[发明专利]一种基于物联网的智能路面管理系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于物联网的智能路面管理系统及其方法，通过移动客户端(即智能手机)采集车辆的三轴加速度、位置和速度信息，并将这些数据发送到物联网云端的数据储存模块进行储存，物联网云端的数据处理模块根据这些数据进行分析，并得到车辆已行驶路段的路面质量结果，物联网云端的服务处理模块将该路面质量结果反馈至移动客户端，或者，储存路面质量结果为移动客户端提供检索服务。由此，用户利用智能手机应用程序可以显示路网不同路段的路面质量品质，重点标注路面品质不良路段所在位置，以便司机选择行车路线和公路管理部门及时进行路面维修养护。

技术领域

本发明属于路面质量监控技术领域，更具体地说，涉及一种基于物联网的智能路面管理系统及其方法。

背景技术

道路状况监测是世界各国道路交通基础设施领域的一个具有挑战性的问题。恶劣的道路状况可能会损坏车辆、危及驾驶员，甚至造成交通事故。维护和监控道路基础设施对于各国政府和道路管理部门都是一项具有挑战性的任务。这项任务需要收集大量的路网状况数据，这些数据对于路面维修维修和驾驶人员安全出行均具有非常重要的意义。

在路网状况检测数据中，路面行驶质量是控制道路施工质量和运营维护的最重要指标之一。路面行驶质量指数(RQI)是由国际平整度指数(IRI)推导得出。为了测试IRI，国内主要采用水准仪、3m直尺、激光平整度检测仪等检测设备。水准仪、3m直尺等检测设备检测效率低下、操作复杂且耗时耗力，一般用于施工过程中的平整度检测。激光平整度检测仪是路面平整度使用最广泛的检测设备，该设备价格昂贵，且需要配备专用车辆，虽然专业化和精度大幅提升，但由于检测价格昂贵，检测频率较低(高速公路1年/次)，因而不能从根本上解决路面营运过程中利用大数据进行路网养护维修科学决策。

公开号为CN 105426587B的中国专利公开了“一种基于智能手机完成路面状况采集和监控方法”，该方法提供了一种基于智能手机加速度传感器、陀螺仪为数据感知源并利用手机完成采集、基础处理和传输，并上传至云端，通过更加集中的数据存储、建立道路状况模型，利用强大的计算能力完成相对实时的路面平整度(IRI)、路面行驶质量(RQI)的计算和评估。但是该方法通过设置垂直加速度阈值，以最近1-15秒的平均z轴加速度作为判断路段是否平整的依据，没有给出z轴加速度与国际平整度指数的直接联系，只能测试某个点是否存在路面异常(如坑槽或拥包)，不能客观评估整个路网不同路段的路面质量水平。由于路面减速标线、井盖等影响，合理阈值确定难度较大，该方法误判可能性较大。此外，对于某点进行定位，考虑到GPS精度限制，不平整度位置可能存在明显误差。而且如果只测z轴加速度，手机在车里必须平着放在车里，这样也就限制了整个路网手机信息的收集(不同车辆手机放置方向可能完全不同)。

公开号为CN 104164829B的中国专利公开了“基于移动终端的路面平整度检测方法和智能路面信息实时监测系统”，该发明通过对移动终端所集成的传感器采集的数据进行分析，得到车辆行驶过程中在竖直方向的累积位移；结合各影响因子和累积位移进行统计回归分析，建立国际平整度指数预测模型；通过所建立的国际平整度指数预测模型，对检测路段国际平整度指数进行检测。然而该发明对竖向加速度要在频域内进行两次积分得到位移，然而频域积分受低频影响较大，具有低频敏感性，然而手机内置加速度传感器原理决定了低频也是传感器精度较差的频段，所以如不对低频进行处理，积分运算将不可避免产生较大误差。然而如果采用高通滤波，将极大可能过滤掉与位移有关的有效信号，导致积分后位移失真。竖向加速度与车辆速度、车辆类型密切相关，该发明未考虑不同行车速度和车辆类型对路面平整度的影响。同样，该发明只测竖向加速度将极大限制手机在智能路面系统中的应用。此外，该发明力图建立特定时间内累积位移、阻尼信息的模型参数、环境信息的模型参数与国际平整度指数多元回归公式，但由于回归参数较多，回归公式预测得到的IRI和实测IRI必将存在较大差异，从而导致路面平整度测试失去实际意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种基于物联网的智能路面管理系统及其方法，能够方便司机进行路线选择、路面管理部门及时有效的开展道路基础设施维修养护工作。