一种机场道面板剩余寿命评价系统及控制评价方法

摘要

一种机场道面板剩余寿命评价系统及控制评价方法。系统包括一个总控制器和若干个飞机滑行轨迹图像采集终端，总控制器为设置在室内且与网络相连的计算机；飞机滑行轨迹图像采集终端为高清摄像头，若干个飞机滑行轨迹图像采集终端等间距设置在机场跑道一侧的土面区内，并通过网络与总控制器相连接。本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统是基于飞机滑行轨迹自动识别技术，其可以准确记录飞机轮载对机场道面板的作用轨迹，结合本发明提供的机场道面板剩余寿命评价方法，通过分析单块机场道面板不同位置上实际发生的荷载作用，可在开航期间不间断对机场道面板的剩余寿命做出精确预测，从而为机场进行道面养护决策提供科学依据。

说明书

技术领域

本发明属于机场道路工程技术领域，特别是涉及一种基于飞机滑行轨迹自动识别技术的机场道面板剩余寿命评价系统及控制评价方法。

背景技术

飞机起降安全与机场道面损伤状况有着密切关系。据统计，民用飞机事故的高发期主要集中在起飞、开始爬升、最终进场着陆阶段，这将直接影响机场的安全运营和旅客的生命安全，一直以来备受机场管理部门的关注。控制机场道面结构性状况和功能性状况在合理范围内是防止发生飞机冲出跑道等意外事故的重要保障。因此，如何动态掌握机场道面板剩余寿命就成为机场工程领域的研究重点。

目前，在机场道面板剩余寿命评价实践中，主要采用划分不同区域、位置和单元的形式对机场道面板剩余寿命进行预测。然而，由于飞机起降过程中，机轮荷载不是均匀分布在每一块道面板上，而是集中在某些道面板块上，如跑道中线两侧的道面板，因此，对于同一区域同一单元内的道面板，破坏程度也呈现不同趋势，即：接近跑道中线位置的道面板会较早发生破坏。但是，由于飞机起降具有随机性，因此目前没有任何一种理论方法或计算模型能对机场道面板剩余寿命精确计算到板块。

基于上述分析，研发基于飞机滑行轨迹自动识别技术的机场道面板剩余寿命评价系统，利用计算机图像识别技术记录、分析、提取飞机滑行轨迹，从而提取单次飞机滑行中轮载对道面板的作用，即可获得单一板块的实际荷载作用历史，从而实现精确到板块的道面板剩余寿命预测，具有十分重要的理论意义与实践意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够准确记录飞机轮载对机场道面板作用轨迹的机场道面板剩余寿命评价系统及控制评价方法。

为了达到上述目的，本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统包括一个总控制器和若干个飞机滑行轨迹图像采集终端，其中总控制器为设置在室内且与网络相连的计算机；飞机滑行轨迹图像采集终端为高清摄像头，若干个飞机滑行轨迹图像采集终端等间距设置在机场跑道一侧的土面区内，并通过网络与总控制器相连接。

本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统启动，硬件自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先启动计算机，并进行硬件的上电自检，然后进入S2阶段；

2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，高清摄像头开始通电，等待进行下一步操作；

3)判断是否点击飞机滑行轨迹图像采集按钮的S3阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；

4)进行飞机滑行轨迹图像采集的S4阶段；在此阶段中，多个高清摄像头将实时采集其镜头范围内的机场跑道图像，并将拍摄的图像传输给计算机，当计算机检测到图像的画面中出现滑动的飞机时，将多个高清摄像头拍摄的图像以采集时间命名并依次存储在计算机的存储器中；

5)判断飞机滑行轨迹图像采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行图像采集。

本发明提供的利用上述机场道面板剩余寿命评价系统进行的机场道面板剩余寿命评价方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据计算机显示屏上显示的结果判断硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；

2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；

3)判断用户点击动作的S203阶段；在此阶段中，计算机显示屏上将同时显示出多个高清摄像头所拍摄的机场跑道图像，然后系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮以及“取消”按钮，如果判断结果为点击“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮，则进入S204阶段，如果判断结果为点击“取消”按钮，则直接退出系统；

4)飞机滑行轨迹图像采集的S204阶段；在此阶段中，计算机将动态监测各个高清摄像头上传的图像，当检测到某图像中出现滑动的飞机时，将该高清摄像头拍摄的图像以采集时间命名并存储在计算机的存储器中；

5)判断飞机滑行轨迹图像采集是否结束的S205阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S206阶段；否则将返回到S204阶段的入口处，重复执行S204阶段；

6)飞机滑行轨迹图像识别的S206阶段；在此阶段中，计算机将分析存储在其存储器内自最近一次点击“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮后所保存的飞机滑行图像记录，并将机轮相对于机场道面板的位置随时间变化的结果提取出来；

7)机场道面板剩余寿命评价的S207阶段；在此阶段中，计算机将根据当天各个时刻起降飞机载重量折算每组机轮对机场道面板的压力，并同S206阶段获得的机轮相对于机场道面板的位置相匹配，根据机场道面板的编号逐一计算各块机场道面板在服役期内机轮压力的作用效果，最后根据《民用机场道面评价管理技术规范》要求计算出每块机场道面板的剩余寿命，至此整个评价过程结束。

本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统是基于飞机滑行轨迹自动识别技术，其可以准确记录飞机轮载对机场道面板的作用轨迹，结合本发明提供的机场道面板剩余寿命评价方法，通过分析单块机场道面板不同位置上实际发生的荷载作用，可在开航期间不间断对机场道面板的剩余寿命做出精确预测，从而为机场进行道面养护决策提供科学依据。另外，控制及评价方法简单、易行。

附图说明

图1为本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统组成结构图。

图2为本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统控制方法流程图。

图3为利用本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统进行的机场道面板剩余寿命评价方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统及控制评价方法进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统包括一个总控制器1和若干个飞机滑行轨迹图像采集终端2，其中总控制器1为设置在室内且与网络相连的计算机；飞机滑行轨迹图像采集终端2为高清摄像头，若干个飞机滑行轨迹图像采集终端2等间距设置在机场跑道一侧的土面区内，并通过网络与总控制器1相连接。

另外，相邻高清摄像头之间的设置间距以各自的拍摄范围不互相重叠为宜，因此在同一时间内若干个高清摄像头中仅有1个处于图像采集状态，这样若干个高清摄像头拍摄的图像总和反映的是飞机滑行的全过程。

现将本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统工作原理阐述如下：当需要利用本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统对机场道面板的剩余寿命进行评价时，首先由机场工作人员启动电源而进行系统硬件自检，并检查高清摄像头是否能向计算机实时传输机场跑道图像，如果一切正常，点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮，这时高清摄像头将在计算机的控制下实时采集其镜头范围内的机场跑道图像，并将拍摄的图像通过网络传输给计算机，当计算机检测到图像的画面中出现滑动的飞机时，将多个高清摄像头拍摄的图像以采集时间命名并依次存储在计算机的存储器中；随后系统自动重复上述图像记录工作。当机场关闭后，机场工作人员可在计算机显示屏上点击“飞机滑行轨迹图像采集结束”按钮，系统将对当天实际记录的飞机滑行轨迹进行图像识别，标记每一块机场道面板在不同时刻所承受的机轮荷载及位置，并按照《民用机场道面评价管理技术规范》要求计算出每块机场道面板的剩余寿命，至此整个评价过程结束。

如图2所示，本发明提供的机场道面板剩余寿命评价系统的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统启动，硬件自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先启动计算机，并进行硬件的上电自检，然后进入S2阶段；

2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，高清摄像头开始通电，等待进行下一步操作；

3)判断是否点击飞机滑行轨迹图像采集按钮的S3阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；

4)进行飞机滑行轨迹图像采集的S4阶段；在此阶段中，多个高清摄像头将实时采集其镜头范围内的机场跑道图像，并将拍摄的图像传输给计算机，当计算机检测到图像的画面中出现滑动的飞机时，将多个高清摄像头拍摄的图像以采集时间命名并依次存储在计算机的存储器中；

5)判断飞机滑行轨迹图像采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行图像采集。

如图3所示，本发明提供的利用上述机场道面板剩余寿命评价系统进行的机场道面板剩余寿命评价方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据计算机显示屏上显示的结果判断硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；

2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；

3)判断用户点击动作的S203阶段；在此阶段中，计算机显示屏上将同时显示出多个高清摄像头所拍摄的机场跑道图像，然后系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮以及“取消”按钮，如果判断结果为点击“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮，则进入S204阶段，如果判断结果为点击“取消”按钮，则直接退出系统；

4)飞机滑行轨迹图像采集的S204阶段；在此阶段中，计算机将动态监测各个高清摄像头上传的图像，当检测到某图像中出现滑动的飞机时，将该高清摄像头拍摄的图像以采集时间命名并存储在计算机的存储器中；

5)判断飞机滑行轨迹图像采集是否结束的S205阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击计算机显示屏上的“飞机滑行轨迹图像采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S206阶段；否则将返回到S204阶段的入口处，重复执行S204阶段；

6)飞机滑行轨迹图像识别的S206阶段；在此阶段中，计算机将分析存储在其存储器内自最近一次点击“飞机滑行轨迹图像采集开始”按钮后所保存的飞机滑行图像记录，并将机轮相对于机场道面板的位置随时间变化的结果提取出来；

7)机场道面板剩余寿命评价的S207阶段；在此阶段中，计算机将根据当天各个时刻起降飞机载重量折算每组机轮对机场道面板的压力，并同S206阶段获得的机轮相对于机场道面板的位置相匹配，根据机场道面板的编号逐一计算各块机场道面板在服役期内机轮压力的作用效果，最后根据《民用机场道面评价管理技术规范》要求计算出每块机场道面板的剩余寿命，至此整个评价过程结束。