全文摘要
本实用新型涉及道路工程测量技术领域，具体而言，涉及一种分布式道路检测装置和系统。本申请提供了一种分布式道路检测装置，包括：激光脉冲发射单元；以及依次相连的激光接收单元、AD转换单元和计算单元；所述激光脉冲发射单元，用于向路面发射激光脉冲；所述激光接收单元，用于接收所述激光脉冲发射单元发出的经过路面反射后的激光脉冲，以及将激光脉冲信号转换为模拟电信号；所述AD转换单元，与所述激光接收单元相连，接收所述激光接收单元发送的模拟电信号，以及将所述模拟电信号转换为数字电信号；所述计算单元，与所述AD转换单元相连，用于对所述数字信号进行计算，得到结果。该分布式道路检测装置可以提高道路检测效率。
主设计要求
1.一种分布式道路检测装置，其特征在于，包括：点激光光源，以及依次相连的激光接收单元、AD转换单元和处理器；所述点激光光源与所述处理器相连接；用于在所述处理器的控制下发出点激光脉冲；所述激光接收单元，用于接收所述点激光光源发出的经过路面反射后的激光脉冲，以及将反射后的激光脉冲转换为模拟电信号；所述AD转换单元，与所述激光接收单元相连，接收所述激光接收单元发送的模拟电信号，以及将所述模拟电信号转换为数字电信号；所述处理器与所述AD转换单元相连，用于对所述数字电信号进行运算；以及控制所述点激光光源的控制时序；驱动单元，分别与所述处理器和所述点激光光源相连，用于驱动所述点激光光源调整发射角度。
设计方案
1.一种分布式道路检测装置，其特征在于，包括：点激光光源，以及依次相连的激光接收单元、AD转换单元和处理器；
所述点激光光源与所述处理器相连接；用于在所述处理器的控制下发出点激光脉冲；
所述激光接收单元，用于接收所述点激光光源发出的经过路面反射后的激光脉冲，以及将反射后的激光脉冲转换为模拟电信号；
所述AD转换单元，与所述激光接收单元相连，接收所述激光接收单元发送的模拟电信号，以及将所述模拟电信号转换为数字电信号；
所述处理器与所述AD转换单元相连，用于对所述数字电信号进行运算；以及控制所述点激光光源的控制时序；
驱动单元，分别与所述处理器和所述点激光光源相连，用于驱动所述点激光光源调整发射角度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括GPS单元，与所述处理器连接，用于测量所述装置的位置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括无线通信单元；所述无线通信单元与所述处理器连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括编码器；所述编码器设置在运输所述装置的车辆的车轮上并连接所述处理器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括加速度传感器；所述加速度传感器连接所述处理器。
6.一种分布式道路检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的装置；还包括云平台；所述云平台与所述装置通过无线网络相连，用于存储所述装置发送的运算结果。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括运输车辆；所述装置设置在所述运输车辆上。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述装置的个数在1个以上；
所述运输车辆的个数在1个以上；
每一个装置设置在每一个运输车辆上。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述运输车辆为常用的轿车或者货车。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及道路工程测量技术领域，具体而言，涉及一种分布式道路检测装置和系统。
背景技术
目前道路测量的工程实践中，通过线激光源向道路发射一条激光线，通过电荷耦合装置(Charged Coupled Device CCD)线阵图像传感器来探测接收反射激光线；输出图像数据；通过图像中激光线的位置变化来计算出路面的高程变化；其原理为激光三角测量法。用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像。由于一般相机的角度和激光线的角度在大于60°时有可能出现图像畸变，激光线不直，亮度不均匀，所以现有技术中的相机的角度和激光线的检测范围有限。另外，目前现有公路检测技术实现路面平整度的探测只能实现一次一个车道的检测，检测宽度一般为3.75米。一般的高速公路里程长，且为双向多车道，要想完成同一条公路的检测，不同车道需要重复的跑，导致检测周期长，人力物力成本高。且需专用检测车和专业人员来完成道路的检测。专用检测车的体积庞大，作业不灵活，间隔一年检测一次道路，且完成每一次道路检测一般需要几周的时间。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种分布式道路检测装置和系统，可以提高道路检测效率。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种分布式道路检测装置，包括：点激光光源，以及依次相连的激光接收单元、AD转换单元和处理器；
所述点激光光源与所述处理器相连接；用于在所述处理器的控制下发出点激光脉冲；所述激光接收单元，用于接收所述点激光光源发出的经过路面反射后的激光脉冲，以及将反射后的激光脉冲转换为模拟电信号；所述AD转换单元，与所述激光接收单元相连，接收所述激光接收单元发送的模拟电信号，以及将所述模拟电信号转换为数字电信号；所述处理器与所述AD转换单元相连，用于对所述数字电信号进行运算；以及控制所述点激光光源的控制时序；驱动单元，分别与所述处理器和所述点激光光源相连，用于驱动所述点激光光源调整发射角度。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：还包括GPS单元，与所述处理器连接，用于测量所述装置的位置。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：还包括无线通信单元；所述无线通信单元与所述处理器连接。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：还包括编码器；所述编码器设置在运输所述装置的车辆的车轮上并连接所述处理器。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：还包括加速度传感器；所述加速度传感器连接所述处理器。
第二方面，本实用新型实施例还提供一种分布式道路检测系统，包括上述装置；还包括云平台；所述云平台与所述装置通过无线网络相连，用于存储所述装置发送的运算结果。
结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：还包括运输车辆；所述装置设置在所述运输车辆上。
结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中：所述装置的个数在1个以上；所述运输车辆的个数在1个以上；每一个装置设置在每一个运输车辆上。
结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述运输车辆为常用的轿车或者货车。
本实用新型实施例提供的分布式道路检测装置，包括：点激光光源，以及依次相连的激光接收单元、AD转换单元和处理器；所述点激光光源与所述处理器相连接；用于在所述处理器的控制下发出点激光脉冲；驱动单元，分别与所述处理器和所述点激光光源相连，用于驱动所述点激光光源调整发射角度。与线激光光源相比，由于点激光光源具有更宽的检测范围，作业时可以同时检测多个车道，从而可以提高道路检测效率。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本实用新型实施例所提供的点激光扫描水平路面示意图；
图2示出了本实用新型实施例所提供的点激光扫描不平路面示意图；
图3示出了本实用新型实施例所提供的分布式道路检测装置示意图；
图4示出了本实用新型实施例所提供的一种分布式道路检测系统示意图；
图5示出了本实用新型实施例所提供的另一种分布式道路检测系统示意图。
图示说明：
101-点激光光源；
102-激光接收单元102；
103-AD转换单元；
104-处理器；
105-驱动单元；
41-检测装置；
42-云平台。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前的路面扫描系统，是采用线激光扫描路面，扫描的角度范围比较小，导致只能够扫描单向车道，如果路面比较宽阔，为几个并行的车道，则需要往返多次作业，效率低，浪费大量的人力物力。
基于此，本实用新型提供的一种分布式道路检测装置，可以提高道路检测效率。参见附图1所示的本实用新型实施例所提供的点激光扫描水平路面示意图；以及附图2所示的本实用新型实施例所提供的点激光扫描不平路面示意图；点激光光源的覆盖角度比较宽阔，可以覆盖几个车道。与现有技术相比，省略了CCD图像传感器和照相机，节省了成本。
参见附图3所示的一种分布式道路检测装置的结构示意图，该装置包括：点激光光源，以及依次相连的激光接收单元、AD转换单元和处理器；
其中，点激光光源采用点激光测距仪实现。点激光测距仪，也称为脉冲式激光测距仪。
所述点激光光源与所述处理器相连接；用于在所述处理器的控制下发出点激光脉冲；
激光接收单元，用于接收该点激光光源发出的经过路面反射后的激光脉冲，以及将反射后的激光脉冲转换为模拟电信号；
AD转换单元，与所述激光接收单元相连，接收所述激光接收单元发送的模拟电信号，以及将所述模拟电信号转换为数字电信号；
处理器与所述AD转换单元相连，用于对所述数字电信号进行运算；以及控制所述点激光光源的控制时序；
其中，对数字电信号进行计算的计算结果包括平整度。
点激光扫描式路面检测装置在设备上电后输出高频脉冲信号，发射出激光信号照射到物体后被反射，被激光接收单元接收，通过发射与接收信号的相位差或者时间差，来实现距离的测量。这样每一个点对于一个距离数据。本申请采用激光脉冲测距法，测量出激光的发射点与路面反射点之间的距离值，通过大量的距离值就可以计算出该路面的平整度。实现了对于路面的检测。
驱动单元，分别与所述处理器和所述点激光光源相连，用于驱动所述点激光光源调整发射角度。
具体实施时，该驱动单元包括驱动电机和传动机构，驱动电机受处理器的控制旋转，带动传动机构转动，传动机构带动点激光测距仪旋转。从而实现控制点激光测距仪调整角度。
其中，驱动电机可以采用伺服电机来实现。伺服电机受到处理器的控制，在处理器的控制下转动，带动传动机构运动。
本申请通过驱动单元带动点激光单元旋转，实现大角度检测，从而能够实现多车道的同时检测。本申请采用点激光脉冲进行检测，与线激光相比，点激光的输出功率更小，设备体积对应可以做的更小。本申请通过每次发射一个极小发射角的激光短脉冲，然后探测激光回波，通过计算发射脉冲与返回脉冲的时间差，来计算出距离值，其原理为激光脉冲测距法；再通过所计算出来的距离值计算出平整度。
在一种实施方式中，处理器包括计算单元，用于对数字信号进行计算。
其中，计算单元采用FPGA硬件平台实现，FPGA硬件平台收到高频模拟信号数值化的数据，通过FIFO缓存；然后通过信号预处理，信号全波形分解、信号抗干扰处理、信号距离解算算法，计算出激光种子光与回波信号的之间时间、相位差，然后再计算出单次测量的距离值，精确到毫米级的精度。根据所获取到的距离值，及驱动单元的角度信息等，得到驱动单元扫描一圈所形成的距离数据，形成一行点云数据；然后再根据点云数据可以计算出车辙、平整度、构造深度；并由点云数据处理生成灰度图像，用于路面破损处理。
在一种实施方式中，还包括GPS单元，与所述处理器连接，用于测量所述装置的位置。
其中，具体实施时，GPS单元可以测量该装置的地理位置，将测量的地理位置信息发送给处理器，处理器将地理位置信息发送给云平台，使得云平台知道各个测量装置的分布位置。在云平台中，统一规划各个路段，每一个装置位于单个路段上。云平台也可以给每一个测量装置发送开始测量或者停止测量的指令，避免不同的测量装置在相邻的路段上产生重复测量。
在一种实施方式中，还包括无线通信单元；所述无线通信单元与所述处理器连接。
其中，无线通信单元，是为了实现装置与云端的云平台交互数据。为了将该装置的地理位置信息以及处理器计算的结果发送给外部的云平台。
在一种实施方式中，还包括编码器；所述编码器设置在运输该测量装置的车辆的车轮上并连接所述处理器。
其中，编码器可以用来测量运输该装置的车辆的运行速度，行驶距离，并发送给处理器，编码器还能够起到检测车辆是否移动的作用，当车辆移动时，编码器会向处理器发送脉冲信号。当车辆停止时，编码器停止向处理器发送脉冲信号。
为了使得计算的结果更加精确，尽量消除误差，在一种实施方式中，还包括加速度传感器；所述加速度传感器连接所述处理器。
具体实施时，加速度传感器设置在该装置上，用来测量该装置的上下方向的加速度，该处理器使用该加速度值来消除运算误差。使得测量的结果更加精确。因为测量的数字结果主要表现为距离值，发射点与反射点之间的距离值。由于路面的颠簸，测量装置的发射点和路面的反射点之间的距离值会产生测量上的误差。
与上述的检测装置相对应，本申请还提出一种分布式道路检测系统，参见附图4所示的分布式道路检测系统示意图，该系统包括上述装置41；还包括云平台42；所述云平台42与所述装置41通过无线网络相连，用于存储所述装置发送的计算结果。
其中，云平台由高性能计算机和海量存储阵列组成，通过无线网络与前端检测装置通讯，管理前端检测装置，配置前端设备参数；获取前端检测装置检测结果，并做高新性能运算处理，将结果存储在海量存储阵列中，并形成一套完整的公路路面状态实时管理平台。
为了能够实现对于道路进行检测，在一种实施方式中，其中：还包括运输车辆；该检测装置设置在运输车辆上。
在一种实施方式中，参见附图5所示的另一种分布式道路道路检测系统示意图，该系统包括云平台以及分布在道路上的多辆运输车辆。其中：检测装置的个数在1个以上；运输车辆的个数在1个以上；每一个装置设置在每一个运输车辆上。
在长距离的高速公路上，通过多辆的运输车辆来对公路进行检测，每一个运输车辆检测每一个路段。与云平台组成了分布式检测系统。云平台可以存储整个高速公路的各个路段的检测情况，从而提高了对整个高速公路的检测效率。
为了提高便利性，在一种实施方式中，其中，所述运输车辆为常用的轿车或者货车。
具体实施时，本申请可以采用常用的家用轿车或者货车作为运输车辆，
家用轿车已经大量普及，输送货物的卡车也是高速公路上的常见的一种车辆，以上两种车辆都是生活中常见的车辆。本申请的检测装置可以设置在常用的车辆上，利用常用的车辆来对路面检测。与现有技术中采用专业的检测车辆进行作业相比，提高了便利性。
本申请提出了一种将这种专业检测设备安装在常规运营的车辆(如客车、快递货车等)上的方法，来替代现有技术中采用专业的检测车、专业的检测人员在道路上进行检测的方法，有效的节约了人力物力成本。由于专业的检测车一般都是1年检测一次道路，且完成一次道路检测一般需要几周，而常规运营车辆每天都在路上运行，可以随时对路面进行检测，更为快速的更新道路状态指标；能够实现道路状况快速预警、获取数据更为快速。使用更加方便。
本申请极大的提高了道路的效率。
点激光扫描式道路检测系统的工作流程：
1)系统上电，处理器中的综合控制单元完成计算单元参数及驱动单元等系统初始化。
2)开始采集数据，车辆移动且光电编码器转动，输出系统控制脉冲。
a.激光驱动单元发射激光脉冲；
b.激光器脉冲通过激光输出光学系统准直后输出；
c.脉冲激光打到被检测的路面；
d.通过激光接收光学系统接收回波；
e.激光器接收单元将光信号转换为电信号；并通过跨阻运放、高速运放等信号调理之后输出给后一级的AD转换单元；
f.AD转换单元完成模拟信号至数字信号的转换；并输出给后一级的计算单元；
g.计算单元完成车辙、平整度算法计算，并完成二维灰度图片数据的拼接；
h.计算单元完成实时的数据计算并发送给综合控制单元；由综合控制单元存储计算结果和灰度图像；并输出检测的路况报表信息；
i.综合控制单元将报表信息发送至无线通信单元，装置管理云平台将前端各个模块发送过来的报表信息保存至后台；
j.装置管理云平台将实时接收到的信息，读取每个设备的标识、GPS信息、报表信息等，并结合历史报表，处理得到完整的报表信息并保存至数据库。
上述内容尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920305638.4
申请日:2019-03-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN209803013U
授权时间:20191217
主分类号:G01N21/88
专利分类号:G01N21/88;G01C5/00;G01B11/30
范畴分类:31E;
申请人:武汉夕睿光电技术有限公司
第一申请人:武汉夕睿光电技术有限公司
申请人地址:430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区武汉大学科技园武大园四路3号A-3栋501室
发明人:毛庆洲;刘新;毛利健;闫保芳;秦培煜;涂超文;毛庆乐;刘志涛;张东长
第一发明人:毛庆洲
当前权利人:武汉夕睿光电技术有限公司
代理人:张磊
代理机构:11371
代理机构编号:北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙) 11371
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计