CN104517449A - 一种一体化自适应智能交通警示牌 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化自适应智能交通警示牌，集成一体化警示牌包括智能控制器以及集成的气象采集单元、能见度检测单元、事件检测单元和LED屏幕显示单元。气象采集单元包括气象信息采集控制器和传感器；能见度检测单元包括能见度观测仪；事件检测单元包括人、车辆信息采集模块。智能控制器分别接收气象采集单元、能见度检测单元和事件检测单元发送来的数据，通过专用软件算法对采集数据进行分析处理，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，并输出相应的输出信号至LED屏幕显示单元；本发明实现了对公路，尤其是高速公路行车交通安全警示，从而有效防止或减少公路及高速公路重大交通事故的发生。

Description

一种一体化自适应智能交通警示牌

技术领域

本发明公开了一种一体化自适应智能交通警示牌，涉及交通安全设施技术领域。

背景技术

近年来，我国公路，尤其是高速公路建设的发展非常迅速。自1988 年建成我国第一条公路，尤其是高速公路以来，到2010年底，我国公路，尤其是高速公路通车里程达到7. 3 万km。根据《国家公路，尤其是高速公路网规划》，我国正在全力以赴地加快国家公路，尤其是高速公路网主骨架建设，到2020年，基本建成国家公路，尤其是高速公路网。届时，中国公路，尤其是高速公路通车总里程将达10万km。新路网由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称为“7918”网。

随着交通运输业的飞速发展，天气条件对公路，尤其是高速公路安全的影响也越来越大，恶劣的天气条件给公路，尤其是高速公路的交通安全带来巨大的危害，甚至威胁人们的生命财产安全。据统计，在冰雪路面、积水路面与正常干燥路面3种情况下，交通事故发生的概率之比为4. 2 :1. 6 :1，在寒冷地区这种现象甚至更为严重。所以，及时准确的天气信息成为公路，尤其是高速公路管理部门保障交通安全的关键组成部分。

而我国公路，尤其是高速公路交通气象监测系统研究与应用工作起步较晚，交通气象信息也主要来源于公路沿线的气象站等检测设施，该系统的主体框架基本以传统气象要素的监测为主，能见度仪和路面状态传感器大多数仍依赖于国外进口设备。公路部门与气象行业业务合作不够紧密，所以公路，尤其是高速公路管理部门对公路，尤其是高速公路因气象环境提供专业服务的能力还很有限，现有的安全警示牌要么是固定标语；要么是远程人为输入的信息(如图所示)，这些不能及时准确地给驾驶人员提供实时的安全警示信息。

瑞典、英国、芬兰等国家是世界上最早进行公路，尤其是高速公路交通气象监测系统研究的国家，许多开创性的应用工作也是从这些国家逐渐推向世界各地的。在20世纪80年代初时，公路交通出现了“冰检测”系统，系统包括若干外场气象站，通过气象站的各种传感器获取气象数据，公路部门的工作站“轮询”气象传感器，并利用计算机间的连接将实时数据向多个地方进行传递，使临近部门能够监视天气状况的进展变化情况。提高道路的运营服务与安全水平。

目前公路，尤其是高速公路虽有一些交通警示牌和气象监测站，但两者关联度不高。公路，尤其是高速公路现有的交通警示牌，大多只能显示固定警示标语与实际道路状况没有实际关系，因而达不到实际的技术作用；而现有的少量气象监测站的信息要通过控制中心才能在可变情报板上发布，一来信息不能及时,相关信息要进过前端采集、传送和后台处理等多个环节；二来整个系统造价昂贵不能普及，无法满足公路，尤其是高速公路交通安全管理的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种一体化自适应智能交通警示牌，以公路，尤其是高速公路气象环境复杂路段或交通事故高发点的气象环境信息监测、安全预警和控制系统为研发对象，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，实现了对公路，尤其是高速公路行车交通安全实时警示，从而有效防止或减少公路，尤其是高速公路重大交通事故的发生。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种一体化自适应智能交通警示牌，包括智能控制器以及分别与之相连接的气象采集单元、能见度检测单元、事件检测单元和LED屏幕显示单元，其中，

所述气象采集单元包括气象信息采集控制器和传感器，所述传感器用以实时采集周围环境的气象信息，传感器采集的气象信息经过气象信息采集控制器发送至智能控制器；

所述能见度检测单元包括能见度观测仪，所述能见度观测仪将周围环境的能见度和光照亮度数据发送至智能控制器；

所述事件检测单元包括人、车辆信息采集模块，用以将周围环境中的人、车辆信息上报至智能控制器；

所述智能控制器分别接收气象采集单元、能见度检测单元和事件检测单元发送来的数据，并对相关数据通过专用软件算法进行分析处理，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，输出相应的实时警示信息至LED屏幕显示单元；

所述LED屏幕显示单元用以显示智能控制器的输出相应实时警示信息。

作为本发明的进一步优选方案，所述能见度观测仪为散射式能见度观测仪。

作为本发明的进一步优选方案，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器。

作为本发明的进一步优选方案，还包括设置于气象采集单元的风速风向仪。

作为本发明的进一步优选方案，所述智能控制器为DSP控制器。

作为本发明的进一步优选方案，所述人、车辆信息采集为微波检测器。

作为本发明的进一步优选方案，还包括LED参数调节模块，所述LED参数调节模块分别与智能控制器和LED屏幕显示单元相连，所述职能控制器通过LED参数调节模块控制LED屏幕显示单元的亮度。

一种基于所述公路，尤其是高速公路一体化自适应智能交通警示牌的实现方法，包括如下步骤：

步骤一：所述气象采集单元和事件检测单元对公路，尤其是高速公路的气象信息和路况信息进行实时采集，并将采集的信息发送到智能控制器；

步骤二：智能控制器内部将不同的气象信息和不同的路况信息设定不同的优先等级不同的优先等级对应不同的警示信息，每个优先等级对应不同的阈值范围；

步骤三：智能控制器将收到的气象信息、路况信息与气象信息的阈值范围相比较，查找与所述气象信息、路况信息分别对应的阈值范围；

步骤四：智能控制器调取当前气象信息、路况信息所在的阈值范围所对应的警示信息，并按照优先等级进行排序，通过LED显示单元实时显示警示信息。

一种基于所述公路，尤其是高速公路一体化自适应智能交通警示牌的实现方法，作为优选方案，还包括如下步骤：

步骤五：能见度检测单元采集当前周围环境的能见度和光照亮度数据，并发送到智能控制器，智能控制器将收到的能见度和光照亮度数据分别与设定的阈值进行比较：

201、当周围环境能见度和光照亮度数据大于设定的阈值时，智能控制器通过LED参数调节模块降低LED屏幕显示单元的输出功率；

202、当周围环境能见度和光照亮度数据小于设定的阈值时，通过LED参数调节模块增大LED屏幕显示单元的输出功率；

203、通过智能控制器实现LED显示屏的实时自适应的公路，尤其是高速公路行车安全的警示信息。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：一体化设计结构简单、实时/稳定性好、可靠性高、能耗低、使用维护方便；可以识别降雨/雪类天气现象；雾霾和冰冻情况等；可以识别规程障碍类天气现象：雾、轻雾、霾；可以识别凝结类天气现象：结冰、结露、结霜、积雪；显示的警示信息和显示屏亮度在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，一体化、自适应是本项发明的关键。

附图说明

图1是本发明的实现流程图。

图2是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明采用基于物联网技术的公路，尤其是高速公路气象环境复杂路段或交通事故频发路段的气象环境进行实时智能感知，即气象监测通过相应传感芯片检测到雨雪、雾霾、风向风速、照度和温湿度等，通过串口、网络等传到智能控制器。在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整 。

由智能控制器对采集到的气象信息进行综合处理与评估，产生相应的预警与控制方案，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，通过LED显示屏进行实时交通安全预警信息发布，以提醒过往的驾驶人员谨慎驾驶防止交通事故的发生。

本发明的关键技术是一体化和自适应，一体化：集成采集控制和显示，利用物联网感知技术对实时气象监测、分析和评估并通过警示牌在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容；自适应：警示牌的亮度可根据环境自适应调节；显示内容可根据检测信息分析自动发布不同的告警信息，保障公路，尤其是高速公路的安全畅通。通过一体化和自适应设计，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，大大降低产品的成本同时便于安装易于普及，为公路，尤其是高速公路管理部门的管理决策提供科学依据。

本发明的具体实施包括以下几个方面：

1）研发专用气象信息采集控制器，对高速路段的气象信息进行采集处理，形成专用的控制器。

2）通过软件算法对采集的相关数据分析，评估影响交通安全的相关信息供显示屏发布警示信息。没有警示内容时可显示限速警示或平安祝福信息。

3）LED显示屏可根据现场环境由控制器自主调节显示内容和显示亮度。即保证在各种环境下驾驶人员都能看清警示内容；又达到环保节能的目的。

4）将所有设备和软件集成固化在一起，形成公路，尤其是高速公路一体化自适应智能交通警示牌，便于安装和推广。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的系统结构示意图如图2所示，一种一体化自适应智能交通警示牌，包括智能控制器以及分别与之相连接的气象采集单元、能见度检测单元、事件检测单元和LED屏幕显示单元，其中，

所述气象采集单元包括气象信息采集控制器和传感器，所述传感器用以采集周围环境的气象信息，传感器采集的气象信息经过气象信息采集控制器发送至智能控制器；

    所述能见度检测单元包括能见度观测仪，所述能见度观测仪将周围环境的能见度和光照亮度数据发送至智能控制器；

所述智能控制器分别接收气象采集单元和能见度检测单元发送来的数据，并输出相应的输出信号至LED屏幕显示单元；所述智能控制器还包括LED参数调节模块，智能控制器根据能见度和光照亮度数据发送对应的控制信号至LED参数调节模块，对LED屏幕显示单元的输出状态进行调节；

所述事件检测单元包括车流量采集模块和事故记录通报模块，用以将周围环境中的车流量信息和事故信息上报至智能控制器；

所述LED屏幕显示单元用以显示智能控制器的输出信息，包括气象信息和路况信息。

作为本发明的进一步优选方案，所述能见度观测仪为散射式能见度观测仪。

作为本发明的进一步优选方案，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器。

作为本发明的进一步优选方案，还包括设置于气象采集单元的风速风向仪。

作为本发明的进一步优选方案，所述智能控制器为DSP控制器。

作为本发明的进一步优选方案，所述人、车辆信息采集模块为微波检测器。

本发明的实现流程图如图1所示，

一种基于所述公路，尤其是高速公路一体化自适应智能交通警示牌的实现方法，包括如下步骤：

步骤一：所述气象采集单元和事件检测单元对公路，尤其是高速公路的气象信息和路况信息进行实时采集，并将采集的信息发送到智能控制器；

采集当前的路段天气的雨、雪、雾的大小等级

步骤二：智能控制器内部将不同的气象信息和不同的路况信息设定不同的优先等级不同的优先等级对应不同的警示信息，每个优先等级对应不同的阈值范围，每个阈值范围对应当前的路段天气的雨、雪、雾、风力的大小等级，以及当前路段上存在的人或物的移动或停留状况，每个阈值范围对应的警示信息内容为当前的雨或雪或雾或风力的大小等级，以及路上人或物的安全信息；

步骤三：智能控制器将收到的气象信息、路况信息与气象信息的阈值范围相比较，查找与所述气象信息、路况信息分别对应的阈值范围；

步骤四：智能控制器调取当前气象信息、路况信息所在的阈值范围所对应的警示信息，并按照优先等级进行排序，通过LED显示单元实时显示警示信息。

步骤五：能见度检测单元采集当前周围环境的能见度和光照亮度数据，并发送到智能控制器，智能控制器将收到的能见度和光照亮度数据分别与设定的阈值进行比较：

201、当周围环境能见度和光照亮度数据大于设定的阈值时，表示驾驶者能在远处看清LED屏幕显示单元显示的内容，智能控制器通过LED参数调节模块降低LED屏幕显示单元的输出功率，减少能源的浪费；

202、当周围环境能见度和光照亮度数据小于设定的阈值时，通过LED参数调节模块增大LED屏幕显示单元的输出功率，提高LED屏幕显示单元的亮度，使远处的驾驶者能看清警示信息。

本发明将所有的路况信息和气象信息进行收集和分析，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，实时的显示当前的路况信息，为驾驶者提供有效的警示信息，提高驾驶者的警觉性和决策力，数据分析全面、实时有效，通过智能控制器实现LED显示屏的实时自适应的公路，尤其是高速公路行车安全的警示信息。

基于物联网技术的公路，尤其是高速公路气象环境复杂路段或交通事故频发路段的气象环境进行实时智能感知，即气象监测通过相应传感芯片检测到雨雪、雾霾、风向风速、照度和温湿度等，通过串口、网络等传到智能控制器。

由智能控制器对采集到的气象信息进行综合处理与评估，产生相应的预警与控制方案，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，通过LED显示屏进行实时交通安全预警信息发布，以提醒过往的驾驶人员谨慎驾驶防止交通事故的发生。

本发明具有一体化和自适应的特点，集成一体化即利用物联网感知技术对实时气象监测、分析和评估，并通过警示牌实时显示警示信息；自适应即警示牌的亮度可根据环境自适应调节；显示内容可根据检测信息分析自动发布不同的告警信息，保障公路，尤其是高速公路的安全畅通。通过一体化和自适应设计，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，大大降低产品的成本同时便于安装易于普及，为公路，尤其是高速公路管理部门的管理决策提供科学依据。

本发明的特点：

结构简单、工作稳定性好、可靠性高、能耗低、使用维护方便；

识别降雨/雪类天气现象：雨、雪、雾霾和无降水等；

识别规程障碍类天气现象：雾、轻雾、霾；

识别凝结类天气现象：结冰、结露、结霜、积雪。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：集成一体化警示牌包括智能控制器以及分别与之相连接的气象采集单元、能见度检测单元、事件检测单元和LED屏幕显示单元；

所述气象采集单元包括气象信息采集控制器和传感器，所述传感器用以采集周围环境的气象信息，传感器采集的气象信息经过气象信息采集控制器发送至智能控制器；

所述能见度检测单元包括能见度观测仪，所述能见度观测仪将周围环境的能见度和光照亮度数据发送至智能控制器；

所述事件检测单元包括人、车辆信息采集模块，用以将检测公路，尤其是高速公路人和车辆信息和信息上报至智能控制器；

所述智能控制器分别接收气象采集单元、能见度检测单元和事件检测单元发送来的数据，并对相关数据通过专用软件算法进行分析处理，在现场不依赖后台中心的通讯与控制，独立实现信息发布内容、形式和亮度等指标的调整，输出相应的警示信息至LED屏幕显示单元。

2.如权利要求1所述的一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：所述能见度观测仪为散射式能见度观测仪。

3.如权利要求1或2所述的一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：所述传感器包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器。

4.如权利要求1所述的一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：还包括设置于气象采集单元的风速风向仪。

5.如权利要求3所述的一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：所述智能控制器为DSP控制器。

6.如权利要求1所述的一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：所述人、车辆信息采集模块微波检测器。

7.如权利要求1所述的一种一体化自适应智能交通警示牌，其特征在于：还包括LED参数调节模块，所述LED参数调节模块分别与智能控制器和LED屏幕显示单元相连，所述职能控制器通过LED参数调节模块控制LED屏幕显示单元的亮度。

8.一种一体化自适应智能交通警示牌的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：所述气象采集单元和事件检测单元对公路，尤其是高速公路的气象信息和路况信息进行实时采集，并将采集的信息发送到智能控制器；

步骤二：智能控制器内部将不同的气象信息和不同的路况信息设定不同的优先等级不同的优先等级对应不同的警示信息，每个优先等级对应不同的阈值范围；

步骤三：智能控制器将收到的气象信息、路况信息与气象信息的阈值范围相比较，查找与所述气象信息、路况信息分别对应的阈值范围；

步骤四：智能控制器调取当前气象信息、路况信息所在的阈值范围所对应的警示信息，并按照优先等级进行排序，通过LED显示单元实时显示警示信息。

9.根据权利要求8所述的一种一体化自适应智能交通警示牌的实现方法，其特征在于，还包括如下步骤：

步骤五：能见度检测单元采集当前周围环境的能见度和光照亮度数据，并发送到智能控制器，智能控制器将收到的能见度和光照亮度数据分别与设定的阈值进行比较：

501、当周围环境能见度和光照亮度数据大于设定的阈值时，智能控制器通过LED参数调节模块降低LED屏幕显示单元的输出功率；

502、当周围环境能见度和光照亮度数据小于设定的阈值时，通过LED参数调节模块增大LED屏幕显示单元的输出功率。