CN105206053A - 一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统及其方法，道路信息综合处理系统包括了数据采集、数据传输、数据处理的过程，贯穿了物联网体系的三个层次物理层、网络层、应用层，是一个完整的物联网应用系统。在数据采集部分采用传感器节点对道路信息进行采集。在数据传输部分利用zigBee协议通信的各个独立的短距离无线通信的子网，整个城市范围内通过长距离无线通信实现了这些子网的连通。数据处理分为数据存储、大数据分析以及应用开发，其中大数据分析中我们利用整个城市的道路综合信息进行路径规划计算，然后利用App应用、web服务、车联网接入口发布到平台、推送给用户。

Description

一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统及其方法，属于城市建设领域。

背景技术

在当前这种以道路为绝对主导的城市综合运输体系局面下，道路规划与交通问题息息相关。城市化地区不断拓展，城市活动空间显著扩大，再加上居民机动化出行水平的提高，居民出行距离随着城市范围的扩大而明显延长。城市人口和用地规模的迅猛扩张，必然会造成道路交通量的激增，从而直接导致了城市交通问题的发生，并且这种状况随着城市化进程的加快，还将持续下去。

1)交通拥堵：随着城市规模的快速扩张，私家车保有量的爆发式增长，城市既有的交通供需平衡被打破，交通拥堵导致交通延误、车速降低、时间损失等，严重威胁到城市交通形势及社会经济的发展。

2)大气污染：汽车尾气是空气污染的主要因素，我国城市大气污染中，汽车尾气排放所占比例已超过70％，汽车石油消耗量约占全国石油消费的1/3以上，而且随着汽车保有量的上升，我国汽车污染物排放总量也日趋增加，汽车排放导致城市环境恶化。

3)道路积水：水害是使城市道路破坏的最主要病害之一。道路路面积水，会降低车辆的运行能力，甚至使车辆产生液面滑移，对交通安全极为不利，同时路面长期积水会浸润路基，降低路基土的强度，甚至造成路基整体破坏。

发明内容

本发明为了克服上述缺点，设计了一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统及其方法，本发明的技术方案如下：

一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，包括物理层的数据采集模块、网络层的数据传输模块、应用层的数据处理模块。

所述的数据采集模块安装在道路护栏上，所述道路护栏安置在道路双向车道分界处，每个道路护栏上安装有带有传感器的zigbee采集节点，所述数据采集模块包括道路拥堵检测单元、积水测量单元、空气质量检测单元、突发事件检测单元，由zigbee采集节点携带的传感器来实时监测道路拥堵、路面积水、空气污染情况、路面突发事件；

所述的数据传输模块包括zigbee协调器节点、中间路由节点；数据采集模块将同区域zigbee采集节点采集的信息汇聚，经过多跳传送给中间路由节点组成中间传输线路；zigbee协调器节点依据扫描情况，自组织建立一个网络并负责通过中间路由节点将采集节点采集的信息逐步传输至应用层的数据处理模块进行处理；

所述数据处理模块包括数据存储、大数据分析、信息发布单元；所述数据存储包括数据存储服务器，所述信息发布单元包括应用服务器、web服务器和车联网接入口；所述数据采集模块采集的信息通过数据传输模块传输至数据存储服务器，经过大数据分析技术，处理的数据信息通过应用服务器、web服务器、车联网接入口接入网络平台及时进行发布，通过接入全城车联网系统，对于所有路段进行路径规划，方便用户自行进行出游道路选择和调整。

上述的数据采集模块通过安装在道路护栏上的传感器，结合安装在道路护栏上的摄像头采集的图像视频，用于综合判断当前路段的车流量、车速从而确立拥堵程度。

道路拥堵检测单元的判断方法：利用安装在在道路中间的护栏装置红外线传感器的接收端，当有车经过时，接收器就收到信号，显示为“1”；当没有车经过时，接收器不能收到信号，显示为“0”。由此得出一个波形图，从波形图的占空比可以得出道路的拥堵情况，将其分为四个等级：空旷、一般、拥挤、堵塞。

上述的积水测量单元由压力式水位传感器组成，安装在护栏底部，通过感知路面的水位判断是否出现道路积水状况。

上述的空气质量检测单元由灰尘传感器、PM2.5传感器组成，实时检测道路由于尾气排放造成的大气污染状况，从而控制和调整车出行方式、降低污染。

上述的突发事件检测单元包括温湿度传感器、光照传感器、压力传感器、摄像头；湿度传感器用于检测温湿度、光照传感器用于光照变化，两个传感器结合综合判断当前天气状而压力传感器通过检测护栏受到外界压力状况、与摄像头记录的图像综合判断当前是否发生车辆冲撞事件；所述突发事件检测单元用于实时监测路面事件，及时将突发信息获取并通过有关部门、网络及时发布。

一种基于车联网技术的道路综合信息处理方法，利用上述的系统，其步骤如下：

(1)、数据采集模块通过部署在道路护栏上的zigbee采集节点进行实时的数据采集，获取当前的道路拥堵程度、路面水位变化、空气质量、突发事件信息，并结合摄像头记录的图像信息；

(2)、数据传输模块汇聚数据采集模块的数据再经过中间路由节点经由自组织网络上传到应用层的数据存储服务器，经过大数据分析得出全市范围内各路段的信息；

(3)、数据存储服务器将处理结果通过车联网接入端口，结合城市电子地图，便于用户的导航系统根据道路实时状况进行更为贴近实际的路径规划，同时，数据还将发布在web服务平台和移动客户端；

(4)、若突发事件检测单元检测到突发事件，则生成报警信息传送到距离当前路段最近的服务点，并且通过zigbee采集节点、zigbee协调器节点形成的自组织网络上传至数据处理模块，发布预警信息。报警信息包括报警类型：降大雨、车辆冲撞、翻越护栏。报警内容、位置信息。

上述步骤(3)中路径规划如下：

综合道路的整体情况包括道路拥堵、路面积水、路段空气质量、突发事件信息，进行全范围的路径规化、控制和调整车辆出行方式，综合指标α采用如下公式：

α＝k₁*D+k₂*J+k₃*Q+k₄*T

式中D、J、Q、T分别表示道路拥堵、积水、空气质量、突发事件，k₁,k₂,k₃,k₄分别表示指标权重。

借由上述技术方案，本发明一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，优点具体体现在如下三个方面：

利用市政部门安装在道路上的隔离护栏进行改造安装采集节点，无需额外的开发成本，能够全面覆盖城市的各个路段，实时检测道路的拥堵状况、空气质量、路面积水状况。

现有的大气污染检测系统主要依托于环保局对城市整体的大气数据采集。存在局部地域覆盖性不强，不能采集实时大气数据等弊端。而道路护栏系统帮助建立起日常监测网络和环境预警系统，切实检测各个小区域内实时的道路大气污染状况。定期发布环境质量信息，促进达标。

利用这些实时更新海量的城市道路信息数据，车主通过移动客户端和车联网引导道路，可以缓解交通压力。同时环保部门和市政部门也可以通过该系统访问了解特定区域的状况，作出相应的应对措施。

综上所述，本发明其具有上述诸多的优点及使用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

附图说明

图1是一种基于道路护栏的信息综合处理系统结构图；

图2是ZigBee数据传输模块图；

图3是数据采集模块部署图

图4是道路拥堵检测方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，包括物理层的数据采集模块、网络层的数据传输模块、应用层的数据处理模块。

数据采集模块安装在道路护栏上，道路护栏安置在道路双向车道分界处，每个道路护栏上安装有带有传感器的zigbee采集节点，数据采集模块包括道路拥堵检测单元、积水测量单元、空气质量检测单元、突发事件检测单元，由zigbee采集节点携带的传感器来实时监测道路拥堵、路面积水、空气污染情况、路面突发事件；

如图2所示，数据传输模块包括zigbee协调器节点、中间路由节点；数据采集模块将同区域zigbee采集节点采集的信息汇聚，经过多跳传送给中间路由节点组成中间传输线路；zigbee协调器节点依据扫描情况，自组织建立一个网络并负责通过中间路由节点将采集节点采集的信息逐步传输至应用层的数据处理模块进行处理；

数据处理模块包括数据存储、大数据分析、信息发布单元；数据存储包括数据存储服务器，信息发布单元包括应用服务器、web服务器和车联网接入口；数据采集模块采集的信息通过数据传输模块传输至数据存储服务器，经过大数据分析技术，处理的数据信息通过应用服务器、web服务器、车联网接入口接入网络平台及时进行发布，通过接入全城车联网系统，对于所有路段进行路径规划，方便用户自行进行出游道路选择和调整。

如图3所示，上述的数据采集模块通过安装在道路护栏上的传感器，结合安装在道路护栏上的摄像头采集的图像视频，用于综合判断当前路段的车流量、车速从而确立拥堵程度。

积水测量单元由压力式水位传感器组成，安装在护栏底部，通过感知路面的水位判断是否出现道路积水状况。

空气质量检测单元由灰尘传感器、PM2.5传感器组成，实时检测道路由于尾气排放造成的大气污染状况，从而控制和调整车出行方式、降低污染。

突发事件检测单元包括温湿度传感器、光照传感器、压力传感器、摄像头；湿度传感器用于检测温湿度、光照传感器用于光照变化，两个传感器结合综合判断当前天气状而压力传感器通过检测护栏受到外界压力状况、与摄像头记录的图像综合判断当前是否发生车辆冲撞事件；突发事件检测单元用于实时监测路面事件，及时将突发信息获取并通过有关部门、网络及时发布。

如图4所示，道路拥堵检测单元的判断方法：利用安装在在道路中间的护栏装置红外线传感器的接收端，当有车经过时，接收器就收到信号，显示为“1”；当没有车经过时，接收器不能收到信号，显示为“0”。由此得出一个波形图，从波形图的占空比可以得出道路的拥堵情况，将其分为四个等级：空旷、一般、拥挤、堵塞。

一种基于车联网技术的道路综合信息处理方法，利用上述的系统，其步骤如下：

(1)、数据采集模块通过部署在道路护栏上的zigbee采集节点进行实时的数据采集，获取当前的道路拥堵程度、路面水位变化、空气质量、突发事件信息，并结合摄像头记录的图像信息；

(2)、数据传输模块汇聚数据采集模块的数据再经过中间路由节点经由自组织网络上传到应用层的数据存储服务器，经过大数据分析得出全市范围内各路段的信息；

(3)、数据存储服务器将处理结果通过车联网接入端口，结合城市电子地图，便于用户的导航系统根据道路实时状况进行更为贴近实际的路径规划，同时，数据还将发布在web服务平台和移动客户端；

(4)、若突发事件检测单元检测到突发事件，则生成报警信息传送到距离当前路段最近的服务点，并且通过zigbee采集节点、zigbee协调器节点形成的自组织网络上传至数据处理模块，发布预警信息。报警信息包括报警类型：降大雨、车辆冲撞、翻越护栏。报警内容、位置信息。

上述步骤(3)中路径规划如下：

综合道路的整体情况包括道路拥堵、路面积水、路段空气质量、突发事件信息，进行全范围的路径规化、控制和调整车辆出行方式，综合指标α采用如下公式：

α＝k₁*D+k₂*J+k₃*Q+k₄*T

式中D、J、Q、T分别表示道路拥堵、积水、空气质量、突发事件，k₁,k₂,k₃,k₄分别表示指标权重。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，其特征在于：包括物理层的数据采集模块、网络层的数据传输模块、应用层的数据处理模块；

所述的数据采集模块安装在道路护栏上，所述道路护栏安置在道路双向车道分界处，每个道路护栏上安装有带有传感器的zigbee采集节点，所述数据采集模块包括道路拥堵检测单元、积水测量单元、空气质量检测单元、突发事件检测单元，由zigbee采集节点携带的传感器来实时监测道路拥堵、路面积水、空气污染情况、路面突发事件；

所述的数据传输模块包括zigbee协调器节点、中间路由节点；数据采集模块将同区域zigbee采集节点采集的信息汇聚，经过多跳传送给中间路由节点组成中间传输线路；zigbee协调器节点依据扫描情况，自组织建立一个网络并负责通过中间路由节点将采集节点采集的信息逐步传输至应用层的数据处理模块进行处理；

所述数据处理模块包括数据存储、大数据分析、信息发布单元；所述数据存储包括数据存储服务器，所述信息发布单元包括应用服务器、web服务器和车联网接入口；所述数据采集模块采集的信息通过数据传输模块传输至数据存储服务器，经过大数据分析技术，处理的数据信息通过应用服务器、web服务器、车联网接入口接入网络平台及时进行发布，通过接入全城车联网系统，对于所有路段进行路径规划，方便用户自行进行出游道路选择和调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，其特征在于：所述的数据采集模块通过安装在道路护栏上的传感器，结合安装在道路护栏上的摄像头采集的图像视频，用于综合判断当前路段的车流量、车速从而确立拥堵程度。

3.根据权利要求1所述的一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，其特征在于：所述的积水测量单元由压力式水位传感器组成，安装在护栏底部，通过感知路面的水位判断是否出现道路积水状况。

4.根据权利要求1所述的一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，其特征在于：所述的空气质量检测单元由灰尘传感器、PM2.5传感器组成，实时检测道路由于尾气排放造成的大气污染状况，从而控制和调整车出行方式、降低污染。

5.根据权利要求1所述的一种基于车联网技术的道路综合信息处理系统，其特征在于：所述的突发事件检测单元包括温湿度传感器、光照传感器、压力传感器、摄像头；湿度传感器用于检测温湿度、光照传感器用于光照变化，两个传感器结合综合判断当前天气状而压力传感器通过检测护栏受到外界压力状况、与摄像头记录的图像综合判断当前是否发生车辆冲撞事件；所述突发事件检测单元用于实时监测路面事件，及时将突发信息获取并通过有关部门、网络及时发布。

6.一种基于车联网技术的道路综合信息处理方法，其特征在于利用权利要求1所述的系统，其步骤如下：

(1)、数据采集模块通过部署在道路护栏上的zigbee采集节点进行实时的数据采集，获取当前的道路拥堵程度、路面水位变化、空气质量、突发事件信息，并结合摄像头记录的图像信息；

(2)、数据传输模块汇聚数据采集模块的数据再经过中间路由节点经由自组织网络上传到应用层的数据存储服务器，经过大数据分析得出全市范围内各路段的信息；

(3)、数据存储服务器将处理结果通过车联网接入端口，结合城市电子地图，便于用户的导航系统根据道路实时状况进行更为贴近实际的路径规划，同时，数据还将发布在web服务平台和移动客户端；

(4)、若突发事件检测单元检测到突发事件，则生成报警信息传送到距离当前路段最近的服务点，并且通过zigbee采集节点、zigbee协调器节点形成的自组织网络上传至数据处理模块，发布预警信息。

7.根据权利要求6所述的一种基于车联网技术的道路综合信息处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中路径规划如下：

综合道路的整体情况包括道路拥堵、路面积水、路段空气质量、突发事件信息，进行全范围的路径规化、控制和调整车辆出行方式，综合指标α采用如下公式：

α＝k₁*D+k₂*J+k₃*Q+k₄*T

式中D、J、Q、T分别表示道路拥堵、积水、空气质量、突发事件，k₁,k₂,k₃,k₄分别表示指标权重。