CN105046766A - 一种货运车辆行驶安全监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种货运车辆行驶安全监测系统和方法，属于交通运输安全的技术领域；解决的技术问题为：提供一种可对货运车辆进行超重预警、行驶安全行驶监测的安全监测系统和方法；采用的技术方案为：一种货运车辆行驶安全监测系统，包括：数据采集单元、控制单元、行驶监控单元和报警单元，所述数据采集单元包括：压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块和采集电路；所述控制单元包括：信号分析单元、超重预警单元和安全监测单元，所述行驶监控单元包括：行驶监控主控单元、语音通话单元、通讯单元和显示单元；适用于货运车辆运输领域。

Description

一种货运车辆行驶安全监测系统和方法

技术领域

本发明一种货运车辆行驶安全监测系统，属于交通运输安全的技术领域。

背景技术

随着公路物流运输的快速发展，尤其是货运车辆向大型化、重载化方向的发展，使得安全性成为了人们关注的焦点；由于货运车辆超重、长时间疲劳驾驶等引发的交通事故不断增多，严重影响道路交通效率和人们生命财产安全。

目前，传统对货运车辆的监控，主要采用超重监测的方式，如：中国专利文献号CN202048971U公开(公告)日2011.11.23，公开的一种货运汽车超重报警系统，包含压力感应模块、监测模块以及报警模块，所述的压力感应模块将接收到的载重信息传输至监测模块，通过监测模块向报警器发出载重信号，实现报警器报警，该方法能够有效的避免货运车辆在行驶过程中由于货物超重带来的货运车辆事故的发生，但是，这种方法也存在着采集数据单一、仅采集货运车辆的载货数据，无法实现对货运车辆在如长下坡路段、雨雪天气状况下的行车判断，安全监控手段效果差；因此，一种能够有效监测货运车辆行驶过程中的安全监测系统和方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种可对货运车辆进行超重预警、行驶安全行驶监测的安全监测系统和方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种货运车辆行驶安全监测系统，包括：数据采集单元、控制单元和行驶监控单元和报警单元，所述数据采集单元包括：压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块和采集电路；所述控制单元包括：信号分析单元、超重预警单元和安全监测单元，所述行驶监控单元包括：行驶监控主控单元、语音通话单元、通讯单元和显示单元；所述压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块均通过采集电路与信号分析单元相连，所述信号分析单元分别与超重预警单元和安全监测单元相连，所述行驶监控主控单元分别与超重预警单元、安全监测单元相连、语音通话单元、通讯单元和显示单元相连；所述超重预警单元和安全监测单元分别与所述报警单元相连。

所述控制单元还包括：GPS定位单元，所述GPS定位单元通过通讯单元与远程监控中心连接，所述通讯单元为GPRS网络通讯模块，或为3G网络通讯模块，或为4G网络通讯模块，所述压力感应模块为电阻应变式传感器。

本发明中，一种货运车辆行驶安全监测系统进行行驶安全监测的方法，包括以下步骤：

步骤1.1：数据采集单元中的压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块实时监测货运车辆的运行状态，并将所述运行状态通过采集电路转换为电气信号后传送给控制单元；

步骤1.2：控制单元中的信号分析单元对由采集电路传来的数据进行数据过滤、处理后，将过滤后的数据传送给超重预警单元和安全监测单元；

步骤1.3：超重预警单元和安全监测单元对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断，获得货运车辆的行驶状态，当货运车辆的载重量的变化超过预设值，或当货运车辆在当前行驶状态下的行驶速度超过预设值时，均通过报警单元进行报警；

步骤1.4：超重预警单元和安全监测单元将货运车辆的载重量、速度、坡度、行驶状态、报警信息传送给行驶监控单元，行驶监控单元的行驶监控主控单元进行数据整合后通过显示单元将上述的货运车辆的载重量、行驶状态以及报警信息进行展示。

具体地，所述步骤1.2中信号分析单元对由采集电路传来的数据进行数据过滤、处理的过程为：对由步骤1.1中采集电路传来的货运车辆的载货量、速度和坡度信息，采用在线机器学习算法进行处理，使得信号分析单元获得精确的货运车辆的载货量、速度和坡度数据。

所述步骤1.3中超重预警单元和安全监测单元对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断包括下列步骤：

步骤1.3.1：超重预警单元和安全监测单元分别建立超重预警模型和安全监测模型；

步骤1.3.2：超重预警模型对由信号分析单元传来的货运车辆的实时载货量与超重预警模型中输入的载货量进行比较，当两者的偏差超过预设值时，超重预警单元通过报警单元进行报警；

步骤1.3.3：安全监测模型首先根据由信号分析单元传来的货运车辆坡度数据，对货运车辆的行驶状态进行分类，并分别设定对应行驶状态下的安全行车速度值，安全监测模型其次根据由信号分析单元传来的货运车辆速度数据与对应行驶状态下的安全行车速度值进行比较，当两者的偏差超过预设值时，安全监测单元通过报警单元进行报警。

所述在线机器学习算法为神经网络算法，或为遗传算法。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明一种货运车辆行驶安全监测系统，数据采集单元负责采集货运车辆实时运行信息，所述信号分析单元负责处理分析货运车辆运行信息，所述超重预警单元根据货物重量的变化进行监测及报警，所述安全监测模块根据预设的安全预警模型为驾驶员提供安全行驶速度和实时报警，所述行驶监控主控单元将货运车辆的运行状态、报警信息通过显示单元进行显示；本发明采集的货运车辆运行数据全面，不仅为驾驶员提供货车超重预警，还可提供货运车辆在长下坡路段等状况下的安全行驶速度和实时报警，此外，显示单元显示的各类数据可及时提醒驾驶员注意行车安全，不仅可提高驾驶员的安全行车意识，也可杜绝道路物流安全隐患；本发明整个系统结构简单，刑场安装方便，操作简单，实用性极强。

2、本发明中，驾驶员可通过语音通话单元与远程监控中心工作人员进行通话，及时报告行车过程中发生的各类状况，进一步提高了行车过程中的安全性。

3、本发明中的GPS定位单元可将车辆行驶过程中的地理位置信息数据传送给远程监控中心，供远程监控中心工作人员进行综合管理及调度使用，提高了工作人员工作效率和管理水平。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为本发明中数据采集单元和信号分析单元的安装示意图；

图3为本发明中在线机器学习算法的结构示意图；

图中：1为数据采集单元，2为控制单元，3为行驶监控单元，4为信号分析单元，5为超重预警单元，6为安全监测单元，7为行驶监控主控单元，8为语音通话单元，9为通讯单元，10为显示单元，11为采集电路。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种货运车辆行驶安全监测系统，包括：数据采集单元1、控制单元2和行驶监控单元3和报警单元，所述数据采集单元1包括：压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块和采集电路11；所述控制单元2包括：信号分析单元4、超重预警单元5和安全监测单元6，所述行驶监控单元3包括：行驶监控主控单元7、语音通话单元8、通讯单元9和显示单元10；所述压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块均通过采集电路11与信号分析单元4相连，所述信号分析单元4分别与超重预警单元5和安全监测单元6相连，所述行驶监控主控单元7分别与超重预警单元5、安全监测单元6相连、语音通话单元8、通讯单元9和显示单元10相连；所述超重预警单元5和安全监测单元6分别与所述报警单元相连。

具体地，所述报警单元可为不影响驾驶员行车安全的声光报警装置；所述压力感应模块可用于实时监测货运车量的载重信息，倾角感应模块可实时监测货运车辆是否处于上、下坡状态，速度感应模块可用于实时监测货运车辆的运行速度，图像摄入模块可监测货运车辆关键位置的图像信息；所述压力感应模块为电阻应变式传感器，所述压力感应模块的数量可以为多个，所述每个压力感应模块分别安装在车桥的不同位置；所述采集电路11包括A/D转换模块，可对压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块采集的数据进行数据转换、处理，将获得的微弱信号转化成0-5伏的标准信号，所述A/D转换模块可为ADC0809。

进一步地，所述信号分析单元4对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断，确定货运车辆的行驶状态，所述超重预警单元5在货运车辆运行过程中，监控货物重量的变化情况，当货物重量异常时，发出异常报警信号至报警单元进行报警；所述安全监测单元6可根据当前货运车辆的行驶状态下（如长时间上下坡、或行驶在多发事故路段、或雨雪天气行驶等行驶状态），货运车辆实时行驶速度与预设的该行驶状态下的安全行驶速度进行分析比较，当行驶速度异常时，发出报警信息至报警单元进行报警；所述异常报警信息和货运车辆的实时运行信息均可通过与行驶监控主控单元7连接的显示单元10进行显示，并可通过报警单元进行报警；此外，所述的货运车辆异常状况还包括：超速、超载、危险品或货物泄露、抛锚、交通事故等状况。

本实施例中，当车辆出现异常情况，可通过语音通话单元8方便的与远程监控中心的工作人员及时沟通，向监控中心反映所遇问题，提高了行驶过程中的安全性；所述行驶监控单元3还包括：GPS定位单元，所述GPS定位单元通过通讯单元9与远程监控中心连接，GPS定位单元可将车辆行驶过程中的地理位置信息数据传送给远程监控中心，供远程监控中心工作人员进行综合管理及调度使用，提高了工作人员工作效率和管理水平，所述GPS定位单元也可用于获取货运车辆的实时行驶速度；具体地，所述通讯单元9为GPRS网络通讯模块，或为3G网络通讯模块，或为4G网络通讯模块；所述超重预警单元5可根据安装在货运车辆车桥上的应变式传感器获得货运车辆的车桥应变变化；进一步地，本实施例中的行驶监控单元7可为车载终端，所述行驶监控单元7还可与车辆自有的电脑系统，与车辆的自动控制车速装置、自动控制车辆刹车装置，实现车辆在不同行驶状态下的自动安全驾驶。

本发明中，如图1至图3所示，利用上述系统进行行驶安全监测的方法，包括以下步骤：

步骤1.1：数据采集单元1中的压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块实时监测货运车辆的运行状态，并将所述运行状态通过采集电路11转换为电气信号后传送给控制单元2；

步骤1.2：控制单元2中的信号分析单元4对由采集电路11传来的数据进行数据过滤、处理后，将过滤后的数据传送给超重预警单元5和安全监测单元6；

步骤1.3：超重预警单元5和安全监测单元6对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断，获得货运车辆的行驶状态，当货运车辆的载重量的变化超过预设值，或当货运车辆在当前行驶状态下的行驶速度超过预设值时，通过报警单元进行报警；

步骤1.4：超重预警单元5和安全监测单元6将货运车辆的载重量、速度、坡度、行驶状态、报警信息传送给行驶监控单元3，行驶监控单元3的行驶监控主控单元7进行数据整合后通过显示单元10将上述的货运车辆的载重量、行驶状态以及报警信息进行展示。

具体地，所述步骤1.2中信号分析单元4对由采集电路11传来的数据进行数据过滤、处理的过程为：对由步骤1.1中采集电路11传来的货运车辆的载货量、速度和坡度信息，采用在线机器学习算法进行处理，使得信号分析单元4获得精确的货运车辆的载货量、速度和坡度数据。

进一步地，所述步骤1.3中超重预警单元5和安全监测单元6对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断包括下列步骤：

步骤1.3.1：超重预警单元5和安全监测单元6分别建立超重预警模型和安全监测模型；

步骤1.3.2：超重预警模型对由信号分析单元4传来的货运车辆的实时载货量与超重预警模型中输入的载货量进行比较，当两者的偏差超过预设值时，超重预警单元5通过报警单元进行报警；

步骤1.3.3：安全监测模型首先根据由信号分析单元4传来的货运车辆坡度数据，对货运车辆的行驶状态进行分类，并分别设定对应行驶状态下的安全行车速度值，安全监测模型其次根据由信号分析单元4传来的货运车辆速度数据与对应行驶状态下的安全行车速度值进行比较，当两者的偏差超过预设值时，安全监测单元6通过报警单元进行报警。

所述在线机器学习算法为神经网络算法，或为遗传算法，所述获得货运车辆的行驶状态的过程主要采用路段运行速度计算值对上下坡路段的坡度、坡长及竖曲线半径进行计算，路段运行速度计算值可对货运车辆驶入纵坡段时的运行速度进行增加或折减，通过速度感应模块或GPS定位单元获取的货运车辆实时速度，当货运车辆实时速度与预设速度之差小于等于10km/h时，不需要报警，大于10km/h小于等于20km/h时，进行一般警示，大于20km/h时需要进行严重警告。

本发明一种货运车辆行驶安全监测系统和方法，提供了一种可对货运车辆进行超重预警、行驶安全行驶监测的货运车辆安全监测系统和方法，解决了传统方式对货运车辆量监控数据不完善、监控效果不好的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步，上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，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作出各种变化。

Claims (8)

1.一种货运车辆行驶安全监测系统，包括：数据采集单元（1）、控制单元（2）和行驶监控单元（3）和报警单元，其特征在于：所述数据采集单元（1）包括：压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块和采集电路（11）；所述控制单元（2）包括：信号分析单元（4）、超重预警单元（5）和安全监测单元（6），所述行驶监控单元（3）包括：行驶监控主控单元（7）、语音通话单元（8）、通讯单元（9）和显示单元（10）；

所述压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块均通过采集电路（11）与信号分析单元（4）相连，所述信号分析单元（4）分别与超重预警单元（5）和安全监测单元（6）相连，所述行驶监控主控单元（7）分别与超重预警单元（5）、安全监测单元（6）相连、语音通话单元（8）、通讯单元（9）和显示单元（10）相连；所述超重预警单元（5）和安全监测单元（6）分别与所述报警单元相连。

2.根据权利要求1所述的一种货运车辆行驶安全监测系统，其特征在于：所述控制单元（3）还包括：GPS定位单元，所述GPS定位单元通过通讯单元（9）与远程监控中心连接。

3.根据权利要求1所述的一种货运车辆行驶安全监测系统，其特征在于：所述通讯单元（9）为GPRS网络通讯模块，或为3G网络通讯模块，或为4G网络通讯模块。

4.根据权利要求1所述的一种货运车辆行驶安全监测系统，其特征在于：所述压力感应模块为电阻应变式传感器。

5.一种如权利要求1至4中任一所述的一种货运车辆行驶安全监测系统进行行驶安全监测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.1：数据采集单元（1）中的压力感应模块、倾角感应模块、速度感应模块、图像摄入模块实时监测货运车辆的运行状态，并将所述运行状态通过采集电路（11）转换为电气信号后传送给控制单元（2）；

步骤1.2：控制单元（2）中的信号分析单元（4）对由采集电路（11）传来的数据进行数据过滤、处理后，将过滤后的数据传送给超重预警单元（5）和安全监测单元（6）；

步骤1.3：超重预警单元（5）和安全监测单元（6）对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断，获得货运车辆的行驶状态，当货运车辆的载重量的变化超过预设值，或当货运车辆在当前行驶状态下的行驶速度超过预设值时，均通过报警单元进行报警；

步骤1.4：超重预警单元（5）和安全监测单元（6）将货运车辆的载重量、速度、坡度、行驶状态、报警信息传送给行驶监控单元（3），行驶监控单元（3）的行驶监控主控单元（7）进行数据整合后通过显示单元（10）将上述的货运车辆的载重量、行驶状态以及报警信息进行展示。

6.根据权利要求5所述的货运车辆行驶安全监测的方法，其特征在于：所述步骤1.2中信号分析单元（4）对由采集电路（11））传来的数据进行数据过滤、处理的过程为：对由步骤1.1中采集电路（11）传来的货运车辆的载货量、速度和坡度信息，采用在线机器学习算法进行处理，使得信号分析单元（4）获得精确的货运车辆的载货量、速度和坡度数据。

7.根据权利要求5所述的货运车辆行驶安全监测的方法，其特征在于：所述步骤1.3中超重预警单元（5）和安全监测单元（6）对货运车辆的载货量、速度、坡度信息进行分析和判断包括下列步骤：

步骤1.3.1：超重预警单元（5）和安全监测单元（6）分别建立超重预警模型和安全监测模型；

步骤1.3.2：超重预警模型对由信号分析单元（4）传来的货运车辆的实时载货量与超重预警模型中输入的载货量进行比较，当两者的偏差超过预设值时，超重预警单元（5）通过报警单元进行报警；

步骤1.3.3：安全监测模型首先根据由信号分析单元（4）传来的货运车辆坡度数据，对货运车辆的行驶状态进行分类，并分别设定对应行驶状态下的安全行车速度值，安全监测模型其次根据由信号分析单元（4）传来的货运车辆速度数据与对应行驶状态下的安全行车速度值进行比较，当两者的偏差超过预设值时，安全监测单元（6）通过报警单元进行报警。

8.根据权利要求6所述的货运车辆行驶安全监测的方法，其特征在于：所述在线机器学习算法为神经网络算法，或为遗传算法。