一种基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法与流程

1.本发明涉及交通设施领域，具体涉及一种基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法。


背景技术：

2.目前，城市交通管理中，关于静态设施如护栏、杆件、交通标志等，设施基本信息及故障无法实时获取，运维方式主要依赖人工排查修复和手动记录，大大降低了故障发现的概率，以至于这些故障导致交通事件发生时才得以被发现以及修复，直接或间接的造成一些安全风险与经济损失。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供一种基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法。
4.该方法包括：
5.在交通设施上安装精确度为厘米级的北斗定位装置，所述北斗定位装置能定时将所述交通设施的坐标和坐标对应的时间戳上传至交通设施管理系统；
6.定时检查交通设施j上传的坐标信息和时间戳；
7.通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施j的倾斜夹角i；
8.根据交通设施j的倾斜夹角i计算位移偏移量阈值根据交通设施j的倾斜夹角i计算位移偏移量阈值其中l代表交通设施j的长度；
9.通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施的位移量wj；
10.根据交通设施倾斜夹角i、交通设施的位移量wj和位移偏移量阈值决策是否需要向管理单位上报。
11.进一步的，所述计算交通设施倾斜夹角i，具体指将交通设施j的北斗坐标系转换为以地面水平面为x轴和y轴的标准面，以垂直于标准面的竖轴为z轴的坐标，计算交通设施倾斜夹角i为交通设施倾斜夹角与z轴的夹角。
12.进一步的，所述通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施的位移量wj，包括：
13.定义交通设施j的初始x轴坐标为x0,初始y轴坐标为y0,初始z轴坐标为z0；
14.读取到的交通设施j的x轴坐标为x,y轴坐标为y,z轴坐标为z；
15.根据欧几里得距离公式计算交通设施j的坐标信息与初始状态的坐标信息之间的距离
16.进一步的，所述根据交通设施倾斜夹角i、交通设施的位移量wj和位移偏移量阈值决策是否需要向管理单位上报，具体包括：
17.若交通设施倾斜夹角i大于0，并且wj大于位移偏移量阈值则向管理单位上报交通设施故障事件；
18.若交通设施倾斜夹角i为0，并且wj大于预设的阈值向管理单位上报交通设施故障事件。
19.优选的，所述的阈值为根据路口大小、车道宽度以及当地出行习惯预设的阈值。
20.优选的，若交通设施为可移动交通设施，查看该交通设施是否备份过位移事件，并且时间段相符，如是，则管理单位忽略该交通设施在该时间段上报的交通设施故障事件。
21.优选的，管理单位忽略该交通设施在该时间段上报的交通设施故障事件后，将该交通设施的初始状态坐标信息设为上报交通设施故障事件时的坐标信息。
22.本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
23.通过定位系统，及时监控交通设施的运行状态，提高了交通设施的检测效率。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的交通设施的倾斜夹角计算示意图；
25.图2为本发明实施例提供的根据交通设施的倾斜夹角计算位移偏移量阈值示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明，在详细说明本发明各实施例的技术方案前，对所涉及的名词和术语进行解释说明，在本说明书中，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。
27.本发明提出了一种基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，包括以下内容：
28.在需要被监测的交通设施上安装厘米级北斗定位装置，通过内置的4g/5g网络设备读取该交通设施的北斗坐标系坐标信息(x,y,z)，以及坐标信息对应的时间戳。
29.交通设施故障主要包含几种类型，如受撞击位置发生偏移、恶劣天气等突发事件导致设施移动或受损、受施工影响设施出现倾斜等。
30.一类交通设施是可移动的护栏、移动信号灯等设施，这类设备的特点是可以移动，用户会根据需求设定摆放位置。在移动这些设备时，需要在系统内进行备案。若没有备案而出现坐标大幅度偏移的，一律以故障处理。是否备案需要检查，时间段是否相符，设备是否相符，位置偏移量是否相符。
31.其次是不可移动设施，如路侧固定护栏、灯杆、电警杆件、标志牌、诱导屏杆件等。这些设备出现被撞击、偏移和倾斜时，都会出现坐标的变化。
32.记录交通设施初始位置坐标(x0,y0,z0)，第一次发生位移变化后的坐标为(x1,y1,z1)，依次类推，发生i次位移变化后的坐标为(xi,yi,zi)，第i次发生位移后的偏移量
33.根据设施类型确定不同的偏移量阈值j表示设施类型，的取值和路口大小、车道宽度以及当地出行习惯等等因素综合确定。
34.对于交通设施的倾斜夹角i计算方法如下，根据坐标轴的变化，确定设备倾斜的方向，然后确定在该方向上的倾斜夹角。将北斗坐标系进行转换，转换成以地面水平面为xy轴
的标准面，以垂直于标准面的竖轴为z轴。设施初始z轴夹角为i0，发生变化后的夹角为i1，则夹角变化i＝i
1-i0，如图1所示。
35.再根据交通设施j的倾斜夹角i计算位移偏移量阈值以杆件为例，杆件仅发生倾斜，倾角为i，如图2所示，o点为杆件的中心点，a点为起始位置上端点，b点为倾斜后杆件下端点，倾角为i，位移偏移量阈值其中l为o点到a点的长度，即杆件的长度。
36.交通设施位移值发生变化的原因是被外力因素影响，倾斜值发生变化可能事外力因素影响，也有可能是随时间推移缓慢形成的。两个指标的变化并不一定是同时存在，因此在事件判定时需结合实际情况进行甄别。
37.若交通设施倾斜夹角i大于0，并且wj大于位移偏移量阈值则向管理单位上报交通设施故障事件；
38.若交通设施倾斜夹角i为0，并且wj大于预设的阈值向管理单位上报交通设施故障事件。
39.其他情况，均视为正常位移或者倾斜，不予处理。
40.以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：在交通设施上安装精确度为厘米级的北斗定位装置，所述北斗定位装置能定时将所述交通设施的坐标和坐标对应的时间戳上传至交通设施管理系统；定时检查交通设施j上传的坐标信息和时间戳；通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施j的倾斜夹角i；根据交通设施j的倾斜夹角i计算位移偏移量阈值其中l代表交通设施j的长度；通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施的位移量w
j
；根据交通设施倾斜夹角i、交通设施的位移量w
j
和位移偏移量阈值决策是否需要向管理单位上报。2.根据权利要求1所述基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，所述计算交通设施倾斜夹角i，具体指将交通设施j的北斗坐标系转换为以地面水平面为x轴和y轴的标准面，以垂直于标准面的竖轴为z轴的坐标，计算交通设施倾斜夹角i为交通设施倾斜夹角与z轴的夹角。3.根据权利要求1所述基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，所述通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施的位移量w
j
，包括：定义交通设施j的初始x轴坐标为x0,初始y轴坐标为y0,初始z轴坐标为z0；读取到的交通设施j的x轴坐标为x,y轴坐标为y,z轴坐标为z；根据欧几里得距离公式计算交通设施j的坐标信息与初始状态的坐标信息之间的距离4.根据权利要求1所述基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，所述根据交通设施倾斜夹角i、交通设施的位移量w
j
和位移偏移量阈值决策是否需要向管理单位上报，具体包括：若交通设施倾斜夹角i大于0，并且w
j
大于位移偏移量阈值则向管理单位上报交通设施故障事件；若交通设施倾斜夹角i为0，并且w
j
大于预设的阈值向管理单位上报交通设施故障事件。5.根据权利要求4所述基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，所述的阈值为根据路口大小、车道宽度以及当地出行习惯预设的阈值。6.根据权利要求4所述基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，若交通设施为可移动交通设施，查看该交通设施是否备份过位移事件，并且时间段是否相符，如是，则管理单位忽略该交通设施在该时间段上报的交通设施故障事件。7.根据权利要求6所述基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法，其特征在于，管理单位忽略该交通设施在该时间段上报的交通设施故障事件后，将该交通设施的初始状态坐标信息设为上报交通设施故障事件时的坐标信息。

技术总结
本发明涉及交通设施领域，具体涉及一种基于北斗时空信息的交通设施故障诊断方法。该方法包括：在交通设施上安装精确度为厘米级的定位装置，所述定位装置能定时将所述交通设施的坐标和坐标对应的时间戳上传至交通设施管理系统；定时检查交通设施j上传的坐标信息和时间戳；通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施j的倾斜夹角I；根据交通设施j的倾斜夹角I计算位移偏移量阈值通过交通设施j的坐标信息，计算交通设施的位移量w


技术研发人员：宋志洪 王博 赵云峰 刘恒玉
受保护的技术使用者：安徽科力信息产业有限责任公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/5