一种路面水膜数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种路面水膜数据采集系统及方法，本方案中的数据感知模块融合基于光学、微波学、微电子学的测量传感器，能够在进行道路表面水膜厚度检测的同时，而不影响道路上的车辆正常通行；控制模块利用边缘计算技术搭载路面水膜厚度WFD计算公式，根据数据感知模块测量原始数据实时计算出结果，实时评估路面性能状况，并且边缘计算技术提升数据处理效率；网络模块利用5G工业物联网移动通信技术实现数据通信，提升了远距离数据传输的快捷性，从而提高了数据传输的稳定性和效率性，实现7

【技术实现步骤摘要】
一种路面水膜数据采集系统及方法


[0001]本专利技术涉及道路检测
，具体涉及一种路面水膜数据采集系统及方法。

技术介绍

[0002]道路路面排水性能在我国的交通行业标准和技术规范中进行了相应的关键性指标要求，极大的改善了公路和城镇道路交通的路面积水情况。由于道路特殊的空间环境，无法避免的会遭受到降雨和地质渗漏影响，而在道路表面形成不同程度路面水膜，而影响轮胎
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路面接触部分的摩擦系数，降低路面抗滑性能。路面水膜状况监测越来越受到交通管理部门、道路养护单位和驾乘人员的关注，其中：交通管理部门在进行交通安全管理措施制定时无法准确掌握路面水膜影响的安全行驶情况；道路养护单位急需掌握路面环境情况和路面性能状况而制定精准的路面养护方案；驾乘人员在道路高速行驶时根据路面水膜影响的抗滑性能情况而安全的控制行驶速度具有较高的要求。
[0003]目前，国内外研究院所和科技公司在道路路面水膜的检测方法上，取得了重要的成果，建立了降雨条件下的路面水膜厚度预测模型及测量方法，其检测方法的准确性仍有不足、数据获取实时性较差，不能满足工程上的实际使用需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种路面水膜数据采集系统及方法，以解决现有技术中存在的在道路中进行水位检测时，由于结构问题影响车辆正常通行的技术问题。
[0005]一种路面水膜数据采集系统，其特征在于，包括：数据感知模块、控制模块、网络模块和路面水膜监测物联网IoT大数据平台；其中所述数据感知模块内设有电子水准仪、远红外热成像仪、工业CCD面阵相机、压电式雨量计和毫米波雷达；所述控制模块分别与所述数据感知模块相连和所述网络模块相连；所述网络模块与所述路面水膜监测物联网IoT大数据平台之间通过5G工业物联网相连。
[0006]在其中一个实施例中，所述系统还包括供电模块，所述供电模块包括光伏太阳能单元、电池储能单元和电源控制单元，其中，所述光伏太阳能单元和所述电池储能单元分别与所述电源控制单元相连，所述电源控制单元分别与所述数据感知模块、所述控制模块和所述网络模块相连。
[0007]在其中一个实施例中，所述光伏太阳能单元为具有较高转换率的量子点太阳能电池。
[0008]在其中一个实施例中，所述电池储能单元由锂电池组构成。
[0009]在其中一个实施例中，所述工业CCD面阵相机为灰度图像采集相机。
[0010]在其中一个实施例中，所述压电式雨量计为数字式MEMS传感器。
[0011]在其中一个实施例中，所述毫米波雷达为K
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波段微波测量传感器。
[0012]在其中一个实施例中，所述控制模块为具有边缘计算能力的低功耗模块。
[0013]一种路面水膜数据采集方法，包括：采用电子水准仪测量路面坡度S；采用远红外热成像仪测量路面温度T；采用工业CCD面阵相机测量路面构造纹理P；采用压电式雨量计测量降雨强度I；采用毫米波雷达测量路表积水深度D；根据路面坡度S、温度T、构造纹理P、降雨强度I、路表积水深度D计算出路面水膜厚度WFD，WFD的计算公式如下，
[0014][0015]其中，a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3为计算系数，e为自然常数。
[0016]在其中一个实施例中，所述根据路面坡度S、温度T、构造纹理P、降雨强度I、路表积水深度D计算出路面水膜厚度WFD步骤之后，还包括：利用5G工业物联网将路面水膜厚度WFD传输到路面水膜监测物联网IoT大数据平台。
[0017]由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
[0018]1.路面水膜数据采集系统感知模块融合基于光学、微波学、微电子学的测量传感器，能够在进行道路表面水膜厚度检测的同时，而不影响道路上的车辆正常通行。
[0019]2.路面水膜数据采集系统控制模块利用边缘计算技术搭载路面水膜厚度WFD计算公式，根据感知模块测量原始数据实时计算出结果，实时评估路面性能状况，并且边缘计算技术提升数据处理效率。
[0020]3.路面水膜数据采集系统网络模块利用5G工业物联网移动通信技术实现数据通信，提升了远距离数据传输的快捷性，从而提高了数据传输的稳定性和效率性，实现7
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24小时的无间断数据传输。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0022]图1为一个实施例中一种路面水膜数据采集系统的结构框图；
[0023]图2为一个实施例中一种路面水膜数据采集系统的供电模块的示意图；
[0024]图3为一个实施例中一种路面水膜数据采集系统的供电模块的电路图；
[0025]图4为一个实施例中一种路面水膜数据采集方法的步骤图；
[0026]图5为一个实施例中路面构造纹理检测方法框图。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0028]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0029]在一个实施例中，提供了一种路面水膜厚度检测系统，如图1所示，包括，数据感知模块、控制模块、网络模块和路面水膜监测物联网IoT大数据平台；其中数据感知模块内设有电子水准仪、远红外热成像仪、工业CCD面阵相机、压电式雨量计和毫米波雷达；控制模块
分别与数据感知模块相连和网络模块相连；网络模块与路面水膜监测物联网IoT大数据平台之间通过5G工业物联网相连。
[0030]其中，电子水准仪，用于测量路面坡度S；远红外热成像仪，用于测量路面温度T；工业CCD面阵相机为灰度图像采集相机，用于测量路面构造纹理P；压电式雨量计为数字式MEMS传感器，用于测量降雨强度I；毫米波雷达为K
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波段微波测量传感器，用于测量路表积水深度D。
[0031]具体地，如图1所示，控制模块分别与供电模块、网络模块和数据感知模块相连，由供电模块给整体供电，而控制模块控制数据感知模块进行数据采集，并将采集的数据进行边缘计算，计算出路面水膜厚度后，并通过网络模块中的5G工业物联网传输至路面水膜监测物联网IoT大数据平台中，路面水膜监测物联网IoT大数据平台还可以通过无线网络连接将数据传输至其他远程终端。
[0032]在其中一个实施例中，如图1所示，供电模块包括光伏太阳能单元、电池储能单元和电源控制单元，其中，光伏太阳能单元和电池储能单元分别与电源控制单元相连，电源控制单元分别与数据感知模块、控制模块和网络模块相连。具体地，光伏太阳能单元(即图中太阳能光伏板)为具有较高转换率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路面水膜数据采集系统，包括：数据感知模块、控制模块、网络模块和路面水膜监测物联网IoT大数据平台；其中所述数据感知模块内设有电子水准仪、远红外热成像仪、工业CCD面阵相机、压电式雨量计和毫米波雷达；所述控制模块分别与所述数据感知模块相连和所述网络模块相连；所述网络模块与所述路面水膜监测物联网IoT大数据平台之间通过5G工业物联网相连。2.根据权利要求1所述的一种路面水膜数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括供电模块，所述供电模块包括光伏太阳能单元、电池储能单元和电源控制单元，其中，所述光伏太阳能单元和所述电池储能单元分别与所述电源控制单元相连，所述电源控制单元分别与所述数据感知模块、所述控制模块和所述网络模块相连。3.根据权利要求2所述的一种路面水膜数据采集系统，其特征在于，所述光伏太阳能单元为具有较高转换率的量子点太阳能电池。4.根据权利要求2所述的一种路面水膜数据采集系统，其特征在于，所述电池储能单元由锂电池组构成。5.根据权利要求1所述的一种路面水膜数据采集系统，其特征在于，所述工业CCD面阵相机为灰度图像采集相机。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐正卫，胡晓阳，李立国，李林波，叶伟，唐智伦，青光焱，赖思静，王进勇，高博，
申请(专利权)人：招商局公路信息技术重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：