一种智慧路面控制系统

本发明涉及一种智慧路面控制系统，该系统实现了对路面疲劳状态的监测，对路面的工作状态进行监测，能够实现对路面内以及路面表面的裂缝进行监测，对于产生破损的路面实现精准的定位，能够通过内置管路结合透镜控制系统实现路面的恒温控制，提高路面使用寿命。对路面车辆的作业状态进行监测，提升了作业效率。属于路基施工。

背景技术：

1、随着我国高速公路飞速的发展以及公路等级的不断提高，自从2018年交通运输部发布《加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点》以来，公路数字化已经走过了将近6个年头，从“碎片化、片段式”一步步走向“连点成线，连线成网”，建设内容涵盖“建管养运服”全周期，建设效果已初步显现，比如基础设施健康监测、三维可视化设施资产管理、全天候安全通行、全过程数字管控、数字养护、智慧服务区等。目前正在经历“需加快建设”阶段，各省都在全力推动智慧高速、数字农村路等公路数字化的建设。

2、对于智慧路面建设能够对道路使用情况，以及路用环境进行了全方位的监测，能够实现路面的自我调节，有效的提升了行车的安全性，以及便利性，给人们的出行带来方便。

3、公开号为cn214694983u的专利公开了一种恒温路面，该恒温路面恒温型融冰化雪路面结构中的装配式控温下面层通过预制的管道将温水或凉水循环供应至路面结构中，可将路表温度常年控制在5℃～30℃之间，以此来实现冬天可以除冰雪、夏天可以抗车辙的功能。

4、公开号为cn219535914u的专利公开了一种基于底层温差的路面发电系统，该公开文献中的发电利用的是路面与底层之间的温差进行的发电。

5、但是以上两种路面不能够适用于长度过长的路面，整个路面实际使用的过程中管路的长度过长，并且在冬季降温时，对于管路覆盖区间出现的局部冰雪斑块不能够有效的进行处理。cn214694983u并不能够对路面的疲劳状态，以及工作状况进行监督，并且在发电的过程中，对于路面的温控二者存在着一定的矛盾点。本发明能够实现恒温的同时，能够识别路面的工作状态，并且对路面的内部裂缝进行监测，在路面破坏之前发出预警给出破损的精准位置，及时进行修整，提高路面使用寿命。

技术实现思路

1、本发明目的是：

2、提供一种智慧路面控制系统，能够通过预埋在路面基层顶与面层底铺设内置应变片（1）与超声波裂缝探测系统（3）的镀锌钢管（2）与水泵和水箱通过软管连接后，结合红外线温控装置与液体透镜系统（5），实现对路面的温度进行调控，并且能够利用（16）温差进行发电，监测路面的疲劳与裂缝。对于行驶车辆可以提供（8）无线充电，通过图像采集系统（6）实现对路面的裂缝监测，同时对路面温度监测，并且对车辆行驶状态进行动态监测，对驾驶员的工作状态进行监测，通过超声波测量车速（7）能够对车辆的车速进行监测，当发现异常车辆时通过定向声波（14）进行提醒。当路面出现紧急情况时，无人机可以根据控制系统提供的坐标实现急救箱的紧急配送，提升道路安全。

3、本发明的方案是：

4、1.实现对路面的裂缝和疲劳监测

5、设计一种智慧路面控制系统（图1），实现了对路面工况的动态监测，通过循环管路实现对路面的温度控制，确保路面在最佳的温度工况范围内，通过内置应变片（1）实现对道路车辆的重量监测，同时实现对于路面的疲劳扩展情况进行监测，通过超声波裂缝探测系统（3）实现对路面内部的裂缝情况进行监测，当出现破损时，则进行位置提示，通过控制系统（9）将破损位置及坐标发送给维修人员。

6、2.实现路面恒温控制

7、通过将多个镀锌钢管（2）横向布设，在钢管两侧采用软管相连接后，与设备间内水箱（11）通过水泵相连接，形成闭合回路。水箱部分在夏季路面温度较高时，通过路面图像采集系统判定路面温度或路面温度高点与低点温差是否超过阈值，超过阈值时水泵开启实现对路面进行循环降温，当冬季时路面温度低于阈值积雪结冰时，通过液体透镜系统（5）和电路辅助对水箱加热，当路面积雪融化后，通过图像采集系统（6），对残存冰雪部位精准定位后，控制系统（9）根据位置引导（5）对积雪位置实现聚光除去积冰积雪。

8、3.实现路面发电和无线充电

9、在路面内布设压电陶瓷片实现行车荷载作用时进行发电，夏天不需要对水箱加热时利用液体透镜系统（5）将阳光聚集后集中热量实现温差发电（16），所发电量存储于蓄电池（12）处，为线路实现供电。通过无线充电系统（8）为线路内行驶电动车辆以及手机进行无线充电，确保线路运行过程中的稳定运行。

10、4.实现对车辆行驶状态监测

11、图像采集系统（6）能够通过高清照片对道路表面裂缝监测、通过红外线热成像照片实现路面温度监测，通过对车辆的动态轨迹和驾驶员的照片进行图像识别分析车辆工作状态以及是否存在酒驾以及疲劳驾驶的人员通过控制系统（9）向管理部门发出预警车辆信息，并对车辆进行动态跟踪。当路面发生车祸以及紧急情况时图像采集系统（6）将紧急情况位置坐标发送至控制系统（9），控制系统（9）对无人机停机坪（17）的无人机发出指令信息，无人机携带急救箱第一时间抵达现场，减少伤亡率。超声波测量车速（7）可以实现对路面行驶车辆的车速进行计算，当出现超速车辆时，则通过控制系统（9）实现定向声波（14）进行提醒。同时激活声光报警（15）。在设备间（4）侧面布设液晶广告牌（13）实现天气以及路况相关信息播报。

12、5.液体透镜工作原理

13、液体透镜系统（5）通过液体曲率的改变来实现对于光线的折射，由液体透镜组（18）、转动轴（19）、可伸缩钢制连杆（20）、水平方向旋转盘（21）组成，其由控制系统（9）根据万年历实现液体透镜组（18）始终位于太阳光直射位置。

14、采用以上结构后，本发明具有如下优点：

15、1.对沥青路面而言，能够及早的预测可能出现破损的情况，以及已经出现内部破损时，通过超声波进行探伤，进行早期的维修保养，通过恒温控制能够提升路面的使用寿命。

16、2.该方案能够对车辆的行驶状态进行分析，能够对疲劳驾驶和酒驾以及车辆的机械故障进行预测，在发生车祸时，能够通过图像识别精确定位，通过无人机将急救箱运送至现场，提升道路安全。

17、3.实现路面发电和无线充电，通过路面发电和无线充电能够为未来电车的发展提供技术支持，同时也为车内人员的手机进行无线充电。

技术特征：

1.一种智慧路面控制系统，其特征在于：在路面基层顶与面层底铺设内置应变片（1）和超声波裂缝探测系统（3）的镀锌钢管（2）形成的管路，在镀锌钢管两侧采用软管相连接后，与设备间（4）内的水箱（11）通过水泵相连接，形成闭合回路；内置应变片（1）能够感应到路面在荷载作用下的疲劳情况，当路面达到疲劳裂缝临界前发出维修养护提醒，超声波裂缝探测系统（3）能够对沥青路面内部裂缝进行探测，当出现内部裂缝时发出维修信息，控制系统（9）将维修坐标发送至维修人员实现精准维修。

2.根据权利要求1所述设备间（4）其特征在于：每公里布设设备间（4）一处，通过图像采集系统（6）中的红外线热成像识别道路路面温度，当路面高温区与低温区温度或温差大于设定阈值开启水泵循环实现降温，当温差或温度小于阈值水泵停止工作，当路面温度低于设定值时，则开始利用液体透镜系统（5）进行聚光加热水箱为路面提升温度。

3.根据权利要求2所述液体透镜系统（5）其特征在于：通过液体曲率的改变来实现对于光线的折射，由液体透镜组（18）、转动轴（19）[竖向转动180度]、可伸缩钢制连杆（20）、水平方向旋转盘（21）[水平方向360度旋转]组成，由控制系统（9）根据万年历实现液体透镜组（18）始终位于太阳光直射位置。当路面存在积雪时，通过图像采集系统（6）对积雪位置精准定位，控制系统（9）根据位置引导液体透镜系统（5）对积雪位置实现聚光除雪。

4.根据权利要求1所述设备间（4）中的温差发电（16）其特征在于：在路面内布设压电陶瓷片实现行车荷载作用过程中的温差发电；同时夏天不需要对水箱（11）加热时，利用液体透镜系统（5）将阳光聚集后集中热量实现温差发电（16），所发电量存储于蓄电池（12）处，为线路实现供电。线槽（10）位置为埋设供电线路，当蓄电池电量不足时为系统供电，并为无线充电系统（8）提供电力支持，冬季为水箱辅助加热提供电力，通过无线充电系统（8）为线路内行驶电动车辆以及手机进行无线充电。

5.根据权利要求2所述图像采集系统（6）其特征在于：图像采集系统（6）能够通过对车辆的轨迹动态分析，判定车辆驾驶人员的工作状态，同时通过对车内驾驶员的图像分析对可能存在酒驾以及疲劳驾驶的人员通过控制系统（9）向管理部门发出预警车辆信息，并对车辆进行动态跟踪。图像采集系统（6）还可以对道路表面裂缝进行观测，并为维修人员提供路面的坐标，提升养护效率。当路面发生车祸以及紧急情况时，图像采集系统（6）将紧急情况位置坐标发送至控制系统（9）。控制系统（9）对无人机停机坪（17）的无人机发出指令信息，无人机携带急救箱第一时间抵达现场，减少伤亡率。

6.根据权利要求1所述设备间（4）中的超声波测量车速（7）其特征在于：超声波测量车速（7）可以实现对路面行驶车辆的车速进行计算，当出现超速车辆时，则通过控制系统（9）实现定向声波（14）进行提醒。同时激活声光报警（15），提醒道路现有车辆及时进行避让。在设备间（4）侧面布设液晶广告牌（13）实现天气以及路况相关信息播报。

技术总结
本发明涉及一种智慧路面控制系统，能够实现路面恒温控制，通过红外线热成像识别路面温度、裂缝；通过图像识别系统分析车辆行驶路径、车速及驾驶员状态，对酒驾与疲劳驾驶可能出现的车祸进行提前预测给于及时的声波呼喊，对于疑似酒驾人员向核查部门发出车辆信息，并且对车辆实现动态跟踪；对车祸现场进行精准坐标预测，通过无人机提供急救箱，提升人员存活率。路面埋设的管路通过内置的应变片与超声波检测装置实现车辆超重检测、路面疲劳状态检测、路面内部裂缝和路面温度控制；利用行车压力和温差发电，为路面内行驶车辆实现无线充电；利用基于51单片机控制的组合液体透镜实现收集太阳光提供热力发电、对管路加热、照明以及除雪。

技术研发人员：闫景晨,马苗苗,单子权,贾渊,刘聚浦,李慧泽,王天泽
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1