本發(fā)明涉及道路檢測數(shù)據(jù)的工程應(yīng)用，尤其涉及一種瀝青路面雨季小修預(yù)警系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
：公路路況自動化快速檢測目前已在全國干線公路養(yǎng)護(hù)管理檢查(“國檢”)及各省份公路管理者的養(yǎng)護(hù)管理工作當(dāng)中進(jìn)行了大量應(yīng)用，其檢測數(shù)據(jù)主要用于路網(wǎng)級的路況性能評價(jià)，為道路管理者養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策的制定提供了技術(shù)參考。但總體來說，在公路路況自動化快速檢測數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，還存在以下缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集、分析成本較大，但對數(shù)據(jù)的挖掘還不夠深入，數(shù)據(jù)成果形式主要還為較粗放的路況評定數(shù)據(jù)；應(yīng)用對象單一，對路網(wǎng)級的道路管理者有一定幫助，但對道路養(yǎng)護(hù)一線單位的作用不大。因此，為了克服上述缺點(diǎn)，對道路路面病害數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入挖掘和分析，運(yùn)用大數(shù)據(jù)的思維和分析方法，對雨季瀝青路面坑槽形成的影響因素進(jìn)行分析，對與其正相關(guān)的影響因素，建立了雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型方程和雨季小修(坑槽修補(bǔ))指數(shù)，并進(jìn)一步建立雨季小修預(yù)警系統(tǒng)，以向道路養(yǎng)護(hù)一線單位進(jìn)行推送預(yù)警，便于道路養(yǎng)護(hù)一線單位提前做好人員、技術(shù)、設(shè)備、物資和預(yù)案準(zhǔn)備，建立精細(xì)化養(yǎng)護(hù)管理。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，有必要提供一種瀝青路面雨季小修預(yù)警系統(tǒng)及其方法。一種瀝青路面雨季小修預(yù)警系統(tǒng)，包括路面病害識別模塊、路面病害數(shù)據(jù)庫、雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模塊、雨季小修預(yù)警模塊、移動終端；路面病害識別模塊用于識別瀝青路面圖片中的病害信息，并將識別后的信息存儲于路面病害數(shù)據(jù)庫中，雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模塊讀取路面病害數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)歷史雨季降水量、歷史雨季月均交通量，通過回歸分析方法，建立雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型，建立雨季小修指數(shù)和指數(shù)分級；雨季小修預(yù)警模塊根據(jù)將到來的雨季降水量、雨季月均交通量數(shù)據(jù)和上一年度路段單位車道公里的病害規(guī)?？偭?，預(yù)估當(dāng)年雨季坑槽修補(bǔ)率，并將當(dāng)年雨季坑槽修補(bǔ)率與上一年度雨季坑槽修補(bǔ)率進(jìn)行比較，當(dāng)比較值超過設(shè)定值時(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)對移動終端進(jìn)行預(yù)警。所述的系統(tǒng)還包括道路綜合檢測車，道路綜合檢測車用于采集瀝青路面圖片。一種瀝青路面雨季小修預(yù)警方法：1)路面病害識別模塊對瀝青路面圖片中的病害逐一進(jìn)行拉框識別，以確定路面病害的尺寸、類型及嚴(yán)重程度；對病害拉框識別的尺寸進(jìn)行計(jì)算，病害尺寸計(jì)算方法為：裂縫類病害計(jì)算拉框?qū)蔷€的長度作為裂縫的長度，修補(bǔ)類病害計(jì)算拉框長度和寬度，得出病害面積；2)路面病害識別模塊將計(jì)算后的路面病害數(shù)據(jù)保存于路面病害數(shù)據(jù)庫中；路面病害數(shù)據(jù)庫對每一個(gè)存儲的路面病害數(shù)據(jù)分別建立標(biāo)簽，所述的標(biāo)簽包括路面病害位置、尺寸、類型、嚴(yán)重程度，從而建立路面病害數(shù)據(jù)庫；3)以雨季降水量、雨季月均交通量、路段上一年度病害規(guī)?？偭孔鳛橛昙緸r青路面坑槽的形成原因；采用多元多項(xiàng)式回歸分析，建立雨季坑槽修補(bǔ)率與雨季降水量、雨季交通量和上一年度的病害規(guī)?？偭恐g回歸方程，作為雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型；4)收集即將到來的雨季降水量、雨季月均交通量數(shù)據(jù)，從路面病害數(shù)據(jù)庫中查找上一年度路段單位車道公里的病害規(guī)模總量數(shù)據(jù)；通過雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型，預(yù)測雨季坑槽修補(bǔ)率；利用路面病害數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)上一年度雨季坑槽修補(bǔ)率，將坑槽修補(bǔ)率的增長率定義為雨季小修指數(shù)，并對指數(shù)進(jìn)行分級；5)根據(jù)得到的雨季小修指數(shù)及分級信息進(jìn)行瀝青路面雨季小修預(yù)警，在雨季前，通過無線網(wǎng)絡(luò)向移動終端發(fā)布雨季小修指數(shù)及分級信息，對雨季小修壓力進(jìn)行預(yù)警。優(yōu)選的，所述步驟1)具體方法為：依據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》JTGH20-2007，對路面圖片中發(fā)現(xiàn)的路面病害尺寸、范圍通過拉框的方式進(jìn)行確定，對病害類型、嚴(yán)重程度進(jìn)行標(biāo)識，對拉框面積或長度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為：裂縫類病害計(jì)算拉框?qū)蔷€的長度作為裂縫的長度，修補(bǔ)類病害計(jì)算拉框長度和寬度，得出病害面積；并對拉框痕跡、面積或長度進(jìn)行保存。優(yōu)選的，所述的回歸方程為：yn=a0+(a1x1+a2x2x3+a3x3n-1)2]]>yn表示該路段第n年度的雨季坑槽修補(bǔ)率(m2/車道公里)；a0、a1、a2、a3為參數(shù)；x1代表雨季月份路段所屬地區(qū)降水總量(mm)；x2代表雨季月份路段月均交通量(萬輛/車道數(shù))；表示該路段第n-1年度單位車道公里的病害量(m2/車道公里)。優(yōu)選的，指數(shù)分級具體方法為：預(yù)測當(dāng)年雨季小修指數(shù)PRCI，PRCI小于10％時(shí)，坑槽量與去年相近，甚至減少，小修壓力不大；大于等于10％、小于30％時(shí)，坑槽量比去年略有增長，養(yǎng)護(hù)單位需關(guān)注；大于等于30％、小于60％時(shí)，坑槽量比去年有較大增長，養(yǎng)護(hù)單位需提前關(guān)注；大于等于60％時(shí)，坑槽量比去年有大規(guī)模增長，養(yǎng)護(hù)單位需嚴(yán)重關(guān)切，做好準(zhǔn)備工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是：1、對采用高成本檢測所得的路面病害數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入挖掘，提高了數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值。2、運(yùn)用大數(shù)據(jù)的思維和分析方法，找出并確定了雨季瀝青路面坑槽形成的正相關(guān)影響因素。3、通過雨季瀝青路面坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型方程、雨季小修(坑槽修補(bǔ))指數(shù)和指數(shù)分級的形式，將道路養(yǎng)護(hù)一線單位的雨季小修工作進(jìn)行了量化分析。4、建立的雨季小修預(yù)警系統(tǒng)，能夠提前對養(yǎng)護(hù)一線單位的雨季小修工作量進(jìn)行預(yù)警，提升了檢測單位的技術(shù)服務(wù)水平。5、道路養(yǎng)護(hù)一線單位借助本系統(tǒng)，將事中和事后管理提至事前管理，可顯著提升道路養(yǎng)護(hù)一線單位的精細(xì)化養(yǎng)護(hù)管理水平。附圖說明圖1為瀝青路面病害識別與自動繪圖系統(tǒng)示意圖；圖2為瀝青路面病害人工識別示意圖；圖3為雨季小修指數(shù)和指數(shù)分級圖。具體實(shí)施方式一種瀝青路面雨季小修預(yù)警系統(tǒng)，包括路面病害識別模塊、路面病害數(shù)據(jù)庫、雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模塊、雨季小修預(yù)警模塊、移動終端；路面病害識別模塊用于識別瀝青路面圖片中的病害信息，并將識別后的信息存儲于路面病害數(shù)據(jù)庫中，雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模塊讀取路面病害數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)歷史雨季降水量、歷史雨季月均交通量，通過回歸分析方法，建立雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型，建立雨季小修指數(shù)和指數(shù)分級；雨季小修預(yù)警模塊根據(jù)將到來的雨季降水量、雨季月均交通量數(shù)據(jù)和上一年度路段單位車道公里的病害規(guī)?？偭浚A(yù)估當(dāng)年雨季坑槽修補(bǔ)率，并將當(dāng)年雨季坑槽修補(bǔ)率與上一年度雨季坑槽修補(bǔ)率進(jìn)行比較，當(dāng)比較值超過設(shè)定值時(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)對移動終端進(jìn)行預(yù)警。所述的系統(tǒng)還包括道路綜合檢測車，道路綜合檢測車用于采集瀝青路面圖片。如圖1所示，本發(fā)明的一種瀝青路面雨季小修預(yù)警方法包括如下步驟：1)通過自動化快速檢測設(shè)備采集包含病害信息的路面真實(shí)圖片，路面病害識別模塊對瀝青路面真實(shí)圖片中的病害逐一進(jìn)行拉框識別，以確定路面病害的尺寸、類型及嚴(yán)重程度；對病害拉框識別的尺寸進(jìn)行計(jì)算，病害尺寸計(jì)算方法為：裂縫類病害計(jì)算拉框?qū)蔷€的長度作為裂縫的長度，修補(bǔ)類病害計(jì)算拉框長度和寬度，得出病害面積；病害識別依據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》JTGH20-2007，對路面圖片中發(fā)現(xiàn)的路面病害尺寸、范圍通過拉框的方式進(jìn)行確定，對病害類型、嚴(yán)重程度進(jìn)行標(biāo)識，對拉框面積或長度進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為：裂縫類病害計(jì)算拉框?qū)蔷€的長度作為裂縫的長度，修補(bǔ)類病害計(jì)算拉框長度和寬度，得出病害面積；并對拉框痕跡、面積或長度進(jìn)行保存；本發(fā)明實(shí)施例中病害類型分為裂縫類病害和修補(bǔ)類病害，其中裂縫類病害有橫向裂縫、縱向裂縫、龜裂、塊狀裂縫；修補(bǔ)類病害有裂縫修補(bǔ)和塊狀修補(bǔ)。圖2示出了瀝青路面病害人工拉框識別的痕跡及識別結(jié)果，圖中的路面病害類型為橫向裂縫；2)路面病害識別模塊將計(jì)算后的路面病害數(shù)據(jù)保存于路面病害數(shù)據(jù)庫中；路面病害數(shù)據(jù)庫對每一個(gè)存儲的路面病害數(shù)據(jù)分別建立標(biāo)簽，所述的標(biāo)簽包括路面病害位置、尺寸、類型、嚴(yán)重程度，從而建立路面病害數(shù)據(jù)庫；3)通過理論研究分析并結(jié)合瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，從單因素定性分析來看，降水量影響路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，因此與雨季坑槽修補(bǔ)率成正相關(guān)；交通量，尤其是重交通量對路面的結(jié)構(gòu)破損很大，使路面壽命明顯縮短，也是坑槽破損進(jìn)一步擴(kuò)展的原因，雨季坑槽修補(bǔ)率也與其成正相關(guān)；路段上一年度病害規(guī)?？偭堪访嬲w狀況，是路面基礎(chǔ)信息，也與雨季坑槽修補(bǔ)率成正相關(guān)。即雨季降水量、雨季交通量和上一年度路段單位車道公里的病害規(guī)?？偭烤c雨季瀝青路面坑槽修補(bǔ)率呈正相關(guān)，建立雨季瀝青路面坑槽修補(bǔ)率與其正相關(guān)因素的預(yù)測模型是可行的。通過理論文獻(xiàn)研究確定雨季瀝青路面坑槽形成的影響因素，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定與雨季瀝青路面坑槽形成呈正相關(guān)的影響因素，即雨季降水量、雨季交通量和上一年度路段單位車道公里的病害規(guī)模總量；以雨季降水量、雨季月均交通量、路段上一年度病害規(guī)模總量作為雨季瀝青路面坑槽的形成原因；采用多元多項(xiàng)式回歸分析，建立雨季坑槽修補(bǔ)率與雨季降水量、雨季交通量和上一年度的病害規(guī)模總量之間回歸方程，作為雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型；4)從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T、交通部門和路網(wǎng)級的道路者等單位收集即將到來的雨季降水量、雨季月均交通量數(shù)據(jù)，從路面病害數(shù)據(jù)庫中查找上一年度路段單位車道公里的病害規(guī)?？偭繑?shù)據(jù)；通過雨季坑槽修補(bǔ)率預(yù)測模型，預(yù)測雨季坑槽修補(bǔ)率；利用路面病害數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)上一年度雨季坑槽修補(bǔ)率，將坑槽修補(bǔ)率的增長率定義為雨季小修指數(shù)，并對指數(shù)數(shù)進(jìn)行分級；5)根據(jù)得到的雨季坑槽修補(bǔ)率進(jìn)行瀝青路面雨季小修預(yù)警，在雨季前，通過無線網(wǎng)絡(luò)向移動終端發(fā)布雨季小修指數(shù)，對雨季小修壓力進(jìn)行預(yù)警。進(jìn)一步的，通過雨季小修預(yù)警系統(tǒng)，指導(dǎo)高速公路管理單位提前做好人員、技術(shù)、設(shè)備、物資和預(yù)案準(zhǔn)備。采用多元多項(xiàng)式回歸分析的方法，建立雨季坑槽修補(bǔ)率與雨季降水量、雨季交通量和上一年度的病害規(guī)?？偭恐g回歸方程，預(yù)測當(dāng)年雨季坑槽修補(bǔ)率，形成雨季小修指數(shù)和指數(shù)分級。本實(shí)施例中，通過回歸分析，確定以下回歸方程：yn=a0+(a1x1+a2x2x3+a3x3n-1)2]]>yn表示該路段第n年度的雨季坑槽修補(bǔ)率(m2/車道公里)；a0、a1、a2、a3為參數(shù)；x1代表雨季4-6月份路段所屬地區(qū)降水總量(mm)，數(shù)據(jù)來源于省水文局網(wǎng)站雨水月報(bào)；x2代表雨季4-6月份路段月均交通量(萬輛/車道數(shù))，如果所屬路段同時(shí)存在兩種以上車道類型(比如該路段部分雙向六車道、部分雙向四車道)，則按照不同車道類型里程來折算該路段車道數(shù)；表示該路段第n-1年度單位車道公里的病害量(m2/車道公里)，其中橫裂、縱裂按照0.2m影響寬度計(jì)算面積。如圖3所示，指數(shù)分級具體方法為：預(yù)測當(dāng)年雨季小修指數(shù)PRCI，PRCI小于10％時(shí)，坑槽量與去年相近，甚至減少，小修壓力不大；大于等于10％、小于30％時(shí)，坑槽量比去年略有增長，養(yǎng)護(hù)單位需關(guān)注；大于等于30％、小于60％時(shí)，坑槽量比去年有較大增長，養(yǎng)護(hù)單位需提前關(guān)注；大于等于60％時(shí)，坑槽量比去年有大規(guī)模增長，養(yǎng)護(hù)單位需嚴(yán)重關(guān)切，做好準(zhǔn)備工作?；貧w方程及指數(shù)分級的工程驗(yàn)證情況如下：以3組路面結(jié)構(gòu)相似性的路段為例，在路面病害數(shù)據(jù)庫中查找路面病害數(shù)據(jù)，并從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T、交通部門收集雨季降水量數(shù)據(jù)、雨季月均交通量數(shù)據(jù)，分別按上述回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證。1)某軟基路段：收集兩個(gè)管理處2013年至2015年4個(gè)變量數(shù)據(jù)如下表-2所示，XX管理處2013-2015年、XX管理處2013-2015年共5組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如表-1所示。表-1XX1高速Ⅰ管理處和Ⅱ管理處各變量數(shù)據(jù)表-2XX1高速Ⅰ管理處和Ⅱ管理處擬合結(jié)果參數(shù)數(shù)值a01.2107a1-0.0040826a20.0074321a3-0.058457相關(guān)系數(shù)之平方(R^2)0.9991然后用表-2結(jié)果和回歸方程對Ⅰ管理處2015年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算，2015年雨季坑槽小修率預(yù)測值為：y＝a0+(a1*x1+a2*x2*x3+a3*x3)2＝1.2107+(-4.083e-3*391.9+7.4321e-3*15.14*29.31-5.8457e-2*29.31)2＝1.2109與實(shí)際結(jié)果相差0.044，擬合結(jié)果較好。路面雨季小修率指數(shù)：路面雨季小修指數(shù)為1級。2)XX2高速Ⅲ管理處和Ⅳ管理處：收集兩個(gè)管理處2013年至2015年4個(gè)變量數(shù)據(jù)如下表-3所示，XX管理處2013-2015年、XX管理處2013-2015年共5組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如表-5所示：表-3XX2高速Ⅲ管理處和Ⅳ管理處各變量數(shù)據(jù)表-4XX2高速Ⅲ管理處和Ⅳ管理處擬合結(jié)果參數(shù)數(shù)值a00.2808a1-0.00046365a20.0010868a3-0.011963相關(guān)系數(shù)之平方(R^2)0.9754然后用表-4結(jié)果和回歸方程對Ⅳ管理處2015年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算，2015年雨季坑槽小修率預(yù)測值為：y＝a0+(a1*x1+a2*x2*x3+a3*x3)2＝0.2808+(-4.6365e-4*692.6+1.0868e-3*37.84*17.1842-1.1963e-2*17.1842)2＝0.3132與實(shí)際結(jié)果相差0.0099，擬合結(jié)果較好。路面雨季小修指數(shù)：路面雨季小修指數(shù)為2級。3)XX3高速Ⅴ管理處、Ⅵ管理處和Ⅶ管理處：收集三個(gè)管理處2014年至2015年4個(gè)變量數(shù)據(jù)如下表-5所示，Ⅴ管理處2014-2015年、Ⅵ管理處2014-2015年和Ⅶ管理處2014年共5組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果如表-5所示：表-5XX3高速Ⅴ管理處、Ⅵ管理處和Ⅶ管理處數(shù)據(jù)擬合表-6XX3高速Ⅴ管理處、Ⅵ管理處和Ⅶ管理處擬合結(jié)果參數(shù)數(shù)值a00.0222a10.0039328a20.0096558a3-0.4423相關(guān)系數(shù)之平方(R^2)0.9644然后用表-6結(jié)果和回歸方程對Ⅶ管理處2015年數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算，2015年雨季坑槽小修率預(yù)測值為：y＝a0+(a1*x1+a2*x2*x3+a3*x3)2＝0.0222+(3.9328e-3*1020+9.6558e-3*17.58*11.56-0.4423*11.56)2＝0.7551與實(shí)際結(jié)果相差0.078，擬合結(jié)果較好。路面雨季小修指數(shù)：路面雨季小修指數(shù)為1級。驗(yàn)證結(jié)論：1)從三個(gè)案例來看，回歸方程對不同高速公路的擬合結(jié)果都有較好的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)的平方都大于0.96)，說明多項(xiàng)式擬合形式比較合適雨季坑槽小修率的回歸分析；2)從三個(gè)案例來看，用擬合好的公式對來年的雨季坑槽小修率進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測值與實(shí)際值比較接近；3)由于在實(shí)際預(yù)測過程中，雨季降水量和交通量都是預(yù)估值，因此有必要對雨季坑槽小修率進(jìn)行指數(shù)化分級，提出路面雨季小修指數(shù)，進(jìn)行指數(shù)化分級以后可以清晰明了地對高速公路管理單位在雨季前小修準(zhǔn)備工作進(jìn)行預(yù)警。4)工程經(jīng)驗(yàn)表明，該指數(shù)化分級標(biāo)準(zhǔn)與工程管理實(shí)際比較接近。當(dāng)前第1頁1 2 3