专利名称：车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法
技术领域：
本发明属于机场设施检测技术领域，特别是涉及一种车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法。
背景技术：
在现代生活中，机场发挥着越来越重要的作用，而机场道面作为飞机起降的唯一平台在确保机场安全运行方面的作用日益显著。随着机型加大，飞机载重量不断增加，机场 (尤其是机场道面)面临着前所未有的压力。在我国，机场混凝土道面应用较普遍，根据《民用机场道面评价管理技术规范》要求，跑道、滑行道和停机坪至少每五年进行一次道面详细调查，包括道面损坏状况调查、结构性能测试和功能性测试三方面内容，以便全面准确掌握道面各项使用性能，为道面维护管理的决策提供依据。目前，作为机场道面使用性能评价的重要内容之一，国内外的道面损坏状况调查均完全采用人工方式对机场道面板逐一进行调查、记录和评价。但是，对于一个2500米长的普通支线机场混凝土道面跑道而言，其共有高达5000块的道面板，因此逐一调查记录的工作量可想而知，如果想要全面获得机场跑道道面的损坏状况，至少需要一个调查人员花费一周时间，工作强度大，工作效率低。因而，如何在保证道面损坏状况评价质量前提下提高工作效率，同时减轻调查人员的劳动强度，就变得尤为重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提高工作效率的同时减轻调查人员的劳动强度的车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法。为了达到上述目的，本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统安装在车辆上，由此构成采集车，其包括主控计算机、光电编码器、摄像头和车载电源；其中主控计算机设置在采集车的驾驶室中，其为整个系统的控制核心，用于控制系统各部分工作，处理和存储采集到的信息，并根据采集到的信息进行混凝土道面状况评价；光电编码器通过支架安装在采集车上一个后车轮中心部位的外侧，其通过数据线与主控计算机的输入端口相连接，用于采集后车轮的旋转角度；摄像头为一体化高清摄像头，安装在采集车的后部，并且摄像镜头面向后方，其通过数据总线与主控计算机相连接，用于采集机场混凝土道面状况的图像信息；车载电源为整个系统的工作电源，其放置在采集车的后备箱内，车载电源通过逆变升压器和电源线与主控计算机相连接，为主控计算机提供220V交流工作电源，车载电源通过电源线直接和摄像头相连接，为摄像头提供12V直流工作电源。所述的主控计算机为一体式计算机。所述的光电编码器为可拆卸式高精度光电编码器。所述的摄像头采用摄程为100米的高清摄像头。所述的车载电源的内部装有输出12V额定电压的蓄电池。本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统控制方法包括按顺序执行的下列步骤1)软件启动，设备自检的Sl阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控计算机中运行的监控软件，然后进入S2阶段；2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，摄像头开始捕捉采集车后道面图像并显示于监控软件窗口内，监控软件窗口内与光电编码器对应的车辆行驶距离初始值为零，然后进入S3阶段，等待执行采集命令；3)判断是否点击返回按钮的S3阶段；在此阶段中，用户可对监控软件内部参数进行设置、确认硬件设备是否正常工作，此时系统等待用户按下监控软件界面中的命令按钮， 并判断点击的是否为“返回”命令按钮，如果判断结果为“是”，则返回到Si阶段的入口处重新进行硬件自检，否则进入S4阶段；4)判断是否点击采集按钮的S4阶段；在此阶段中，系统判断用户是否点击监控软件界面中的“数据采集”命令按钮，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；否则返回到S3阶段的入口处，继续执行S3阶段；5)执行数据采集模式的S5阶段；在此阶段中，系统通过摄像头和光电编码器采集道面图像信息和后轮转动角度信息，并通过解码计算获得车辆行驶距离，然后进入S6阶段；6)判断数据采集模式是否结束的S6阶段；在此阶段中，系统将根据用户操作判断数据采集模式是否结束，如果判断结果为“是”，则返回到S2阶段的入口处；否则跳转至S5 的入口处，继续进行数据采集。利用本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统进行的车载机场混凝土道面状况评价方法包括按顺序执行的下列步骤1)判断硬件设备是否正常的S201阶段在此阶段中，系统首先检查相关硬件设备，用户根据监控软件窗口内显示的结果判断硬件设备是否正常，如果显示正常则点击“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；2)异常处理的S202阶段用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测” 按钮再次进入S201阶段；3)录入机场信息的S203阶段在此阶段中，用户通过输入设备录入机场名称、道面板编号、测试方向信息，然后进入S204阶段；4)判断是否开始采集的S204阶段；在此阶段中，监控软件窗口将显示出用户对当前测试相关参数的设定，并判断用户是否点击监控软件界面上的“数据采集”按钮，如果判断结果为“是”，同时进入S205阶段和S206阶段，否则返回S203阶段；5)道面状况图像采集的S205阶段；在此阶段中，系统利用摄像头对机场混凝土道面板进行图像采集，然后进入S207阶段；6)道面板长度记录的S206阶段；在此阶段中，系统根据解码光电编码器( 输出的脉冲电信号，测定车辆行驶距离，然后进入S207阶段；7)判断数据采集是否结束的S207阶段；在此阶段中，监控软件将判断用户是否点击监控软件界面上的“结束数据采集”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S208阶段；否则将返回到S205阶段和S206阶段的入口处，重复执行S205阶段和S206阶段；8)道面损坏状况识别的S208阶段；在此阶段中，系统将根据光电编码器测定的车辆行驶距离和机场混凝土道面板在测量方向上长度的比例关系，自动获取摄像头在等距离间隔点拍摄到的道面板图像，并将图像转换为图片格式，通过监控软件内部的图像识别模块分析该道面板上存在的损坏类型和程度，然后进入S209阶段；9)处理采集数据的S209阶段；在此阶段中，系统将S208阶段获取的道面损坏状况信息和道面板编号一一对应，并写入道面状况数据库，用于道面损坏状况评价，然后进入 S210阶段；10)判断是否增加测线的S210阶段；在此阶段中，系统将提示用户“是否增加测线？”，并判断用户是否点击监控软件界面上的“是”按钮，如果点击“是”按钮，则再次进入 S203阶段；如果点击“否”按钮则进入S211阶段；11)计算道面损坏状况的S211阶段；在此阶段中，系统将读取道面状况数据库中的数据，根据《民用机场道面评价管理技术规范》规定的计算方法，得到道面状况指数和道面结构状况指数，然后进入S212阶段；12)给出评价结果的S212阶段；在此阶段中，系统将结合S211阶段中计算得到的道面状况指数和道面结构状况指数，根据《民用机场道面评价管理技术规范》规定的机场道面损坏等级评定标准，对道面状况进行评定，并将评定结果显示于监控软件窗口内，至此整个评价过程结束。本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统安装在诸如现有四轮商旅车上而构成采集车，该采集车可以快速采集机场混凝土道面板的图像，结合本发明提供的机场混凝土道面损坏状况评价方法，可自动分析道面板损坏类型和程度，评价道面损坏状况，评定机场混凝土道面损坏等级，因此能够大幅度减少道面调查人员的数量和劳动强度，提高工作效率。另外，控制及评价方法简单、易行。
图1为本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统组成示意图。图2为安装有本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统的采集车结构示意图。图3为本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统控制方法流程图。图4为利用本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统进行的车载机场混凝土道面状况评价方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法进行详细说明。如图1、图2所示，本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统安装在车辆上，由此构成采集车5，其包括主控计算机1、光电编码器2、摄像头3和车载电源4 ；其中 主控计算机1设置在采集车5的驾驶室中，其为整个系统的控制核心，用于控制系统各部分工作，处理和存储采集到的信息，并根据采集到的信息进行混凝土道面状况评价；光电编码器2通过支架安装在采集车5上一个后车轮中心部位的外侧，其通过数据线与主控计算机 1的输入端口相连接，用于采集后车轮的旋转角度；摄像头3为一体化高清摄像头，安装在采集车5的后部，并且摄像镜头面向后方，其通过数据总线与主控计算机1相连接，用于采集机场混凝土道面状况的图像信息；车载电源4为整个系统的工作电源，其放置在采集车5 的后备箱内，车载电源4通过逆变升压器和电源线与主控计算机1相连接，为主控计算机1 提供220V交流工作电源，车载电源4通过电源线直接和摄像头3相连接，为摄像头3提供 12V直流工作电源。所述的主控计算机1为一体式计算机。所述的光电编码器2为可拆卸式高精度光电编码器。所述的摄像头3采用摄程为100米的高清摄像头。所述的车载电源4的内部装有输出12V额定电压的蓄电池。图3为本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统控制方法流程图。如图3 所示，所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤1)软件启动，设备自检的Sl阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控计算机1中运行的监控软件，然后进入S2阶段；2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，摄像头3开始捕捉采集车5后道面图像并显示于监控软件窗口内，监控软件窗口内与光电编码器2对应的车辆行驶距离初始值为零， 然后进入S3阶段，等待执行采集命令；3)判断是否点击返回按钮的S3阶段；在此阶段中，用户可对监控软件内部参数进行设置、确认硬件设备是否正常工作，此时系统等待用户按下监控软件界面中的命令按钮， 并判断点击的是否为“返回”命令按钮，如果判断结果为“是”，则返回到Sl阶段的入口处重新进行硬件自检，否则进入S4阶段；4)判断是否点击采集按钮的S4阶段；在此阶段中，系统判断用户是否点击监控软件界面中的“数据采集”命令按钮，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；否则返回到S3阶段的入口处，继续执行S3阶段；5)执行数据采集模式的S5阶段；在此阶段中，系统通过摄像头3和光电编码器2 采集道面图像信息和后轮转动角度信息，并通过解码计算获得车辆行驶距离，然后进入S6 阶段；6)判断数据采集模式是否结束的S6阶段；在此阶段中，系统将根据用户操作判断数据采集模式是否结束，如果判断结果为“是”，则返回到S2阶段的入口处；否则跳转至S5 的入口处，继续进行数据采集。图4为利用本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统进行的车载机场混凝土道面状况评价方法流程图。其中所述的步骤全部是在本发明提供的以主控计算机1为核心的采集系统中完成的，操作的主体均为采集系统。如图4所示，本发明提供的车载机场混凝土道面状况评价方法包括按顺序执行的下列步骤1)判断硬件设备是否正常的S201阶段在此阶段中，系统首先检查相关硬件设备，用户根据监控软件窗口内显示的结果判断硬件设备是否正常，如果显示正常则点击“继续”按钮进入S203阶段；否则，用户点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；2)异常处理的S202阶段用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测” 按钮再次进入S201阶段；
3)录入机场信息的S203阶段在此阶段中，用户通过输入设备录入机场名称、道面板编号、测试方向等与检测相关的信息，然后进入S204阶段；4)判断是否开始采集的S204阶段；在此阶段中，监控软件窗口将显示出用户对当前测试相关参数的设定，并判断用户是否点击监控软件界面上的“数据采集”按钮，如果判断结果为“是”，同时进入S205阶段和S206阶段，否则返回S203阶段；5)道面状况图像采集的S205阶段；在此阶段中，系统利用摄像头3对机场混凝土道面板进行图像采集，然后进入S207阶段；6)道面板长度记录的S206阶段；在此阶段中，系统根据解码光电编码器2输出的脉冲电信号，测定采集车5的行驶距离，然后进入S207阶段；7)判断数据采集是否结束的S207阶段；在此阶段中，监控软件将判断用户是否点击监控软件界面上的“结束数据采集”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S208阶段；否则将返回到S205阶段和S206阶段的入口处，重复执行S205阶段和S206阶段；8)道面损坏状况识别的S208阶段；在此阶段中，系统将根据光电编码器2测定的车辆行驶距离和机场混凝土道面板在测量方向上长度的比例关系，自动获取摄像头3在等距离间隔点拍摄到的道面板图像，并将图像转换为图片格式，通过监控软件内部的图像识别模块分析该道面板上存在的损坏类型和程度，然后进入S209阶段；9)处理采集数据的S209阶段；在此阶段中，系统将S208阶段获取的道面损坏状况信息和道面板编号一一对应，并写入道面状况数据库，用于道面损坏状况评价，然后进入 S210阶段；10)判断是否增加测线的S210阶段；在此阶段中，系统将提示用户“是否增加测线？，，并判断用户是否点击监控软件界面上的“是”按钮，如果点击“是”按钮，则再次进入 S203阶段；如果点击“否”按钮则进入S211阶段；11)计算道面损坏状况的S211阶段；在此阶段中，系统将读取道面状况数据库中的数据，根据《民用机场道面评价管理技术规范》规定的计算方法，得到道面状况指数(PCI) 和道面结构状况指数(SCI)，然后进入S212阶段；12)给出评价结果的S212阶段；在此阶段中，系统将结合S211阶段中计算得到的道面状况指数(PCI)和道面结构状况指数(SCI)，根据《民用机场道面评价管理技术规范》 规定的机场道面损坏等级评定标准，对道面状况进行评定，并将评定结果显示于监控软件窗口内，至此整个评价过程结束。安装有本发明提供的车载机场混凝土道面状况采集系统的采集车5在使用时，首先需要检测人员将光电编码器2和摄像头3的数据线和电源线分别连接到主控计算机1和车载电源4上，启动主控计算机1内与采集车5配套的监控软件，进行硬件检测并录入相关检测信息。随后，通知驾驶员发动采集车，在采集车开动的同时点击“数据采集”按钮，监控软件自动采集并储存道面图像和行驶距离数据，采集车5从机场场道一端沿直线开向另一端，到达另一端后立即点击“结束数据采集”按钮，监控软件将根据车辆行驶距离和机场混凝土道面板在测量方向上长度的比例关系，自动获取摄像头3在等距离间隔点拍摄到的道面板图像，并将图像转换为图片格式，通过监控软件内部的图像识别模块分析该道面板上存在的损坏类型及程度，并将每块道面板的损坏情况和道面板编号一一对应，写入道面状况数据库。如需增加测线，则在提示“是否增加测线？ ”时选择“是”，并将采集车5驶回起始端，录入新测线相关信息，重复上述过程采集数据直至完成全部道面信息采集工作，在提示“是否增加测线？ ”时选择“否”。之后，程序根据道面状况数据库内储存的道面板损坏情况和道面板编号进行道面损坏状况评定，并将评定结果显示于监控软件窗口内，最终完成评价。
权利要求
1.一种车载机场混凝土道面状况采集系统，其特征在于所述的采集系统安装在车辆上，由此构成采集车(5)，其包括主控计算机(1)、光电编码器O)、摄像头(3)和车载电源 (4)；其中主控计算机(1)设置在采集车(5)的驾驶室中，其为整个系统的控制核心，用于控制系统各部分工作，处理和存储采集到的信息，并根据采集到的信息进行混凝土道面状况评价；光电编码器( 通过支架安装在采集车( 上一个后车轮中心部位的外侧，其通过数据线与主控计算机(1)的输入端口相连接，用于采集后车轮的旋转角度；摄像头C3)为一体化高清摄像头，安装在采集车(5)的后部，并且摄像镜头面向后方，其通过数据总线与主控计算机(1)相连接，用于采集机场混凝土道面状况的图像信息；车载电源(4)为整个系统的工作电源，其放置在采集车( 的后备箱内，车载电源(4)通过逆变升压器和电源线与主控计算机(1)相连接，为主控计算机(1)提供220V交流工作电源，车载电源(4)通过电源线直接和摄像头C3)相连接，为摄像头C3)提供12V直流工作电源。
2.根据权利要求1所述的车载机场混凝土道面状况采集系统，其特征在于所述的主控计算机(1)为一体式计算机。
3.根据权利要求1所述的车载机场混凝土道面状况采集系统，其特征在于所述的光电编码器( 为可拆卸式高精度光电编码器。
4.根据权利要求1所述的车载机场混凝土道面状况采集系统，其特征在于所述的摄像头C3)采用摄程为100米的高清摄像头。
5.根据权利要求1所述的车载机场混凝土道面状况采集系统，其特征在于所述的车载电源⑷的内部装有输出12V额定电压的蓄电池。
6.一种如权利要求1所述的车载机场混凝土道面状况采集系统控制方法，其特征在于所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤1)软件启动，设备自检的Si阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控计算机(1)中运行的监控软件，然后进入S2阶段；2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，摄像头(3)开始捕捉采集车(5)后道面图像并显示于监控软件窗口内，监控软件窗口内与光电编码器( 对应的车辆行驶距离初始值为零，然后进入S3阶段，等待执行采集命令；3)判断是否点击返回按钮的S3阶段；在此阶段中，用户可对监控软件内部参数进行设置、确认硬件设备是否正常工作，此时系统等待用户按下监控软件界面中的命令按钮，并判断点击的是否为“返回”命令按钮，如果判断结果为“是”，则返回到Sl阶段的入口处重新进行硬件自检，否则进入S4阶段；4)判断是否点击采集按钮的S4阶段；在此阶段中，系统判断用户是否点击监控软件界面中的“数据采集”命令按钮，如果判断结果为“是”，则进入S5阶段；否则返回到S3阶段的入口处，继续执行S3阶段；5)执行数据采集模式的S5阶段；在此阶段中，系统通过摄像头C3)和光电编码器(2) 采集道面图像信息和后轮转动角度信息，并通过解码计算获得车辆行驶距离，然后进入S6 阶段；6)判断数据采集模式是否结束的S6阶段；在此阶段中，系统将根据用户操作判断数据采集模式是否结束，如果判断结果为“是”，则返回到S2阶段的入口处；否则跳转至S5的入口处，继续进行数据采集。
7. 一种利用权利要求1所述的车载机场混凝土道面状况采集系统进行的车载机场混凝土道面状况评价方法，其特征在于所述的评价方法包括按顺序执行的下列步骤1)判断硬件设备是否正常的S201阶段在此阶段中，系统首先检查相关硬件设备，用户根据监控软件窗口内显示的结果判断硬件设备是否正常，如果显示正常则点击“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；2)异常处理的S202阶段用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；3)录入机场信息的S203阶段在此阶段中，用户通过输入设备录入机场名称、道面板编号、测试方向信息，然后进入S204阶段；4)判断是否开始采集的S204阶段；在此阶段中，监控软件窗口将显示出用户对当前测试相关参数的设定，并判断用户是否点击监控软件界面上的“数据采集”按钮，如果判断结果为“是”，同时进入S205阶段和S206阶段，否则返回S203阶段；5)道面状况图像采集的S205阶段；在此阶段中，系统利用摄像头C3)对机场混凝土道面板进行图像采集，然后进入S207阶段；6)道面板长度记录的S206阶段；在此阶段中，系统根据解码光电编码器( 输出的脉冲电信号，测定车辆行驶距离，然后进入S207阶段；7)判断数据采集是否结束的S207阶段；在此阶段中，监控软件将判断用户是否点击监控软件界面上的“结束数据采集”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S208阶段；否则将返回到S205阶段和S206阶段的入口处，重复执行S205阶段和S206阶段；8)道面损坏状况识别的S208阶段；在此阶段中，系统将根据光电编码器( 测定的车辆行驶距离和机场混凝土道面板在测量方向上长度的比例关系，自动获取摄像头C3)在等距离间隔点拍摄到的道面板图像，并将图像转换为图片格式，通过监控软件内部的图像识别模块分析该道面板上存在的损坏类型和程度，然后进入S209阶段；9)处理采集数据的S209阶段；在此阶段中，系统将S208阶段获取的道面损坏状况信息和道面板编号一一对应，并写入道面状况数据库，用于道面损坏状况评价，然后进入S210 阶段；10)判断是否增加测线的S210阶段；在此阶段中，系统将提示用户“是否增加测线？”， 并判断用户是否点击监控软件界面上的“是”按钮，如果点击“是”按钮，则再次进入S203阶段；如果点击“否”按钮则进入S211阶段；11)计算道面损坏状况的S211阶段；在此阶段中，系统将读取道面状况数据库中的数据，根据《民用机场道面评价管理技术规范》规定的计算方法，得到道面状况指数和道面结构状况指数，然后进入S212阶段；12)给出评价结果的S212阶段；在此阶段中，系统将结合S211阶段中计算得到的道面状况指数和道面结构状况指数，根据《民用机场道面评价管理技术规范》规定的机场道面损坏等级评定标准，对道面状况进行评定，并将评定结果显示于监控软件窗口内，至此整个评价过程结束。
全文摘要
一种车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法。系统安装在车辆上，由此构成采集车，其包括主控计算机、光电编码器、摄像头和车载电源；主控计算机设置在驾驶室中；光电编码器通过支架安装在采集车上后车轮中心部位外侧；摄像头装在采集车后部；车载电源通过电源线与主控计算机和摄像头相连。本发明的车载机场混凝土道面状况采集系统安装在四轮商旅车上而构成采集车，该采集车可以快速采集机场混凝土道面板的图像，结合本发明提供的机场混凝土道面损坏状况评价方法，可自动分析道面板损坏类型和程度，评价道面损坏状况，评定机场混凝土道面损坏等级，因此能减少调查人员数量和劳动强度，提高工作效率。另外，控制及评价方法简单、易行。
文档编号E01C23/01GK102296521SQ20111020311
公开日2011年12月28日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者刘国光, 武志玮 申请人:中国民航大学