基于柔性压敏电阻原理的护栏损坏自检测预警方法及装置与流程

本技术涉及智能交通，尤其是基于柔性压敏电阻原理的护栏损坏自检测预警方法及装置。

背景技术：

1、交通护栏是规范交通秩序的重要设施，为人民安全出行提供有力保障。交通护栏破损后如不及时修复，容易引起二次交通事故，存在安全隐患。当我们道路上行驶时，看到护栏的立柱，就会有一种莫名的安全感，然而，由于护栏长期暴露在外，容易受到车辆撞击、自然因素的侵蚀，面临着老化裂纹、腐蚀、变形等问题，大大降低护栏的安全性和稳定性，随着道路上的机动车和非机动车数量逐渐增加，导致撞毁的护栏数量骤然增加，一旦护栏严重损坏，道路交通秩序就会变得混乱，车辆随意掉头、行人横穿马路、车辆违法停车，这些不文明的交通行为的直接后果是人员和财产的损失。

2、现阶段在城市道路上，护栏损坏后是需要相关部门巡检发现、群众电话上报等被动手段进行检测，然后需要等待一段时间才可以进行修复或更新，在护栏修复完好之前，存在着交通参与者易投机取巧肆意借助护栏缺口行进的安全隐患，城区道路护栏损坏后虽然修复周期短但依旧存在着极大的安全隐患，那对于偏远国省道、山区道路的护栏损坏发现及维护更是一个管理难题，尤其是山区道路上，道路护栏容易受到山体落石、滑坡等自然情况的损坏，但人烟稀少、道路蜿蜒崎岖，道路护栏发生损坏后，无法提供山区道路保护屏障，易造成驾驶者的心里负担，甚至是会因为护栏损坏预警、维修不及时，导致更严重的连环事故发生，造成更大的安全隐患，可能直接导致人员生命和财产损失，目前国内的检测护栏损坏的手段大多需要采用传统的人工检测方法将浪费较大的人力成本,并且检测效率低，耗费时间长。虽然也有一些智能技术手段，例如多功能道路检测车、激光雷达扫描、基于视觉图像采集处理、负载压力传感器等方式进行检测，但是这些技术手段也是需要人工操作仪器或者对道路基础设施条件完备的情况下开展，大部分还不具备道路护栏损坏的自动检测功能,即便可以自动检测报警功能的，也需要的物料成本高，对道路基础设施条件需求高，一些偏远地区基本应用受限，十分不便。

3、因此，本技术提供了基于柔性压敏电阻原理的护栏损坏自检测预警方法及装置，通过在道路护栏上添加压敏电阻带，可以实时监测护栏受到的外界撞击、自然因素发生损坏的变换情况，通过无线传输至服务中心进行预警，可精准上报护栏损坏的位置和损坏情况，方便管理人员及时发现护栏问题并及时修复,采用数字化的技术手段对传统的交通护栏运行状态进行在线监控，实时掌握各种损坏信息。本技术的优势：1）可实时监测护栏状态，精准定位损坏位置及损坏情况及时上报，便于护栏管理维修工作及事故救援工作的开展；2）制作成本低，且节省人力物力，有损坏位置和信息，便于工作人员携带合适的工具及物料进行维修；3）装置简单，适合大规模应用，采用太阳能供电，无需铺设线缆，即使是偏远山区也不受条件限制；4）可远距离通信，稳定性强，提高道路安全性和管理效率；5）自动报警并上传损坏位置，相比传统的方式更具智能化、数字化。

技术实现思路

1、为了解决护栏损坏上报维修周期长，偏远地区护栏损坏不易发现的问题，本技术提供了基于柔性压敏电阻原理的护栏损坏自检测预警方法，包括：

2、步骤s1：将感知器中的柔性压敏电阻设置在护栏板后壁结构 凹槽处，把无线通讯器在护栏上以间隔均匀的单位进行设置，通过电性连接、无线网络连接方式将柔性压敏电阻与服务器、无线通讯器、报警器联合组装，安装通电后，进入下一步骤；

3、步骤s2：开启护栏的损坏检测模式，实时检测两个压敏电阻的阻值变化，当护栏受到外界因素损坏时，两个压敏电阻的阻值会因护栏受力形变而随之发生变化，计算其电阻差值δx，将δx的数据、无线通讯id、时间信息进行打包，上传至服务器；

4、步骤s3：服务器接收到信息包，根据信息数据计算出δx与δ初的差值δ，将δ与预设数据集合进行比对，根据具体情况来判断护栏的损坏严重程度，同时将无线通讯id、时间数据进行解析分类，得出护栏损坏位置、时间、损坏程度后，将信息二次打包上传至报警器；

5、步骤s4：报警器接收信息后，会根据护栏损坏程度与警报等级进行数据匹配，预设警报等级分共4个等级，一级、二级、三级、四级，数字越大等级越低，一级是最高等级，四级是最低等级；

6、步骤s5：报警器会根据匹配后的警报等级，进行信息传达；同时将检测到的护栏损坏的数据进行存储、统计分类，分别上报给应急中心或维修部门等相关部门。

7、进一步的所述的步骤s1包括：

8、s101:将两个柔性条状压敏电阻a、b分别粘贴护栏表面，形成上下间距均匀的两行，记录初始阻值ra、rb，电阻a、b间的阻值差δ初=ra-rb;δ初表示护栏初始状态的损坏量，δ初＞0，用于作为比较护栏损坏量的初始预设值；

9、s102:把无线通讯器器在护栏上以间隔均匀的单位进行设置，并将无线通讯id预先保存至服务器数据中心，用于对护栏的位置进行定位标记；

10、s103:通过电性连接将柔性压敏电阻与服务器、无线通讯器、报警器联合。

11、进一步的所述的步骤s2包括：

12、s201：开始护栏检测模式，通过实时监测护栏凹槽处两条压敏电阻的阻值rax、rbx，计算阻值差δx=rax-rbx，将δx的数据、无线通讯id、时间信息进行信息打包，上传至服务器；

13、s202：服务器接收到信息包后，分类处理信息包数据，将无线通讯id进行位置信息处理，得出护栏损坏点位，将时间信息存档记录事件发生时间，将δx的数据进行运算比对，得到护栏损坏程度数据。

14、进一步的所述的步骤s3包括：

15、s301：服务器接收到信息包，进行解析分类，得出护栏损坏位置、时间、损坏程度，其中护栏损坏程度的获取需要计算δx与δ初的差值δ=δx-δ初，然后将δ与预设数据集合的数据进行比对匹配，δ的预设数据集合={{-i1,0,i1}|{-i2，i2，-i3，i3}|{-i4,i4，。。。-ix,+ix}|{-∞,+∞}}；则将δx与δ初的差值情况分四种，包括：

16、1)当δ={-i1,0,i1}的任何一个数时，表示护栏未发生损坏；

17、2)当δ={-i2，i2，-i3，i3}的任何一个数时，表示护栏发生轻度损坏；

18、3)当δ={-i4,i4，。。。-ix,+ix}的任何一个数时，表示护栏发生中度损坏；

19、4)当δ={-∞,+∞}的任何一个数时，表示护栏发生严重损坏，包括发生断裂；

20、s302：将位置信息、时间信息进行解析后，结合护栏损坏程度信息进行二次打包，上传至报警器。

21、进一步的所述的步骤s4包括：

22、s401：报警器接收信息后，会解析数据包，将护栏损坏位置信息、时间信息发送至报警器进行显示，同时护栏损坏程度信息与警报等级进行匹配，

23、预设警报等级分共4个等级，一级、二级、三级、四级，数字越大等级越低，一级是最高等级，四级是最低等级，其中一级对应护栏发生严重损坏损坏，甚至是断裂；二级对应护栏发生中度损坏；三级护栏发生轻度损坏，四级护栏未发生损坏；

24、s402：报警器根据警报等级会有不同的报警形式体现，包括：

25、当外界因素未对护栏造成影响，即护栏未发生损坏时，报警器匹配到四级警报，则报警器会提示绿色方形文字框，显示安全二字，表示暂无可维护维修情况发生；

26、当外界因素对护栏造成轻度损坏，报警器匹配到三级警报，则报警器会提示黄色方形文字框，显示轻度损坏四个字；

27、当外界因素对护栏造成中度损坏时，报警器匹配到二级警报，则报警器会提示橙色预警三角框，显示中度损坏四个字，并用蜂鸣器进行提示；

28、当外界因素对护栏造成严重损坏时，报警器匹配到一级警报，则报警器会提示红色预警三角框，显示严重损坏四个字，并用蜂鸣器进行高音量级别的提示。

29、进一步的所述的步骤s5包括：

30、s501:报警器会根据匹配后的警报等级及相关信息，进行信息分类匹配，然后传达给相关部分进行响应；

31、s502:信息分类匹配需要根据警报等级将信息进行解析，包括：1）一级警报需要上传应急中心进行应急事件响应，同时通知维修部门进行护栏更新维修；2）二级警报需要将护栏数据进行统计存储，通知维修部门周期性的数据，以便批量维修；3）三级警报需要将护栏数据信息进行统计存储，通知维修部门进行周期性的点对点人工检测；4）四级警报无需通知任何部门。

32、本技术同时提供了基于柔性压敏电阻原理的护栏损坏自检测预警装置，包括感知器、服务器、报警器、无线通讯器；所述的感知器用于获取外界因素施加给护栏的压力情况，所述的服务器用于进行信息的监测、收集、运算、比对、匹配、存储统计，所述的报警器用于进行护栏损坏后的警报提示，所述的无线通讯器用于进行数据的通讯传输。

33、进一步的所述的感知器包括柔性压敏电阻、电阻检测器、太阳能电池板，所述的柔性压敏电阻位于护栏的护板后壁凹槽上，用于检测外界因素对护栏的影响情况；所述的电阻检测器用于实时监测电阻的阻值变化，所述的太阳能电池板用于进行太阳能源的收集并转换成电能提供电力能源。

34、进一步的所述的服务器包括信息处理层、数据模型层、数据运算层、比对层、存储统计层；所述的信息处理层用于对各类信息进行接收、传输，所述的数据模型层用于对数据的初始值、预设数据集合、等级划分范围等进行模型化存储，所述的数据运算层用于对数据进行计算；所述的比对层用于对各类数据与数据模型库中的数据进行比对；所述的存储统计层用于对数据进行存储并分类统计。

35、进一步的所述的报警器,包括控制器、显示器、蜂鸣器、匹配器，所述的控制器用于对接收传递的信息进行解析组合分类控制处理，所述的显示器用于对警报信息的文字提示显示，所述的蜂鸣器用于对警报信息进行声音扩充提示，所述的匹配器包括第一匹配器和第二匹配器，所述的第一匹配器用于对接收的信息和警报器警报形式进行匹配，并进行信息传递，所述的第二匹配器用于对发生的警报等级对应急中心或维修部门进行信息通知匹配，对需要通知的相关部门进行及时反馈信息。

36、本技术的有益效果：1）可实时监测护栏状态，精准定位损坏位置及损坏情况及时上报，便于护栏管理维修工作及事故救援工作的开展；2）制作成本低，且节省人力物力，有损坏位置和信息，便于工作人员携带合适的工具及物料进行维修；3）装置简单，适合大规模应用，采用太阳能供电，无需铺设线缆，即使是偏远山区也不受条件限制；4）可远距离通信，稳定性强，提高道路安全性和管理效率；5）自动报警并上传损坏位置，相比传统的方式更具智能化、数字化；6）可对护栏损坏的进行量化和分级，有利于维修工作的开展；7）无需对护栏本身做过多改造，可灵活应用至原有基础护栏上，无需重新换新护栏，降低人力物力的浪费；8）保障护栏无论是在城区还是偏远山区，均可以自动检测，达到护栏使用情况可感知、可量化、可控制的效果。