CN103514742A

CN103514742A - 基于gps和gprs的高速公路通行智能监控系统

Info

Publication number: CN103514742A
Application number: CN201310348982.9A
Authority: CN
Inventors: 李家文; 成波
Original assignee: Suzhou Tsingtech Microvision Electronic Science & Technology Co Ltd; Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Current assignee: Suzhou Tsingtech Microvision Electronic Science & Technology Co Ltd; Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2014-01-15

Abstract

本发明公开了一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述系统包括后台监控中心、智能通行设备和设置在高速公路进出口的数据处理中心；所述智能通行设备，车辆进入高速公路时配发给车辆用户，车辆驶出高速公路时回收，用于记录车辆的行驶状态，并实时将记录的车辆信息发送给后台监控中心；所述数据处理中心用于车辆进入高速公路时识别车辆，并将识别的车辆信息写入待配发的智能通行设备；车辆驶出高速公路时根据回收的智能通行设备读取车辆历史行驶状态，并根据车辆的历史行驶轨迹或里程进行计费；所述后台监控中心根据实时获得的车辆信息判断车辆的状态，并根据车辆的状态发送警告信息或提示。该系统可以精确计费，缓解交通拥挤、提高出行效率，同时保证了高速公路的有序和畅通。

Description

基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统。

背景技术

近年来高速公路迅猛发展，给人们出行带来了极大的便利，同时助推了地区经济的快速发展。高速公路带来好处的同时，也带来了一系列的弊端和问题：（1）通行费收费难的问题。随着路网结构的不断扩大，出现了多个环路和环套环的路径，起止点相同的两点间存在多条路径，这使各条路径各道路投资者间的通行费收费和拆分成为难题。目前通行费收费主要按照最短路径法，即按照多条路径的距离差来确定是否参与拆分，与车辆的实际行驶路径没有关系。在路网结构越来越复杂的情况下，这种拆分方法带来的矛盾也越来越突出。（2）逃费问题。目前常见的作弊方式是“跑长路、缴短程路费”或者“大型车缴小型车路费”。司机一般通过偷卡、换卡，甚至联合部分征缴人员一同作弊，使高速公路通行费的流失防不胜防，给投资者带来严重的损害。（3）违章驾驶行为。众所周知，高速公路上超速行驶和违规停车等行为，是高速公路交通事故的主要原因，给自身和他人带来极大的身心伤害和经济损失。

针对高速公路收费难的问题，常用的方法是建立路径识别系统，即在各路段间建立电子识别装置，当车辆经过时进行识别和标志，这样就可以记录车辆的行驶路线，便于通行费收费和拆分。但是这种方法需要建设电子标志站，后期读写器还需更换和升级，系统建设和维护成本高。

针对高速公路上逃费、超速、非法停车等问题，目前主要采用的办法是，定点安装监控器、测速雷达等装置进行流动监控高速公路行车状况，这种监控方式虽然从一定程度上约束了司机的非法行为，但是易受天气、光线强度等外界因素的影响，而且无法真正做到全程监控，不能从根本上解决司机违章行为。

发明内容

本发明提供的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，目的在于：提供一种合理的通行费精确收取和精确拆分依据和方法，保证投资者的利益不受损害；杜绝高速公路上偷卡、换卡等非法现象，遏制超速、非法停车行为，保证高速公路行车秩序安全、文明；当前方发生交通事故，及时给与后方车辆事故预警，提醒司机做出相应的调整，避开拥挤路段，从而可缓解交通拥挤、提高出行效率，同时保证了高速公路的有序和畅通。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述系统包括后台监控中心、智能通行设备和设置在高速公路进出口的数据处理中心；所述智能通行设备，车辆进入高速公路时配发给车辆用户，车辆驶出高速公路时回收，用于记录车辆的行驶状态，并实时将记录的车辆信息发送给后台监控中心；所述数据处理中心用于车辆进入高速公路时识别车辆，并将识别的车辆信息写入待配发的智能通行设备；车辆驶出高速公路时根据回收的智能通行设备读取车辆历史行驶状态，并根据车辆的历史行驶轨迹或里程进行计费；所述后台监控中心根据实时获得的车辆信息判断车辆的状态，并根据车辆的状态发送警告信息或提示。

优选的，所述系统还包括设置在高速公路进出口的充电设备，所述充电设备用于智能通行设备的电能储备。

优选的，所述充电设备包含多排充电槽，每排充电槽上设置若干个充电位；充电时，所述智能通行设备嵌入在充电位上进行充电。

优选的，所述智能通行设备包括GPS模块、第一信息存储模块、第一信息读写模块、GPRS模块、语音报警模块、控制模块、电池模块；所述GPS模块，用于采集车辆的行驶状态，包括位置信息、速度信息、行驶轨迹以及对应的时间信息；所述第一信息存储模块，用于存储车辆行驶状态信息以及超速、违章停车、事故疑点信息；所述第一信息读写模块，用于从数据处理中心中读取信息或者将历史行车状态写入数据处理中心；所述GPRS模块，用于与后台监控中心建立无线网络连接，并发送超速、违章停车、事故疑点信息，并接收事故预警信息；所述语音报警模块，用于对接收的事故预警信息进行语音报警；所述控制模块，用于控制GPS模块、信息存储模块、信息读写模块、GPRS模块、语音报警模块的工作；所述电池模块，用于上述所有模块提供电源。

优选的，所述的数据处理中心包括车牌识别模块、第二信息读写模块、收费模块和第二信息存储模块，其中所述车牌识别模块用于运用车牌识别技术对对车辆进行车牌识别；所述第二信息读写模块，用于从智能通行装置中读取历史行车状态，用于将车辆信息写入智能通行设备；所述收费模块用于根据车辆的历史行驶轨迹和里程计算缴费金额；所述第二信息存储模块，用于存储来自智能通行设备中的历史行车状态数据。

优选的，所述后台监控中心包括信息收发控制模块、第三信息存储模块、信息处理模块，其中所述信息收发控制模块，用于接收来自智能通行设备的超速、违章停车等违章驾驶和事故疑点信息，以及向指定车辆发送事故警示信息；所述第三信息存储模块用于存储接收的超速违章驾驶及停车事故疑点信息；所述信息处理模块，用于对接收的信息进行处理，以及执行事故警示算法，选择需要发送事故警示的车辆，并生成警示信息内容。

优选的，所述信息处理模块根据当前一定路段内车辆的位置信息、道路信息、事故发生位置信息选择需要警示的车辆，并根据车辆与事故疑点距离、事故严重性等因素生成具体警示内容。

为弥补现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，能将高速公路上行驶车辆的位置信息、速度信息、轨迹信息等记录下来，便于在高速公路出口处对其进行合理的收费，并且全程监控车辆的行驶状况，约束司机的违规驾驶行为。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

一、本发明利用GPS模块能将高速公路上车辆的行驶轨迹信息记录下来，有效的避免司机为逃费而做出的换卡、中途卸货等非法行为，保证了高速公路投资者的利益不受侵害，同时也为交通安全提供了多一层保障。

二、本发明根据记录的车辆的行驶轨迹和行驶里程，可以提供精确的通行费收费和拆分依据和方法。

三、本发明的后台监控中心可以实时监控车辆超速、违规停车等非法行为，进一步保障了道路交通安全。

四，本发明的后台监控中心可以及时监测到高速公路事故疑点，并做出及时联动支持，对于保证道路有序、通畅运行具有重要意义。

五，本发明的智能通行设备可以对接收的事故预警内容进行语音播报，提醒司机做出相应的调整，避开拥挤路段，从而可缓解交通拥挤、提高出行效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统的原理图；

图2为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统中智能通行设备的示意图；

图3为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统中智能通行设备的结构框图；

图4为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统中充电设备的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例

图1为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统的原理图，包括智能通行设备1、充电设备、数据处理中心2、后台监控中心3四部分。其中智能通行设备，可以详细记录车辆的行驶状态，将信息实时地发送给后台监控中心，可以利用充电设备为其充电，并在一次充电后维持长时间的工作；数据处理中心，可以对车辆进行车牌识别，可以将指定的信息写入智能通行设备，可以从智能通行设备中读取历史行驶状态并存储，可以根据车辆的历史行驶轨迹和里程进行收费；后台监控中心，可以接收并存储来自智能通行设备的超速、违章停车、事故疑点等信息，可以对事故疑点进行判断，并做出应急联动救援，可以将前方事故警示及时发送给指定车辆。

具体的，图2为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统中智能通行设备的示意图。智能通行设备1，可以实时记录车辆的行驶状态，包括位置信息、速度信息、行驶轨迹以及对应的时间信息等，可以在发生违章驾驶和事故疑点时，将信息实时地发送给后台监控中心，可以利用充电设备为其充电，并在一次充电后维持长时间的工作（至少为48的小时）。

所述的智能通行设备包括GPS模块101、第一信息存储模块102、第一信息读写模块103、GPRS模块104、控制模块105、电池106，其中：GPS模块101，用于周期性地采集车辆的行驶状态，包括位置信息、速度信息、行驶轨迹以及对应的时间信息；第一信息存储模块102，用于存储车辆行驶状态信息以及超速、违章停车、事故疑点等信息；第一信息读写模块103，用于从数据处理中心中读取信息（包括车牌号码、入口信息等），用于将历史行车状态写入数据处理中心；GPRS模块104，用于与后台监控中心建立无线网络连接，并发送超速、违章停车、事故疑点等信息，并接收事故疑点信息；语音报警模块105，用于对接收的事故预警信息进行语音报警；控制模块106，用于控制上述各模块的工作；电池107，用于为上述各模块提供电源。

图3为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统中智能通行设备的结构框图，其中正面包括GPS模块101、第一信息存储模块102、第一信息读写模块103、GPRS模块104、语音报警模块105、控制模块106五个模块，其作用如前面所述，这里不再赘述。反面是电池107，可以通过图2中的充电口与充电设备连接充电。

图4为根据本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统中充电设备的示意图，该充电设备一般包含多排充电槽，每排充电槽又包含多个充电位，每个充电位安装有对应的指示灯，指示灯用于指示充电状态。当充电位未被占用时，指示灯为绿色；当充电位上的智能通行设备充满时，指示灯为红色，未充满时则为黄色。

数据处理中心2，可以对到达高速公路入口的车辆进行车牌识别，可以将指定的信息（包括车牌号码、入口信息等）写入所述智能通行设备，可以从智能通行设备中读取历史行驶状态并存储，可以根据车辆的历史行驶轨迹和里程进行收费。

所述的数据处理中心包括车牌识别模块201、第二信息读写模块202、第二信息存储模块203、收费模块204，其中：车牌识别模块201，用于运用图像采集和数字图像处理等车牌识别技术对车辆进行车牌识别；第二信息读写模块202，用于从所述的1智能通行设备中读取历史行车状态，以及将指定信息（包括车牌号码、入口信息等）写入所述的1智能通行设备；第二信息存储模块203，用于存储来自所述的1智能通行设备中的历史行车状态、违章驾驶及事故疑点信息等；收费模块204，将车辆的历史行驶轨迹和里程作为收费依据进行计算缴费金额。后台监控中心3，可以接收并存储来自所述智能通行设备的超速、违章停车、事故疑点等信息，可以对事故疑点进行判断，并做出应急联动救援，可以执行事故警示算法将前方事故警示及时有效的发送给指定车辆。

所述的后台监控中心3包括信息收发控制模块301、第三信息存储模块302、信息处理模块303，其中：信息收发控制模块301，用于接收来自智能通行设备的超速、违章停车等违章驾驶和事故疑点信息，以及向指定车辆发送事故警示信息；第三信息存储模块302，用于存储接收的违章驾驶及是事故疑点信息；信息处理模块303，用于对接收的信息进行处理（比如事故疑点判断），以及执行事故警示算法，选择需要发送事故警示的车辆，并生成警示信息内容。

所述的事故警示算法根据当前一定路段内车辆的位置信息、道路信息、事故发生位置等信息选择需要警示的车辆，并根据车辆与事故疑点距离、事故严重性等因素生成具体警示内容。

下面给出本发明的一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统的具体实施例：

（1）当车辆驶入高速公路入口处时，置于收费站处的摄像头将车辆的车牌信息拍摄下来，2数据处理中心通过201车牌识别模块进行车牌识别并保存到203信息存储模块中。工作人员从图4中的充电设备中取出已经充满电的1智能通行设备（指示灯为红色），一方面启动该智能通行设备，使101GPS模块开始工作，另一方面通过202信息读写模块将203信息存储模块中的将车牌号码及入口位置信息读取出来，再通过103信息读写模块写入102信息存储模块中；

（2）车辆在高速公路上行驶的过程中，所述的101GPS模块，不断的采集行驶车辆的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息等，并保存到102信息存储模块。如果车辆发生超速、停车等可疑违章驾驶情况，106控制模块将速度、位置、车牌号码等信息存入102信息存储模块，并通过104GPRS模块发送给3后台监控中心。3后台监控中心通过301信息收发控制模块收到超速或者停车信息时，首先进行保存，如果是停车信息则通过303信息处理模块进一步判断是否为事故疑点，如果是则连接应急联动系统进行支援工作调度，然后执行事故预警算法，搜索要发送事故预警的车辆，并生成预警内容，最后再通过301信息收发控制模块发送出去；

（3）当智能通行设备收到来自所述的3后台监控中心的前方事故预警信息时，通过105语音报警模块进行语音报警，司机可以根据前方事故信息做出调整；

（4）当车辆到达高速公路出口处时，工作人员将1智能通行设备收回，并通过103信息读写模块将车牌号码、入口位置信息、车辆历史行驶状态及违章驾驶等信息读取出来（读取后清空103信息读写模块内容），再通过202信息读写模块写入203信息存储模块，然后通过204收费模块计算通行费并进行收取；

（5）最后，工作人员将1智能通行设备插入充电设备中进行充电，以备下次使用。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述系统包括后台监控中心、智能通行设备和设置在高速公路进出口的数据处理中心；所述智能通行设备，车辆进入高速公路时配发给车辆用户，车辆驶出高速公路时回收，用于记录车辆的行驶状态，并实时将记录的车辆信息发送给后台监控中心；所述数据处理中心用于车辆进入高速公路时识别车辆，并将识别的车辆信息写入待配发的智能通行设备；车辆驶出高速公路时根据回收的智能通行设备读取车辆历史行驶状态，并根据车辆的历史行驶轨迹或里程进行计费；所述后台监控中心根据实时获得的车辆信息判断车辆的状态，并根据车辆的状态发送警告信息或提示。

2.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述系统还包括设置在高速公路进出口的充电设备，所述充电设备用于智能通行设备的电能储备。

3.根据权利要求2所述的基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述充电设备包含多排充电槽，每排充电槽上设置若干个充电位；充电时，所述智能通行设备嵌入在充电位上进行充电。

4.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述智能通行设备包括GPS模块、第一信息存储模块、第一信息读写模块、GPRS模块、语音报警模块、控制模块、电池模块；所述GPS模块，用于采集车辆的行驶状态，包括位置信息、速度信息、行驶轨迹以及对应的时间信息；所述第一信息存储模块，用于存储车辆行驶状态信息以及超速、违章停车、事故疑点信息；所述第一信息读写模块，用于从数据处理中心中读取信息或者将历史行车状态写入数据处理中心；所述GPRS模块，用于与后台监控中心建立无线网络连接，并发送超速、违章停车、事故疑点信息，并接收事故预警信息；所述语音报警模块，用于对接收的事故预警信息进行语音报警；所述控制模块，用于控制GPS模块、信息存储模块、信息读写模块、GPRS模块、语音报警模块的工作；所述电池模块，用于上述所有模块提供电源。

5.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述的数据处理中心包括车牌识别模块、第二信息读写模块、收费模块和第二信息存储模块，其中所述车牌识别模块用于运用车牌识别技术对对车辆进行车牌识别；所述第二信息读写模块，用于从智能通行装置中读取历史行车状态，用于将车辆信息写入智能通行设备；所述收费模块用于根据车辆的历史行驶轨迹和里程计算缴费金额；所述第二信息存储模块，用于存储来自智能通行设备中的历史行车状态数据。

6.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述后台监控中心包括信息收发控制模块、第三信息存储模块、信息处理模块，其中所述信息收发控制模块，用于接收来自智能通行设备的超速、违章停车等违章驾驶和事故疑点信息，以及向指定车辆发送事故警示信息；所述第三信息存储模块用于存储接收的超速违章驾驶及停车事故疑点信息；所述信息处理模块，用于对接收的信息进行处理，以及执行事故警示算法，选择需要发送事故警示的车辆，并生成警示信息内容。

7.根据权利要求6所述的基于GPS和GPRS的高速公路通行智能监控系统，其特征在于所述信息处理模块根据当前一定路段内车辆的位置信息、道路信息、事故发生位置信息选择需要警示的车辆，并根据车辆与事故疑点距离、事故严重性等因素生成具体警示内容。