[发明专利]高速公路路基沉陷的检测系统及方法

权利要求书

1.高速公路路基沉陷的检测系统，包含公路(1)和桥路(3)，其特征在于：所述公路(1)上设置有塌陷区(2)，所述塌陷区(2)与桥路(3)接壤，所述公路(1)和桥路(3)的接壤处固定连接有桥架(5)，所述桥架(5)的左侧下端固定连接有左摄像头(7)，所述桥架(5)的右侧下端固定连接有右摄像头(6)，所述桥架(5)的上端固定连接有上摄像头(8)，所述桥架(5)的一侧固定连接有支架(9)，所述支架(9)的内侧固定连接有喷头(10)，所述喷头(10)与地下水源管道连接，所述喷头(10)与地下水源连接的管道上设置有水泵；

还包括智能控制模块和智能检测模块，所述智能控制模块和智能检测模块通过无线电连接；

所述智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块、时间控制模块、路况评级模块，所述智能检测模块包括水量检测模块和底盘检测模块，所述水量检测模块包括喷水控制单元；

所述水量检测模块与上摄像头(8)电连接，所述底盘检测模块与左摄像头(7)和右摄像头(6)电连接，所述喷水控制单元与水泵电连接；

所述高速公路路基沉陷的检测系统的运行方法如下：

S1、在公路通车后，启动高速公路路基沉陷的检测系统；

S2、在检测周期内，利用底盘检测模块采集小型轿车的底盘位置信息，利用水量检测模块采集塌陷区(2)的水量信息，连同高速公路路基沉陷的检测系统的预设值，一起存储在数据记录模块中；

S3、利用数据运算模块对数据进行计算，确定小型轿车经过塌陷区(2)时的颠簸程度和塌陷区(2)裂缝状态；

S4、根据塌陷区(2)的颠簸程度和裂缝状态，确定其的危险系数；

S5、根据塌陷区(2)的危险系数，结合塌陷区(2)的沉陷速度，利用路况评级模块确定塌陷区(2)的路况修复等级，并根据塌陷区(2)的路况修复等级，提醒工作人员做相应的处理；

S6、重复S2-S5，完成对公路塌陷区(2)的实时检测和评级；

所述S2中数据采集的方法如下：

S21、设定高速公路路基沉陷的检测系统的检测周期为T；

S22、设定左摄像头(7)和右摄像头(6)的采集长度范围均为L，小型轿车的左右轮距为B，在任一个检测周期内，共检测到N个小型轿车，其中第k辆小型轿车的数据如下：

左摄像头(7)在z个时刻采集的底盘高度数据：前端后端

右摄像头(6)在z时刻采集的底盘高度数据：前端后端

通过对采集数据的参数设定，方便后续计算和分析的量化；

所述S3中裂缝状态的确定方法如下：

S31、在任一个检测周期内，利用喷水控制单元对塌陷区(2)的表面喷水，直到上摄像头(8)采集到水量从公路两侧溢出为止；

S32、当塌陷区(2)内有裂缝，其内部的水会快速的通过裂缝渗入到地下，当塌陷区(2)内没有裂缝，其内部的水会存在较长时间，并被经过的车辆溅起；

S33、设定从停止喷水到没有水花溅起的时间为t，以1小时基准：

当t≤1小时，判定塌陷区(2)内有裂缝并渗水；

当t1小时，判定塌陷区(2)内无裂缝；

根据塌陷区(2)内蓄水能力的强弱，定性的描述其内部有无裂缝，为下一步的安全性判断提供依据。

2.根据权利要求1所述的高速公路路基沉陷的检测系统，其特征在于：所述S3中底盘倾斜状态和颠簸程度的确定方法如下：

设定z时刻，第k辆小型轿车的前后倾斜角度为左右倾斜角度为其数值由下式确定：

同时定义第k辆小型轿车的最大前后倾斜角度为α_k，最大左右倾斜角度为β_k，其数值由下式确定：

其中z为第k辆小型轿车检测过程中的任意时刻；

设定塌陷区(2)的颠簸程度用颠簸指数ψ表示，其数值由下式确定：

当0≤ψ≤10％时，颠簸程度较小，定义为I级；

当10％≤ψ50％时，颠簸程度在可控范围内，定义为II级；

当ψ≥50％时，颠簸程度足以引发乘客恐慌，定义为Ⅲ级；

根据小型轿车的倾斜角度，定义塌陷区(2)的颠簸程度，定量的监测其对车辆行驶的影响。