CN105527251A - 基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统。传统高速公路能见度监测系统铺设成本高，扩容难、信息处理速度较慢、预警信息发布渠道单一。一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，包括：能见度监测设备、物联网云平台和终端三部分。能见度监测设备内置有无线通信模块，用于将监测数据实时上传至基于云计算的物联网云平台；该物联网云平台包括接入服务器、控制中心服务器和云计算平台，用于业务管理和数据存储分析，生成实时的能见度数据、可视化的能见度图像及预警信息等服务产品，并向终端用户发布。本发明的有益效果是：信息发布实时性强；扩容性强；数据处理速度快；数据查询便捷；投资较少。

Description

基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术、能见度监测技术及云计算技术，具体地说是一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统。

背景技术

近年来在华北、长三角和珠三角等地区频繁发生的持续雾霾污染造成的低能见度天气严重威胁着高速公路的交通运输安全，高速公路车辆追尾等交通事故时有发生,严重的造成数十甚至百余辆汽车追尾相撞，给人民生命财产带来极大损失。为了减少因能见度低导致的交通事故的发生率，给人民的生命财产保驾护航，交通管理部门迫切需要一套具有实时性、高可靠性、便于组网扩容的高速公路能见度监测预警系统。

传统的高速公路能见度监测预警系统是基于光纤通信的组网技术和传统的服务器数据处理方案的，它能够对能见度监测网的监测数据提供可靠的数据传输、数据存储以及数据处理服务。但传统的光纤信技术虽然具有频带宽、抗电磁干扰强、损耗低等优点，但光纤网络建设费用投入巨大、线缆铺设需要破坏已有路面以及容易被施工损坏等缺点使得这种方案在已经建成的高速公路能见度监测系统的扩容改造项目中难以投入运用。

此外随着能见度历史监测数据量的不断增长，传统的服务器的计算存储性能也面临挑战。由于高速公路能见度监测预警系统需要处理分析海量的历史数据和实时监测数据，并发布及时的预警决策信息，因此该系统对数据处理实时性要求很高，因而对计算速度和可靠性提出了很高要求。利用服务器进行数据处理要提高计算速度只能依靠购置新服务器增加节点来实现，需要大量资金投入，且服务器的运行维护需要强大的技术力量，而高速公路管理部门缺乏相应的智力支持，新购服务器以及服务器维护所需的技术力量和资金需求的快速增加也成为阻碍部分地区投资建设高速公路能见度监测预警项目的主要因素之一。

因此建立一种基于无线实时通信技术和云计算技术的低成本、高实时性和可靠性、便于扩容组网的高速公路能见度监测预警技术迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统高速公路能见度监测系统铺设成本高，扩容难、信息处理速度较慢、预警信息发布渠道单一的问题。

本发明的目的是：一套适用于高速公路的能见度监测预警系统，实现高速公路能见度实时监测、能见度监测数据无线实时传输、能见度基础数据库建设、基于云计算平台的能见度数据处理分析以及高速公路预警信息和管理决策方案发布功能。为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，包括：能见度监测设备、物联网云平台和终端三部分。所述能见度监测设备内置有无线通信模块，所述无线通信模块用于将监测数据实时上传至基于云计算的物联网云平台；基于云计算的物联网云平台，包括接入服务器、控制中心服务器和云计算平台，用于业务管理和数据存储分析，生成实时的能见度数据、可视化的能见度地图以及预警信息，并向终端发布；终端，对能见度监测预警信息进行展示和运用。前端能见度监测设备实时采集能见度信息，监测设备上的3G通信模块通过GPRS无线网络将能见度信息上传至云计算平台。云计算平台对能见度实时监测数据和历史数据进行处理分析，生成可视化的能见度动态图像及预警信息等服务产品，并向高速公路管理部门、移动终端、导航服务商等终端用户发送。终端用户在网络的任一节点均可以实时查看能见度历史和实时数据、图像及预警信息。

进一步地，所述能见度监测设备包括：控制器、用于探测数据的的传感器；用于采集传感器探测数据的数据采集处理模块、用于整个能见度监测设备供电的电源模块。所述数据采集、信号处理模块连接传感器和控制器，所述电源模块连接所述控制器。所述电源模块连接所述控制器。控制器为所述能见度监测设备的主控单元，控制传感器、无线通信模块和加热模块的工作。

进一步地，所述传感器模块包括定时器以及与之相连的发射机，接收机；所述定时器控制发射机发射红外光信号的频率；所述接收机用于接收经过散射后的红外光线。定时器控制发射机每15s发射一次红外光信号，红外光经大气散射后其前向散射红外光被接收机接收，经过信号采集、处理模块转换为能见度数据然后通过无线通信模块把能见度数据用GPRS无线网络上传到云计算平台。

进一步地，所述电源模块为太阳能电池。

进一步地，所述能见度监测设备包括加热模块，加热模块连接所述控制器。为防止雨雪天气传感器镜头凝结液态或固态水影响光路，需要用加热模块把液态或固态水加热使其蒸发或升华。

进一步地，所述无线通信模块为3G通信模块。

本发明的有益效果是：

1）通过云计算平台，信息发布实时性强。本系统的数据可以完全做到实时发布，而且完全可以自动对进入信号覆盖范围内的车辆发出预警，能够快速及时的通知在高速路上的车主前段道路的能见度状况。

2)扩容性强。前端能见度监测设备可以根据需求进行增加，扩展系统的覆盖范围和组网密度，无需进行复杂操作，可以动态增加监测节点，并能够自动组网，具有很强的扩容性。

3)数据处理速度快。本系统架构云计算海量数据处理平台，采用先进的云计算处理技术，支持自动容错和动态扩展，数据处理速度快，运算结果准确，具有高实时性和可靠性的特点。

4)数据查询便捷。原始监测数据实时入库，运用高效的索引算法生成索引，满足秒级数据查询需求。

5)投资较少。该系统无需投入大量经费铺设光纤通信光缆、购置和维护大型服务器，即可满足能见度监测、数据传输和预警信息和服务产品发布功能，易于大规模布网。

附图说明

图1是基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统总体结构图。

图2是前端能见度监测设备工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例来对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，包括：能见度监测模块、基于云计算的物联网云平台及终端。其具体的工作流程如下：

通过控制器控制发射机定时发射红外光源，接收机接收经过大气散射后的前向散射红外光线，信号采集处理模块采集经过大气散射后的前向散射红外光强数据并转换成对应的能见度数据，通过3G无线通信模块把能见度数据传输给云计算平台；云计算平台对各站点上传的能见度数据处理后，生成实时能见度数据、图像、预警信息等服务产品，通过网络发送给终端用户。如图2所示，定时器控制发射机每15s发射一次峰值波长为930nm的红外光，红外光在大气中散射，大气能见度越低，红外光被散射的越多，接收机接收经过大气散射后的前向散射红外光，接收机每15S采集一次散射后的光强数据，经过信号采集处理模块，转换成对应的能见度数据，该能见度监测数据通过3G无线数据传输模块发送给云计算平台。雨雪天气，发射机和接收机镜头会凝结液态或固态水，影响到监测数据质量，控制器控制加热模块对其进行加热，使雨雪转换成水蒸气。本能见度监测模块采用太阳能电池供电。

云计算平台对能见度实时监测数据和历史数据的挖掘、分析、处理和总结，形成实时动态的能见度数据、图像以及预警信息，向高速公路管理部门、移动终端及导航服务商等终端用户推送，终端用户再把数据发送给它的客户，有效的起到预警作用。

Claims (6)

1.基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，其特征在于包括：

能见度监测设备，所述能见度监测模块内置无线通信模块，所述无线通信模块用于将监测数据实时上传至基于云计算的物联网云平台；

基于云计算的物联网云平台，包括接入服务器、控制中心服务器和云计算平台，用于业务管理和数据存储分析，生成实时能见度数据、可视化的能见度地图以及预警信息等服务产品，并向终端发布；

终端，对能见度产品进行展示和运用。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，其特征在于所述能见度监测设备包括：

控制器；

用于探测数据的与控制器相连的传感器；

用于采集传感器探测的数据的信号采集、处理模块；

用于整个能见度监测模块供电的电源模块；

所述数据采集、信号处理模块连接传感器和控制器，所述电源模块连接所述控制器。

3.根据权利要求2所述的一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，其特征在于：所述传感器模块包括定时器以及与之相连的发射机，接收机；所述定时器控制发射机发射红外光信号的频率；所述接收机用于接收经过散射后的红外光线。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，其特征在于：所述能见度监测设备包括加热模块，加热模块连接所述控制器。

5.根据权利要求所述的一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，其特征在于：所述电源模块为太阳能电池。

6.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的高速公路能见度监测预警系统，其特征在于：所述的无线通信模块为3G通信模块。