JP2826753B2 - Road surface measurement device - Google Patents

Road surface measurement device

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  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、路面上の積雪、土石流等を測定する路面測
定装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a road surface measuring device for measuring snow cover, debris flow, and the like on a road surface.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

道路管理用の無人積雪計として光波式距離計が用いら
れている。光波式距離計は、光パルス波を目標面に向け
て発射し、反射光を受光して、往復に要した時間をパル
ス位相差に基いて検出し、目標までの距離を求める公知
の原理に基くもので、土木測量に多用されている。積雪
計に応用する場合には、距離計を道路面に向けて支柱に
取付け、雪表面までの測定距離に基いて、路面上の積雪
高さを1cm以下の精度で求める。
An optical wave distance meter is used as an unmanned snow gauge for road management. The lightwave type distance meter emits an optical pulse wave toward a target surface, receives reflected light, detects the time required for reciprocation based on the pulse phase difference, and uses a known principle to determine the distance to the target. It is based on civil engineering surveys. When applied to a snow gauge, the range finder is mounted on a pole facing the road surface, and the snow height on the road surface is determined with an accuracy of 1 cm or less based on the measured distance to the snow surface.

このような積雪計は、道路沿いに多数設置され、各測
定データは有線又は無線で管理センタに伝送され、通行
の可否、タイヤチェーン装着の要否、除雪の要否等の道
路管理のためのデータとして使用される。
Many such snow gauges are installed along the road, and each measurement data is transmitted to the management center by wire or wirelessly, and is used for road management such as whether or not traffic is required, whether tire chains are required, and whether snow is removed. Used as data.

また路面の状態(積雪や凹凸)を監視するために、道
路沿いにITVカメラを配置し、集中監視センタにおいて
道路管理者がモニタを見て状態判断を行っていた。
In order to monitor the condition of the road surface (snow and irregularities), ITV cameras were placed along the road, and the road manager at the centralized monitoring center judged the condition by looking at the monitor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の積雪計は、降雨による水たまり、異物(積荷落
下物)、落石等を積雪として誤検出してしまう問題があ
った。
The conventional snow gauge has a problem that a puddle due to rainfall, a foreign substance (a load falling object), a falling rock, or the like is erroneously detected as snow.

ITVカメラでは、積雪の表面がシャーベット状に溶解
しているか、アイスバーン状に凍結しているか等の判断
が容易でなかった。このため通行止め、チェーン装着の
表示及び検問、溶雪剤の散布等の道路管理を適切に行う
ことが困難であった。またITVカメラでは夜間の監視が
できない欠点がある。
With ITV cameras, it was not easy to determine whether the surface of the snow had melted like a sherbet or frozen like an ice burn. For this reason, it has been difficult to properly perform road management such as closing roads, displaying and checking the installation of chains, and spraying a snow melting agent. Another disadvantage is that ITV cameras cannot be monitored at night.

本発明はこの問題にかんがみ、測定面の状態を容易に
かつ確実に判断でき、高度な監視管理システムを構成で
きるようにすることを目的とする。
In view of this problem, an object of the present invention is to make it possible to easily and reliably determine the state of a measurement surface and to configure an advanced monitoring and management system.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の路面測定装置は、上方から道路上の測定点ま
での距離を放射波及び反射波の時間差により測定する距
離計と、上記測定点の表面温度を測定する放射温度計
と、上記距離計及び放射温度計の対物軸を偏向させて路
面に沿って測定点の列を形成する偏向機構と、各測定点
ごとの測距データ、表面温度データ及び偏向角データに
基いて、路面の凹凸を示す断面表示及び断面に沿った温
度分布表示を行う表示装置とを備えるものである。
The road surface measuring device of the present invention includes a distance meter that measures a distance from above to a measurement point on a road by a time difference between a radiation wave and a reflected wave, a radiation thermometer that measures a surface temperature of the measurement point, and the distance meter. And a deflection mechanism for deflecting the objective axis of the radiation thermometer to form a row of measurement points along the road surface, and to determine unevenness of the road surface based on distance measurement data, surface temperature data, and deflection angle data for each measurement point. And a display device for displaying a temperature distribution along the cross section and the cross section shown.

〔作用〕[Action]

路面上の積雪の深さ等を測距値と偏向角とに基いて計
算し、多数の測定点の水平位置及び積雪深さデータを図
化して積雪断面図を作成する。この断面図に沿って表面
温度の分布を例えば温度に対応した色分け等により表示
する。
The depth of snow on the road surface and the like are calculated based on the distance measurement value and the deflection angle, and the horizontal position and snow depth data of many measurement points are plotted to create a snow cross section. The distribution of the surface temperature is displayed along the cross-sectional view by, for example, color coding corresponding to the temperature.

断面表示による積雪深さ、表面の凹凸及び温度表示に
より、路面状態を判断し、道路及び交通管理に役立て
る。
The road surface condition is determined based on the snow depth, surface unevenness, and temperature display by the cross-section display, which is useful for road and traffic management.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明を適用した道路監視装置の系統図を示
す。
FIG. 1 shows a system diagram of a road monitoring device to which the present invention is applied.

センサーユニット1は、光波距離計2と、放射温度計
3とを一体にしたもので、高さ6m程の位置に路面4に向
けて据付けられている。なお、距離計2と温度計3は、
夫々路面4の同一点までの距離及び表面温度を測定する
ように向けられている。
The sensor unit 1 integrates an optical distance meter 2 and a radiation thermometer 3 and is installed toward a road surface 4 at a height of about 6 m. In addition, the distance meter 2 and the thermometer 3
Each is directed to measure the distance to the same point on the road surface 4 and the surface temperature.

光波距離計2は、発光素子20からパルス光をレンズ21
を介して対象面に射出し、対象面からの反射光をレンズ
22で焦光して受光素子23で検出し、測定回路において送
光パルス光LTと受光パルス光LRとの位相差に基き対象面
までの距離を測定するものである。
The lightwave distance meter 2 transmits the pulsed light from the light emitting element 20 to the lens 21.
Through the lens to the target surface, and reflects the reflected light from the target surface to the lens.
It focused light to be detected by the light receiving element 23 at 22, and measures the distance to the target surface based on the phase difference between the sending pulse light L T and the light receiving pulse light L R in the measurement circuit.

放射温度計3は、対象表面からの赤外放射光L1を検出
し、プランクの放射側に基いて表面温度に換算したデー
タを得るもので、保護フィルター31を通して入射した放
射光を凹面鏡32で集光し、チョッパー33(電歪振動
子)、分光感度補正フィータ34を介し、焦電検出器又は
半導体赤外線検出器等の検出器35に入光し、得られた電
気信号を放射率(黒体放射率に対する測定対象の比)で
補正して温度データに換算する構成である。
The radiation thermometer 3 detects infrared radiation L 1 from the target surface and obtains data converted into surface temperature based on the radiation side of the plank. The radiation incident through the protective filter 31 is reflected by the concave mirror 32. The light is condensed, and enters a detector 35 such as a pyroelectric detector or a semiconductor infrared detector via a chopper 33 (electrostrictive vibrator) and a spectral sensitivity correction feeder 34. (The ratio of the measurement object to the body emissivity) and converts the data into temperature data.

光波距離計2及び放射温度計3は、夫々測定信号に基
く距離(高さ)及び表面温度の計算回路(マイクロコン
ピュータ)を内蔵し、各距離データL及び温度データT
は、インターフェース回路7及びケーブル8を通じて道
路管理センターのデータ処理装置10に伝送される。
The lightwave distance meter 2 and the radiation thermometer 3 each incorporate a calculation circuit (microcomputer) for calculating the distance (height) and the surface temperature based on the measurement signal, and each distance data L and temperature data T
Is transmitted to the data processing device 10 of the road management center through the interface circuit 7 and the cable 8.

データ処理装置10の処理結果はディスプレイ11に表示
される。
The processing result of the data processing device 10 is displayed on the display 11.

第2図は光波距離計2及び放射温度計3を内蔵したセ
ンサーユニット1の配置図で、第3図はセンサ13の縦断
面図である。
FIG. 2 is a layout view of a sensor unit 1 having a built-in optical distance meter 2 and a radiation thermometer 3, and FIG.

センサーユニット1は高さ6m程の支柱14上に取付けら
れる。ユニット13は、外筺15の内部に固定された一対の
支腕16a、16bに支軸17を介して回転自在に軸支され、光
波距離計2及び放射温度計3の光軸Kが路面4を横断す
るように垂直面内で回動可能とされている。光軸Kの回
動は支軸17に取付けたモータ18によって行われ、また鉛
直線に対する光軸Kの傾き角θを支軸17に取付けたロー
タリエンコーダ19によって測定している。ロータリエン
コーダ19の出力データもインターフェース回路7及びケ
ーブル8を介してデータ処理装置10に伝送される。処理
装置10は、基準面Rからの距離計の高さH、測距値L及
び光軸角度θに基いて路面4上の積雪深さDを計算す
る。
The sensor unit 1 is mounted on a support 14 having a height of about 6 m. The unit 13 is rotatably supported by a pair of support arms 16a and 16b fixed inside the outer casing 15 via a support shaft 17, and the optical axis K of the lightwave distance meter 2 and the radiation thermometer 3 is Is rotatable in a vertical plane so as to traverse. The rotation of the optical axis K is performed by a motor 18 attached to a support shaft 17, and the tilt angle θ of the optical axis K with respect to the vertical line is measured by a rotary encoder 19 attached to the support shaft 17. The output data of the rotary encoder 19 is also transmitted to the data processing device 10 via the interface circuit 7 and the cable 8. The processing device 10 calculates the snow depth D on the road surface 4 based on the height H of the distance meter from the reference plane R, the distance measurement value L, and the optical axis angle θ.

D=H−L cosθ ……(1) この積雪深さDのデータは、センサーユニット1の光
軸Kを連続又は間欠移動させながら、路面4を横切る直
線上の多数の点において取得される。光軸Kの移動速度
は例えば10cm/秒である。支柱14を原点とすると、各測
定点までの水平距離Xは、 X=L sinθ ……(2) である。
D = H−L cos θ (1) The data of the snow depth D is acquired at a number of points on a straight line crossing the road surface 4 while continuously or intermittently moving the optical axis K of the sensor unit 1. The moving speed of the optical axis K is, for example, 10 cm / sec. Assuming that the column 14 is the origin, the horizontal distance X to each measurement point is X = L sin θ (2).

同時に各測定点において表面温度データTが得られ
る。
At the same time, surface temperature data T is obtained at each measurement point.

原点からの水平距離Xに関する積雪深さD及び表面温
度Tの各データはデータ処理装置10内において、グラフ
ィックデータに変換され、第2図のように道路を横断し
た断面図の形式でディスプレイ11に表示される。この表
示は既測定データから得られる路面4のライン及び積雪
5の表面を示すラインを有し、また路面4上の積雪5の
断面部分5a、5b……がその表面温度データTに基いて色
分け表示される。例えば、0℃を赤、−3℃を青、+3
℃を緑等とする。
Each data of the snow depth D and the surface temperature T with respect to the horizontal distance X from the origin is converted into graphic data in the data processing device 10 and is displayed on the display 11 in the form of a cross-sectional view across the road as shown in FIG. Is displayed. This display has a line of the road surface 4 obtained from the measured data and a line indicating the surface of the snow 5. Cross sections 5 a, 5 b,... Of the snow 5 on the road 4 are color-coded based on the surface temperature data T. Is displayed. For example, 0 ° C is red, -3 ° C is blue, +3
℃ is green.

このようにしてディスプレイ11上の道路断面図を見る
ことにより、積雪表面の凹凸状態を知ることができ、ま
たこの凹凸状態と合わせて色分け表示により、積雪5が
アイスバーン状に凍結している(凹凸が激しく低温)、
シャーベット状に溶解している(凹凸がなだらかで0゜
付近)、或は完全に溶けて水たまりになっている。(平
坦で高温)等の判断を下すことができる。また路面上に
積荷落下物がある場合も、断面の形状と温度表示により
これを弁別することができる。
By looking at the road cross-sectional view on the display 11 in this way, it is possible to know the unevenness of the snow surface, and the snow 5 is frozen in an ice-burn state by the color-coded display along with the unevenness ( Low temperature with severe irregularities)
It is dissolved in a sherbet shape (the unevenness is gentle and around 0 °) or completely dissolved to form a puddle. (Flat and hot). Also, when there is a load drop on the road surface, it can be discriminated from the cross-sectional shape and the temperature display.

上述の断面表示を得るための距離及び表面温度の測定
は赤外光を使って行われるので、夜間でも路面監視を支
障なく行える。
Since the measurement of the distance and the surface temperature for obtaining the above-described cross-section display is performed using infrared light, road surface monitoring can be performed without any trouble even at night.

道路管理センターでは、ディスプレイ11上を見て道路
メインテナンスの判断を行う。例えば、積雪量が比較的
少なく、表面がシャーベット状であれば、溶雪剤を散布
する。また積雪量が多ければ、通行止めにし除雪作業を
行う。また表面がアイスバーンになっている場合には、
タイヤチェーン装着の電光表示を通行車に対して行うと
共に、チェーン装着の検問を行う。
The road management center determines the road maintenance by looking at the display 11. For example, if the amount of snow is relatively small and the surface is sherbet-like, a snow melting agent is sprayed. If the amount of snow is large, the road is closed and snow removal is performed. If the surface is ice-burn,
A lightning display with a tire chain attached will be given to passing vehicles, and a check for chain attachment will be made.

センサーユニット1には、気温計13及び気圧計13が取
付けられていて、これらによる計測データもインターフ
ェース回路7及びケーブル8を通じてデータ処理装置10
に伝送される。これらのデータはディスプレイ11の画面
上に数字で表示されるので、断面表示とこれらのデータ
を組み合わせて、積雪5の状態変化を予測することがで
きる。例えば表面がシャーベット状でも気温が低けれ
ば、路面は次第に凍結するであろうと予測できる。
A thermometer 13 and a barometer 13 are attached to the sensor unit 1.
Is transmitted to Since these data are displayed on the screen of the display 11 by numbers, it is possible to predict the state change of the snow cover 5 by combining the cross-section display and these data. For example, if the temperature is low even if the surface is sherbet-like, it can be predicted that the road surface will gradually freeze.

第1図に示した道路監視装置は、火山観測装置や土石
流の観測装置に応用することができる。この場合も溶岩
流や土石流の断面を温度に応じた色分けで表示する。
The road monitoring device shown in FIG. 1 can be applied to a volcano observation device and a debris flow observation device. Also in this case, the cross sections of the lava flow and the debris flow are displayed in different colors according to the temperature.

なお第3図において、モータ18がパルスモータであれ
ば、ロータリーエンコーダ19は不要であり、パルスモー
タの駆動パルスを計数すれば偏向角θをデータ処理装置
10において計算することができる。
In FIG. 3, if the motor 18 is a pulse motor, the rotary encoder 19 is unnecessary, and if the drive pulses of the pulse motor are counted, the deflection angle θ can be determined by the data processing device.
10 can be calculated.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は上述ように、路面上物質(例えば積雪)を断
面表示及びそれに沿った温度分布表示で監視できるよう
にしたものであり、積雪の程度やその状態(凍結、シャ
ーベット状)を表示により容易に確実に判断することが
でき、高度の道路管理システムを構成することができ
る。
As described above, the present invention is capable of monitoring a substance on a road surface (for example, snow cover) by displaying a cross section and displaying a temperature distribution along the cross section, and the degree of snow cover and its state (freezing, sherbet shape) can be easily displayed. And an advanced road management system can be configured.

また距離計及び放射温度計が可視光を使用しないの
で、昼夜の区別なく測定データが得られる。
Further, since the distance meter and the radiation thermometer do not use visible light, measurement data can be obtained regardless of day or night.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明を適用した道路監視システムの系統図、
第2図はセンサーユニットの配置及び道路断面を示す
図、第3図はセンサユニットの断面図である。 なお図面に用いた符号において、 1……センサーユニット 2……光波距離計 3……放射温度計 4……路面 5……積雪 10……データ処理装置 11……ディスプレイ 18……モータ 19……ロータリエンコーダ である。
FIG. 1 is a system diagram of a road monitoring system to which the present invention is applied,
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the sensor units and a cross section of the road, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor unit. In addition, in the code | symbol used for drawing, 1 ... Sensor unit 2 ... Electric wave distance meter 3 ... Radiation thermometer 4 ... Road surface 5 ... Snow cover 10 ... Data processing apparatus 11 ... Display 18 ... Motor 19 ... It is a rotary encoder.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 7/00 - 7/02 G01W 1/00Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01C 7/00-7/02 G01W 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】上方から道路上の測定点までの距離を放射
波及び反射波の時間差により測定する距離計と、 上記測定点の表面温度を測定する放射温度計と、 上記距離計及び放射温度計の対物軸を偏向させて路面に
沿って測定点の列を形成する偏向機構と、 各測定点ごとの測距データ、表面温度データ及び偏向角
データに基いて、路面の凹凸を示す断面表示及び断面に
沿った温度分布表示を行う表示装置とを備える路面測定
装置。
A distance meter for measuring a distance from above to a measurement point on a road by a time difference between a radiation wave and a reflected wave; a radiation thermometer for measuring a surface temperature of the measurement point; A deflection mechanism that deflects the object axis of the meter to form a row of measurement points along the road surface, and a cross-section display that shows the unevenness of the road surface based on the distance measurement data, surface temperature data, and deflection angle data for each measurement point And a display device for displaying a temperature distribution along a cross section.
【請求項2】上記距離計及び放射温度計の各測定データ
を中央データ処理装置に遠隔伝送すると共に、上記表示
装置を上記中央データ処理装置に付設したことを特徴と
する特許請求の範囲第1項の路面測定装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein each measurement data of said rangefinder and radiation thermometer is remotely transmitted to a central data processing device, and said display device is attached to said central data processing device. Item road surface measurement device.
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