[发明专利]一种路面水膜数据采集系统及方法

说明书

本发明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7×24小时的无间断数据传输。

技术领域

本发明涉及道路检测技术领域，具体涉及一种路面水膜数据采集系统及方法。

背景技术

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-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。

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。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明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。

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。

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。

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。

在其中一个实施例中，所述电池储能单元由锂电池组构成。

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。

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。

在其中一个实施例中，所述毫米波雷达为K-波段微波测量传感器。

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。

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，

其中，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、b₁、b₂、b₃为计算系数，e为自然常数。