本技术涉及公路工程，特别涉及一种路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统及方法。
背景技术：
1、水泥稳定碎石基层是一种公路工程中常用的基层施工工艺，这种材料因其较高的强度、良好的水稳性和板体性，在公路建设中得到了广泛应用。然而，早期裂缝的出现以及由此引起的沥青面层反射裂缝的出现，严重影响了道路的平整度和行驶的舒适性，加大了养护资金投入，对道路耐久性构成了威胁。
2、相关技术中，裂缝检测方法往往依赖于人工视觉检查或简单的机械设备，难以实现对裂缝全面的、实时的监测；数据处理方面也存在一定不足，未能有效地将温度和湿度等环境因素纳入裂缝宽度变化趋势的预测中，无法准确分析裂缝特征和预测裂缝宽度的变化趋势；此外，在裂缝控制策略的制定方面，现有技术往往反应滞后，无法及时调整施工工艺或材料配比来控制裂缝发展。
3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统及方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。该系统通过集成高分辨率摄像头、环境传感器、振动传感器以及数据处理和分析模块，能够实现对裂缝的实时、全面监测，并通过自动化的分析决策模块和执行模块，提供精细化的裂缝控制策略，提高路基裂缝检测和控制的效率和准确性。
2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本技术提供了一种路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，包括：
4、传感器模块：由摄像头、环境传感器和振动传感器组成；
5、所述摄像头安装在预定路基检测点上，角度和位置设计以确保全面覆盖路基表面，捕捉实时图像；
6、所述环境传感器至少包括温度传感器和湿度传感器；分布于路基周围的策略性位置，用于监测环境参数，所述环境参数至少包括温度和湿度；
7、所述振动传感器安装于路基之上，用于检测路基的振动数据，为裂缝宽度变化趋势的计算提供必要参数；
8、数据处理模块：通过通信连接所述传感器模块，接收监测数据，分析图像数据中的裂缝特征，并结合时间序列分析预测裂缝宽度变化趋势；
9、分析决策模块：根据所述数据处理模块的输出进行裂缝原因分析和控制策略制定，将策略转换为可执行命令，传输给执行模块；
10、执行模块：根据所述分析决策模块的控制策略，调整施工工艺或材料配比，控制裂缝发展。
11、上述系统所产生的有益效果是：实现了路基水泥稳定碎石基层裂缝的实时监测和自动化检测，提高了检测效率和准确性，减少了人工检测的工作量和主观误差。采用的具体工作原理是：通过传感器模块收集裂缝图像和环境参数数据，数据处理模块分析这些数据并预测裂缝宽度变化趋势，分析决策模块制定控制策略，执行模块根据策略调整施工工艺或材料配比，从而控制裂缝发展。
12、作为上述方案的进一步改进，所述摄像头为至少2000万像素的cmos图像传感器，具备至少20倍光学变焦能力，具有红外夜视，自动曝光调节和防震动功能。
13、上述方案所产生的有益效果是：能够在不同光照条件下捕捉高清晰度图像，提高了图像数据的质量，为裂缝特征分析提供了更可靠的数据支持。采用的具体工作原理是：至少2000万像素的cmos图像传感器提供高分辨率图像，20倍光学变焦能力允许从远距离捕捉细节，自动曝光调节和防震动功能确保图像质量在各种环境下都保持一致。
14、作为上述方案的进一步改进，所述数据处理模块进一步包括：
15、数据收集单元：使用高速adc对传感器信号进行数字化，通过嵌入式系统进行数据预处理，所述预处理至少包括滤波、去噪和归一化；
16、数据分析单元：采用如下模型分析图像数据中的裂缝特征，并结合时间序列分析预测裂缝宽度变化趋势，模型公式为：
17、wt＝αwt-1+βet+γvt+∈t，
18、其中，t表示时间，wt代表当前时刻的裂缝宽度，wt-1代表上一时刻的裂缝宽度，et定义为向量其中代表温度传感器数据，ethum代表湿度传感器数据，α、β、γ为调整系数，由历史数据训练得出，∈t为误差项，vt为路基的振动数据。
19、上述改进所产生的有益效果是：通过高速adc和嵌入式系统的数据预处理，提高了数据处理速度和准确性，为裂缝宽度变化趋势的预测提供了精确的输入数据。采用的具体工作原理是：数据收集单元对传感器信号进行数字化并进行预处理，数据分析单元使用非线性回归模型结合时间序列分析裂缝特征，为裂缝宽度变化趋势的预测提供了科学的计算方法。
20、作为上述方案的进一步改进，所述分析决策模块进一步包括：
21、决策单元：基于所述数据分析单元的输出，使用预设的逻辑和规则引擎，生成裂缝控制策略；
22、输出单元：将所述决策单元生成的裂缝控制策略转换为可执行命令，并通过有线或无线方式传输给执行模块。
23、上述改进所产生的有益效果是：能够基于数据分析结果快速生成裂缝控制策略，并将策略转换为可执行命令，提高了决策的效率和执行的及时性。具体工作原理是：决策单元使用逻辑和规则引擎根据数据分析单元的输出生成控制策略，输出单元将策略转换为命令并传输给执行模块。
24、作为上述方案的进一步改进，所述执行模块进一步包括：
25、施工调整单元：基于裂缝宽度的预测结果和环境因素的分析，自动控制单元计算出最佳施工参数，并通过无线信号控制施工机械进行相应调整；
26、材料调整单元：根据裂缝控制策略和材料性能参数，动态调整水泥和水的比例；该单元包含一个算法库，其中包括多种基于机器学习的优化算法，用于实时调整配比以响应裂缝宽度的变化。
27、作为上述方案的进一步改进，还包括：用户界面模块；
28、所述用户界面模块用于显示裂缝检测结果和环境参数数据，所述用户界面模块还用于接收用户输入的控制参数，并显示裂缝宽度变化趋势的预测结果。
29、上述改进所产生的有益效果是：提供了用户友好的界面，允许用户查看裂缝检测结果和环境参数数据，输入控制参数，并查看裂缝宽度变化趋势的预测结果，增强了系统的交互性和用户体验。具体工作原理是：用户界面模块显示来自传感器模块和数据处理模块的信息，允许用户输入和查看数据，提高了系统的可用性和透明度。
30、作为上述方案的进一步改进，还包括：远程监控单元；
31、所述远程监控单元通过互联网接收来自所述传感器模块的监测数据，并允许远程用户访问所述数据处理模块和所述分析决策模块的输出结果，以及所述执行模块的控制策略。
32、上述改进所产生的有益效果是：允许远程用户通过互联网访问系统数据和控制策略，提高了系统的监控范围和灵活性。具体工作原理是：远程监控单元接收传感器模块的数据，并允许远程用户访问数据处理模块和分析决策模块的输出结果以及执行模块的控制策略。
33、第二方面，本实施例提供一种路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析方法，使用上述任一实施例提供的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，包括以下步骤：
34、通过传感器模块收集裂缝数据和环境参数；
35、数据处理模块对收集的数据进行统计分析，确定裂缝宽度的变化趋势和环境因素的影响；
36、分析决策模块根据统计分析结果，制定裂缝控制策略；
37、执行模块根据控制策略，调整施工工艺或材料配比。
38、上述方法所产生的有益效果是：提供了一种系统化的裂缝检测分析方法，通过四个步骤实现了从数据收集到施工调整的全过程，提高了裂缝控制的系统性和科学性。采用的具体工作原理是：通过传感器模块、数据处理模块、分析决策模块和执行模块的协同工作，实现了裂缝数据的收集、分析、决策和执行。
39、作为上述方案的进一步改进，过以下非线性回归模型确定裂缝宽度的变化趋势：
40、wt＝αwt-1+βet+γvt+∈t，
41、其中，t表示时间，wt代表当前时刻的裂缝宽度，wt-1代表上一时刻的裂缝宽度，et定义为向量其中代表温度传感器数据，代表湿度传感器数据，α、β、γ为调整系数，由历史数据训练得出，∈t为误差项，vt为路基的振动数据。
42、上述改进所产生的有益效果是：使用非线性回归模型计算裂缝宽度的变化趋势，提高了预测的准确性和科学性。具体工作原理是：非线性回归模型结合时间序列分析，综合考虑温度、湿度和振动等多种因素，为裂缝宽度变化趋势的预测提供了精确的数学模型。
43、作为上述方案的进一步改进，使用以下多元非线性模型进行施工工艺和材料配比的调整：
44、sg＝η·f(wc,mp,ep,vd)+∈，
45、其中，sg代表施工工艺和材料配比的调整结果，f是一个关于裂缝宽度控制需求wc、材料性能参数mp、环境参数ep和振动传感器数据vd的非线性函数，η为调整系数，∈为误差项。
46、上述改进所产生的有益效果是：提供了一种多元非线性模型进行施工工艺和材料配比的调整，提高了施工调整的精确性和适应性。具体工作原理是：多元非线性模型根据裂缝宽度控制需求、材料性能参数、环境参数和振动传感器数据进行施工工艺和材料配比的调整，确保施工质量和道路耐久性。
47、总之，本技术中，由于传感器模块包括摄像头、环境传感器和振动传感器，摄像头安装在预定路基检测点上，确保全面覆盖路基表面，捕捉实时图像，提供视觉监测数据；环境传感器包括温度和湿度传感器，分布在路基周围策略性位置，提供及时的环境监测数据；振动传感器：安装在路基上，检测路基的振动数据，提供物理监测数据。三者相互配合，能够实现较为全面、持续、长时间路面裂缝监测。通过有线或无线通信连接将采集的数据实时传输到数据处理模块，由数据处理模块分析图像数据以实时获取到裂缝特征，同时结合时间序列分析准确地预测裂缝宽度变化趋势，提供裂缝特征和趋势分析结果，再依据裂缝原因分析进行控制策略的制定，将策略转换为可执行命令，传输给执行模块，由执行模块及时调整施工工艺或材料配比来控制裂缝发展。该系统全面集成了数据采集、及时的裂缝分析预测、精细化的策略控制和自动化的执行，考虑温度、湿度对裂缝发展的影响，并将温度、湿度等多种因素纳入裂缝宽度变化趋势的预测，各个模块相互配合实现对路基裂缝的全面监测、趋势预测和及时有效的裂缝控制，提高路基裂缝检测和控制的效率和准确性。
1.一种路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，所述数据处理模块进一步包括：
4.根据权利要求3所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，所述分析决策模块进一步包括：
5.根据权利要求4所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，所述执行模块进一步包括：
6.根据权利要求1所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，所述系统还包括：用户界面模块；
7.根据权利要求1所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，所述系统还包括：远程监控单元；
8.一种路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统的方法，使用如权利要求1至7任一项所述的路基水泥稳定碎石基层裂缝检测分析系统，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过以下非线性回归模型确定裂缝宽度的变化趋势：
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用以下多元非线性模型进行施工工艺和材料配比的调整：
