基于移动计算技术的数据采集系统.doc

基于移动计算技术的数据采集系统.doc基于移动计算技术的数据采集系统
摘要国内类似于坑槽、松散、沉陷、波浪拥包等路表故障在道路上依然经常被发现,而当前路面质量监测主要依赖于路政部门的巡查和驾驶员的主动上报。为了克服当前所使用方法的缺陷,本文提出了一个基于移动计算技术的道路数据采集系统:使用安装在车辆上的移动数据收集终端进行众包模式的数据采集。车载传感模块通过OTG与安卓手机进行通信,使用大数据分析技术和数据过滤对数据进行筛选。本系统已经在实际路况中经过多次测试,经过识别的路况及城市环境情况可以在在线地图上进行较准确的可视化显示。
【关键词】移动计算众包 OTG 大数据分析
1 移动计算在道路监测及环境治理方面的发展现状
在公路损伤监测方面,基于数字图像处理技术的路面检测技术已日趋成熟;同时,随着图像传感器等硬件的发展,图像采集的新技术、新方法也广泛地应用于其中,如价格昂贵的道路损伤检测车。但国内还只是处在起步阶段,无论是软件还是硬件都不成熟,目前主要采用的还是路政部门的目测巡查等人工手段。但在国外,2015年谷歌被授予了一项收集道路坑洞的技术专利。该专利可使用汽车的GPS来记录下坑洞的位置,并将数据发送到云端。在该技术的帮助下,驾驶员可以将一部通讯设备嵌入汽车的音响或无线电系统,并将振动传感器所记录的数据以及相关的GPS位置信息上传至云端。除谷歌之外,捷豹路虎也在对此技术进行研究。例如,某些捷豹路虎汽车的磁悬浮系统能够检测到路面洞坑,及时让汽车做出适当调整。
2 课题主要研究内容及相关技术
本文提出的解决方案利用全球定位系统(GPS)、移动传感器和安卓智能手机来监测和标记道路和环境质量状况。通过将监测到的环境及公路网路面质量传送到云端,并在云端进行数据可视化处理和共享,不仅可以帮助普通民众及时规避故障或事故路段,还可以将数据与道路维护部门共享,提高道路维修效率、降低道路维护成本。除此之外,在监测道路质量状况的同时本研究还将监测城市不同区域空气质量,、氨气、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、烟雾、温湿度等空气指标,为城市环境治理及规划提供数据支持,并为大气污染源探索相关研究提供帮助。
方案主要应用了传感器组、STC15 CH372B USB开发板与Android智能手机,开发板与手机之间的数据通信采用USB OTG技术,传感器组主要有振动传感器、、有害气体传感器、温湿度传感器。在安卓应用的设计上,采用了自动和手动两种方式进行数据收集。自动数据收集主要通过振动阈值的设定来触发数据上传。手动数据收集主要应用于特殊道路故障标记、交通事故上报、道路拥堵上报等。为了将采集到的数据更加直观地展现给用户,本研究基于百度地图开放API及JavaScript+PHP+MySQL架构开发完成了前端可视化查询系统。
3 系统结构及实现
系统整体结构设计
本文提出的数据采集系统的架构如图1所示。系统由三部分组成:车辆客户端(包含传感器组、下位机、上位机)、后端服务器、前端查询端。系统通过分析来自于大量车辆的路表数据对道路表面质量进行识别并在前端网页进行可视化。
传感器组、下位机与上位机
数据采集系统车辆端主要由上位机(Android智能手机)、下位机(CH372单片机)以及传感器组组成,Android手机通过串口为单片机及传