本發(fā)明屬于道路鋪設(shè)，更具體地說，尤其涉及一種智能化市政園林道路鋪設(shè)方法。

背景技術(shù)：

1、市政園林道路鋪設(shè)涉及設(shè)計(jì)和施工，以滿足美觀和功能需求。首先，設(shè)計(jì)包括道路布局、材料選擇和排水系統(tǒng)規(guī)劃。施工步驟從清除植被、準(zhǔn)備基礎(chǔ)土壤開始，然后鋪設(shè)基礎(chǔ)層(如碎石或砂礫)，最后進(jìn)行鋪裝。常用材料有透水磚、石板等，既考慮耐用性，又注重景觀效果。完成后，綠化和排水系統(tǒng)的設(shè)置是關(guān)鍵，旨在增強(qiáng)道路的美觀和防止積水問題。定期養(yǎng)護(hù)確保道路長期穩(wěn)定和美觀。

2、智能化是指事物在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下，所具有的能滿足人的各種需求的屬性，智能化是現(xiàn)代人類文明發(fā)展的趨勢，隨著智能制造的大力推進(jìn)，制造業(yè)智能化將提高制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效率和技術(shù)創(chuàng)新能力，成為我國經(jīng)濟(jì)增長的新動(dòng)力。然而，智能化對經(jīng)濟(jì)增長的影響機(jī)理尚不明確，其影響程度也有待實(shí)證檢驗(yàn)。以工業(yè)機(jī)器人為代表的智能技術(shù)逐漸滲透到企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)增長。具體而言，一是作為新的生產(chǎn)要素，智能技術(shù)有利于提高生產(chǎn)效率；二是智能化通過提升勞動(dòng)力技能水平和促進(jìn)生產(chǎn)要素優(yōu)化配置兩個(gè)方面，提高生產(chǎn)效率。

3、智能化施工代表了建筑行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)步，通過先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備提升施工效率和質(zhì)量，通過智能化施工，工程項(xiàng)目能夠在更短時(shí)間內(nèi)完成，并且達(dá)到更高的施工標(biāo)準(zhǔn)，為道路建設(shè)和維護(hù)帶來顯著的效率和質(zhì)量提升。

4、然而現(xiàn)有技術(shù)存在一些問題：對建筑施工來說，智能化的前提是實(shí)現(xiàn)對施工的模型搭建，而對于施工模型的搭建的前提又是對于施工參數(shù)進(jìn)行采集，并且在進(jìn)行智能化的施工的過程中，對于控制調(diào)節(jié)又尤其的重要，現(xiàn)有的技術(shù)中，智能化的施工，僅僅是利用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行操作，對于各種數(shù)據(jù)信息的采集和處理，以及對施工過程的控制較為簡單，甚至是任然需要人工進(jìn)行控制調(diào)節(jié)等問題，因此我們提出一種智能化市政園林道路鋪設(shè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種智能化市政園林道路鋪設(shè)方法，通過傳感器采集數(shù)據(jù)信息，并且對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，便于根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行施工和控制，從而提高施工的精準(zhǔn)度，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制調(diào)節(jié)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種智能化市政園林道路鋪設(shè)方法，包括如下步驟：

3、s1、采集道路的基本信息：通過傳感器對市政園林的道路進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，通過激光掃描儀、攝影測量系統(tǒng)或地面雷達(dá)對市政園林的道路采集數(shù)據(jù)信息；

4、s2、接收傳感器采集的數(shù)據(jù)信息：計(jì)算機(jī)通過通訊設(shè)備對傳感器采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并且對接收的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

5、且對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括有以下步驟：

6、s201、將接收的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；

7、s202、對數(shù)字信息進(jìn)行異常檢測，并且將異常的數(shù)字信息進(jìn)行剔除，再通過平均數(shù)進(jìn)行填充；

8、s203、對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息進(jìn)行濾波處理，提高數(shù)字信息的精準(zhǔn)度；

9、s3、將數(shù)字信息輸入bim進(jìn)行建模：根據(jù)bim建模，模擬市政園林道路鋪設(shè)參數(shù)，并且將bim建模生成的參數(shù)信息通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)傳輸給自動(dòng)化設(shè)備；

10、s4、自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行鋪設(shè)市政園林道路：自動(dòng)化設(shè)備接收bim建模生成的參數(shù)信息后，進(jìn)行自動(dòng)化的鋪設(shè)市政園林道路，并且在鋪設(shè)的時(shí)候通過激光檢測儀檢測市政園林道路鋪設(shè)的厚度和寬度；

11、s5、pid控制調(diào)節(jié)鋪設(shè)市政園林道路過程：根據(jù)激光檢測儀檢測市政園林道路鋪設(shè)的厚度和寬度的參數(shù)和bim建模生成的參數(shù)信息進(jìn)行比對，然后反饋調(diào)節(jié)自動(dòng)化設(shè)備的鋪設(shè)市政園林道路的參數(shù)，使得自動(dòng)化設(shè)備鋪設(shè)的市政園林道路符合bim建模生成的參數(shù)信息。

12、優(yōu)選的，所述s1中的激光掃描儀的安裝使用步驟如下：

13、將激光掃描儀安裝在市政園林的道路兩旁，并且在市政園林道路的轉(zhuǎn)角處的外圈安裝激光掃描儀，確保覆蓋整個(gè)路面；

14、啟動(dòng)設(shè)備，激光掃描儀會(huì)發(fā)射激光束，測量激光束反射回來的時(shí)間，計(jì)算路面高度和形狀；

15、數(shù)據(jù)處理，將掃描結(jié)果傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，生成高精度的激光三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分析路面情況；

16、攝影測量系統(tǒng)的使用步驟如下：

17、在市政園林道路的不同角度設(shè)置多個(gè)相機(jī)，覆蓋整個(gè)路面區(qū)域；

18、相機(jī)同時(shí)拍攝多張重疊的高分辨率照片；

19、圖像處理，將照片輸入到計(jì)算機(jī)的軟件中，通過圖像匹配和三維重建算法生成詳細(xì)的路面模型；

20、地面雷達(dá)的使用步驟如下：

21、將地面雷達(dá)設(shè)備安裝在道路鋪設(shè)車輛或推車上，并且使得道路鋪設(shè)車輛或推車在需要鋪設(shè)的路徑上進(jìn)行行走；

22、進(jìn)行雷達(dá)掃描，雷達(dá)發(fā)射電磁波穿透路面，并接收反射回來的信號；

23、數(shù)據(jù)分析，將接收到的反射信號數(shù)據(jù)處理，分析路面結(jié)構(gòu)、層厚和潛在的缺陷。

24、優(yōu)選的，所述三維重建算法用于將相機(jī)拍攝的高分辨率照片進(jìn)行轉(zhuǎn)換成圖片三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并且將圖片三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)與激光三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，獲取市政園林道路的精準(zhǔn)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

25、所述高分辨率照片進(jìn)行轉(zhuǎn)換成圖片三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟如下：

26、s101、獲取圖像：從兩個(gè)或更多相機(jī)中拍攝市政園林道路的多個(gè)視角圖像；

27、s102、圖像匹配：使用特征匹配算法找到不同視角圖像中的相同特征點(diǎn)；

28、s103、深度計(jì)算：通過比較視差，即兩個(gè)視角圖像中相同點(diǎn)的位置差異，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的深度信息；

29、s104、構(gòu)建點(diǎn)云：將深度信息與二維圖像坐標(biāo)結(jié)合，生成三維點(diǎn)云；

30、s105、重建模型：將圖片三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)與激光三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并且創(chuàng)建三維網(wǎng)格模型，并進(jìn)行平滑和優(yōu)化。

31、優(yōu)選的，所述視角圖像中每個(gè)點(diǎn)的深度信息的計(jì)算如下：

32、設(shè)定兩個(gè)相機(jī)拍攝同一位置，分別為左相機(jī)和右相機(jī)，兩個(gè)相機(jī)的光軸平行，相機(jī)間的距離為b，即基線長度，在左圖像和右圖像中，某一點(diǎn)的視差為d，深度z通過以下公式計(jì)算：

33、其中，z是計(jì)算點(diǎn)的深度，即從相機(jī)到場景中計(jì)算點(diǎn)的距離；b是兩個(gè)相機(jī)之間的基線距離，即相機(jī)間的距離；f是攝像機(jī)的焦距，并且fe為焦距誤差，且fe的計(jì)算公式為px和py是像素在x和y方向上的尺寸，f·fe是校正后的焦距，dc是經(jīng)過校正和濾波的視差值，減小噪聲和偽影的影響，db是視差偏差，用于補(bǔ)償系統(tǒng)誤差或測量誤差，δd是根據(jù)局部視差變化進(jìn)行的動(dòng)態(tài)調(diào)整值，a為環(huán)境引起的誤差和環(huán)境適應(yīng)性因子，n是噪聲模型項(xiàng)，用于校正傳感器噪聲。

34、優(yōu)選的，所述s2中的異常檢測通過孤立森林算法孤立數(shù)字信息點(diǎn)的容易程度來判斷是否為異常；

35、期望路徑長度e(h(x))的計(jì)算如下：

36、其中，h(x)是一個(gè)數(shù)字信息點(diǎn)x從根節(jié)點(diǎn)到達(dá)其葉子節(jié)點(diǎn)的路徑長度，路徑長度指的是經(jīng)過的切分步驟數(shù)，n是數(shù)字信息的樣本總數(shù)；c是孤立樹的深度，且與樣本總數(shù)n有關(guān)，并且n的計(jì)算公式如下：

37、

38、是用于調(diào)整的因子，β是一個(gè)調(diào)整系數(shù)，用于控制數(shù)據(jù)量對期望路徑長度的影響，β設(shè)置為一個(gè)常數(shù)0.5；是對樣本量的調(diào)整因子，考慮了數(shù)據(jù)集的規(guī)模和樣本間的關(guān)系，其中γ是歐拉常數(shù)，設(shè)為0.5772；

39、孤立森林通過計(jì)算每個(gè)數(shù)字信息點(diǎn)的異常分?jǐn)?shù)來進(jìn)行異常檢測，異常分?jǐn)?shù)s(x)是通過以下公式計(jì)算的：

40、異常分?jǐn)?shù)的范圍是[0，1]，分?jǐn)?shù)越接近1，表示數(shù)字信息點(diǎn)越可能是異常的。

41、優(yōu)選的，所述異常檢測后將異常的數(shù)字信息點(diǎn)進(jìn)行剔除，并且對剔除后的空缺位置進(jìn)行平均數(shù)進(jìn)行填充；

42、且平均數(shù)的計(jì)算如下所示：

43、

44、其中，d為計(jì)算后填充的數(shù)字信息，w為權(quán)重值，xi為非異常數(shù)字信息，m為正常的數(shù)字信息的總數(shù)，λ為引入的誤差值；

45、且誤差值λ的計(jì)算公式如下：

46、其中，為正常的數(shù)字信息的權(quán)值下計(jì)算的總數(shù)，為異常的數(shù)值信息的權(quán)值下計(jì)算的總數(shù)，且n是數(shù)字信息的樣本總數(shù)。

47、優(yōu)選的，所述s4中的激光檢測儀對鋪設(shè)的市政園林道路的厚度和寬度的檢測計(jì)算如下所示：

48、市政園林道路的厚度和寬度的計(jì)算如下所示：

49、

50、且在進(jìn)行厚度測量的時(shí)候，設(shè)定鋪設(shè)前厚度的數(shù)據(jù)為hq，鋪設(shè)后厚度的數(shù)據(jù)為hh，則鋪設(shè)的厚度為h＝hq-hh；

51、同理，在進(jìn)行寬度測量的時(shí)候，設(shè)定鋪設(shè)后左側(cè)邊緣的數(shù)據(jù)為lz，鋪設(shè)后右側(cè)的數(shù)據(jù)為ly，則鋪設(shè)的寬度為l＝lz-ly。

52、優(yōu)選的，所述s5中的pid控制調(diào)節(jié)的計(jì)算公式如下所示：

53、

54、其中，kp(t)是比例增益，ki(t)是積分增益，積分部分累積過去的誤差，消除穩(wěn)態(tài)誤差，kd(t)是微分增益，微分部分預(yù)測誤差的變化，減少系統(tǒng)振蕩，e(t)是當(dāng)前誤差，通過以下公式計(jì)算：

55、e(t)＝e1(t)-e2(t)，其中，e1(t)為鋪設(shè)后激光檢測儀采集的寬度或者厚度數(shù)據(jù)，e2(t)是bim建模生成的參數(shù)信息；

56、在控制器中加入自適應(yīng)算法，根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)自動(dòng)調(diào)整pid參數(shù)，使用最優(yōu)化算法或機(jī)器學(xué)習(xí)方法動(dòng)態(tài)調(diào)整：

57、

58、其中，和是根據(jù)誤差和誤差變化率動(dòng)態(tài)調(diào)整pid增益的函數(shù)。

59、優(yōu)選的，所述s5中的自動(dòng)化設(shè)備鋪設(shè)市政園林道路的步驟如下：

60、準(zhǔn)備工作：清理和整平施工區(qū)域，標(biāo)記道路線型；

61、鋪設(shè)底層：使用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行底層材料的鋪設(shè)和壓實(shí)；

62、鋪設(shè)中層：自動(dòng)化設(shè)備鋪設(shè)中層材料，確保均勻厚度；

63、壓實(shí)：使用自動(dòng)化壓路機(jī)進(jìn)行材料壓實(shí)，確保路面平整；

64、修整：使用自動(dòng)化設(shè)備對路面進(jìn)行修整和修補(bǔ)，處理邊角和接縫；

65、標(biāo)線和標(biāo)識：自動(dòng)化設(shè)備噴涂道路標(biāo)線和設(shè)置交通標(biāo)識。

66、優(yōu)選的，所述鋪設(shè)底層的時(shí)候，根據(jù)地面雷達(dá)設(shè)備采集的路面結(jié)構(gòu)、層厚和潛在的缺陷，包括有路面基層沉降和積水問題進(jìn)行相應(yīng)的改造；

67、對于路面基層沉降通過土壤改良和基礎(chǔ)層設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行改進(jìn)鋪設(shè)：

68、土壤加固：使用化學(xué)穩(wěn)定劑或物理方法加固基礎(chǔ)土壤；化學(xué)穩(wěn)定劑包括有石灰和瀝青乳液，物理方法包括有深層攪拌；

69、厚度優(yōu)化：根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件，合理設(shè)置基層的厚度，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；

70、壓實(shí)度控制：確?；鶎硬牧显谑┕み^程中充分壓實(shí)，以減少沉降潛力，使用自動(dòng)化壓實(shí)設(shè)備進(jìn)行均勻壓實(shí)；

71、分層施工：將基層材料分層鋪設(shè)和壓實(shí)，每層厚度控制在合理范圍內(nèi)，以確保每層的均勻性和穩(wěn)定性；

72、對于路面基層積水通過排水改進(jìn)和排水系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行改進(jìn)鋪設(shè)

73、排水改進(jìn)：提高土壤的排水能力，防止水分過多引起的沉降，通過設(shè)置排水系統(tǒng)或土壤改性技術(shù)改善土壤結(jié)構(gòu)；

74、設(shè)置排水管道：安裝排水管道和集水井，防止水分積聚導(dǎo)致基層沉降；

75、濾層和排水層：在基層和面層之間設(shè)置濾層或排水層，以有效排除積水。

76、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

77、本發(fā)明在通過傳感器實(shí)現(xiàn)對路基進(jìn)行掃描檢測，便于獲取路基的各種參數(shù)信息，并且采用多種傳感器設(shè)備獲取不同的參數(shù)信息，尤其是對路基進(jìn)行三維建模，采用激光掃描儀和攝影測量系統(tǒng)分別進(jìn)行獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，并且將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再將兩種三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高路基的三維建模精準(zhǔn)度，以及通過地面雷達(dá)分析路面結(jié)構(gòu)、層厚和潛在的缺陷，便于獲取路基的內(nèi)部情況，便于在鋪設(shè)的時(shí)候進(jìn)行修補(bǔ)和改進(jìn)；

78、為了提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，通過預(yù)處理對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，尤其是對數(shù)字信息的異常進(jìn)行檢測，通過孤立森林對數(shù)字信息的異常進(jìn)行判定，并且在進(jìn)行孤立森林對數(shù)字信息進(jìn)行異常檢測的時(shí)候，引入調(diào)整因子，便于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的計(jì)算數(shù)字信息的異常情況，并且對于剔除的異常數(shù)字信息，通過插入均值，保持?jǐn)?shù)字信息的精準(zhǔn)度；

79、以及在自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候，通過激光檢測儀對鋪設(shè)的材料進(jìn)行厚度和寬度進(jìn)行檢測，且檢測后的數(shù)據(jù)信息與bim建模生成的參數(shù)信息進(jìn)行比較，并且通過pid控制實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)鋪設(shè)情況，完成自動(dòng)化的市政園林道路鋪設(shè)。

80、通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。