基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的制作方法

1.本发明涉及市政洒水车安全作业技术领域，具体为基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统。


背景技术：

2.随着城市化发展，车流量增加，街道尘土量大大增加，随之而来的隐患就是pm2.5的增多，为避免扬尘，每天按时洒水成为市政管理工作的一部分，现有的洒水车在城市街道、工厂园区等多用于路面清洁、防尘等工作，已达到控制污染、清洁环境的目的，是当今社会不可缺少的道路清洁工具。
3.在对目标的检测与定位的技术实现有很多方式，例如激光雷达、双目立体视觉等。其中，双目立体视觉的成本低、实用性强、精度高、应用性广，双目视觉的检测目标与定位已经有了长足的发展，以手机的面部解锁应用最为广泛。传统的洒水车水泵控制通常为通断的控制方式，控制方式单一，且司机室控制端未智能化，不便于操作和实时观察周边环境及洒水车水泵工作情况。同时，在现有作业中，驾驶员会偷偷排水或对路面不进行最大程度的清洁。
4.因此，基于上述问题，急需发明创造一种设计合理、智能化、实时性好、响应快的洒水车的主动检测故障模型及预警控制系统，通过对洒水车进行前端设备控制监控、行进路线监控、道路或车体信息故障分析以及对后端整体监控实现洒水车从初始作业到结束作业的整个流程的检测以及实现洒水车作业状态下各个车载设备运行状态的检测，同时，实现“端
‑
边
‑
云”组网方式，对出勤监控、油耗监控以及水量进行监控，最大提升洒水车的工作效率，避免司机原因，偷偷排水，路面不认真洒水，或不及时，雨天也浇水等诸多问题。
5.规范洒水保洁作业，提升环境和城市形象，实现数据化管理。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过对洒水车进行前端设备控制监控、行进路线监控、道路或车体信息故障分析以及后端整体监控实现洒水车从初始作业到结束作业的整个流程的检测，解决了现有技术中的问题。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统，包括洒水车本体、分别固设于洒水车本体上的前端数据采集模块、车载mcu处理器、道路故障识别控制模块以及车载预警控制模块、外设于洒水车本体的后端云平台，
8.所述前端数据采集模块连接车载mcu处理器，用于采集洒水车本体的基础信息并通过车载mcu处理器处理后，与所述后端云平台进行远程数据交互；
9.所述道路故障识别控制模块连接车载mcu处理器，用于对洒水车本体所作业的道路交通的故障信息以及洒水车本体车载设备故障信息进行识别判断，输出故障原因至车载
mcu处理器后，基于后端云平台进行显示，以确保洒水车本体作业安全性以及持续性；
10.所述车载预警控制模块连接车载mcu处理器，用于在道路故障识别控制模块输出故障原因时进行近程或远程示警，以及对所采集的洒水车本体基础信息进行示警，并将示警信息进行可视化；
11.与所述车载mcu处理器连接的后端云平台包括显示单元、语音通话单元、天气预报单元、预警单元以及视屏录像单元，其中，
12.所述显示单元用于对前端数据采集模块、道路故障识别控制模块以及车载预警控制模块输出处理的信息基于app端或web端实时显示，以达到对洒水车本体的监控；
13.所述语音通话单元，用于实现近地洒水车本体与远程后端云平台的语音交流；
14.所述天气预报单元，用于依据气象信息动态调整洒水车本体的出勤计划，并通过后端云平台呼叫驾驶员手机，并发送短信；
15.所述预警单元，用于根据洒水车本体的数据综合分析提供预警、告警以及通知消息给管理者；
16.所述视屏录像单元，用于基于时序数据保存车载mcu处理器的处理变化量以实现处理变化量的回放重演。
17.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，还包括与所述车载mcu处理器连接的车载电源管理模块，所述车载电源管理模块包括主用电池管理单元、备用电池管理单元、主用电池电压检测单元、备用电池电压检测单元以及电源开关切换单元，其中，
18.所述主用电池管理单元、备用电池管理单元分别连接洒水车本体的供电输出端，用于对洒水车本体提供基础运行电源；
19.所述主用电池电压检测单元的输入端与所述主用电池管理单元连接，输出端连接电源开关切换单元；且
20.所述备用电池电压检测单元的输入端与所述备用电池管理单元连接，输出端连接电源开关切换单元；用于在当洒水车本体主用电池电压低于工作设定值时，由车载mcu处理器控制电源开关切换单元将洒水车本体的供电输出端自动切换至备用电池进行供电，以保证洒水车本体工作供电的连续不间断性。
21.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，所述前端数据采集模块包括液位传感器、北斗gps双模定位单元、无线传输单元、车速传感器、车载监控单元、rfid射频识别单元以及毫米波雷达感应传感器，其中，
22.所述液位传感器，用于获取洒水车本体内的实时液位以及洒水车本体油箱实时油量；
23.所述无线传输单元，用于搭建洒水车本体前端设备与后端设备的数据传输局域网；
24.所述北斗gps双模定位单元，用于获取洒水车本体的行驶路径以及行驶里程并基于所述数据传输局域网上传至显示单元，以显示洒水车本体的行驶轨迹及实时位置；
25.所述车速传感器，用于获取洒水车本体相对于所作业的道路交通的时速信息，并基于所述数据传输局域网上传至显示单元，以显示洒水车本体的实时行驶速度；
26.所述车载监控单元，用于实时采集洒水车本体的路况信息、绿化带植物长势以及
路面干净程度信息；
27.所述rfid射频识别单元，用于实现洒水车本体在加水站或加油站的远程打卡定位；
28.所述毫米波雷达感应传感器，用于辅助洒水车本体无人驾驶。
29.在本发明提出的基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的可能实现方式中，所述道路故障识别控制模块，包括：
30.用于获取洒水车本体所作业的道路交通的故障信息的采集单元，其中，获取的故障信息包括至少一个洒水车本体所作业的道路交通场景下的故障现象；
31.用于收集存储多种故障信息的故障数据存储库；
32.用于将采集单元所采集的故障信息与故障数据存储库中存储的故障信息进行比对转换为故障信息处理单元输入量的故障信息转换单元；
33.用于对输入量进行分析处理得到故障原因的故障信息处理单元；以及
34.用于对所述故障原因进行输出的故障原因输出单元，其中，所述故障原因输出单元通过车载mcu处理器连接显示单元，以对故障原因进行可视化。
35.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，所述故障数据存储库包括用于主动键入故障信息的文本录入单元以及语音录入单元。
36.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，所述故障信息处理单元内置故障判断模型，其中，构建所述故障判断模型的具体实施方式为：
37.第一步，获取训练样本，所述训练样本中至少标注有第一训练特征信息和第二训练特征信息，所述第一训练特征信息用于表征当前洒水车本体所作业的道路交通场景下的故障信息，所述第二训练特征信息用于表征故障数据存储库中已经存储或主动键入的故障信息；
38.第二步，采用所述第一训练特征信息和第二训练特征信息输入至bp神经网络预测模型同时进行训练，得到故障判断模型；
39.第三步，预设损失函数对所述bp神经网络预测模型进行损失值计算，用于实时更新训练样本，以衡量bp神经网络预测模型的预测值与实际值，优化故障判断模型，使其输出的故障原因接近洒水车本体所作业的道路交通的故障信息以及洒水车本体车载设备故障信息；
40.第四步，当故障判断模型的预测值误差小于基于实际值而预设的阈值时，结束故障判断模型训练。
41.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，所述车载预警控制模块包括：
42.第二处理单元，连接车载mcu处理器以用于处理预警信息；
43.与所述第二处理单元连接的信号发射单元，用于发射预警信息至显示单元；
44.与所述第二处理单元连接的终端信号接收单元，用于接收洒水车本体的预警信息；
45.与所述第二处理单元连接的示警单元，其中，所述示警单元包括：led灯控子单元，
用于控制连接红蓝高频爆闪灯的开关以对洒水车本体进行安全灯光示警；拨号呼叫子单元，用于洒水车本体对外进行呼叫救助；警报器，用于控制连接扬声器以对洒水车本体进行语音示警。
46.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，所述拨号呼叫子单元包括自动呼叫子单元以及主动呼叫子单元，其中，
47.所述自动呼叫子单元由检测子单元以及第一信息发送子单元组成；
48.所述主动呼叫子单元由信息触发子单元、第二信息发送子单元以及语音发送子单元组成，所述信息触发子单元包括内部均安装有定位器且在洒水车本体内壁固设的报警装置以及遥控报警装置。
49.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，所述车载mcu处理器包括mcu处理芯片以及分别与所述mcu处理芯片连接的存储单元、5g通讯单元以及音箱输出单元，以基于mcu处理芯片综合处理采集数据，并根据处理结果连通音箱，播放预警信息通过5g通讯单元传送至后端云平台。
50.作为对本发明中所述基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统的改进，还包括与所述车载mcu处理器连接且固设于洒水车本体上的车载触摸屏，用于查阅并下载由后端云平台输入的当日洒水车本体的作业区域以及作业任务。
51.与现有技术相比，本发明的有益效果：
52.本发明通过对洒水车进行前端设备控制监控、行进路线监控以及道路或车体信息故障分析，将检测信息统一归口为后端监控平台，便于后台工作人员实时观测洒水车从初始作业到结束作业的整个流程以及在此作业过程中各个车载设备的运行状态信息以及设备电量使用信息，达到只要通过专人在调度中心时刻监视洒水车的图像信息，并以此作为不同区域不同时间段的洒水车车辆调度和调配的基础，就可以直观监测，全面、客观、具体地掌握洒水车作业于道路交通系统的整体运行状况；
53.同时，本发明依据gps进行车辆定位以及监控系统的反应数据，在准确且实时了解洒水车车辆运行状态、降低洒水车的车辆调度难度，确保道路交通的整洁度的同时，也避免司机原因，偷偷排水，路面不认真洒水，或不及时，雨天也浇水等诸多问题。
附图说明
54.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
55.图1为本发明一实施例中所提出的监控系统整体结构示意图；
56.图2为本发明一实施例中所提出的前端数据采集模块结构示意图；
57.图3为本发明一实施例中所提出的道路故障识别控制模块结构示意图；
58.图4为本发明一实施例中所提出的车载预警控制模块结构示意图；
59.图5为本发明一实施例中所提出的后端云平台结构示意图；
60.图6为本发明一实施例中所提出的车载电源管理模块结构示意图；
61.图7为本发明一实施例中所提出构建故障判断模型的流程示意图。
具体实施方式
62.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
63.如图1所示，作为本发明的一个实施例，本发明提供技术方案：基于道路交通故障判断模型给洒水车提供作业的监控系统，包括洒水车本体、分别固设于洒水车本体上的前端数据采集模块、车载mcu处理器、道路故障识别控制模块以及车载预警控制模块、外设于洒水车本体的后端云平台，前端数据采集模块连接车载mcu处理器，用于采集洒水车本体的基础信息并通过车载mcu处理器处理后，与后端云平台进行远程数据交互，可以理解的是，基础信息包括洒水车本体的储存水量信息、洒水车本体的定位信息、洒水车本体的时速信息、路况信息，绿化带植物长势信息、路面干净程度信息等。
64.如图2所示，需要说明的是，前端数据采集模块包括液位传感器、北斗gps双模定位单元、无线传输单元、车速传感器、车载监控单元、rfid射频识别单元以及毫米波雷达感应传感器，其中，液位传感器，用于获取洒水车本体内的实时液位以及洒水车本体油箱实时油量；无线传输单元，用于搭建洒水车本体前端设备与后端设备的数据传输局域网；北斗gps双模定位单元，用于获取洒水车本体的行驶路径以及行驶里程并基于数据传输局域网上传至显示单元，以显示洒水车本体的行驶轨迹及实时位置，可以理解的是，北斗gps双模定位单元支持北斗最新b3信号，兼容gps/glonass等多种卫星集成管道模块；车速传感器，用于获取洒水车本体相对于所作业的道路交通的时速信息，并基于数据传输局域网上传至显示单元，以显示洒水车本体的实时行驶速度；车载监控单元，用于实时采集洒水车本体的路况信息、绿化带植物长势以及路面干净程度信息；rfid射频识别单元，用于实现洒水车本体在加水站或加油站或工作路段的远程打卡定位；毫米波雷达感应传感器，用于辅助洒水车本体无人驾驶。
65.基于上述技术构思，在洒水车作业时，洒水车的基础信息通过无线传输单元上传至后端设备，并通过后端设备的显示单元进行显示，便于后台人员查阅监控。
66.如图3所示，道路故障识别控制模块连接车载mcu处理器，用于对洒水车本体所作业的道路交通的故障信息以及洒水车本体车载设备故障信息进行识别判断，输出故障原因至车载mcu处理器后，基于后端云平台进行显示，以确保洒水车本体作业安全性以及持续性，可以理解的是，道路故障识别控制模块，包括：用于获取洒水车本体所作业的道路交通的故障信息的采集单元，其中，获取的故障信息包括至少一个洒水车本体所作业的道路交通场景下的故障现象；用于收集存储多种故障信息的故障数据存储库，需要说明的是，故障数据存储库包括用于主动键入故障信息的文本录入单元以及语音录入单元，在具体实施时，为提高故障判断模型的预测值，因此需要大量且有效的训练样本，故而，可以通过具备主动键入故障信息功能的的文本录入单元以及语音录入单元收集所需故障信息以及故障原因，从而满足故障判断模型的预测值以及降低其预测损失以及误差；用于将采集单元所采集的故障信息与故障数据存储库中存储的故障信息进行比对转换为故障信息处理单元输入量的故障信息转换单元；用于对输入量进行分析处理得到故障原因的故障信息处理单元；以及用于对故障原因进行输出的故障原因输出单元，其中，故障原因输出单元通过车载
mcu处理器连接显示单元，以对故障原因进行可视化。
67.基于上述技术构思，且如图7所示，故障信息处理单元内置故障判断模型，其中，构建故障判断模型的具体实施方式为：
68.第一步，获取训练样本，训练样本中至少标注有第一训练特征信息和第二训练特征信息，第一训练特征信息用于表征当前洒水车本体所作业的道路交通场景下的故障信息，第二训练特征信息用于表征故障数据存储库中已经存储或主动键入的故障信息；
69.第二步，采用第一训练特征信息和第二训练特征信息输入至bp神经网络预测模型同时进行训练，得到故障判断模型；
70.第三步，预设损失函数对bp神经网络预测模型进行损失值计算，用于实时更新训练样本，以衡量bp神经网络预测模型的预测值与实际值，优化故障判断模型，使其输出的故障原因接近洒水车本体所作业的道路交通的故障信息以及洒水车本体车载设备故障信息；
71.第四步，当故障判断模型的预测值误差小于基于实际值而预设的阈值时，结束故障判断模型训练。
72.如图4所示，车载预警控制模块连接车载mcu处理器，用于在道路故障识别控制模块输出故障原因时进行近程或远程示警，并将示警信息进行可视化，需要说明的是，车载预警控制模块包括：第二处理单元，连接车载mcu处理器以用于处理预警信息；与第二处理单元连接的信号发射单元，用于发射预警信息至显示单元；与第二处理单元连接的终端信号接收单元，用于接收洒水车本体的预警信息；与第二处理单元连接的示警单元，其中，在具体实施时，示警单元包括：led灯控子单元，用于控制连接红蓝高频爆闪灯的开关以对洒水车本体进行安全灯光示警；拨号呼叫子单元，用于洒水车本体对外进行呼叫救助；警报器，用于控制连接扬声器以对洒水车本体进行语音示警。
73.与此同时，拨号呼叫子单元包括自动呼叫子单元以及主动呼叫子单元，自动呼叫子单元由检测子单元以及第一信息发送子单元组成；主动呼叫子单元由信息触发子单元、第二信息发送子单元以及语音发送子单元组成，信息触发子单元包括内部均安装有定位器且在洒水车本体内壁固设的报警装置以及遥控报警装置。
74.如图5所示，示出了与车载mcu处理器连接的后端云平台的结构示意图，包括显示单元、语音通话单元、视屏录像单元、天气预报单元以及预警单元，其中，显示单元用于对前端数据采集模块、道路故障识别控制模块以及车载预警控制模块输出处理的信息基于app端或web端实时显示，以达到对洒水车本体的监控；语音通话单元，用于实现近地洒水车本体与远程后端云平台的语音交流；视屏录像单元，基于时序数据保存车载mcu处理器的处理变化量以实现处理变化量的回放重演，便于后台工作人员对洒水车运行信息进行回放重演；天气预报单元，用于依据气象信息动态调整洒水车本体的出勤计划，并通过后端云平台呼叫驾驶员手机，并发送短信；预警单元，用于根据洒水车本体的数据综合分析提供预警、告警以及通知消息给管理者。
75.基于上述技术构思，后端云平台依据单个洒水车本体的数据综合并将异常信息通过呼叫模块呼叫驾驶员，提醒驾驶员规范作业，例如当日计划作业区域未按时进行作业，作业区域内洒水过快，非作业区域内洒水，作业区域内洒水异常(车辆为行驶洒水)等，同时，根据全部洒水车数据综合分析提供预警、告警、通知等消息给管理者，根据洒水车作业数据综合考评驾驶员。
76.如图6所示，在本发明的一实施例中，提出本发明还包括与车载mcu处理器连接的车载电源管理模块，车载电源管理模块包括主用电池管理单元、备用电池管理单元、主用电池电压检测单元、备用电池电压检测单元以及电源开关切换单元，其中，主用电池管理单元、备用电池管理单元分别连接洒水车本体的供电输出端，用于对洒水车本体提供基础运行电源；主用电池电压检测单元的输入端与主用电池管理单元连接，输出端连接电源开关切换单元；且，备用电池电压检测单元的输入端与备用电池管理单元连接，输出端连接电源开关切换单元；用于在当洒水车本体主用电池电压低于工作设定值时，由车载mcu处理器控制电源开关切换单元将洒水车本体的供电输出端自动切换至备用电池进行供电，以保证洒水车本体工作供电的连续不间断性。
77.在本发明的一实施例中，车载mcu处理器包括mcu处理芯片以及分别与mcu处理芯片连接的存储单元、5g通讯单元以及音箱输出单元，以基于mcu处理芯片综合处理采集数据，并根据处理结果连通音箱，播放预警信息通过5g通讯单元传送至后端云平台，可以理解的是，当前端数据采集模块的采集数据归口于车载mcu处理器时，通过存储单元进行数据存储，同时，mcu处理芯片综合处理采集数据，并根据处理结果连通音箱，播放预警，例如车速过快，水箱内没有水了，水箱加满水，剩余油量过低，水站打卡成功、油站打卡成功，进入工作路段等，最后将处理后的有效数据和预警数据通过5g通讯单元传送至后端云平台。
78.需要说明的是，基于上述技术构思，本发明还包括与车载mcu处理器连接且固设于洒水车本体上的车载触摸屏，用于查阅并下载由后端云平台输入的当日洒水车本体的作业区域以及作业任务，可以理解的是，车载触摸屏选用10.1寸1080p超大触摸屏，搭载安卓操作系统，扩展性强，通过数字化管理充分提供车辆利用率，节能减排，发挥最大效能。
79.本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。