一种面向农村道路的车载巡检装置及方法

摘要

本发明涉及一种面向农村道路的车载巡检装置及方法，巡检装置包括中央工控机以及与中央工控机通信连接的GPS定位模块、车载相机、编码器、振动传感器、控制终端，中央工控机安装在车内用于给车载相机发送指令采集图像以及将采集的图像数据保存到本地磁盘；GPS定位模块用于向中央工控机提供实时位置等数据；车载相机用于采集路面图像并将图像数据上传至中央工控机；编码器用于向中央工控机传输车轮绝对旋转位置；振动传感器用于向中央工控机传送X、Y、Z三轴加速度数据；控制终端通过无线局域网络和中央工控机通信。其能高频次地对农村公路进行快速筛查，及时发现、处置路面病害，使得农村公路的损坏明显减少，降低养护费用，提高道路的行车安全。

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，尤其是涉及一种面向农村道路的车载巡检装置及方法。

背景技术

乡村基础设施的建设和维护是重中之重。乡村公路又是基础设施中的最重要的一项，我国政府现在非常重视乡村公路的建设、维护。

现有检测乡村公路的技术是依赖人工徒步目测或巡查人员驾驶检测车辆来查看道路路面是否出现损坏。

其中，人工徒步目测的弊端是检测效率低，成本高，作业危险性大，容易遗漏，无法准确量化病害的数据。且无法及时发现路面的病害；对于很多农村公路，路面病害的检测常常被忽略，因此农村公路容易产生较为严重的损坏。

巡查人员驾驶检测车辆检测，查看道路路面是否出现损坏，如果发现问题，则使用手机采集相关异常图像并进行上报。检测时车速较快，巡查人员无法直接测量病害的尺寸、记录病害的准确位置。手机记录的病害图片模糊，无法清晰地呈现病害的图像。记录方式依赖人工记录，容易出错。这种检测方式需要停车进行采集记录，会影响道路的通畅运行。有的时候检测人员发现病害时来不及采集图像，还需要重新检测。这种检测方式需要依赖人工上路检测，效率低，随着用工成本越来越高，检测成本也将显著提升。路面病害无法得到及时地发现和修复，损坏会变得更加严重。危害行车安全，养护成本也大幅增加。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种面向农村道路的车载巡检装置及方法，其能高频次地对农村公路进行快速筛查，及时发现、处置路面病害，可以实现农村公路的损坏明显减少，降低养护费用，提高道路的行车安全。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种面向农村道路的车载巡检装置，包括中央工控机、GPS定位模块、车载相机、编码器、振动传感器、控制终端，所述中央工控机分别与所述GPS定位模块、所述车载相机、所述编码器、所述振动传感器以及控制终端通信连接；

所述中央工控机安装在车内用于给所述车载相机发送指令采集图像以及将采集的图像数据保存到本地磁盘；

所述GPS定位模块用于向所述中央工控机提供实时位置等数据；

所述车载相机用于采集路面图像并将图像数据上传至所述中央工控机；

所述编码器用于向所述中央工控机传输车轮绝对旋转位置；

所述振动传感器用于向所述中央工控机传送X、Y、Z三轴加速度数据；

所述控制终端通过无线局域网络和所述中央工控机通信。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述中央工控机内安装有4G移动互联网模块，所述4G移动互联网模块用于不间断地接收、解析所述振动传感器、所述GPS定位模块、所述编码器采集的数据，给所述车载相机发送指令采集图像，保存采集的图像数据到本地磁盘，检测完成后通过移动硬盘拷贝到PC机上传至OSS服务器。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述GPS定位模块通过RS-232方式与中央工控机通信。

通过上述技术方案，所述GPS定位模块为厘米级高精度卫星和惯导组合的车载导航模块，主机安装在车内，卫星天线安装在车顶。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述车载相机由所述中央工控机供电，所述车载相机包括前置相机与后置相机，所述前置相机安装在车顶用于采集车辆前方的路面图像，所述后置相机安装在车顶用于采集车辆前方的路面图像，所述车载相机的图像采集频率受所述中央工控机触发的采集信号控制。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述编码器为绝对值编码器，所述编码器由所述中央工控机供电，所述编码器通过RS232接口向所述中央工控机传输车轮绝对旋转位置，根据车轮周长可以精确计算测量行驶的距离。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述振动传感器为三轴加速度传感器，所述振动传感器由所述中央工控机供电，通过串口和所述中央工控机通信；

所述振动传感器以250HZ的频率向所述中央工控机传送X、Y、Z三轴加速度数据，所述中央工控机通过计算Z轴加速度数据来判断是否有异常跳车出现。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制终端为可触摸式便携平板电脑，所述控制终端内设置有可充电锂电池；

所述中央工控机开启AP承载网络，散发出无线局域网信号，所述控制终端通过内置无线网卡连接所述中央工控机的无线网络，实现局域网通信。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述中央工控机发出指令控制所述前置相机与所述后置相机拍照的方法包括以下步骤：所述中央工控机内置的采集软件解析所述编码器的实时数据计算得出实时行驶里程，起始里程为0；

当行驶里程达到4米，所述中央工控机发出信号触发所述后置相机拍照，记录上一次里程的变量值设置为4米，当实时里程减去上一次里程的差值达到4米时，再次触发所述后置相机拍照；如此循环往复；

当行驶里程达到10米，所述中央工控机发出信号触发所述前置相机拍照，记录上一次里程的变量值设置为10米，当实时里程减去上一次里程的差值达到10米时，再次触发所述前置相机拍照；如此循环往复。

一种面向农村道路的车载巡检方法，包括以下步骤：

步骤1、将各个设备的接口接入中央工控机，将中央工控机的主电源线插入车身的点烟器插口，使中央工控机上电启动；

步骤2、控制终端连接中央工控机的无线网，打开内置的巡查终端app；系统启动后，可以在控制终端看到中央工控机的内置采集软件界面；采集软件开始解析并保存三轴加速度数据至本地数据库文件，同时定时计算Z轴加速度参数，判断是否是异常颠簸，如果是异常颠簸会记录到本地的数据库文件，以及解析GPS数据并保存至本地数据库文件；

步骤3、将车辆行驶至起始桩号处，点击开始按钮，车辆开始运动，编码器采集车轮实际转过的圈数发送给中央工控机的采集软件，计算车辆行驶的里程，定时更新实时里程到采集软件界面，每行驶4米采集软件触发后置相机抓拍一张照片并将此刻的桩号、路线编码、行驶方向、经纬度、速度、方位角存入本地数据库文件；每行驶10米采集软件触发前置相机抓拍一张照片并将此刻的桩号、路线编码、行驶方向、经纬度、速度、方位角存入本地数据库文件；每行驶100米计算IRI和RQI连同此刻的桩号、路线编码、行驶方向、经纬度、速度、方位角存入本地数据库文件；

步骤4、车辆行驶至结束桩号，点击结束按钮，停止采集编码器数据，不再计算里程、拍照、计算IRI，重复步骤3、步骤4可以检测其他农村公路路段。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

本发明提到的车载巡检装置以及方法，利用图像和振动数据结合分析，可以实现快速、准确、实时感知农村公路路面是否存在损坏。在日常巡查中，巡查车辆只需要启动系统，在车速不超过40Km/h行驶的条件下，即可对所经过的路段的路面病害进行评估，当引起车辆颠簸超过一定阈值时，判定路面的情况，并且直接将经过路面的前后图像、前后时间、前后经纬度、车速、航向角、车辆振动比等数据记录到本地，并上传至云端系统。

在执行效率上，相较于现有的日常巡查及徒步检测方法，本发明提到的车载巡检装置以及方法，路面损坏评估更客观，在日常巡查中即可快速对路面损坏进行评估，可及时发现路面损坏问题，帮助养护单位今早发现可能损坏的路面。依托高频次的巡查及高精度定位，可对路面病害预估进行长期的跟踪，评估路面损坏维修后是否再次出现损坏，方便维修人员评估损坏维修措施是否合理。

此外，本发明提到的车载巡检装置，巡查员只需选择路线编码点击开始，检测结束后点击结束即可，相较于人工徒步巡查，规避了巡查人员的安全风险。在经济效益上，本发明提到的车载巡检装置以及方法主要依赖于智能化算法和轻量化传感设备，大大提高巡查频次的同时，在现有日常巡查的基础上投入设备费用，即可对路面健康状况进行评估，可免去专项检测的相关费用。

在社会效益上，本发明提到的车载巡检装置以及方法可让维修人员快速、及时定位可能要出现损坏的路面，避免路面出现大的损坏，提高行车安全；同时维修人员可尽早发现可能有问题的路面损坏，在农村公路路面出现明显的损坏之前就对路面裂纹进行修复，避免围封交通式维修，保障道路的通行能力。

附图说明

图1为本发明展示检测装置的整体结构框图。

图2为本发明展示车载巡检方法的流程图。

图3为本发明展示检测装置的系统图。

附图标记：1、中央工控机；2、GPS定位模块；3、前置相机；4、后置相机；5、编码器；6、振动传感器；7、控制终端。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种面向农村道路的车载巡检装置，包括中央工控机1、GPS定位模块2、车载相机、编码器5、振动传感器6、控制终端7，中央工控机1分别与GPS定位模块2、车载相机、编码器5、振动传感器6以及控制终端7通信连接。

中央工控机1安装在车内用于给车载相机发送指令采集图像以及将采集的图像数据保存到本地磁盘；GPS定位模块2用于向中央工控机1提供实时位置等数据；车载相机用于采集路面图像并将图像数据上传至中央工控机1；编码器5用于向中央工控机1传输车轮绝对旋转位置；振动传感器6用于向中央工控机1传送X、Y、Z三轴加速度数据；控制终端7通过无线局域网络和中央工控机1通信。

中央工控机1内安装有4G移动互联网模块，4G移动互联网模块内安装有相应的采集软件，用于不间断地接收、解析振动传感器6、GPS定位模块2、编码器5采集的数据，给车载相机发送指令采集图像，保存采集的图像数据到本地磁盘，检测完成后通过移动硬盘拷贝到PC机上传至OSS服务器。

GPS定位模块2通过RS-232方式与中央工控机1通信，GPS定位模块2为厘米级高精度卫星和惯导组合的车载导航模块，GPS定位模块2的主机安装在车内，卫星天线安装在车顶。

参照图3，车载相机由中央工控机1供电，车载相机包括前置相机3与后置相机4，前置相机3安装在车顶用于采集车辆前方的路面图像，后置相机4安装在车顶用于采集车辆前方的路面图像，车载相机的图像采集频率受中央工控机1触发的采集信号控制。其中，前置相机3的像素≥200万像素，在车辆运动过程中画质清晰，安装于车顶，可用于采集路面图像，采集的图像可清楚分辨道路病害。后置相机4安装在车顶，可以高速采集路面图像，采集的图像可以清晰地辨别路面病害的尺寸和形状，采集频率由中央工控机1采集软件发出的控制信号决定。

编码器5为绝对值编码器5，编码器5由中央工控机1供电，编码器5通过RS232接口向中央工控机1传输车轮绝对旋转位置，根据车轮周长可以精确计算测量行驶的距离。

振动传感器6为三轴加速度传感器，振动传感器6由中央工控机1供电，通过串口和中央工控机1通信。振动传感器6以250HZ的频率向中央工控机1传送X、Y、Z三轴加速度数据，中央工控机1内置采集软件通过计算Z轴加速度数据来判断是否有异常跳车出现。

控制终端7为可触摸式便携平板电脑，控制终端7内设置有可充电锂电池。中央工控机1开启AP承载网络，散发出无线局域网信号，控制终端7通过内置无线网卡连接中央工控机1的无线网络，实现局域网通信。中央工控机1内置了屏幕分享软件，控制终端7部署了屏幕控制软件，两者通过无线局域网实现在控制终端7上无线控制中央工控机1。

中央工控机1发出指令控制前置相机3与后置相机4拍照的方法包括以下步骤：中央工控机1内置的采集软件解析编码器5的实时数据计算得出实时行驶里程，起始里程为0。

当行驶里程达到4米，中央工控机1发出信号触发后置相机4拍照，记录上一次里程的变量值设置为4米，当实时里程减去上一次里程的差值达到4米时，再次触发后置相机4拍照；如此循环往复。当行驶里程达到10米，中央工控机1发出信号触发前置相机3拍照，记录上一次里程的变量值设置为10米，当实时里程减去上一次里程的差值达到10米时，再次触发前置相机3拍照；如此循环往复。

实施例二：

参照图2，一种面向农村道路的车载巡检方法，包括以下步骤：

步骤1、将各个设备的接口接入中央工控机1，将中央工控机1的主电源线插入车身的点烟器插口，使中央工控机1上电启动；

步骤2、控制终端7连接中央工控机1的无线网，打开内置的巡查终端app；系统启动后，可以在控制终端7看到中央工控机1的内置采集软件界面；采集软件开始解析并保存三轴加速度数据至本地数据库文件，同时定时计算Z轴加速度参数，判断是否是异常颠簸，如果是异常颠簸会记录到本地的数据库文件，以及解析GPS数据并保存至本地数据库文件；

步骤3、将车辆行驶至起始桩号处，点击开始按钮，车辆开始运动，编码器5采集车轮实际转过的圈数发送给中央工控机1的采集软件，计算车辆行驶的里程，定时更新实时里程到采集软件界面，每行驶4米采集软件触发后置相机4抓拍一张照片并将此刻的桩号、路线编码、行驶方向、经纬度、速度、方位角存入本地数据库文件；每行驶10米采集软件触发前置相机3抓拍一张照片并将此刻的桩号、路线编码、行驶方向、经纬度、速度、方位角存入本地数据库文件；每行驶100米计算IRI和RQI连同此刻的桩号、路线编码、行驶方向、经纬度、速度、方位角存入本地数据库文件；

步骤4、车辆行驶至结束桩号，点击结束按钮，停止采集编码器5数据，不再计算里程、拍照、计算IRI，重复步骤3、步骤4可以检测其他农村公路路段。

本实施例的实施原理为：本发明提到的车载巡检装置以及方法，利用图像和振动数据结合分析，可以实现快速、准确、实时感知农村公路路面是否存在损坏。在日常巡查中，巡查车辆只需要启动系统，在车速不超过40Km/h行驶的条件下，即可对所经过的路段的路面病害进行评估，当引起车辆颠簸超过一定阈值时，判定路面的情况，并且直接将经过路面的前后图像、前后时间、前后经纬度、车速、航向角、车辆振动比等数据记录到本地，并上传至云端系统。其能高频次地对农村公路进行快速筛查，及时发现、处置路面病害，可以实现农村公路的损坏明显减少，降低养护费用，提高道路的行车安全。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。