路面异物检测装置和路面异物检测系统的制作方法

1.本文涉及但不限于一种路面异物检测装置和路面异物检测系统。


背景技术：

2.近年来，我国山区高速公路建设快速发展，边坡滑坡山体落石灾害已经成为当前高速公路突出的严重灾害。由于缺乏有效的监测手段，导致边坡滑坡或落石发生时，道路受阻，高速行驶的车辆难以发现，紧急制动反应时间不足，容易发生交通事故。现有的山区高速公路设置的浆砌片石护坡、落石防护网、防落石棚等防护工程等仅是从防止落石滚落至高速公路的角度进行危害控制，未考虑到落石因某些不可控因素跨过防护蹦落至高速公路，因缺少有效的监测方式和预警，极易导致高速行驶的机动车发生交通事故。


技术实现要素：

3.以下是对本文详细描述的主题的概述。
4.本技术实施例提供了一种路面异物检测装置和路面异物检测系统，能够检测到路面上是否有落石等异物，可以有效降低因滑坡落石造成的交通事故率。
5.一种路面异物检测装置，包括：
6.装置本体，设置成安装至路面；和
7.安装至所述装置本体的异物检测模块，所述异物检测模块包括电阻检测单元，所述电阻检测单元包括可移动地安装在所述装置本体内的检测电阻，所述检测电阻设置成能在落在所述装置本体上的异物的重力作用下移动以改变与电源的通断状态。
8.该路面异物检测装置中，装置本体可安装至路面，异物检测模块可安装至装置本体，并能够对装置本体上是否有异物进行检测，其中，当有滑坡落石或其他异物落到路面异物检测装置上，即路面上有异物时，在异物的重力作用下，电阻检测单元中的检测电阻能够由与电源断开的状态切换至与电源电连接的状态，或者由与电源电连接的状态切换至与电源断开的状态，使得检测电阻所在的电路在通路和断路之间切换，电路中的电流由无变为有，或者由有变为无，这样可通过检测电阻与电源之间的通断状态来判断是否有异物落到路面上。
9.本技术实施例的路面异物检测装置，当有滑坡落石或其他异物落到路面异物检测装置上，即路面上有异物时，路面异物检测装置可检测到，以降低因滑坡落石等异物造成的交通事故率。
10.一些示例性实施例中，所述电阻检测单元还包括弹性元件，所述弹性元件的两端分别与所述装置本体和所述检测电阻相抵，
11.所述检测电阻设置成在所述弹性元件的弹力作用下自动保持与电源断开，并能在异物的重力作用下克服所述弹性元件的弹力而移动至与电源电连接；或者，所述检测电阻设置成在所述弹性元件的弹力作用下自动保持与电源电连接，并能在异物的重力作用下克服所述弹性元件的弹力而移动至与电源断开。
12.一些示例性实施例中，所述异物检测模块包括多个所述电阻检测单元，多个所述电阻检测单元的检测电阻并联连接。
13.一些示例性实施例中，多个所述电阻检测单元沿所述装置本体的长度方向和宽度方向呈矩阵排布；
14.或者，多个所述电阻检测单元沿所述装置本体的长度方向或宽度方向依次排布。
15.一些示例性实施例中，所述装置本体采用弹性材料制成。
16.一些示例性实施例中，所述装置本体的宽度设置成与路面上的车道的宽度相等，所述装置本体的长度设置成沿车道的长度方向且不大于10米。
17.一种路面异物检测系统，包括上述任一实施例提供的路面异物检测装置、计时模块和控制模块，所述控制模块设置成与所述路面异物检测装置和所述计时模块电连接，
18.所述控制模块设置成在所述路面异物检测装置检测到有异物时控制所述计时模块开始计时，并在所述计时模块的计时时长达到预设时长时判定路面上有异物。
19.该路面异物检测系统中，路面异物检测装置可检测到是否有异物落到其上，计时模块可在路面异物检测装置检测到有异物时开始计时，当计时模块的计时时长达到预设时长时，判定路面上有异物，这样避免了车辆等经过路面异物检测装置时造成的误判，提高了路面异物检测系统的准确率和使用性能。
20.一些示例性实施例中，所述路面异物检测系统还包括电流检测模块，所述电流检测模块用于检测所述路面异物检测装置的并联连接的多个检测电阻的干路上的电流值，所述控制模块设置成在所述电流检测模块检测到的电流值由第一电流值变化为第二电流值或者由第二电流值变化为第一电流值时控制所述计时模块开始计时。
21.一些示例性实施例中，所述路面异物检测装置设有多个，且设置成安装至路面的不同位置；
22.所述计时模块和所述电流检测模块均设置有多个，且多个所述路面异物检测装置、多个所述计时模块、多个所述电流检测模块一一对应，所述电流检测模块用于检测对应的所述路面异物检测装置的电流值，所述控制模块设置成在所述电流检测模块检测到的电流值由所述第一电流值变化为所述第二电流值或者由所述第二电流值变化为所述第一电流值时控制对应的所述计时模块开始计时。
23.一些示例性实施例中，所述路面异物检测系统还包括显示模块，所述显示模块位于所述路面异物检测装置的来车方向，所述显示模块与所述控制模块电连接，并设置成在所述控制模块的控制下进行“路面上有异物”的显示提醒；和/或
24.所述路面异物检测系统还包括通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块电连接，并设置成在所述控制模块的控制下将“路面上有异物”信息输出；和/或
25.所述路面异物检测系统还包括视频监控模块，所述视频监控模块与所述控制模块电连接，并能对所述路面异物检测装置进行视频监控。
26.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
27.图1为根据本技术实施例的路面异物检测装置的结构示意图；
28.图2为根据本技术实施例的路面异物检测系统的结构框图；
29.图3为根据本技术实施例的路面异物检测系统的使用状态示意图。
30.附图标记：
31.1-路面异物检测装置，11-装置本体，12-异物检测模块，121-检测电阻，122-弹性元件，123-接线端，2-计时模块，3-电流检测模块，4-控制模块，5-显示模块，6-通讯模块，7-视频监控模块。
具体实施方式
32.下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
33.本技术实施例提供了一种路面异物检测装置1，如图1所示，该路面异物检测装置1包括装置本体11和异物检测模块12，装置本体11设置成可安装至路面；异物检测模块12安装至装置本体11的异物检测模块12，并设置成检测装置本体11上是否落有异物。
34.该路面异物检测装置1中，装置本体11可安装至路面，如可以铺设且固定在路面上。异物检测模块12可安装至装置本体11，并能够对装置本体11上是否有异物进行检测，这样当有滑坡落石或其他异物落到路面异物检测装置1上，即路面上有异物时，路面异物检测装置1可检测到，以降低因滑坡落石等异物造成的交通事故率。
35.一些示例性实施例中，如图1所示，异物检测模块12包括电阻检测单元，电阻检测单元包括检测电阻121，检测电阻121可移动地安装在装置本体11内，检测电阻121设置成能在落在装置本体11上的异物的重力作用下移动，以改变与电源的通断状态。
36.当有滑坡落石或其他异物落到路面异物检测装置1上，即路面上有异物时，在异物的重力作用下，电阻检测单元12中的检测电阻121能够由与电源断开的状态切换至与电源电连接的状态，或者由与电源电连接的状态切换至与电源断开的状态，使得检测电阻121所在的电路在通路和断路之间切换，电路中的电流由无变为有，或者由有变为无，这样当路面上有异物时，路面异物检测装置1可通过检测电阻121与电源之间的通断状态(如电路中是否有电流等)来判断是否有异物落到路面上，以降低因滑坡落石等异物造成的交通事故率。
37.一些示例性实施例中，如图1所示，电阻检测单元还包括弹性元件122，弹性元件122的两端分别与装置本体11和检测电阻121相抵，检测电阻121设置成在弹性元件122的弹力作用下自动保持与电源断开，并能在异物的重力作用下克服弹性元件122的弹力而移动至与电源电连接。
38.没有异物落到路面异物检测装置1上时，检测电阻121可在弹性元件122的弹力作用下自动保持与电源断开，此时检测电阻121所在的电路为断路，电路中无电流；有异物落到路面异物检测装置1上时，在异物的重力作用下，电路可克服弹性元件122的弹力而移动至与电源电连接，此时检测电阻121所在的电路为通路，电路中有电流。因此可通过检测路面异物检测装置1所在的电路有无电流，即可获知路面异物检测装置1上是否有异物，并进一步获知路面上是否有异物。
39.当然，检测电阻121也可以设置成在弹性元件122的弹力作用下自动保持与电源电连接，并在异物的重力作用下克服弹性元件122的弹力而移动至与电源断开。
40.一些示例性实施例中，异物检测模块12包括多个电阻检测单元，多个电阻检测单元的检测电阻121并联连接。
41.异物检测模块12中的多个电阻检测单元的检测电阻121并联连接，这样任一检测电阻121所在的电路通路即可检测到电流，提高了路面异物检测装置1的检测精度。
42.一些示例性实施例中，多个电阻检测单元沿装置本体11的长度方向和宽度方向呈矩阵排布，即多个电阻检测单元沿装置本体11的长度方向排成多行，沿沿装置本体11的宽度方向排成多列。
43.多个电阻检测单元沿装置本体11的长度方向和宽度方向呈矩阵排布，这样多个电阻检测单元可进行较大范围的检测，有助于提高路面异物检测装置1的检测范围和准确度。
44.当然，多个电阻检测单元也可以设置成沿装置本体11的长度方向或宽度方向依次排布，即多个电阻检测单元沿装置本体11的长度方向排成一行，或者沿装置本体11的宽度方向排成一列。
45.一些示例性实施例中，弹性元件122可为弹簧。图1所示的示例中，电阻检测单元包括两个弹簧，两个弹簧分别抵在检测电阻121的两端。
46.如图1所示，检测电阻121的两端设有接线端123，可用于与电源的正极(图1中用符号“ ”表示)和负极(图1中用符号
“‑”
表示)连接。在弹簧的作用下，检测电阻121两端的接线端123未与电源的正负极连接；在受到荷载(如有异物落到装置本体11上时)时，检测电阻121两端的接线端123会与电源的正负极连接。
47.一些示例性实施例中，多个电阻检测单元的检测电阻121的阻值可设置成相等或不等。
48.应当理解，异物检测模块12还可以是上述的电阻检测单元外的其他结构，如：异物检测模块12可以包括压电检测模块或应变检测模块，当有异物落到路面异物检测装置1上时，压电检测模块或应变检测模块的电阻值发生变化，进而导致所在电路的电流值发生变化，因此可通过检测异物检测模块12所在电路中电阻值或电流值或电压值的变化，获知路面异物检测装置1上是否有异物，并进一步获知路面上是否有异物。
49.一些示例性实施例中，装置本体11采用弹性材料制成。
50.装置本体11采用材料制成，使得异物落到装置本体11上时，装置本体11可发生弹性变形并将力传递至异物检测模块12，以便异物检测模块12检测到路面异物检测装置1上是否有异物。
51.一些示例性实施例中，如图3所示，装置本体11的宽度w设置成与路面上的车道(如车道w1)的宽度大致相等，装置本体11的长度l设置成沿车道的长度方向(图3中的左右方向)且不大于10米。如装置本体11的长度l可设置2米。
52.装置本体11的宽度w与路面上的车道的大致宽度相等，以便对路面异物检测装置1能够对整个车道宽度范围内是否有异物进行检测。装置本体11的长度不大于10米，避免了装置本体11的长度过长导致的车辆经过路面异物检测装置1所需的时间增大，以致为了避免将经过的车辆误判为滑坡落石等异物，需要异物检测模块12在较长时间内持续检测到有异物时才能判定路面上有滑坡落石等异物，影响路面上异物检测及判断的及时性，造成还未判断出路面上是否有滑坡落石等异物，下一车辆可能已经经过该路面异物检测装置1。
53.应当理解，装置本体11的宽度w和长度l不限于上述范围，可根据实际需要进行调整。
54.如图2所示，本技术实施例还提供了一种路面异物检测系统，包括上述任一实施例
提供的路面异物检测装置1、计时模块2和控制模块4，控制模块4设置成与路面异物检测装置1和计时模块2电连接。
55.控制模块4设置成在路面异物检测装置1检测到有异物时控制计时模块2开始计时，并在计时模块2的计时时长达到预设时长时判定路面上有异物。
56.该路面异物检测系统中，路面异物检测装置1可检测到是否有异物落到其上，计时模块2可在路面异物检测装置1检测到有异物时开始计时，当计时模块2的计时时长达到预设时长时，判定路面上有滑坡落石等异物，这样避免了车辆等经过路面异物检测装置1时造成的误判，提高了路面异物检测系统的准确率和使用性能。
57.一些示例性实施例中，如图2所示，路面异物检测系统还包括电流检测模块3，电流检测模块3用于检测路面异物检测装置1的并联连接的多个检测电阻121的干路上的电流值，控制模块4设置成在电流检测模块3检测到的电流值由第一电流值变化为第二电流值或者由第二电流值变化为第一电流值时控制计时模块2开始计时。其中，第一电流值可为0，第二电流值可大于0。
58.路面异物检测装置1中，异物检测模块12包括多个电阻检测单元，且多个电阻检测单元的检测电阻121并联连接，电流检测模块3可检测并联连接的多个检测电阻121的干路上的电流值，这样当电流检测模块3检测到电流值为0时，说明没有异物落到路面异物检测装置1上，进而得知路面上没有异物；当电流检测模块3检测到电流值大于0时，说明有异物落到路面异物检测装置1上，此时计时模块2开始计时，若在预设时长内电流检测模块3持续检测到电流值大于0，进而得知路面上有异物，防止将经过的车辆误判为异物。
59.一些示例性实施例中，路面异物检测装置1设有多个，且设置成安装至路面的不同位置，如安装在路面的不同车道上或者安装在同一车道的不同位置处。
60.计时模块2和电流检测模块3均设置有多个，且多个路面异物检测装置1、多个计时模块2、多个电流检测模块3一一对应，电流检测模块3用于检测对应的路面异物检测装置1的电流值，控制模块4设置成在电流检测模块3检测到的电流值由第一电流值变化为第二电流值或者由第二电流值变化为第一电流值时控制对应的计时模块2开始计时。
61.每个电流检测模块3可用于检测相对应的路面异物检测装置1的电流值(即路面异物检测装置1的并联连接的多个检测电阻121的干路上的电流值)，计时模块2可用于在相应地电流检测模块3检测到的电流值大于0时开始计时，并且电流检测模块3检测到电流值大于0的持续时长达到预设时长内，得知对应的路面异物检测装置1上有异物，进而得知路面上有异物，并且可根据路面异物检测装置1的位置，获知异物所在的位置。
62.一些示例性实施例中，如图2所示，路面异物检测系统还包括显示模块5，显示模块5位于路面异物检测装置1的来车方向，显示模块5与控制模块4电连接，并设置成在控制模块4的控制下进行“路面上有异物”的显示提醒。其中，该显示模块5可为显示屏。
63.在异物检测装置的来车方向上，距离异物检测中在设定距离处可设有显示模块5，这样控制模块4识别出路面上有滑坡落石等异物时，可在显示装置上进行显示，提醒即将驶来的车辆司机前方路面有异物。
64.一些示例性实施例中，如图2所示，路面异物检测系统还包括通讯模块6，通讯模块6与控制模块4电连接，并设置成在控制模块4的控制下将“路面上有异物”信息输出。其中，该通讯模块6可为无线传输通讯模块6。
65.控制模块4识别路面上有滑坡落石等异物，并根据路面异物检测装置1判断出异物的位置时，可通知管理部门(如该路段管理人员)，以便对异物进行处理。
66.一些示例性实施例中，如图2所示，路面异物检测系统还包括视频监控模块7，视频监控模块7与控制模块4电连接，并能对路面异物检测装置1进行视频监控。
67.在将路面上有异物以及异物的位置等信息通知该路段管理人员，该路段管理人员可通过查看该路段的实时视频监控查看落石的情况并进行处理。
68.通过设置显示模块5、通讯模块6和视频监控模块7，可在检测到异物后，第一时间得知异物的具体位置，并提前预警提示，同时通知管理部门，可以有效降低因滑坡落石造成的交通事故率。
69.下面结合附图说明本技术实施例的路面异物检测系统的工作原理及工作过程。
70.图3以双向四车道(w1、w2、w3、w4)的高速路段为例进行描述，其中设置了八个路面异物检测装置(a、b、c
……
h)，每个路面异物检测装置中的电流值为为ia、ib、ic……
ih，其中每个路面异物检测装置内部设有n(n≥2)个电阻检测单元，n个电阻检测单元中的n个电阻的阻值分别为r1、r2、r3……rn
。
71.一、被监测路段上无机动车驶过且无落石
72.路面异物检测装置中的每个电阻在弹簧的作用下与电源的正负极断开，整个路面异物检测装置的电路断开。此时各路面异物检测装置中的电流：
73.ia＝0(a)；ib＝0(a)；ic＝0(a)；id＝0(a)；ie＝0(a)；if＝0(a)；ig＝0(a)；ih＝0(a)
74.电流检测模块未检测到电流值，计时模块未开始工作。
75.二、机动车驶过被监测路段
76.如机动车驶过图3中路面异物检测装置a和b所在的车道w1时，因受到重力荷载，路面异物检测装置a和b中受到压力的电阻克服弹簧的弹性势能，接入电路，电路中产生电流。设电路中电流为i，i值由下式决定：
[0077][0078]
电路中的总电阻为r，r值由下式决定：
[0079][0080]
此过程中各路面异物检测装置中的电流状态：
[0081]
(1)机动车驶入路面异物检测装置a所在的区域至驶离路面异物检测装置a所在的区域
[0082][0083]
ib＝0(a)；ic＝0(a)；id＝0(a)；ie＝0(a)；if＝0(a)；ig＝0(a)；ih＝0(a)
[0084]
路面异物检测装置a对应的电流检测模块检测到电流后，计时模块开始计时。在此过程中，接入电路中的电阻的个数由0增加到m后，很快又由m减少至0，所以电流在被触发后消失，计时时间不超过预设时长，控制模块不判定为落石。
[0085]
(2)机动车驶入路面异物检测装置b所在的区域至驶离路面异物检测装置b所在的区域
[0086][0087]
ia＝0(a)；ic＝0(a)；id＝0(a)二ie＝0(a)；if＝0(a)；ig＝0(a)二ih＝0(a)
[0088]
路面异物检测装置b对应的电流检测模块检测到电流后，计时模块开始计时。在此过程中，接入电路中的电阻的个数由0增加到m后，很快又由m减少至0，所以电流在被触发后消失，计时时间不超过预设时长，控制模块不判定为落石。
[0089]
三、有落石发生在被监测路段
[0090]
如落石滚落至路面异物检测装置a处静止。因受到落石的重力荷载，路面异物检测装置a中受到压力的电阻克服弹簧的弹性势能，接入电路，电路中产生电流。设电路中的电流为i，i值由下式决定：
[0091][0092]
电路中的总电阻为，r值由下式决定：
[0093][0094]
此状态下中各路面异物检测装置中的电流值：
[0095][0096]
ib＝0(a)；ic＝0(a)；id＝0(a)；ie＝0(a)；if＝0(a)；ig＝0(a)；ih＝0(a)
[0097]
路面异物检测装置a对应的电流检测模块检测到电流后，计时模块开始计时。因落石静止不动，所以在落石静置在路面的状态下，接入电路的电阻会保持接入状态，预设电阻接入电路的个数为k个，在计时模块计时过程中，该k个电阻会持续接入电路，所以电路中产生的电流也会持续，当计时模块计时到达预设时长后，控制模块判断为有落石，并控制该路段之前一定距离的显示模块显示“前方落石预警”，提醒即将驶来的车辆；控制模块识别电流被持续触发的路面异物检测装置的编号a，将落石的具体位置通知该路段管理人员，该路段管理人员通过查看该路段的实时视频监控进行查看落石情况并进行处理。
[0098]
四、本技术实施例的路面异物检测系统进行落石监测判断的流程如下：
[0099]
步骤1、定义时刻t，并初始化t＝1；
[0100]
步骤2、电流检测模块在t时刻获取电流值i(t)并传递给控制模块；
[0101]
步骤3、控制模块判断电流值i(t)是否超过0a，若超过，则执行步骤4；否则，将t 1赋值给t，并返回步骤2；
[0102]
步骤4、定义当前计时时刻为t，并初始化t＝1；
[0103]
步骤5、控制模块判断相邻时刻的电流值i(t 1)是否超过0a，若超过，则令t 1赋值给t后，执行步骤6；否则，令t＝0，并返回步骤1；
[0104]
步骤6、判断t》tmax是否成立，若成立，则执行步骤7；否则，返回步骤5；其中，tmax表示预设时长；
[0105]
步骤7、控制模块控制该路段之前一定距离的显示模块显示“前方落石预警”，提醒即将驶来的车辆；控制模块识别电流被持续触发的路面异物检测装置的编号，将落石具体位置通知该路段管理人员，该路段管理人员通过查看该路段的实时视频监控进行查看落石
情况并进行处理。
[0106]
综上所述，本技术实施例提供了一种路面异物检测装置和路面异物检测系统，可用于高速公路落石预警，可设置在落石常发路段。该路面异物检测系统由路面异物检测装置、电流检测模块、计时模块、控制模块、视频监控模块、显示模块和通讯模块组成，能够有效监测高速公路落石情况，并及时给予预警，从而提升高速公路交通安全，减少事故发生率。此外，本技术实施例的路面异物检测系统的集成性强、可移植性强、适应性强，可通过改变应路面异物检测装置的装置本体的长宽以适应不同交通场景的落石监测、违法停车监测、前方堵车预警等。
[0107]
虽然本技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本技术而采用的实施方式，并非用以限定本技术。任何本技术所属领域内的技术人员，在不脱离本技术所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。