CN104238422A - 隧道监控系统、以及嵌入式异步控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道监控系统以及一种嵌入式异步控制装置。所述隧道监控系统包括嵌入式异步控制装置、传感器群、视频摄像头群以及LED显示终端。其中，传感器群、视频摄像头群和LED显示终端分别适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置。因此，本发明能够实现一种对隧道进行实时监控的异步系统，减少系统运行成本；此外，能够脱离上位机例如PC机实现远程隧道运行状态的监控，即一种基于嵌入式平台的异步监控系统的实现；另外，在异步系统上实现智能化的信息展示，能够以文字甚至语音和文字提醒过往的车辆。

Description

隧道监控系统、以及嵌入式异步控制装置

技术领域

本发明涉及交通监控技术领域，尤其涉及一种隧道监控系统以及一种嵌入式异步控制装置。

背景技术

随着社会的快速发展，各种条件下的道路建设越来越多，如过山体的隧道、高架桥、立交桥等。在这几种道路建设中，隧道建设是环境艰苦并且施工相对较困难的一种道路建设。因此，隧道建成后的安全及维护等工作也是相当重要的。

由于现在很多隧道施工所处的地带都是山体地带，自然条件艰苦，人员无法长时间值守，并且如果常年人工值守，成本也比较高。同时，因为在隧道地方，光线较暗，易受山体滑坡影响，是交通事故的多发地之一。尤其是对于高速公路隧道转弯地带以及有隧道群的地方。此时，一个能够对隧道进行实时监控的系统便是迫切需要的。

现如今，对于已经建成的高速路隧道以及隧道群等地，几乎没有可以进行实时监控的系统平台。而市场上出现的交通监控系统基本上是基于城市道路监控的。对于事故多发地带的偏远山区等地出现的事故无法直接看到现场的状况，需要指挥人员亲临现场才能对事故进行处理，这样势必就会有一定的麻烦；而高层交通管理部门也不能实时看到现场的情况。

因此，现有的交通监控系统存在如下问题：没有一个可以运行在偏远山区地带的道路(如隧道)实时监控系统；现有的交通监控系统中同步系统居多，异步系统较少，并且同步系统的成本较高；以及现有的交通监控系统缺少一定的智能性。

发明内容

因此，为克服现有技术中存在的缺陷与不足，本发明实施例提供一种隧道监控系统以及一种嵌入式异步控制装置。

具体地，本发明实施例提供的一种隧道监控系统，其包括：嵌入式异步控制装置、传感器群、视频摄像头群以及LED显示终端。其中，传感器群适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置，视频摄像头群适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置，以及LED显示终端适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置。

在本发明的一个实施例中，上述嵌入式异步控制装置包括：嵌入式处理器、传感器群接口、视频摄像头群接口、显示输出接口以及显示驱动控制模块；其中，传感器群接口电连接所述传感器群至所述嵌入式处理器，视频摄像头群接口电连接所述视频摄像头群至所述嵌入式处理器，显示输出接口电连接所述LED显示终端，以及显示驱动控制模块电连接所述嵌入式处理器和所述显示输出接口。

在本发明的一个实施例中，上述隧道监控系统还包括音频播放终端，上述嵌入式异步控制装置还包括音频接口、音频输出模块和本地音频库；其中，音频接口电连接所述音频播放终端，音频输出模块电连接所述嵌入式处理器和所述音频接口，以及本地音频库电连接所述嵌入式处理器。

在本发明的一个实施例中，上述隧道监控系统还包括多个隧道灯，所述嵌入式异步控制装置还包括隧道灯接口和隧道灯控制模块；其中，隧道灯接口电连接所述多个隧道灯，以及隧道灯控制模块电连接所述嵌入式处理器和所述隧道灯接口以接受所述嵌入式处理器的控制对所述多个隧道灯进行分组控制。

在本发明的一个实施例中，上述隧道监控系统还包括上位机交通信息管理中心，所述嵌入式异步控制装置还包括上位机交互接口，所述上位机交互接口远程连接至所述上位机交通信息管理中心。

在本发明的一个实施例中，所述嵌入式处理器包括嵌入式微处理器(MCU,Microprogrammed Control Unit)或ARM(Advance RISC Machine)嵌入式微处理器。

在本发明的一个实施例中，上述传感器群包括：隧道内温湿度检测用传感器、危险品检测用传感器、车流量检测用传感器、山体滑坡检测用传感器以及隧道裂缝检测用传感器中的多个。

此外，本发明实施例提供的一种嵌入式异步控制装置，应用于隧道状态监控。具体地，所述嵌入式异步控制装置包括：嵌入式处理器、上位机交互接口、传感器群接口、视频摄像头群接口、LED显示接口、显示驱动控制模块、音频接口、音频输出模块、隧道灯接口以及隧道灯控制模块。其中，上位机接口、传感器群接口和视频摄像头群接口分别电连接所述嵌入式处理器，显示驱动控制模块电连接所述嵌入式处理器和所述LED显示接口，音频输出接口电连接所述嵌入式处理器和所述音频接口，隧道灯控制模块电连接所述嵌入式处理器和所述隧道灯接口。

在本发明的一个实施例中，上述嵌入式异步控制装置还包括本地音频库和显示字库，分别电连接所述嵌入式处理器。

在本发明的一个实施例中，上述嵌入式处理器包括上位机交互模块、传感器信息处理模块、视频信息处理模块、显示处理模块以及音频处理模块。其中，上位机交互模块电连接上述上位机交互接口，传感器信息处理模块用于对来自传感器群接口的由传感器群采集的信息进行处理产生隧道状态数据，视频信息处理模块用于对来自视频摄像头群接口的由视频摄像头群拍摄得到的视频信息进行处理后通过所述上位机交互模块传送至所述上位机接口输出，显示处理模块用于根据传感器信息处理模块产生的隧道状态数据输出显示数据至所述显示驱动控制模块，由所述显示驱动控制模块处理后送至所述LED显示接口输出以供显示隧道状态，音频处理模块用于根据传感器信息处理模块产生的隧道状态数据输出音频数据至所述音频输出模块以由所述音频输出模块处理后送至所述音频接口输出供播报语音提示、及/或用于对所述上位机交互模块从所述上位机交互接口接收的语音信息进行处理后通过所述音频输出模块输出至所述音频接口以供播报。此外，所述隧道灯控制模块根据传感器信息处理模块产生的隧道状态数据分组控制电连接至所述隧道灯接口的多个隧道灯的开/关状态。

由上可知，本发明实施例能够实现一种对隧道进行实时监控的异步系统，减少系统运行成本；此外，能够脱离上位机例如PC机实现远程隧道运行状态的监控，即一种基于嵌入式平台的异步监控系统的实现；另外，在异步系统终端上实现智能化的信息展示，能够以文字甚至语音和文字提醒过往的车辆。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

图1为本发明实施例的一种隧道监控系统的架构示意图。

图2为图1所示嵌入式异步控制装置的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明下述实施例为了解决交通安全监控系统中出现的一些漏洞以及背景技术中提及的几个问题，设计一种基于“流”式数据传输的隧道实时监控的异步系统，并在该异步系统中加入智能终端控制的一些元素，能够很好的解决背景技术中提及的几个问题。具体地，其能够实现一种对隧道进行实时监控的异步系统，减少系统运行成本；能够脱离上位机例如PC机实现远程道路运行状态的监控，即一种基于嵌入式平台的异步监控系统的实现；此外，在异步系统上实现智能化的信息展示，即能够以文字甚至文字和语音提醒过往的车辆。

请参见图1，本发明实施例的一种隧道监控系统10包括：嵌入式异步控制装置11、传感器群12、视频摄像头群13、音频播放终端14、隧道灯15以及LED显示终端16，甚至还包括与嵌入式异步控制装置11远程连接的上位机交通信息管理中心。可以理解的是，上位机交通信息管理中心也可以远程连接多个嵌入式异步控制装置11，如此则可以实现对隧道群(多个隧道)的运行状况进行远程监控；当然，对于各个嵌入式异步控制装置11，其均可配置有传感器群、视频摄像头群、LED显示终端、隧道灯和音频播放终端。

其中，上位机交通信息管理中心主要是用于接收来自嵌入式异步控制装置11的隧道实时运行状况，并对其进行统一管理的一个平台；其例如是一个运行于PC终端的大型控制系统，不仅能接收来自嵌入式异步控制装置11的信息，还能向嵌入式异步控制装置11发出对控制命令及信息。

嵌入式异步控制装置11主要用于处理从传感器群12中的各个不同的传感器采集的相应的信息并存储、以及对由视频摄像头群13拍摄得到的视频信息进行实时处理及存储并实时地返回给上位机交通信息管理中心。此外，还可以控制隧道口及隧道内相应的监控设备(例如视频摄像头群13、隧道灯15等)的工作状态、LED显示终端16的信息显示和音频播放终端14语音输出等。

传感器群12主要用于采集隧道内温湿度信息、危险品检测信息、车流量检测信息、山体滑坡检测信息、隧道裂缝的检测信息等。其中，隧道内温湿度检测例如是由安装在隧道内的温湿度传感器来实现。危险品检测例如是易燃、易爆物品的检测。车流量检测例如是在隧道口安置电磁压力传感器，过往一个车辆计数器加1操作，这样可以计算每天的车流量并返回给上位机交通信息管理中心。山体滑坡检测例如是在打通隧道施工时，在隧道口附近的易发生滑坡的位置埋置几根竖直的检测线(特殊材质)，当发生滑坡时，该检测线的弹性力度发生改变，将该检测线的改变信息传经过转换传送给嵌入式异步控制装置11处理，这样根据数据信息与正常的信息做比较便可以知道当前滑坡的严重程度，嵌入式异步控制装置11根据严重的等级程度控制以文字及/或语音发出警告，并将信息回传给上位机交通信息管理中心。隧道裂缝检测例如是采取与山体滑坡检测一样的方式，即在隧道各个容易产生裂缝的地方埋置检测线，当发生裂缝时会产生预警，这样的话交通部门通过上位机交通信息管理中心就可提前接收到信息以采取相应的措施，以免发生重大事故的意外。

视频摄像头群13主要用于对隧道口及/或隧道内的现场状况进行视频拍摄得到视频监控信息。视频摄像头群13中的各个摄像头例如是安装在隧道的几个关键点，视频摄像头的安装一般是180度可检测的摄像头，会在整个隧道内能够覆盖的范围内进行安装，以便实现对隧道运行的全方位监控。

音频播放终端14主要用于语音播报以达到语音提示之目的。音频播放终端14除了在隧道入口处安装之外，还会在隧道内的一些关键点进行安装，以便发生意外时使用；入口处的主要是用来提示过往的车辆隧道内部是否运行正常，是否有堵塞或者车祸发生等。另外，音频播放终端14和视频摄像头群13的设置除了平常监控使用，在发生意外情况时，交通部门也可以通过现场传回的视频信息，远程指挥现场的事故处理；现场的人也能通过音频播放终端听到上级交通部发出的命令。

隧道灯15例如包括隧道应急灯，在需要时通过嵌入式异步控制装置11对其进行打开操作，所有的隧道灯例如采用分组控制，每组灯可选择性地开启和关闭，具体可根据隧道运行状况确定。

LED显示终端16主要用于图文显示，其可以是单色LED显示屏或双色LED显示屏等；本实施例中，LED显示终端16可以脱离上位机例如PC机进行图文显示，也即通过异步控制(脱机控制)进行图文显示。LED显示终端16一般是安装在隧道入口处，安装在入口处主要是用来提示过往的车辆隧道内部是否运行正常，是否有堵塞或者车祸发生等。但对于较长的隧道，也会考虑在隧道内安装LED显示终端16。

请参见图2，图1所示的嵌入式异步控制装置11包括：嵌入式处理器110、上位机交互接口111、视频摄像头群接口112、传感器群接口113、音频接口114、音频输出模块115、隧道灯接口116、隧道灯控制模块117、LED显示接口118、显示驱动控制模块119、本地音频库120、显示字库121以及存储模块123。

其中，嵌入式处理器110可以是嵌入式微控制器(MCU,MicroprogrammedControl Unit)或ARM(Advance RISC Machine)嵌入式微处理器等，其包括多个功能模块，例如上位机交互模块110a、视频信息处理模块110b、传感器信息处理模块110c、音频处理模块110d以及显示处理模块110e。

承上述，上位机交互接口111电连接嵌入式处理器110的上位机交互模块110a并用于与上位机交通信息管理中心电连接，为实现远程连接，其可以是有线网口或无线通讯接口。视频摄像头群接口112电连接嵌入式处理器110的视频信息处理模块110b并用于与视频摄像头群13中的多个视频摄像头电连接，其例如包括多个网口或多个USB口，以分别用于和网络摄像头或USB摄像头电连接。传感器群接口113(也可以通过嵌入式处理器的GPIO接口连接，或者I2C和SPI接口)电连接嵌入式处理器110的传感器信息处理模块110c并用于与传感器群12中的多个传感器电连接，其例如包括多个GPIO接口、I2C接口、SPI接口或者多个串口；对于模拟传感器，通常会在传感器群接口113和嵌入式处理器110之间加设模数转换器(ADC)。音频接口114通过音频输出模块115电连接至嵌入式处理器110的音频处理模块110d并用于与音频播放终端14电连接；在此，音频输出模块115例如包括语音输出芯片。隧道灯接口116通过隧道灯控制模块117电连接至嵌入式处理器110的传感器信息处理模块110c并用于与隧道灯15电连接，其例如可以向隧道灯15提供电源信号和开/关状态控制信号；隧道灯控制模块117优选地可以对隧道灯15进行分组控制。LED显示接口118通过显示驱动控制模块119电连接至嵌入式处理器110的显示处理模块110e并用于与LED显示终端16电连接，其可以是网口、排线接口或其组合，当其为网口，则是电连接至LED显示终端16上的接收卡后电连接LED灯板，而当其为排线接口，则是直接电连接至LED显示终端16上的LED灯板；此外，显示驱动控制模块119例如包括可编程逻辑器件，像FPGA(Field Programmable GateArray，现场可编程门阵列)器件或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)。本地音频库120电连接嵌入式处理器110的音频处理模块110d。显示字库121电连接嵌入式处理器110的显示处理模块110e。存储模块123电连接嵌入式处理器110的视频信息处理模块110b及传感器信息处理模块110c。

下面将结合图1和图2对本发明实施例的隧道监控系统10的一种工作过程进行简要说明。具体地：

(1)嵌入式异步控制装置11系统上电启动后首先检测与上位机交通信息管理中心的网络连接情况，如果连接正常，则可通过嵌入式处理器110中的上位机交互模块110a和上位机交互接口111与上位机交通信息管理中心进行信息的交互，否则系统会产生错误日志信息，记录当前的情况，同时在上位机交通信息管理中心那边没有接收到与该系统的正常连接也会发出错误信息的警示；

(2)系统连接正常以后，嵌入式异步控制装置11和上位机交通信息管理中心的控制端都开始进行正常工作；嵌入式异步控制装置11系统正常工作以后，会实时地对传感器群12的各个传感器传来的信息以及进行检测并接收，也会对视频摄像头群13拍摄得到的视频信息进行接收；

(3)对接收到的各个传感器传来的信息进行分类处理，看哪些是温度的，哪些是湿度的，哪些是山体滑坡检测信号等；视频摄像头群13拍摄得到的视频信息后续会单独以视频数据的形式存放在特定的区域；所有的数据分类好后，会送入不同的通道进行相应的处理；

(4)对上述接收的传感器群12采集的信息和视频摄像头群13拍摄得到的视频信息进行数据处理后，分别存在相应的存储区；其中，对视频数据主要是进行分包处理，以便将其数据以流的形式实时传送给上位机交通信息管理中心；其他的数据则直接返回处理后的最终数据和结果，以得到隧道运行状态数据；

(5)所有的数据都处理结束后存储至存储模块123的相应区域，这时就把处理后的隧道运行状态数据送入LED显示终端16和音频播放终端14进行显示及语音提示，同时将这些隧道运行状态数据以及视频数据返回给上位机交通信息管理中心；

(6)LED显示终端16会按照一定的顺序滚动显示出当前的温度、湿度、车流量以及滑坡安全程度和裂缝的等级程度等信息；与此同时，在检测到有车辆通过隧道时，还可通过音频播放终端14播报语音提示隧道运行状态是否正常。这些语音提示信息是提前录制好存放在本地语音库120的，只是在系统处理完相应的数据后，会对数据进行分析判断是否正常，根据判断的结果选择相应的语音进行播放。此外，在隧道运行出现重大故障时，可以通过上位机交通信息管理中心发出语音指挥信息，嵌入式异步控制装置接收到语音后进行处理，此时也可通过音频播放终端14播放指挥信息给现场的工作人员听。另外，在隧道出现故障时，还可根据隧道运行状态数据，由隧道灯控制模块117对隧道灯15例如应急灯进行分组控制其打开，例如以此来指示疏散通道或提供警示标志。

值得一提的是，图1中示出的隧道监控系统10的各个元件在不同的实施例中可以有不同的组合，例如在某些实施例中，也可不设置音频播放终端；又或者是不将隧道灯15电连接至嵌入式异步控制装置11等等；这些适当地变化均属于本发明的保护范围。

至此，本文中应用了具体个例对本发明隧道监控系统以及嵌入式异步控制装置的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种隧道监控系统，其特征在于，包括：

嵌入式异步控制装置；

传感器群，适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置；

视频摄像头群，适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置；以及

LED显示终端，适于设置在隧道口及/或隧道内并电连接所述嵌入式异步控制装置。

2.如权利要求1所述的隧道监控系统，其特征在于，所述嵌入式异步控制装置包括：

嵌入式处理器；

传感器群接口，电连接所述传感器群至所述嵌入式处理器；

视频摄像头群接口，电连接所述视频摄像头群至所述嵌入式处理器；

LED显示接口，电连接所述LED显示终端；以及

显示驱动控制模块，电连接所述嵌入式处理器和所述显示输出接口。

3.如权利要求2所述的隧道监控系统，其特征在于，所述隧道监控系统还包括音频播放终端；所述嵌入式异步控制装置还包括音频接口、音频输出模块和本地音频库，所述音频接口电连接所述音频播放终端，所述音频输出模块电连接所述嵌入式处理器和所述音频接口，所述本地音频库电连接所述嵌入式处理器。

4.如权利要求2所述的隧道监控系统，其特征在于，所述隧道监控系统还包括多个隧道灯；所述嵌入式异步控制装置还包括隧道灯接口和隧道灯控制模块，所述隧道灯接口电连接所述多个隧道灯，所述隧道灯控制模块电连接所述嵌入式处理器和所述隧道灯接口，以接受所述嵌入式处理器的控制对所述多个隧道灯进行分组控制。

5.如权利要求2所述的隧道监控系统，其特征在于，所述隧道监控系统还包括上位机交通信息管理中心，所述嵌入式异步控制装置还包括上位机交互接口，所述上位机交互接口远程连接至所述上位机交通信息管理中心。

6.如权利要求2所述的隧道监控系统，其特征在于，所述嵌入式处理器包括嵌入式微控制器或ARM嵌入式微处理器。

7.如权利要求1所述的隧道监控系统，其特征在于，所述传感器群包括：隧道内温湿度检测用传感器、危险品检测用传感器、车流量检测用传感器、山体滑坡检测用传感器、以及隧道裂缝检测用传感器中的多个。

8.一种嵌入式异步控制装置，应用于隧道状态监控；其特征在于，所述嵌入式异步控制装置包括：

嵌入式处理器；

上位机交互接口，电连接所述嵌入式处理器；

传感器群接口，电连接所述嵌入式处理器；

视频摄像头群接口，电连接所述嵌入式处理器；

LED显示接口；

显示驱动控制模块，电连接所述嵌入式处理器和所述LED显示接口；

音频接口；

音频输出模块，电连接所述嵌入式处理器和所述音频接口；

隧道灯接口；

隧道灯控制模块，电连接所述嵌入式处理器和所述隧道灯接口。

9.如权利要求8所述的嵌入式异步控制装置，其特征在于，还包括本地音频库和显示字库，分别电连接所述嵌入式处理器。

10.如权利要求8所述的嵌入式异步控制装置，其特征在于，所述嵌入式处理器包括：

上位机交互模块，电连接所述上位机交互接口；

传感器信息处理模块，用于对来自于所述传感器群接口的由传感器群采集的信息进行处理产生隧道状态数据；

视频信息处理模块，用于对来自所述视频摄像头群接口的由视频摄像头群拍摄得到的视频信号进行处理后通过所述上位机交互模块传送至所述上位机接口输出；

显示处理模块，用于根据所述传感器信息处理模块产生的隧道状态数据输出显示数据至所述显示驱动控制模块，由所述显示驱动控制模块处理后送至所述LED显示接口输出以供显示隧道状态；以及

音频处理模块，用于根据所述传感器信息处理模块产生的隧道状态数据输出音频数据至所述音频输出模块以由所述音频输出模块处理后送至所述音频接口输出供播报语音提示、及/或用于对所述上位机交互模块从所述上位机交互接口接收的语音信息进行处理后通过所述音频输出模块输出至所述音频接口以供播报；

其中，所述隧道灯控制模块根据所述传感器信息处理模块产生的隧道状态数据分组控制电连接至所述隧道灯接口的多个隧道灯的开/关状态。