公路路面自动化检测技术分析

公路路面自动化检测技术分析

林宝珊

广东逸华交通工程检测有限公司，广东省中山市，528400

摘要：公路路面自动化检测技术是公路养护管理的重要手段，也是提高公路运输效率和安全性的关键因素。本文全面总结了公路路面自动化检测技术的发展历程、主要方法和产品、存在的问题和挑战，以及未来的发展方向。本文指出，公路路面自动化检测技术需要提高检测的高速化、自动化和智能化水平，实现检测数据的多源融合和共享，制定更完善的数据标准和规范，以适应公路养护管理的新形势和新需求。

关键词：公路养护管理；路面技术状况；自动化检测技术；检测方法和产品；发展趋势和挑战

引言：公路是国家重要基础设施，对交通运输效率和安全性至关重要。为了保持公路的良好技术状况，需要定期或不定期对公路路面进行检测和评价，为养护决策提供科学依据[1]。传统的公路路面检测方法存在一些不足，因此自动化检测技术应运而生。无损自动化检测技术能够快速、准确、无损地获取公路路面的各项技术指标。

一、绪论

公路路面自动化检测技术是一门跨学科的综合性技术，涉及光学、电子、计算机、通信、控制、人工智能等多个领域，具有很强的理论价值和实用价值。近年来，该技术在国内外得到了广泛的关注和研究，取得了一系列的成果和进展。然而，由于公路路面和检测环境的复杂性和不确定性，该技术仍然存在一些挑战和问题，需要进一步的研究和改进。

二、公路路面自动化检测技术的原理和方法

公路路面自动化检测技术利用先进的传感器、图像处理、机器学习和深度学习等技术，实现对公路路面各项指标的快速、准确、无损和智能化的检测和评价。

主要指标包括路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度等，对公路养护管理和决策具有重要意义。基本原理是利用不同类型的传感器（如激光、图像、声波等），采集公路路面的信息，然后通过图像处理、机器学习和深度学习等方法，提取和分析公路路面的特征参数，最后根据相关的标准和规范，对公路路面的各项指标进行计算和评价。主要方法包括：

1. 基于激光的检测方法：利用激光位移传感器或激光断面仪，发射激光束到公路路面上，并接收反射回来的激光信号，计算公路路面的高程或形状信息。可检测平整度、车辙、构造深度和弯沉等指标。

2. 基于图像的检测方法：利用数字相机或视频摄像机，拍摄公路路面的图像，通过图像处理算法，识别和定位公路路面上的裂缝、坑洞、修补等损坏。可检测裂缝、坑洞、修补等指标。

3. 基于声波的检测方法：利用声波发射器和接收器，向公路路面发射声波，并接收反射或透射回来的声波信号，分析公路路面的结构或性能信息。可检测结构强度、抗滑性能等指标[2]。

根据不同的检测目标和条件，可以选择合适的方法或组合使用。例如，采用基于激光和图像的混合检测方法，利用激光位移传感器和数字相机同时采集公路路面的高程和图像信息，通过数据融合和分析，实现对公路路面的综合检测。

三、公路路面自动化检测技术的硬件设备和软件平台

公路路面自动化检测技术的硬件设备和软件平台是实现快速、准确、无损和智能化的检测和评价的关键。硬件设备主要包括传感器、图像采集设备、定位设备、数据采集设备等，软件平台主要包括图像处理、机器学习和深度学习、数据分析和可视化等模块。

软件平台是对硬件设备采集到的数据进行处理、分析和评价的核心部分。软件平台通常由以下几个模块组成：

图像处理模块：该模块负责对采集到的路面图像进行预处理、增强、分割、特征提取等操作，以便后续的识别和定位。图像处理模块需要考虑路面图像的特点，并采用适合的算法。

机器学习和深度学习模块：该模块负责对图像处理模块提取出的特征参数进行分类、识别和定位，以确定路面上的损坏类型、大小、位置和严重程度等。机器学习和深度学习模块需要利用大量的标注数据进行训练和测试，并选择合适的模型[3]。 数据分析和可视化模块：该模块负责对机器学习和深度学习模块输出的结果进行统计、计算和评价，并将结果以图表或地图等形式展示给用户。数据分析和可视化模块需要根据相关的标准和规范，对路面各项指标进行计算和评价，并生成相应的报告或数据库。

公路路面自动化检测技术的硬件设备和软件平台是一个复杂而完整的系统，需要各个部分协调工作，才能实现高效和准确的检测和评价。目前，国内外已经有一些成熟的产品和方案，如NEC公路路面病害智能巡检评估系统、交通运输部公路科学研究院公路养护管理研究中心研究开发的路况快速检测车（CiCS）等，它们都采用了先进的AI图像识别技术，使用便携图像摄影设备，基于数百万病害图像数据以及独有的深度神经网络学习技术，实现了对路面损坏、平整度、车辙、结构强度等指标的快速检测和评价。

四、公路路面自动化检测技术的应用和发展

公路路面自动化检测技术的应用和发展是公路养护管理的重要内容，也是提高公路运输效率和安全性的关键因素。目前，国内外已经形成了一些成熟的公路路面自动化检测技术和产品，主要包括：

基于数字图像的损坏检测技术：利用数字相机或视频摄像机对路面进行拍摄，然后通过图像处理算法和机器学习或深度学习模型对路面损坏进行分类、识别和定位。可检测裂缝、坑槽、泛油、修补等损坏。

基于激光位移传感器的平整度和车辙检测技术：利用激光位移传感器或激光断面仪对路面进行距离测量，然后通过数据处理算法和数学模型计算出路面的平整度指标（如IRI）和车辙指标（如车辙深度和宽度）。可检测平整度和车辙。

基于声波或电磁波的结构强度和抗滑性能检测技术：利用声波或电磁波发射器和接收器对路面进行无损探测，然后通过信号处理算法和物理模型或经验模型估计出路面的结构强度指标（如弯沉）和抗滑性能指标（如构造深度）。可检测结构强度和抗滑性能[4]。

公路路面自动化检测技术的发展还有着广阔的前景和潜力，主要包括：

多源数据融合：将不同类型、不同精度、不同时间的数据进行有效整合，以提高数据的完整性和可靠性，同时也可以挖掘出更多的隐含信息和知识。

智能化分析和评价：利用人工智能技术对数据进行更深层次的特征提取、分类识别、异常检测等，以提高数据分析的智能化水平，同时也可以利用专家系统或决策支持系统等，对数据评价结果进行更科学合理的解释和建议。

智慧养护管理：将检测数据与其他相关信息进行有效整合，构建一个智慧养护管理平台，实现对公路养护管理的实时监控、动态调度、优化配置等[5]。

五、结论

本文介绍了公路路面自动化检测技术的应用和发展，分析了公路路面自动化检测技术的发展现状和存在的问题，展望了公路路面自动化检测技术的发展前景和潜力。公路路面自动化检测技术是公路养护管理的重要手段，也是提高公路运输效率和安全性的关键因素。公路路面自动化检测技术需要提高检测的高速化、自动化和智能化水平，实现检测数据的多源融合和共享，制定更完善的数据标准和规范，以适应公路养护管理的新形势和新需求。本文为公路养护管理工作提供了一些参考和借鉴，也为公路路面自动化检测技术的研究和创新提供了一些思路和方向。

参考文献：

[1]张国花.公路路基路面的试验检测技术研究与应用[J].时代汽车,2023,405(09):196-198.

[2]戴莹.公路路面病害检测技术及预防性养护实践[J].交通世界,2023,639(09):172-174.

[3]叶伟,胡晓阳,刘晓江等.动态胎压传感器在公路路面行车舒适性检测技术中的应用研究[J].传感技术学报,2023,36(01):159-166.

[4]蔡文俊.无损检测技术在高速公路路面中的应用分析[J].运输经理世界,2022,674(28):44-46.

[5]周应凤.公路路面落锤式弯沉检测技术应用[J].交通世界,2022,620(26):49-51.

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