CN103824455B - 道路巡逻系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种道路巡逻系统，包括在公路隔离护栏上行走的机器人，通过无线网络与机器人实现连接的终端机，与终端机连接的后台管理中心，机器人内设置有：中央控制器、行走控制单元、行走单元、电源管理单元、GPS定位器、摄像机、图像处理单元、存储单元。该道路巡逻系统能够对道路运行路况进行移动监控，在道路拥挤的状况下，无需交警到达现场巡逻就能获取违规停放车辆的信息及位置。本发明还涉及该道路巡逻系统的控制方法，在机器人行走的过程中对道路交通进行视频拍摄，同时对违规停放车辆进行拍照，并能通知车主及时处理，处理效率高。

Description

道路巡逻系统及控制方法

技术领域

本发明涉及机电一体化智能控制领域，具体涉及一种道路巡逻系统，本发明还涉及一种道路巡逻系统的控制方法。

背景技术

随着车辆的增加，对车辆采取的监控措施也越来越多。目前，对道路上车辆的监控多采用固定位置监控，在路口或者定点位置安装摄像头，但是该监控方式需要铺设光纤，采用大量的存储设备，安装维护比较麻烦且运行费用高。此外，由于公路取电受限、道路挖掘和铺设光纤困难等特点，决定了摄像头的安装不能密集铺设，这就无法监控摄像头区域外的车辆交通情况。

公开号为CN1831892A(申请号为200610075658.4)的中国发明专利申请《道路交通监控方法和电子警察系统》中公开的电子警察系统包括前端视频组件、地感线圈和前端控制装置，该电子警察系统主要通过埋设在道路上的地感线圈采集各方向的路面交通状态信息，经前端控制装置处理后生成各方向的路面交通状态数据，送至远程控制中心，进而完成对道路交通的监控。该电子警察系统的地感线圈铺设和维护难度比较高，对地面环境有较高的要求，此外，该电子警察系统同样只能静态地采集地面上的道路交通状况，并需要配合固定设置的前端视频组件和前端控制装置对车辆的违规情况进行监控，在没有设置视频组件的地方的违规车辆并不能进行有效的监控并及时通知到交警和车主。

公开号为CN101842818A(申请号为200780101379.3)的中国发明专利申请《交通车辆监控系统》中公开的交通车辆监控系统采用固定的交通监控点对车辆信息进行读取从而实现对车辆的监控，存在大量的监控盲点，无法实现对车辆的实时监控。

由于多数情况下，摄像头拍摄不到，管理部门无法对违规占道的车辆进行处罚,因此能够通过一定的途径获取违规车辆信息，并依法进行处理则成为十分迫切的需求。

授权公告号为CN202907100U(申请号为20122065153.1)的中国实用新型专利《电动巡逻车车载视频监控装置》中公开的电动巡逻车车载视频监控装置包括移动电源，移动电源与云台摄像机连接，云台摄像机分别于三维摇杆控制台和录像存储器连接，录像存储器与车载监视器连接，可用于移动监控，避免了监控盲点，提高了安防可靠性，但是在道路拥挤的情况，该电动巡逻车车载视频监控装置在道路上很难行走，不能及时获取道路的实时状况。授权公告号为CN203102592U(申请号为201320069085.X)的中国实用新型专利《一种基于高速公路运营安全移动监控和预警系统》中公开的系统同样安装在车辆上，在道路拥挤的情况下，同样无法移动，进而不能实时的监控道路各个地方交通情况，无法及时获取道路上车辆的违规行驶和违规停放信息。

公开号为CN103164958A(申请号为201110424400.1)的中国发明专利申请《车辆监控方法及系统》中公开了一种车辆监控方法，用于对进入公交车道的非公交车辆进行监测和识别，主要是通过监测进入公交车道监控区域内的车辆的高度进行判断，进入公交车道区域的车辆高度小于设定的阈值时，判定该车辆为非公交车辆。该监控方法仍然是在特定监控的前提下进行的车辆监控，不能监控道路上其他违规行驶和违规停放的情况，具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种道路巡逻系统，能够利用行走于公路隔离护栏上机器人对道路运行路况进行移动监控，同时对违规行驶车辆和违规停放车辆进行抓拍取证并及时通知到车主，特别是在道路拥挤的状况下，无需交警到达现场巡逻就能获取违规停放车辆的信息及位置。

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种即使在道路拥挤的状况下也能对道路运行路况进行移动监控，并对违规行驶车辆和违规停放车辆进行抓拍取证的道路巡逻系统。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种在道路拥挤的状况下能对道路运行路况进行移动监控并对违规行驶车辆和违规停放车辆进行抓拍取证的道路巡逻系统的控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：道路巡逻系统，包括

机器人，能在公路隔离护栏上行走；

终端机，通过无线网络与机器人实现连接，用于调取或接收机器人数据，且能发送控制信号到机器人；

后台管理中心，分别与终端机和机器人连接，用于接收数据以及发送控制命令和/或数据到终端机和/或机器人；

所述机器人具有一行走单元并内置有：

中央控制器，用于接收和发送控制命令；

行走控制单元，连接于中央控制器，用于控制行走单元的行走；

GPS定位器，连接于中央控制器，用于定位机器人的位置；

摄像机，连接于中央控制器，用于采集道路情况数据；

图像处理单元，分别与中央控制器、摄像机及GPS定位器相连接，用于处理摄像机采集的视频和/或照片；

存储单元，连接于中央控制器，用于存储摄像机采集的数据及图像处理单元处理过的视频和/或图片；

电源管理单元，连接于中央控制器，用于监控机器人内部各单元的供电。

为了防止道路上的行人破坏机器人，所述机器人内还设置有报警单元和红外探测器，所述红外探测器和报警单元连接于中央控制器，所述报警单元为能够进行广播的声光报警器。

为了提高存储单元的存储空间利用率，所述存储单元为自动覆盖数据的存储单元。

根据需要可选择地，所述后台管理中心能通过wifi无线网络、移动网络、互联网或USB接口与终端机连接。

根据需要可选择地，所述终端机为手机、平板电脑。所述终端机也可以选择具有收发网络信号和数据功能的其他通讯工具。

道路巡逻系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一、机器人通电，电源管理单元监控机器人内各单元的供电情况，供电正常，则进入步骤二；

步骤二、对机器人进行初始化，设置摄像机拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数和照片数；

步骤三、机器人在行走控制单元的控制下，利用行走单元行走于公路的隔离护栏上，并利用GPS定位器对机器人的位置进行定位；

步骤四、中央控制器对摄像机发出控制信号，摄像机按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数对道路上的车辆运行状况进行视频和/或声音的数据采集，并将采集的数据存储于存储单元；

摄像机按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄照片数对公路硬路肩线或违规停车的车位线内进行拍摄，并将拍摄的照片传送到图像处理单元进行图像识别处理，同时图像处理单元接收GPS定位器传送的照片拍摄的位置信息，并将处理后的图片进行位置信息标记，进而存储于存储单元；

步骤五、拍摄的照片经图像处理单元进行图像识别处理出现车辆信息后，拍摄的照片、照片处理后的图片、照片的识别结果及照片拍摄的位置信息经过中央控制器传送到终端机和后台管理中心；

步骤六、后台管理中心根据照片识别结果中显示的车牌号码，利用后台管理中心中的车主信息通过短信的方式通知车主的违规停放情况，要求车主及时处理并告知违规处罚结果。

为了防止道路上的行人破坏机器人，机器人在行走的过程中，利用红外探测器和具有广播功能的声光报警器进行广播示警，提示该机器人为移动交警，注意避让。

优选地，所述步骤三中，根据后台管理中心和/或终端机的控制命令，中央控制器遥控机器人在行走控制单元的控制下行走到指定位置或者返回到出发地。

为了提高机器人的工作效率，所述步骤四中，在预设的距离值范围内，摄像机(15)未拍摄到违规停放车辆，则中央控制器对行走控制单元发出停止控制信号，行走控制单元控制机器人停留等待，待出现违规停放车辆后，中央控制器对行走控制单元发出启动控制信号，行走控制单元控制机器人继续行走。

为了对违规停放车辆证据的完整记录，所述步骤四中，摄像机在对违规停放车辆拍摄时，进行整车远距离拍摄和车牌近距离拍摄。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的道路巡逻系统能够利用机器人行走于公路隔离护栏上，不仅能够拍摄道路的实时交通情况，而且在移动过程中还可以对违规停放的交通工具的进行拍摄报警，从而实现对违规停放的交通工具的及时处理，最大程度的保护了公路交通的安全规范管理，特别在道路拥挤的状态下，交警无需在拥堵的道路上进行巡逻并到达现场就能获取违规停放车辆的信息和位置，从而及时处理，提高了道路交通违规停放的处理效率，节约了人工成本。

本发明中的道路巡逻系统的控制方法，能够实现对道路上交通情况进行移动监控，利用摄像机拍摄到的交通情况可供下载和回放，对于道路上违规停放的车辆进行拍照取证并标记车辆位置，及时通知交警进行处理，效率高，即使在交警无法到达的情况下，也能及时通知到车主，要求车主进行处理，如此会消减道路占用的情况，使得道路顺畅，特别在紧急情况下，需要进行财产和生命救援的情况下，有效保障道路通畅。

附图说明

图1为本发明实施例中道路巡逻系统结构图。

图2为本发明实施例中道路巡逻系统的控制方法流程图。

图3为本发明实施例中一种道路巡逻机器人的行走截面示意图。

图4为图3中道路巡逻机器人的行走立体示意图。

图5为图3中道路巡逻机器人的另一角度的行走立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的道路巡逻系统包括机器人1、终端机2和后台管理中心3。

机器人1能自动行走在公路隔离护栏上，另外，依附隔离护栏在道路上行走的机器人、行走于道路上的机器人及空中飞行器同样适用于本实施例中的机器人1。

终端机2通过无线网络与机器人1实现连接，用于调取或接收机器人1数据，且能发送控制信号到机器人1，根据需要可选择地，终端机2可以选择手机、平板电脑或者其他具有收发网络信号和数据功能的其他通讯工具。

后台管理中心3分别与终端机2和机器人1连接，用于接收数据以及发送控制命令和/或数据到终端机2和/或机器人1；

根据实际需要，所述后台管理中心3可选择通过wifi无线网络、互联网或USB接口与终端机2连接。在终端机2与后台管理中心3距离较远的情况下，终端机2与后台管理中心3可以通过wifi无线网络、移动网络、互联网连接通信。在终端机2和后台管理中心3处于可以线连接的情况下，终端机2可以使用USB接口与后台管理中心3直接通过数据线连接进行数据交换。

机器人1具有一行走单元13并内置有中央控制器10、行走控制单元12、GPS定位器14、摄像机15、图像处理单元16、存储单元11和电源管理单元17。

其中，中央控制器10用于接收和发送控制命令。

行走控制单元12连接于中央控制器10，控制机器人1的行走，在机器人1行走过程中，控制其前进、后退、跨越及停止等动作，如果遇到机器人1无法跨越的阻碍物或者行走到隔离护栏尽头，控制机器人1停止或返回。

GPS定位器14连接于中央控制器10，用于定位机器人1的位置。

摄像机15连接于中央控制器10，用于采集道路情况数据，主要包括视频、照片和声音等数据，并将采集的数据传送到中央控制器10，同时摄像机15的视频、照片拍摄清晰度与每秒拍摄帧数、照片数可根据需要进行调节。

图像处理单元16分别与中央控制器10、摄像机15及GPS定位器14相连接，用于接收摄像机15传送的数据，并对视频和/或照片进行处理，然后将处理结果传送到中央控制器10。

存储单元11连接于中央控制器10，用于存储摄像机15采集的数据及图像处理单元16处理过的视频和/或图片，为了提高存储单元11的存储空间利用率，本实施例中的存储单元11采用可自动覆盖数据的存储单元11，待存储单元11的存储空间存满后，新存储的数据将覆盖存储单元11中较早时间存储的内容。

电源管理单元17连接于中央控制器10，监控机器人1内部各单元的供电，如果机器人内部的任一单元出现供电故障，电源管理单元17会及时传送相应的故障信号到中央控制器10。

为了防止道路上的人破坏机器人1，机器人1内还设置有报警单元18和红外探测器19，红外探测器19和报警单元18连接于中央控制器10。本实施例中的报警单元18为能够进行广播的声光报警器，机器人1利用红外探测器19探测到有人存时，机器人1可以通过声光报警器发出广播语音提示，提示该机器人1为移动交警执法，要求行人注意避让。

如图2所示，本实施例中道路巡逻系统的控制方法包括以下步骤：

步骤一、接通机器人1电源，电源管理单元17监控机器人1内各单元的供电情况，机器人1出现电量不足或者机器人1中的任一单元出现供电故障，则电源管理单元17相应的进行报警和/或进行断电保护，除此之外，电源管理单元17还具有过电保护功能，有效的保证机器人1在工作中电源供应及电源安全，防止供电问题引起的机器人1损坏，降低了机器人1的使用成本，机器人供电正常，则进入步骤二；

此外，机器人1在行走过程中，机器人1内的某一单元出现供电故障的情况下，电源管理单元17会将相应的故障信号传送到中央控制器10，中央控制器10再将故障信息传到终端机2和后台管理中心3，根据机器人1内部GPS定位器14显示的位置信息，交警可直接到GPS定位器14显示的位置回收机器人1或者后台管理中心3通知相关人员回收机器人1。

步骤二、对机器人1进行初始化，设置摄像机15拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数和照片数。

步骤三、机器人1在行走控制单元12的控制下利用行走单元13行走于公路的隔离护栏上，在行走的过程中利用GPS定位器14对机器人1的位置进行定位。

此外，后台管理中心3和/或终端机2对机器人1还具有遥控作用。在需要机器人1到指定位置进行工作或者返回到出发地的情况下，后台管理中心3和/或终端机2可以对中央控制器10发出控制命令，中央控制器10传送控制命令到行走控制单元12，机器人1在行走控制单元12的控制下行走到指定位置进行相应的工作或者返回到出发地。在机器人1电量不足需要快速召回机器人1的情况下，后台管理中心3和/或终端机2还可以对中央控制器10发出召回控制命令，要求机器人1快速返回，中央控制器10相应的响应控制命令，启动快速返回模式，快速行走到召回位置。在后台管理中心3发现机器人1电量耗尽的情况下，后台管理中心3可对终端机2发出控制命令，要求交警到机器人1停留位置带回机器人1。

步骤四、中央控制器10对摄像机15发出控制信号，摄像机15按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数和照片数对道路上的车辆运行状况进行视频、照片和/或声音的数据采集，并将采集的数据存储于存储单元11；

此外，摄像机15采集的视频、声音、照片等数据，GPS定位器14采集的位置信息数据以及图像处理单元16的识别结果数据均可以通过wifi、蓝牙、rf、微波、移动网络或物联网进行云存储，方便对前述数据的下载、回放或调取；

摄像机15按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄照片数对公路硬路肩线或违规停车的车位线内进行拍摄，在拍摄过程中同时进行整车远距离拍摄和车牌近距离拍摄，并将拍摄的照片传送到图像处理单元16，图像处理单元16利用常规的图像识别方法进行图像识别处理，同时图像处理单元16接收GPS定位器14传送的照片拍摄的位置信息，并将处理后的图片进行位置信息标记并存储于存储单元11；

在出现机器人1在整个隔离护栏行走范围内未拍摄到违规停放车辆的情况下，中央控制器10对行走控制单元12发出停止控制信号，行走控制单元12控制机器人1停留等待，待出现违规停放车辆后，中央控制器10对行走控制单元12发出启动控制信号，行走控制单元12控制机器人1继续行走。

步骤五、拍摄的照片经图像处理单元16进行图像识别处理出现车辆信息后，拍摄的照片、照片处理后的图片、照片的识别结果及照片拍摄的位置信息经过中央控制器10传送到终端机2和后台管理中心3。

步骤六、后台管理中心3根据照片识别结果中显示的车牌号码，利用后台管理中心3中的车主信息通过短信的方式通知车主的违规停放情况，要求车主及时处理并告知违规处罚结果。

根据需要，手持终端机2的交警也可根据照片识别结果中显示的车牌号及照片的位置信息，依据就近原则到现场进行处理。

图3、图4、图5给了一种道路巡逻机器人1的结构示意图，展示了道路巡逻机器人1在隔离护栏上的行走状态，道路巡逻机器人1骑跨在隔离护栏上，其道路巡逻机器人1的壳体5上安装了一个控制盒4，中央控制器10、电源管理单元17、GPS定位器14、图像处理单元16、存储单元11、行走控制单元12均安装在控制盒4内。摄像机15安装在壳体上部面向道路的一侧，摄像机15可以旋转和升降，以方便使用。道路巡逻机器人1的行走单元13，包括行走轮6、联动机构7和驱动电机8，行走轮6包括多个，分别对称设置在道路巡逻机器人1的壳体5内并分布于隔离护栏两侧，在驱动电机8的动力作用下，有联动机构7带动行走轮6运动从而带动道路巡逻机器人1行走于隔离护栏上。

本实施例仅给出一个道路巡逻机器人1的结构供参考，道路巡逻机器人1的结构不限于此。

Claims (10)

1.道路巡逻系统，其特征在于：包括

机器人(1)，能在公路隔离护栏上行走；

终端机(2)，通过无线网络与机器人(1)实现连接，用于调取或接收机器人(1)数据，且能发送控制信号到机器人(1)；

后台管理中心(3)，分别与终端机(2)和机器人(1)连接，用于接收数据以及发送控制命令和/或数据到终端机(2)和/或机器人(1)；

所述机器人(1)具有一行走单元(13)并内置有：

中央控制器(10)，用于接收和发送控制命令；

行走控制单元(12)，连接于中央控制器(10)，用于控制行走单元(13)的行走；

GPS定位器(14)，连接于中央控制器(10)，用于定位机器人(1)的位置；

摄像机(15)，连接于中央控制器(10)，用于采集道路情况数据；

图像处理单元(16)，分别与中央控制器(10)、摄像机(15)及GPS定位器(14)相连接，用于处理摄像机(15)采集的视频和/或照片；

存储单元(11)，连接于中央控制器(10)，用于存储摄像机(15)采集的数据及图像处理单元(16)处理过的视频和/或图片；

电源管理单元(17)，连接于中央控制器(10)，用于监控机器人(1)内部各单元的供电。

2.根据权利要求1所述的道路巡逻系统，其特征在于：所述机器人(1)内还设置有报警单元(18)和红外探测器(19)，所述红外探测器(19)和报警单元(18)连接于中央控制器(10)，所述报警单元(18)为能够进行广播的声光报警器。

3.根据权利要求1所述的道路巡逻系统，其特征在于：所述存储单元(11)为自动覆盖数据的存储单元。

4.根据权利要求1所述的道路巡逻系统，其特征在于：所述后台管理中心(3)能通过wifi无线网络、移动网络、互联网或USB接口与终端机(2)连接。

5.根据权利要求1所述的道路巡逻系统，其特征在于：所述终端机(2)为手机、平板电脑。

6.利用权利要求1、3或4中任一权利要求所述的道路巡逻系统的一种控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、机器人(1)通电，电源管理单元(17)监控机器人(1)内各单元的供电情况，供电正常，则进入步骤二；

步骤二、对机器人(1)进行初始化，设置摄像机(15)拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数和照片数；

步骤三、机器人(1)在行走控制单元(12)的控制下，利用行走单元(13)行走于公路的隔离护栏上，并利用GPS定位器(14)对机器人(1)的位置进行定位；

步骤四、中央控制器(10)对摄像机(15)发出控制信号，摄像机(15)按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数对道路上的车辆运行状况进行视频和/或声音的数据采集，并将采集的数据存储于存储单元(11)；

摄像机(15)按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄照片数对公路硬路肩线或违规停车的车位线内进行拍摄，并将拍摄的照片传送到图像处理单元(16)进行图像识别处理，同时图像处理单元(16)接收GPS定位器(14)传送的照片拍摄的位置信息，并将处理后的图片进行位置信息标记，进而存储于存储单元(11)；

步骤五、拍摄的照片经图像处理单元(16)进行图像识别处理出现车辆信息后，拍摄的照片、照片处理后的图片、照片的识别结果及照片拍摄的位置信息经过中央控制器(10)传送到终端机(2)和后台管理中心(3)；

步骤六、后台管理中心(3)根据照片识别结果中显示的车牌号码，利用后台管理中心(3)中的车主信息通过短信的方式通知车主的违规停放情况，要求车主及时处理并告知违规处罚结果。

7.根据权利要求6所述的道路巡逻系统的控制方法，其特征在于：所述机器人(1)内还设置有报警单元(18)和红外探测器(19)，所述红外探测器(19)和报警单元(18)连接于中央控制器(10)；

并且，所述步骤三中，机器人(1)在行走的过程中，利用红外探测器(19)和报警单元(18)进行报警，提示该机器人为移动交警，注意避让。

8.根据权利要求6所述的道路巡逻系统的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，根据后台管理中心(3)和/或终端机(2)的控制命令，中央控制器(10)遥控机器人(1)在行走控制单元(12)的控制下行走到指定位置或者返回到出发地。

9.根据权利要求6所述的道路巡逻系统的控制方法，其特征在于：所述步骤四中，在预设的距离值范围内，摄像机(15)未拍摄到违规停放车辆，则中央控制器(10)对行走控制单元(12)发出停止控制信号，行走控制单元(12)控制机器人(1)停留等待，待出现违规停放车辆后，中央控制器(10)对行走控制单元(12)发出启动控制信号，行走控制单元(12)控制机器人(1)继续行走。

10.根据权利要求6所述的道路巡逻系统的控制方法，其特征在于：所述步骤四中，摄像机(15)在对违规停放车辆拍摄时，进行整车远距离拍摄和车牌近距离拍摄。