基于数字化平台的公路建设管理系统及方法与流程

本发明涉及公路建设管理，具体涉及基于数字化平台的公路建设管理系统及方法。

背景技术：

1、建筑信息模型技术是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，并且该模型随着项目进展处于不断深化和变化中。建筑信息模型（building information modeling，bim）是建筑学、工程学及土木工程的新工具，是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。

2、在将bim应用于公路建设管理系统时，需要人工对多处道路建设情况进行实时抓拍，但是由于bim的建模工作人员很难实时到场进行抓拍，导致路况信息的录入及核对容易出现误差，从而影响bim建模的准确性，以及后期bim使用的可靠性。为此，目前会通过无人机进行抓拍和录像，但是将无人机应用在公路建设管理系统时，会遇到一些问题，如：无人机在公路上飞行时容易受风的影响以及容易碰到公路建设中的工程设备、工程建筑物和作业人员等障碍物，导致抓拍困难；安装在无人机上的各种传感器与远端控制系统（公路建设管理系统的服务器）之间的数据传输问题，各种传感器之间的集成应用问题等等。即总的来说，目前缺乏一整套的通过无人机进行抓拍的基于数字化平台的公路建设管理方案。

技术实现思路

1、本发明提供了基于数字化平台的公路建设管理系统及方法，通过无人机进行抓拍，且该无人机能够通过改变飞行动力方向，来调整飞行姿态，进而抵抗风的影响，以及较为轻易地避开各种障碍物，为便于抓拍提供有利条件；还详细设计了各种传感器与远端控制系统之间、各种传感器之间的应用方案；总的来说，至少解决了上述的一个问题，或至少能够提供一种有益的通过无人机进行抓拍的公路建设管理方案。

2、本说明书实施例的一方面公开了基于数字化平台的公路建设管理系统，包括：

3、无人机，具有主旋翼装置和可调节方向的辅助旋翼装置；

4、传感器组模块，安装在所述无人机上，用于检测周围环境的温湿度、光照强度、风速风向、海拔高度、大气压强和位置信息；

5、监控摄像模块，安装在所述无人机上，用于抓拍公路实时建设情况照片形成图片集，并进行录像形成视频集；

6、工程管理模块，存储有符合公路建设的各工程结构的设计要求的工程信息模型；

7、通信模块，安装在所述无人机上；

8、处理器，通过所述通信模块与所述监控摄像模块连接，以控制所述监控摄像模块工作，接收所述图片集和视频集，并基于所述图片集和视频集进行bim建模，得到公路建设模型；

9、其中，所述处理器还通过所述通信模块与所述传感器组模块、工程管理模块和无人机的控制模块连接以控制所述无人机飞行作业，并控制所述传感器组模块工作，以及将所述公路建设模型与所述工程信息模型进行比对，若比对结果不一致，则对公路建设方案进行调整和优化，以实现基于数字化平台的公路建设管理。

10、本说明书公开的一个实施例中，所述无人机包括：

11、机身，开设有用于安装所述主旋翼装置的圆形通孔；

12、弧形滑动导轨，沿所述机身的外侧边缘设置；

13、其中，所述辅助旋翼装置安装在所述弧形滑动导轨的滑块上，所述弧形滑动导轨配置有第一电机。

14、本说明书公开的一个实施例中，所述机身包括：

15、主壳体，呈方形体结构；

16、两个副壳体，对称式设于所述主壳体的两侧；

17、其中，所述副壳体的轮廓从靠近所述主壳体的一侧到远离所述主壳体的一侧，先逐渐发散再逐渐收敛，构成椭圆形或卵形的叶片形状；

18、所述主旋翼装置设于所述副壳体的中心位置，所述副壳体的对称两侧边缘均设有所述弧形滑动导轨。

19、本说明书公开的一个实施例中，所述辅助旋翼装置包括：

20、带圆弧倒角的三角板，安装在所述弧形滑动导轨的滑块上，开设有圆弧凹陷；

21、圆环，可转动地设于所述圆弧凹陷内；

22、辅助旋翼组件，安装在所述圆环内；

23、第二电机，与所述圆环相传动连接，以驱动所述圆环旋转；

24、其中，所述三角板朝向所述弧形滑动导轨的边的弧度与所述弧形滑动导轨的弧度一致。

25、本说明书公开的一个实施例中，所述第一电机和/或第二电机配置有第一驱动电路，所述第一驱动电路包括连接器j1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、光电耦合器u1、光电耦合器u2、晶体管q1、晶体管q2、晶体管q3、晶体管q4、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电机m1和电容c1；

26、所述连接器j1的引脚1与所述电阻r1的一端和电阻r2的一端连接，所述连接器j1的引脚2与所述光电耦合器u1的引脚2连接，所述连接器j1的引脚3与所述光电耦合器u2的引脚2连接，所述电阻r1的另一端与所述光电耦合器u2的引脚1连接，所述电阻r2的另一端与所述光电耦合器u1的引脚1连接，所述光电耦合器u1的引脚4与所述电阻r3的一端、晶体管q1的栅极和晶体管q2的栅极连接，所述光电耦合器u2的引脚4与所述电阻r4的一端、晶体管q3的栅极和晶体管q4的栅极连接，所述光电耦合器u1的引脚3和光电耦合器u2的引脚3分别接地；

27、所述电阻r3的另一端与所述电阻r4的另一端、晶体管q1的源极、二极管d1的负极、二极管d3的负极和晶体管q3的源极连接后外接电压端+12v，所述晶体管q1的漏极与所述二极管d1的正极、二极管d2的负极、晶体管q2的漏极、电容c1的一端和电机m1的一端连接，所述晶体管q3的漏极与所述二极管d3的正极、二极管d4的负极、晶体管q4的漏极、电容c1的另一端和电机m1的另一端连接，所述晶体管q2的源极、二极管d2的正极、二极管d4的正极和晶体管q4的源极连接后接地。

28、本说明书公开的一个实施例中，所述第一电机和/或第二电机配置有第二驱动电路，所述第二驱动电路包括连接器j2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、光电耦合器u4、光电耦合器u5、三极管q5、三极管q6、三极管q7、三极管q8、与非门u3a、与非门u3b、与非门u3c、与非门u3d、电机m2和电容c2；

29、所述连接器j2的引脚1外接电压端vcc，所述连接器j2的引脚2接地，所述连接器j2的引脚3与所述与非门u3b的引脚5连接，所述连接器j2的引脚4与所述与非门u3a的引脚1和与非门u3c的引脚9连接，所述连接器j2的引脚5与所述与非门u3a的引脚2和与非门u3d的引脚13连接，所述与非门u3a的引脚3与所述与非门u3b的引脚4连接，所述与非门u3b的引脚6与所述与非门u3c的引脚10和与非门u3d的引脚12连接，所述与非门u3c的引脚8与所述光电耦合器u4的引脚2连接，所述光电耦合器u4的引脚1与所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端外接电压端vcc，所述与非门u3d的引脚11与所述光电耦合器u5的引脚2连接，所述光电耦合器u5的引脚1与所述电阻r6的一端连接，所述电阻r6的另一端外接电压端vcc，所述光电耦合器u4的引脚4与所述电阻r7的一端连接，所述光电耦合器u5的引脚3与所述电阻r8的一端连接；

30、所述光电耦合器u4的引脚3与所述三极管q8的基极连接，所述光电耦合器u5的引脚4与所述三极管q7的基极连接，所述电阻r7的另一端与所述三极管q5的基极连接，所述电阻r8的另一端与所述三极管q6的基极连接，所述三极管q5的发射极与所述三极管q7的发射极连接后外接电压端+12v，所述三极管q6的发射极与所述三极管q8的发射极连接后接地，所述三极管q5的集电极与所述三极管q6的集电极、电容c2的一端和电机m2的一端连接，所述三极管q7的集电极与所述三极管q8的集电极、电容c2的另一端和电机m2的另一端连接。

31、本说明书公开的一个实施例中，所述传感器组模块包括微控制器以及与所述微控制器连接的接近传感器、风速传感器、环境光照传感器、温湿度传感器、电子罗盘传感器、气压传感器和存储器。

32、本说明书公开的一个实施例中，所述微控制器还连接有天线和射频连接器。

33、本说明书公开的一个实施例中，所述微控制器还连接有电源模块。

34、本说明书实施例的另一方面公开了基于数字化平台的公路建设管理方法，通过上述的基于数字化平台的公路建设管理系统实现；

35、所述基于数字化平台的公路建设管理方法包括：

36、s1.控制无人机沿在建公路进行飞行作业；

37、s2.通过监控摄像模块抓拍公路实时建设情况照片形成图片集，并进行录像形成视频集；

38、s3.基于所述图片集和视频集，进行bim建模，得到公路建设模型；

39、s4.将所述公路建设模型与存储于工程管理模块中的工程信息模型进行比对，若比对结果不一致，则对公路建设方案进行调整和优化，以实现基于数字化平台的公路建设管理。

40、本说明书实施例至少可以实现以下有益效果：

41、本发明通过设置具有主旋翼装置和可调节方向的辅助旋翼装置的无人机，以及配套的用于检测周围环境的温湿度、光照强度、风速风向、海拔高度、大气压强和位置信息的传感器组模块、用于抓拍公路实时建设情况照片形成图片集并进行录像形成视频集的监控摄像模块、用于将公路建设时各工程结构的设计和施工质量安全进度要求明细进行录入存档形成工程信息的工程管理模块和处理器；最后将所述图片集和视频集与所述工程信息进行比对，根据比对结果，若不一致，则说明正在进行的公路建设存在问题，需要调整和优化公路建设方案，即实现了基于数字化平台的公路建设管理。

42、本发明通过无人机进行抓拍，且该无人机能够通过改变飞行动力方向，来调整飞行姿态，进而抵抗风的影响，以及较为轻易地避开各种障碍物，为便于抓拍提供有利条件。

43、本发明还详细设计了各种传感器与远端控制系统之间、各种传感器之间的应用方案，提供了一整套的通过无人机进行抓拍的基于数字化平台的公路建设管理方案，为公路建设管理方案提供了更多有益的选择，进而推进了公路建设管理技术的发展。