GPS处理系统(8)均与所述显示装置(25)连接。
11.根据权利要求4所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述设备室(12)内设有蓄电池组(26)；所述雷达处理系统(7)和所述GPS处理系统(8)均与所述蓄电池组(26)连接。
12.根据权利要求1、2或3任意一项所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达处理系统(7)包括雷达接收机(27)和雷达工控机(28)；所述雷达接收机(27)与所述雷达天线阵列(4)连接；所述雷达工控机(28)与所述雷达接收机(27)连接。
13.根据权利要求1所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达车(1)的两侧设有警示灯(29)。
14.根据权利要求1所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达天线悬挂架(3)包括道路检测天线架、病害检测天线架和天线护罩；所述天线护罩设置在所述道路检测天线架和病害检测天线架上。
15.根据权利要求1所述的车载道路灾害病害预警雷达系统，其特征在于：所述雷达天线阵列(4)由4-8个不同频率的雷达天线组成。
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Denomination of utility model: A vehicle borne road disaster and disease early warning radar system Effective date of registration: 20210902 Granted publication date: 20141008 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Dalian branch Pledgor: DALIAN ZHONGRUI SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021210000057 |
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Date of cancellation: 20230926 Granted publication date: 20141008 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Dalian branch Pledgor: DALIAN ZHONGRUI SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2021210000057 |
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Granted publication date: 20141008 |