CN110021160A - 一种公路巡检*** - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种公路巡检***，包括巡检机器人；传动牵引带，所述传动牵引带沿道路纵向设置，巡检机器人固定安装在传动牵引带上，所述巡检机器人可沿金属链条移动，并通过通信光缆与终端控制设备进行数据交换；终端控制设备，所述终端控制设备包括内置的电动绞盘机，用于驱动传动牵引带，使巡检机器人随牵引带沿道路纵向移动。本***特别适合于公路外场环境工况，避免了公路外场荒野环境中取电不便、无线通信覆盖不稳定的不利条件，具有不占用公路车道空间，适合长距离大带宽数据传输，机器人通过机械结构保障安装移动安全可靠的特点。整个***能够部分或完全替代当前道路特别是公路路政管理中的巡查人员巡检的工作内容，解放人力资源，提高道路管理水平。
Description
技术领域
本发明涉及道路交通领域，具体涉及一种利用计算机通信技术，视频图像技术及机械结构技术结合的公路巡检***。
背景技术
随着社会经济水平的发展，应对道路交通日益增长的需求压力，我国的道路特别是公路***运营里程已居世界前列。为保障道路服务水平，特别是高等级公路上，当前养护管理部门均有安排专职道路维护人员会定期的对道路相关设施及路况进行人工日常巡检维护，以保证道路设施工况良好。专职巡检人员定期到每条交通线路对公路及所附属的构造物，包括路线，路基，路面，沿线设施，桥涵及交叉工程，绿化，交通量观测，路况质量进行检查，检查手段多为目视。除此日常巡检外，还需要路政人员在道路交通异常时，赶到异常事故点进行现场情况汇报，同样也是目视检视为主。在一般高等级公路管养体系中，一组2~3人的路政巡视人员每次巡视范围约近百公里，工作时间约数小时，近乎大半天的工作量，同时由于巡检多安排在交通较为疏散的夜间，疲劳的长距离高速驾车巡检也较为容易导致交通安全事故。本发明旨在利用当前成熟的计算机视频、通信技术，以较低的成本，通过遥控摄像机的方式观察道路及附属构造物情况，替代人力巡检。
针对公路人工巡检工作内容分析，需要对较长道路范围内任意一点均能获得清晰、临场的视频图像，这就需要在数米至十米左右的近距离上仔细观测道路及其附属构造物的准确工况，及时发现问题，而现有的远程图像获取手段，如高速公路视频覆盖体系是针对交通车流观测设计的，视频覆盖范围在500m至1公里，如要满足巡检所需的近距离图像获取要求，其道路沿线闭路摄像机数量无疑将是天文数字；或者采用商业级无人机进行巡检，其续航能力及巡检范围又远远无法满足实际需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用计算机通信技术，视频图像技术及机械结构技术结合的公路巡检***，以期部分或完全替代当前道路特别是公路路政管理中的巡查人员巡检的工作内容，解放人力资源，提高道路管理水平。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种公路巡检***，其特征在于所述公路巡检***包括
巡检机器人，用于实现公路巡检；
传动牵引带，所述传动牵引带沿道路纵向设置，巡检机器人固定安装在传动牵引带上，传动牵引带由金属链条和通信光缆结合而成，所述巡检机器人可沿金属链条移动，并通过通信光缆与终端控制设备进行数据交换；
终端控制设备，所述终端控制设备包括内置的电动绞盘机，用于驱动传动牵引带，使巡检机器人随牵引带沿道路纵向移动，所述终端控制设备还用于接收巡检机器人发送的巡检数据。整个巡检***的主要电能动能转换在终端设备上完成，远端机器人无需消耗动力电能，保障了巡检机器人的续航工作能力。
进一步地，巡检机器人包括数字高清遥控摄像机、通讯模块、存储控制模块、电池模块、定位模块、光通信模块、GPRS无线通信模块；巡检机器人通过光纤非压缩无损通信方式将数字高清遥控摄像机获取的数字图像传输至终端控制设备；或者摄像机获得巡检图片，经本地处理，存储后，通过GPRS无线通信模块与终端控制设备进行数据交换。
进一步地，巡检机器人还包括语音对讲模块、声光报警模块。
进一步地，电动绞盘机附设计数传感器，通过计数传感器获得传送牵引带的距离，进而推导出巡检机器人位置里程，与巡检机器人的定位模块得到的定位数据做比对验证。
进一步地，终端控制设备还包括光通信模块，GPRS通信模块，一套嵌入式主控计算机以及带摄像机控制杆的操作键盘，终端控制设备的操作键盘可控制绞盘转动，进而控制巡检机器人的移动，并可单独控制机器人摄像机的旋转，变焦。
本发明控制巡检机器人沿道路移动进行巡检，巡检人员通过遥控摄像机检视道路设施工况，并结合巡检机器人当前GPS数据、图像数据等，生成巡检报表，并将所采集到的视频图像处理，添加巡检信息后存入终端控制机的数据库，终端控制机后台更可将数据传送到各个养护站的终端机。整个***能够部分或完全替代当前道路特别是公路路政管理中的巡查人员巡检的工作内容，解放人力资源，提高道路管理水平。
本***特别适合于公路外场环境工况，避免了公路外场荒野环境中取电不便、无线通信覆盖不稳定的不利条件，具有不占用公路车道空间，适合长距离大带宽数据传输，机器人通过机械结构保障安装移动安全可靠，机器人不依靠自身电能动力移动而具有较长续航能力的特点。整个***能够部分或完全替代当前道路特别是公路路政管理中的巡查人员巡检的工作内容，解放人力资源，提高道路管理水平。
附图说明
图1为巡检***示意图。
图2为传动牵引带的结构示意图。
图3为巡检***外场安装示意图。
具体实施方式
如图所示，一种公路巡检***，其特征在于所述公路巡检***包括
巡检机器人1，所述巡检机器人设有高清遥控摄像机2，用于实现公路巡检；
传动牵引带3，所述传动牵引带沿道路纵向设置，巡检机器人通过固定卡钳4固定安装在传动牵引带上，传动牵引带由金属链条和通信光缆结合而成，所述巡检机器人可沿金属链条移动，并通过通信光缆与终端控制设备进行数据交换；
终端控制设备5，所述终端控制设备包括内置的电动绞盘机6，用于驱动传动牵引带3，使巡检机器人随牵引带沿道路纵向移动，所述终端控制设备还用于接收巡检机器人发送的巡检数据。
根据本发明的具体实施例，巡检机器人固定安装在传动牵引带上，传动牵引带由金属铰链31和通信光缆32结合而成，将通信光缆固定于两条金属铰链中间，并以柔性高分子材料33包裹，防尘防腐蚀。
传动牵引带安装在外场沿道路路侧或者路中中央分隔带上，用支架和滑轮组将传动牵引带架空安装，安装高度约4m，既能保证抵近观察道路设施的需要，又能避让现状的一般道路设施，如栏杆（一般高度1.4m），遮光板（一般高度2m），标志标牌（一般下缘高度5.5m），路灯（一般高度12m）等，保证巡检机器人的顺利移动。更可结合道路上越来越多的设施杆件利用安装，如路灯灯杆、安装立柱等。
所述巡检机器人包括GPRS通信模块，光通信模块，GPS/北斗卫星定位模块，存储控制模块，电池模块和高清遥控摄像机。终端控制设备包括GPRS通信模块，光通信模块，电源模块和嵌入式计算机。
在远端操控室设置终端控制设备，终端控制设备包括内置的电动绞盘机，用于传动牵引带，使巡检机器人随牵引带沿道路纵向移动。绞盘附设计数传感器，可获得传送牵引带的距离，进而推导出巡检机器人位置里程，与GPS位置做比对验证。终端设备还包括光通信模块，GPRS通信模块，一套嵌入式主控计算机以及带摄像机控制杆的操作键盘。终端控制设备的控制键盘可控制绞盘转动，进而控制巡检机器人的移动。并可单独控制机器人摄像机的旋转，变焦等。
如图所示，沿道路设置有路灯灯杆9、安装立柱8，在路灯灯杆9、安装立柱8上设置与传动牵引带相配合的支持滑轮组7，传动牵引带安装在支撑滑轮组上，巡检机器人上设置固定卡钳，利用固定卡钳固定在传动牵引带上，以便随传动牵引带移动。终端控制设备的电动绞盘机驱动传动牵引带，使得传动牵引带在支持滑轮组的支撑下沿道路纵向移动，从而使得安装在传动牵引带上的巡检机器人沿道路移动，实现巡检功能。
巡检***主要功能特点包括：
（1）模块化巡检机器人
巡检机器人由各个功能性模块整合而成，除包括本文所述之外，还可根据管养单位实际工作需求扩展，如IP语音对讲模块以实现现场广播，对讲等功能，声光报警模块以阻喝道路上违法违章行为等。
（2）实时位置获取
***集成GPS、北斗等卫星模块，支持现场定位。并可通过牵引带传送长度等方式精确获得里程桩号。精确掌握巡检现状位置，指导管养工作进一步进行。
（3）高清现场视频传输
通过光通信方式，可实现高清高码率视频的长距离实时传送，并可直接对异常事件形成图文报表，并上报管养中心。
（3）超远距离覆盖范围
外场巡检机器人并无高功耗的设备模块，主要传动、数据处理等功耗均在远端机房的终端设备处，因而巡检机器人仅靠蓄电池供电就可满足连续工作需要。通信传输光缆有效传输距离最远可达近百公里，GPRS备用通信手段更是无距离限制。因而整套巡检***的覆盖范围十分广大。
（4）多媒体GIS信息采集与管理功能
终端管理机***集成数字图像获取模块，采集道路的图像与相关信息，并可上传管养单位桌面端，根据现场采集的位置在桌面端电子地图上显示，为远程生产管理部门进行道路监控与预报提供方便快捷与形象直观的信息资源。
（5）强化巡检记录
在人工巡检的实际工作中，经常有漏检，甚至是不检的情况，本***可对沿途所有兴趣点自动形成图文报表，包括设施照片，日期、位置等信息，有效避免漏检的情况。并能对巡检的内容进行了规范化，流程化。后台管理程序提供了强大的查询功能，使用者可以通过指定线路，日期等项目很方便地查询到巡检数据，同时也提供给管理者一些有用的统计数据。
本发明外场巡检主体为一台高度集成化的巡检机器人，基本由数字高清遥控摄像机、通讯模块、存储控制模块、电池模块、GPS/北斗卫星通信定位模块、光通信模块、GPRS无线通信模块等组成。该设备可通过光纤非压缩无损通信方式将高清遥控摄像机获取的数字图像传输至终端控制设备，由远端操作员通过监视器观察巡检图像。终端管理机***集成数字图像获取模块，采集道路的图像与相关信息，并可上传管养单位桌面端，根据现场采集的位置在桌面端电子地图上显示，为远程生产管理部门进行道路监控与预报提供方便快捷与形象直观的信息资源。本***可对沿途所有兴趣点自动形成图文报表，包括设施照片，日期、位置等信息，有效避免漏检的情况。
或者摄像机获得巡检图片，经本地处理，存储后，通过备用GPRS（通过公共蜂窝移动数据网）网络与终端控制设备进行数据交换。巡检人员通过遥控摄像机检视道路设施工况，并结合巡检机器人当前GPS数据、图像数据等，生成巡检报表，并将所采集到的视频图像处理，添加巡检信息后存入终端控制机的数据库，终端控制机后台更可将数据传送到各个养护站的终端机。根据实际养护工作需求，巡检机器人更可以添加更多的功能模块，如语音对讲模块、声光报警模块等，这些功能均可以通过现有的IT技术实现。
Claims (5)
1.一种公路巡检***，其特征在于所述公路巡检***包括
巡检机器人，用于实现公路巡检；
传动牵引带，所述传动牵引带沿道路纵向设置，巡检机器人固定安装在传动牵引带上，传动牵引带由金属链条和通信光缆结合而成，所述巡检机器人可沿金属链条移动，并通过通信光缆与终端控制设备进行数据交换；
终端控制设备，所述终端控制设备包括内置的电动绞盘机，用于驱动传动牵引带，使巡检机器人随牵引带沿道路纵向移动，所述终端控制设备还用于接收巡检机器人发送的巡检数据。
2.如权利要求1所述的公路巡检***，其特征在于巡检机器人包括数字高清遥控摄像机、通讯模块、存储控制模块、电池模块、定位模块、光通信模块、GPRS无线通信模块；巡检机器人通过光纤非压缩无损通信方式将数字高清遥控摄像机获取的数字图像传输至终端控制设备；或者摄像机获得巡检图片，经本地处理，存储后，通过GPRS无线通信模块与终端控制设备进行数据交换。
3.如权利要求1所述的公路巡检***，其特征在于巡检机器人还包括语音对讲模块、声光报警模块。
4.如权利要求1所述的公路巡检***，其特征在于电动绞盘机附设计数传感器，通过计数传感器获得传送牵引带的距离，进而推导出巡检机器人位置里程，与巡检机器人的定位模块得到的定位数据做比对验证。
5.如权利要求1所述的公路巡检***，其特征在于，终端控制设备还包括光通信模块，GPRS通信模块，一套嵌入式主控计算机以及带摄像机控制杆的操作键盘，终端控制设备的操作键盘可控制绞盘转动，进而控制巡检机器人的移动，并可单独控制机器人摄像机的旋转，变焦。
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