專利名稱：車載機場混凝土道面狀況采集系統及控制評價方法
技術領域：
本發明屬于機場設施檢測技術領域，特別是涉及一種車載機場混凝土道面狀況采集系統及控制評價方法。
背景技術：
在現代生活中，機場發揮著越來越重要的作用，而機場道面作為飛機起降的唯一平臺在確保機場安全運行方面的作用日益顯著。隨著機型加大，飛機載重量不斷增加，機場 (尤其是機場道面)面臨著前所未有的壓力。在我國，機場混凝土道面應用較普遍，根據《民用機場道面評價管理技術規范》要求，跑道、滑行道和停機坪至少每五年進行一次道面詳細調查，包括道面損壞狀況調查、結構性能測試和功能性測試三方面內容，以便全面準確掌握道面各項使用性能，為道面維護管理的決策提供依據。目前，作為機場道面使用性能評價的重要內容之一，國內外的道面損壞狀況調查均完全采用人工方式對機場道面板逐一進行調查、記錄和評價。但是，對于一個2500米長的普通支線機場混凝土道面跑道而言，其共有高達5000塊的道面板，因此逐一調查記錄的工作量可想而知，如果想要全面獲得機場跑道道面的損壞狀況，至少需要一個調查人員花費一周時間，工作強度大，工作效率低。因而，如何在保證道面損壞狀況評價質量前提下提高工作效率，同時減輕調查人員的勞動強度，就變得尤為重要。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠提高工作效率的同時減輕調查人員的勞動強度的車載機場混凝土道面狀況采集系統及控制評價方法。為了達到上述目的，本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統安裝在車輛上，由此構成采集車，其包括主控計算機、光電編碼器、攝像頭和車載電源；其中主控計算機設置在采集車的駕駛室中，其為整個系統的控制核心，用于控制系統各部分工作，處理和存儲采集到的信息，并根據采集到的信息進行混凝土道面狀況評價；光電編碼器通過支架安裝在采集車上一個后車輪中心部位的外側，其通過數據線與主控計算機的輸入端口相連接，用于采集后車輪的旋轉角度；攝像頭為一體化高清攝像頭，安裝在采集車的后部，并且攝像鏡頭面向后方，其通過數據總線與主控計算機相連接，用于采集機場混凝土道面狀況的圖像信息；車載電源為整個系統的工作電源，其放置在采集車的后備箱內，車載電源通過逆變升壓器和電源線與主控計算機相連接，為主控計算機提供220V交流工作電源，車載電源通過電源線直接和攝像頭相連接，為攝像頭提供12V直流工作電源。所述的主控計算機為一體式計算機。所述的光電編碼器為可拆卸式高精度光電編碼器。所述的攝像頭采用攝程為100米的高清攝像頭。所述的車載電源的內部裝有輸出12V額定電壓的蓄電池。本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統控制方法包括按順序執行的下列步驟1)軟件啟動，設備自檢的Sl階段；在此階段中，系統首先進行硬件的上電自檢，并啟動在主控計算機中運行的監控軟件，然后進入S2階段；2)空閑模式的S2階段；在此階段中，攝像頭開始捕捉采集車后道面圖像并顯示于監控軟件窗口內，監控軟件窗口內與光電編碼器對應的車輛行駛距離初始值為零，然后進入S3階段，等待執行采集命令；3)判斷是否點擊返回按鈕的S3階段；在此階段中，用戶可對監控軟件內部參數進行設置、確認硬件設備是否正常工作，此時系統等待用戶按下監控軟件界面中的命令按鈕， 并判斷點擊的是否為“返回”命令按鈕，如果判斷結果為“是”，則返回到Si階段的入口處重新進行硬件自檢，否則進入S4階段；4)判斷是否點擊采集按鈕的S4階段；在此階段中，系統判斷用戶是否點擊監控軟件界面中的“數據采集”命令按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S5階段；否則返回到S3階段的入口處，繼續執行S3階段；5)執行數據采集模式的S5階段；在此階段中，系統通過攝像頭和光電編碼器采集道面圖像信息和后輪轉動角度信息，并通過解碼計算獲得車輛行駛距離，然后進入S6階段；6)判斷數據采集模式是否結束的S6階段；在此階段中，系統將根據用戶操作判斷數據采集模式是否結束，如果判斷結果為“是”，則返回到S2階段的入口處；否則跳轉至S5 的入口處，繼續進行數據采集。利用本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統進行的車載機場混凝土道面狀況評價方法包括按順序執行的下列步驟1)判斷硬件設備是否正常的S201階段在此階段中，系統首先檢查相關硬件設備，用戶根據監控軟件窗口內顯示的結果判斷硬件設備是否正常，如果顯示正常則點擊“繼續”按鈕進入S203階段；否則，點擊“返回”按鈕跳轉到異常處理的S202階段；2)異常處理的S202階段用戶在手工排除硬件設備異常、故障后點擊“重新檢測” 按鈕再次進入S201階段；3)錄入機場信息的S203階段在此階段中，用戶通過輸入設備錄入機場名稱、道面板編號、測試方向信息，然后進入S204階段；4)判斷是否開始采集的S204階段；在此階段中，監控軟件窗口將顯示出用戶對當前測試相關參數的設定，并判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“數據采集”按鈕，如果判斷結果為“是”，同時進入S205階段和S206階段，否則返回S203階段；5)道面狀況圖像采集的S205階段；在此階段中，系統利用攝像頭對機場混凝土道面板進行圖像采集，然后進入S207階段；6)道面板長度記錄的S206階段；在此階段中，系統根據解碼光電編碼器( 輸出的脈沖電信號，測定車輛行駛距離，然后進入S207階段；7)判斷數據采集是否結束的S207階段；在此階段中，監控軟件將判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“結束數據采集”按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S208階段；否則將返回到S205階段和S206階段的入口處，重復執行S205階段和S206階段；8)道面損壞狀況識別的S208階段；在此階段中，系統將根據光電編碼器測定的車輛行駛距離和機場混凝土道面板在測量方向上長度的比例關系，自動獲取攝像頭在等距離間隔點拍攝到的道面板圖像，并將圖像轉換為圖片格式，通過監控軟件內部的圖像識別模塊分析該道面板上存在的損壞類型和程度，然后進入S209階段；9)處理采集數據的S209階段；在此階段中，系統將S208階段獲取的道面損壞狀況信息和道面板編號一一對應，并寫入道面狀況數據庫，用于道面損壞狀況評價，然后進入 S210階段；10)判斷是否增加測線的S210階段；在此階段中，系統將提示用戶“是否增加測線？”，并判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“是”按鈕，如果點擊“是”按鈕，則再次進入 S203階段；如果點擊“否”按鈕則進入S211階段；11)計算道面損壞狀況的S211階段；在此階段中，系統將讀取道面狀況數據庫中的數據，根據《民用機場道面評價管理技術規范》規定的計算方法，得到道面狀況指數和道面結構狀況指數，然后進入S212階段；12)給出評價結果的S212階段；在此階段中，系統將結合S211階段中計算得到的道面狀況指數和道面結構狀況指數，根據《民用機場道面評價管理技術規范》規定的機場道面損壞等級評定標準，對道面狀況進行評定，并將評定結果顯示于監控軟件窗口內，至此整個評價過程結束。本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統安裝在諸如現有四輪商旅車上而構成采集車，該采集車可以快速采集機場混凝土道面板的圖像，結合本發明提供的機場混凝土道面損壞狀況評價方法，可自動分析道面板損壞類型和程度，評價道面損壞狀況，評定機場混凝土道面損壞等級，因此能夠大幅度減少道面調查人員的數量和勞動強度，提高工作效率。另外，控制及評價方法簡單、易行。


圖1為本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統組成示意圖。圖2為安裝有本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統的采集車結構示意圖。圖3為本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統控制方法流程圖。圖4為利用本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統進行的車載機場混凝土道面狀況評價方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統及控制評價方法進行詳細說明。如圖1、圖2所示，本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統安裝在車輛上，由此構成采集車5，其包括主控計算機1、光電編碼器2、攝像頭3和車載電源4 ；其中 主控計算機1設置在采集車5的駕駛室中，其為整個系統的控制核心，用于控制系統各部分工作，處理和存儲采集到的信息，并根據采集到的信息進行混凝土道面狀況評價；光電編碼器2通過支架安裝在采集車5上一個后車輪中心部位的外側，其通過數據線與主控計算機 1的輸入端口相連接，用于采集后車輪的旋轉角度；攝像頭3為一體化高清攝像頭，安裝在采集車5的后部，并且攝像鏡頭面向后方，其通過數據總線與主控計算機1相連接，用于采集機場混凝土道面狀況的圖像信息；車載電源4為整個系統的工作電源，其放置在采集車5 的后備箱內，車載電源4通過逆變升壓器和電源線與主控計算機1相連接，為主控計算機1 提供220V交流工作電源，車載電源4通過電源線直接和攝像頭3相連接，為攝像頭3提供 12V直流工作電源。所述的主控計算機1為一體式計算機。所述的光電編碼器2為可拆卸式高精度光電編碼器。所述的攝像頭3采用攝程為100米的高清攝像頭。所述的車載電源4的內部裝有輸出12V額定電壓的蓄電池。圖3為本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統控制方法流程圖。如圖3 所示，所述的控制方法包括按順序執行的下列步驟1)軟件啟動，設備自檢的Sl階段；在此階段中，系統首先進行硬件的上電自檢，并啟動在主控計算機1中運行的監控軟件，然后進入S2階段；2)空閑模式的S2階段；在此階段中，攝像頭3開始捕捉采集車5后道面圖像并顯示于監控軟件窗口內，監控軟件窗口內與光電編碼器2對應的車輛行駛距離初始值為零， 然后進入S3階段，等待執行采集命令；3)判斷是否點擊返回按鈕的S3階段；在此階段中，用戶可對監控軟件內部參數進行設置、確認硬件設備是否正常工作，此時系統等待用戶按下監控軟件界面中的命令按鈕， 并判斷點擊的是否為“返回”命令按鈕，如果判斷結果為“是”，則返回到Sl階段的入口處重新進行硬件自檢，否則進入S4階段；4)判斷是否點擊采集按鈕的S4階段；在此階段中，系統判斷用戶是否點擊監控軟件界面中的“數據采集”命令按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S5階段；否則返回到S3階段的入口處，繼續執行S3階段；5)執行數據采集模式的S5階段；在此階段中，系統通過攝像頭3和光電編碼器2 采集道面圖像信息和后輪轉動角度信息，并通過解碼計算獲得車輛行駛距離，然后進入S6 階段；6)判斷數據采集模式是否結束的S6階段；在此階段中，系統將根據用戶操作判斷數據采集模式是否結束，如果判斷結果為“是”，則返回到S2階段的入口處；否則跳轉至S5 的入口處，繼續進行數據采集。圖4為利用本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統進行的車載機場混凝土道面狀況評價方法流程圖。其中所述的步驟全部是在本發明提供的以主控計算機1為核心的采集系統中完成的，操作的主體均為采集系統。如圖4所示，本發明提供的車載機場混凝土道面狀況評價方法包括按順序執行的下列步驟1)判斷硬件設備是否正常的S201階段在此階段中，系統首先檢查相關硬件設備，用戶根據監控軟件窗口內顯示的結果判斷硬件設備是否正常，如果顯示正常則點擊“繼續”按鈕進入S203階段；否則，用戶點擊“返回”按鈕跳轉到異常處理的S202階段；2)異常處理的S202階段用戶在手工排除硬件設備異常、故障后點擊“重新檢測” 按鈕再次進入S201階段；
3)錄入機場信息的S203階段在此階段中，用戶通過輸入設備錄入機場名稱、道面板編號、測試方向等與檢測相關的信息，然后進入S204階段；4)判斷是否開始采集的S204階段；在此階段中，監控軟件窗口將顯示出用戶對當前測試相關參數的設定，并判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“數據采集”按鈕，如果判斷結果為“是”，同時進入S205階段和S206階段，否則返回S203階段；5)道面狀況圖像采集的S205階段；在此階段中，系統利用攝像頭3對機場混凝土道面板進行圖像采集，然后進入S207階段；6)道面板長度記錄的S206階段；在此階段中，系統根據解碼光電編碼器2輸出的脈沖電信號，測定采集車5的行駛距離，然后進入S207階段；7)判斷數據采集是否結束的S207階段；在此階段中，監控軟件將判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“結束數據采集”按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S208階段；否則將返回到S205階段和S206階段的入口處，重復執行S205階段和S206階段；8)道面損壞狀況識別的S208階段；在此階段中，系統將根據光電編碼器2測定的車輛行駛距離和機場混凝土道面板在測量方向上長度的比例關系，自動獲取攝像頭3在等距離間隔點拍攝到的道面板圖像，并將圖像轉換為圖片格式，通過監控軟件內部的圖像識別模塊分析該道面板上存在的損壞類型和程度，然后進入S209階段；9)處理采集數據的S209階段；在此階段中，系統將S208階段獲取的道面損壞狀況信息和道面板編號一一對應，并寫入道面狀況數據庫，用于道面損壞狀況評價，然后進入 S210階段；10)判斷是否增加測線的S210階段；在此階段中，系統將提示用戶“是否增加測線？，，并判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“是”按鈕，如果點擊“是”按鈕，則再次進入 S203階段；如果點擊“否”按鈕則進入S211階段；11)計算道面損壞狀況的S211階段；在此階段中，系統將讀取道面狀況數據庫中的數據，根據《民用機場道面評價管理技術規范》規定的計算方法，得到道面狀況指數(PCI) 和道面結構狀況指數(SCI)，然后進入S212階段；12)給出評價結果的S212階段；在此階段中，系統將結合S211階段中計算得到的道面狀況指數(PCI)和道面結構狀況指數(SCI)，根據《民用機場道面評價管理技術規范》 規定的機場道面損壞等級評定標準，對道面狀況進行評定，并將評定結果顯示于監控軟件窗口內，至此整個評價過程結束。安裝有本發明提供的車載機場混凝土道面狀況采集系統的采集車5在使用時，首先需要檢測人員將光電編碼器2和攝像頭3的數據線和電源線分別連接到主控計算機1和車載電源4上，啟動主控計算機1內與采集車5配套的監控軟件，進行硬件檢測并錄入相關檢測信息。隨后，通知駕駛員發動采集車，在采集車開動的同時點擊“數據采集”按鈕，監控軟件自動采集并儲存道面圖像和行駛距離數據，采集車5從機場場道一端沿直線開向另一端，到達另一端后立即點擊“結束數據采集”按鈕，監控軟件將根據車輛行駛距離和機場混凝土道面板在測量方向上長度的比例關系，自動獲取攝像頭3在等距離間隔點拍攝到的道面板圖像，并將圖像轉換為圖片格式，通過監控軟件內部的圖像識別模塊分析該道面板上存在的損壞類型及程度，并將每塊道面板的損壞情況和道面板編號一一對應，寫入道面狀況數據庫。如需增加測線，則在提示“是否增加測線？ ”時選擇“是”，并將采集車5駛回起始端，錄入新測線相關信息，重復上述過程采集數據直至完成全部道面信息采集工作，在提示“是否增加測線？ ”時選擇“否”。之后，程序根據道面狀況數據庫內儲存的道面板損壞情況和道面板編號進行道面損壞狀況評定，并將評定結果顯示于監控軟件窗口內，最終完成評價。
權利要求
1.一種車載機場混凝土道面狀況采集系統，其特征在于所述的采集系統安裝在車輛上，由此構成采集車(5)，其包括主控計算機(1)、光電編碼器O)、攝像頭(3)和車載電源 (4)；其中主控計算機(1)設置在采集車(5)的駕駛室中，其為整個系統的控制核心，用于控制系統各部分工作，處理和存儲采集到的信息，并根據采集到的信息進行混凝土道面狀況評價；光電編碼器( 通過支架安裝在采集車( 上一個后車輪中心部位的外側，其通過數據線與主控計算機(1)的輸入端口相連接，用于采集后車輪的旋轉角度；攝像頭C3)為一體化高清攝像頭，安裝在采集車(5)的后部，并且攝像鏡頭面向后方，其通過數據總線與主控計算機(1)相連接，用于采集機場混凝土道面狀況的圖像信息；車載電源(4)為整個系統的工作電源，其放置在采集車( 的后備箱內，車載電源(4)通過逆變升壓器和電源線與主控計算機(1)相連接，為主控計算機(1)提供220V交流工作電源，車載電源(4)通過電源線直接和攝像頭C3)相連接，為攝像頭C3)提供12V直流工作電源。
2.根據權利要求1所述的車載機場混凝土道面狀況采集系統，其特征在于所述的主控計算機(1)為一體式計算機。
3.根據權利要求1所述的車載機場混凝土道面狀況采集系統，其特征在于所述的光電編碼器( 為可拆卸式高精度光電編碼器。
4.根據權利要求1所述的車載機場混凝土道面狀況采集系統，其特征在于所述的攝像頭C3)采用攝程為100米的高清攝像頭。
5.根據權利要求1所述的車載機場混凝土道面狀況采集系統，其特征在于所述的車載電源⑷的內部裝有輸出12V額定電壓的蓄電池。
6.一種如權利要求1所述的車載機場混凝土道面狀況采集系統控制方法，其特征在于所述的控制方法包括按順序執行的下列步驟1)軟件啟動，設備自檢的Si階段；在此階段中，系統首先進行硬件的上電自檢，并啟動在主控計算機(1)中運行的監控軟件，然后進入S2階段；2)空閑模式的S2階段；在此階段中，攝像頭(3)開始捕捉采集車(5)后道面圖像并顯示于監控軟件窗口內，監控軟件窗口內與光電編碼器( 對應的車輛行駛距離初始值為零，然后進入S3階段，等待執行采集命令；3)判斷是否點擊返回按鈕的S3階段；在此階段中，用戶可對監控軟件內部參數進行設置、確認硬件設備是否正常工作，此時系統等待用戶按下監控軟件界面中的命令按鈕，并判斷點擊的是否為“返回”命令按鈕，如果判斷結果為“是”，則返回到Sl階段的入口處重新進行硬件自檢，否則進入S4階段；4)判斷是否點擊采集按鈕的S4階段；在此階段中，系統判斷用戶是否點擊監控軟件界面中的“數據采集”命令按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S5階段；否則返回到S3階段的入口處，繼續執行S3階段；5)執行數據采集模式的S5階段；在此階段中，系統通過攝像頭C3)和光電編碼器(2) 采集道面圖像信息和后輪轉動角度信息，并通過解碼計算獲得車輛行駛距離，然后進入S6 階段；6)判斷數據采集模式是否結束的S6階段；在此階段中，系統將根據用戶操作判斷數據采集模式是否結束，如果判斷結果為“是”，則返回到S2階段的入口處；否則跳轉至S5的入口處，繼續進行數據采集。
7. 一種利用權利要求1所述的車載機場混凝土道面狀況采集系統進行的車載機場混凝土道面狀況評價方法，其特征在于所述的評價方法包括按順序執行的下列步驟1)判斷硬件設備是否正常的S201階段在此階段中，系統首先檢查相關硬件設備，用戶根據監控軟件窗口內顯示的結果判斷硬件設備是否正常，如果顯示正常則點擊“繼續”按鈕進入S203階段；否則，點擊“返回”按鈕跳轉到異常處理的S202階段；2)異常處理的S202階段用戶在手工排除硬件設備異常、故障后點擊“重新檢測”按鈕再次進入S201階段；3)錄入機場信息的S203階段在此階段中，用戶通過輸入設備錄入機場名稱、道面板編號、測試方向信息，然后進入S204階段；4)判斷是否開始采集的S204階段；在此階段中，監控軟件窗口將顯示出用戶對當前測試相關參數的設定，并判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“數據采集”按鈕，如果判斷結果為“是”，同時進入S205階段和S206階段，否則返回S203階段；5)道面狀況圖像采集的S205階段；在此階段中，系統利用攝像頭C3)對機場混凝土道面板進行圖像采集，然后進入S207階段；6)道面板長度記錄的S206階段；在此階段中，系統根據解碼光電編碼器( 輸出的脈沖電信號，測定車輛行駛距離，然后進入S207階段；7)判斷數據采集是否結束的S207階段；在此階段中，監控軟件將判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“結束數據采集”按鈕，如果判斷結果為“是”，則進入S208階段；否則將返回到S205階段和S206階段的入口處，重復執行S205階段和S206階段；8)道面損壞狀況識別的S208階段；在此階段中，系統將根據光電編碼器( 測定的車輛行駛距離和機場混凝土道面板在測量方向上長度的比例關系，自動獲取攝像頭C3)在等距離間隔點拍攝到的道面板圖像，并將圖像轉換為圖片格式，通過監控軟件內部的圖像識別模塊分析該道面板上存在的損壞類型和程度，然后進入S209階段；9)處理采集數據的S209階段；在此階段中，系統將S208階段獲取的道面損壞狀況信息和道面板編號一一對應，并寫入道面狀況數據庫，用于道面損壞狀況評價，然后進入S210 階段；10)判斷是否增加測線的S210階段；在此階段中，系統將提示用戶“是否增加測線？”， 并判斷用戶是否點擊監控軟件界面上的“是”按鈕，如果點擊“是”按鈕，則再次進入S203階段；如果點擊“否”按鈕則進入S211階段；11)計算道面損壞狀況的S211階段；在此階段中，系統將讀取道面狀況數據庫中的數據，根據《民用機場道面評價管理技術規范》規定的計算方法，得到道面狀況指數和道面結構狀況指數，然后進入S212階段；12)給出評價結果的S212階段；在此階段中，系統將結合S211階段中計算得到的道面狀況指數和道面結構狀況指數，根據《民用機場道面評價管理技術規范》規定的機場道面損壞等級評定標準，對道面狀況進行評定，并將評定結果顯示于監控軟件窗口內，至此整個評價過程結束。
全文摘要
一種車載機場混凝土道面狀況采集系統及控制評價方法。系統安裝在車輛上，由此構成采集車，其包括主控計算機、光電編碼器、攝像頭和車載電源；主控計算機設置在駕駛室中；光電編碼器通過支架安裝在采集車上后車輪中心部位外側；攝像頭裝在采集車后部；車載電源通過電源線與主控計算機和攝像頭相連。本發明的車載機場混凝土道面狀況采集系統安裝在四輪商旅車上而構成采集車，該采集車可以快速采集機場混凝土道面板的圖像，結合本發明提供的機場混凝土道面損壞狀況評價方法，可自動分析道面板損壞類型和程度，評價道面損壞狀況，評定機場混凝土道面損壞等級，因此能減少調查人員數量和勞動強度，提高工作效率。另外，控制及評價方法簡單、易行。
文檔編號E01C23/01GK102296521SQ20111020311
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者劉國光, 武志瑋 申請人:中國民航大學