道路状况监测系统及其监测方法技术方案

本公开涉及一种道路状况监测系统及其监测方法。该道路状况监测系统包括传感器单元、数据处理单元和预警单元。该传感器单元布置于道路的相关监测位置并用于获取道路在车辆通过时的振动信号，该数据处理单元用于根据所述振动信号和道路振动的历史参考数据生成分析结果，该预警单元用于根据所述分析结果生成预警信息。本公开的道路状况监测系统和监测方法，可以将传感器长期跟踪道路振动而获得的历史振动数据作为参考数据，并将传感器获取的振动信号与该历史参考数据相结合来分析道路振动的变化，进而可以根据道路振动的整体变化趋势来判断道路状况，从而减少对道路状况的错误判断，使得对道路状况的预警更加准确。使得对道路状况的预警更加准确。使得对道路状况的预警更加准确。

【技术实现步骤摘要】
道路状况监测系统及其监测方法


[0001]本公开一般地涉及监测
具体地，本公开涉及一种道路状况监测系统及其监测方法。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]道路巡检是道路管养的基础，但目前多数道路巡查主要还是以人工巡查为主，以汽车、电瓶车为代步工具，使用平板、手机、记录表作为记录工具。针对人工巡查方式的有效性、结果真实性及完整性难以获得保障。再加上产出的非结构化数据无法被充分利用，对于推动城市道路设施精细化管养还有很大的进步空间。另外，对于主干道路的质量检测则需依赖于成本高昂的进口重型检测设备，虽能检测出道路病害，但成本高、周期长，无法符合占道路整体量较大的中低等级道路的运维需求。
[0004]因此，出现了利用人工智能、云计算及大数据等新兴技术的道路监测系统。然而，传统的道路监测系统通过对单个传感器采集的监测点的数据与固定阈值进行比较来判断道路状况。这导致在传感器测量不稳定、振动干扰多等情况下，容易对道路状况出现误判。

技术实现思路

[0005]为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本公开提供一种道路状况监测系统及其监测方法。本公开实施例通过利用传感器长期跟踪道路振动信息的变化，根据振动变化趋势判断道路状况，使得对道路状况的预警更加准确。鉴于此，本公开在如下的多个方面提供相应的解决方案。
[0006]在第一方面，本公开提供一种道路状况监测系统，所述系统包括：传感器单元，其布置于道路的相关监测位置，并用于获取道路在车辆通过时的振动信号；数据处理单元，其用于根据所述振动信号和所述道路振动的历史参考数据生成分析结果；以及预警单元，其用于根据所述分析结果生成预警信息。
[0007]在一个实施例中，所述传感器单元包括至少一个振动传感器。
[0008]在另一个实施例中，所述振动传感器是压电式振动传感器、加速度式振动传感器、电感式振动传感器和电容式振动传感器中的至少一种。
[0009]在又一个实施例中，所述数据处理单元配置为采取如下方式根据所述振动信号和所述道路振动的历史参考数据生成分析结果：根据所述振动信号确定所述道路的振动特征值；根据所述振动特征值确定正态分布均值；根据所述历史参考数据确定参考值；并且将所述正态分布均值与所述参考值作差来获得偏差。
[0010]在又一个实施例中，所述数据处理单元配置为采取如下方式根据所述振动信号确
定所述道路的振动特征值：通过对所述振动信号进行时频域变换，确定多个频率下的振动信息；根据所述多个频率下的振动信息确定有效振动信息；根据所述有效振动信息确定信号强度的有效矩阵；以及根据所述有效矩阵确定相关性矩阵，并将所述相关性矩阵的特征值作为所述振动特征值。
[0011]在又一个实施例中，所述多个频率下的振动信息通过以下公式来表示：
[0012]S
i
＝∑
k
A
i,k
cos(w
k
t)+j
·
B
i,k
sin(w
k
t)；
[0013]其中，S
i
代表对应于第i个振动传感器所获取的振动信号的多个频率(振动角频率)下的振动信息，w
k
代表第k个振动角频率，A
i,k
和B
i,k
代表对应于第i个振动传感器且第k个振动角频率下的振动信息的系数。
[0014]在又一个实施例中，所述数据处理单元配置为采取如下方式根据所述多个频率下的振动信息确定有效振动信息：在所述多个频率下的振动信息中选取信噪比大于预设值的振动信息作为有效振动信息。
[0015]在又一个实施例中，所述数据处理单元配置为采取以下公式根据所述有效振动信息确定信号强度的有效矩阵：
[0016][0017]E＝(E
i,k
)
N
×
M
；
[0018]其中，E
i,k
代表对应于第i个振动传感器的第k个有效振动信息的信号强度，E代表所述信号强度的有效矩阵，N代表振动传感器的数量，M代表有效振动信息的数量。
[0019]在又一个实施例中，所述数据处理单元配置为采取以下公式根据所述有效矩阵确定相关性矩阵，并将所述相关性矩阵的特征值作为所述振动特征值：
[0020]ME＝E
·
E
T
＝(E
i,k
·
E
k,j
)
N
×
N
；
[0021]其中，ME代表所述相关性矩阵，E
T
代表所述有效矩阵的转置矩阵，
[0022]并且根据N阶相关性矩阵获得分别对应于N个振动传感器的N个特征值，并且将所述N个特征值作为对应的N个振动传感器的各自的振动特征值。
[0023]在又一个实施例中，所述参考数据是存储的振动特征值的历史数据，并且当次计算得到的振动特征值被存储以便与已有历史数据一起作为下次计算的历史数据。
[0024]在又一个实施例中，所述数据处理单元配置为采取如下方式根据所述参考数据确定参考值：根据正态分布的所述历史数据的均值确定参考值。
[0025]在又一个实施例中，所述预警单元配置为采取如下方式根据所述分析结果生成预警信息：根据所述偏差与预设阈值的差值来确定预警信息。
[0026]在又一个实施例中，所述系统还包括监控中心，所述预警单元将所述预警信息通过有线方式或无线方式发送至所述监控中心。
[0027]在又一个实施例中，所述有线方式通过网线或光纤来实现，所述无线方式通过4G或5G来实现。
[0028]在又一个实施例中，所述系统包括多个传感器单元，所述多个传感器单元布置于道路的不同路段。
[0029]在第二方面，本公开公开一种利用道路状况监测系统进行监测的道路状况监测方法，其中，所述道路状况监测系统是上述的道路状况监测系统。
[0030]利用本公开的道路状况监测系统和监测方法，可以将传感器长期跟踪道路振动而
获得的历史振动数据作为参考数据，并将传感器获取的振动信号与该历史参考数据相结合来分析道路振动的变化，进而可以根据道路振动的整体变化趋势来判断道路状况，减少对道路状况的错误判断，从而使得对道路状况的预警更加准确。
附图说明
[0031]通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：
[0032]图1示根据本公开实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种道路状况监测系统，所述系统包括：传感器单元，其布置于道路的相关监测位置，并用于获取道路在车辆通过时的振动信号；数据处理单元，其用于根据所述振动信号和道路振动的历史参考数据生成分析结果；以及预警单元，其用于根据所述分析结果生成预警信息。2.根据权利要求1所述的道路状况监测系统，其中，所述传感器单元包括至少一个振动传感器。3.根据权利要求2所述的道路状况监测系统，其中，所述振动传感器是压电式振动传感器、加速度式振动传感器、电感式振动传感器和电容式振动传感器中的至少一种。4.根据权利要求3所述的道路状况监测系统，其中，所述数据处理单元配置为采取如下方式根据所述振动信号和所述道路振动的历史参考数据生成分析结果：根据所述振动信号确定所述道路的振动特征值；根据所述振动特征值确定正态分布均值；根据所述历史参考数据确定参考值；并且将所述正态分布均值与所述参考值作差来获得偏差。5.根据权利要求4所述的道路状况监测系统，其中，所述数据处理单元配置为采取如下方式根据所述振动信号确定所述道路的振动特征值：通过对所述振动信号进行时频域变换，确定多个频率下的振动信息；根据所述多个频率下的振动信息确定有效振动信息；根据所述有效振动信息确定信号强度的有效矩阵；以及根据所述有效矩阵确定相关性矩阵，并将所述相关性矩阵的特征值作为所述振动特征值。6.根据权利要求5所述的道路状况监测系统，其中，所述数据处理单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝杰鹏，王平，魏建波，姚飞，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：