CN107067784A - 一种城市道路车辆安全智能监控系统及其监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能控制系统技术领域，涉及一种城市道路车辆安全智能监控系统及其监控方法。从两个视角提出技术要求。对进入城市特定区域的车辆限速行驶，称为第一级限速；精确地进行红灯预警，并通过计算决定第二级限速和第三级限速(刹停)。在三级限速下，可以尽可能的减小交通安全事故的发生，特别是有人员伤亡的重大交通安全事故的发生。本发明的有益效果为：远程监控了车辆在城市中的速度；远程监控了通过信号灯的车辆的速度，保证了车辆严格遵守交通信号行驶通过路口；实现了对车辆在规定之外的速度行驶时的强制控制；避免了交通事故的发生，保护了人们的生命和财产的安全；有效地维护了城市的交通秩序，保证了交通的顺畅。
Description
技术领域
本发明属于智能控制系统技术领域，涉及一种城市道路车辆安全智能监控系统及其监控方法。
背景技术
随着城市的发展，人口密度不断增大，一、二线城市更为突出。与此同时，道路车辆保有量也随着城市人口增长和经济发展而不断增加。道路交通安全事故不断发生。历年的统计数据显示，2007年的32万多起、2008年的26万多起、2009年的23万多起、2010年的21万多起……虽然交通事故统计数据呈现逐年下降趋势，然而交通事故造成的经济损失、人员伤亡和社会影响仍然不容忽视。政府为此也一直在努力，不断出台各种法律法规，确保道路车辆和行人的人身财产安全。然而，视法律法规为无物的司机仍有不少，超速行驶、违反交通信号、酒后驾驶、疲劳驾驶等等现象不断发生。政府出台的法律法规在一些人的眼中成了一纸空文。
在技术上，现在也采取了多种监控措施，如通过在道路上设置摄像头，连接到交通管理部门，将视频资料传输到交通管理部门的大屏幕上，对各路段、道口等进行实时监视。当监视到违章车辆的时候，记录该车的车牌号、车的种类等信息，并向车主发出罚款通知信息；如果监视到有交通肇事，会及时向现场附近的交管人员发出指令，附近的人员会尽快赶赴现场解决问题。
如申请号为CN201510240849的中国发明专利，公开了一种交通监控装置，包括：接收模块，用于接收摄像机采集到的违法对象的交通行为信息，其中，违法对象为摄像机检测到的发生了交通违法行为的目标对象，交通行为信息至少包括：交通行为发生时间和交通行为发生地点；处理模块，用于根据交通行为发生地点确定监测区域；获取模块，用于获取交通行为发生时间内进入监测区域的无线终端设备；发送模块，用于向进入监测区域的无线终端设备发送违法提示信息。
交通监控装置还包括：检测模块，用于实时检测所有无线终端设备发出的无线信号；提取模块，用于从检测到的无线信号中提取对应的无线终端设备的标识信息；列表生成模块，用于生成无线终端设备列表，其中，无线终端设备列表中存储了标识信息、时间信息和地址信息之间的对应关系，时间信息为检测到无线终端设备发出的无线信号的时间，地址信息为检测到无线终端设备发出的无线信号的地点。
一种交通监控系统，包括：摄像机，用于采集违法对象的交通行为信息，其中，交通行为信息至少包括：交通行为发生时间和交通行为发生地点；网络硬盘录像机，与摄像机连接，用于接收摄像机传输来的交通行为信息，根据交通行为发生地点确定监测区域，获取交通行为发生时间内进入监测区域的无线终端设备，并向进入监测区域的无线终端设备发送违法提示信息；一个或多个无线终端设备，用于接收网络硬盘录像机发送来的违法提示信息。
通过该专利的系统和装置能够对车辆进行有效的监视，对违章行为进行准确的记录，从而对其进行惩罚，然而不能对车辆进行控制，不能避免交通事故的发生。因此现在亟待一种监控系统，能够对于车辆进行监视的同时，对于不遵守交通法规的车辆进行提示，如提示无效时可以对其进行有效的控制，采取强制措施，以避免事故的发生。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种城市道路车辆安全智能监控系统及其监控方法，从两个视角提出技术要求。在城市这个大的角度，从技术上对进入城市特定区域的车辆限速行驶，称为第一级限速；从十字路口这个小的角度，技术上精确地进行红灯预警，并通过计算决定第二级限速和第三级限速(刹停)。在三级限速下，可以尽可能的减小交通安全事故的发生，特别是有人员伤亡的重大交通安全事故的发生。
本发明解决问题的技术方案是：一种城市道路车辆安全智能监控系统，包括远程监控平台，车载终端和交通信号终端，远程监控平台设置于网络服务器上；
车载终端包括第一单片机、GSM/GPRS模块、GPS模块、CAN收发器、第一Zigbee模块、射频卡和警报单元，第一单片机分别连接GSM/GPRS模块、GPS模块、CAN收发器、第一Zigbee模块和警报单元，并通过无线网与远程监控平台连接，CAN收发器连接汽车的CAN总线；
交通信号终端设置于距离交通道口100m的位置，在交通道口的每个方向各设置一个，包括第二单片机、第二Zigbee模块和射频读卡器，第二单片机分别连接第二Zigbee模块和射频读卡器，交通信号终端与交通信号灯连接；
射频读卡器通过无线射频读取射频卡上存储的车辆身份信息，第一Zigbee模块和第二Zigbee模块之间互相进行通信。
进一步的，在远程监控平台上具有对城市设置速度控制范围的电子围栏。
进一步的，警报单元为语音播报单元。
进一步的，GSM/GPRS模块通过蜂窝网络与远程监控平台进行通信。
进一步的，通过所述系统，提供一种城市道路车辆安全智能监控方法，包括远程监控平台对车辆的监控方法，包括，
(1)远程监控平台设置电子围栏内的速度为第一级限速；
(2)车载终端通过GPS模块获取全球定位系统卫星数据，得到车辆位置、速度的信息；通过CAN收发器，利用CAN总线接收车辆标志信息和车辆状态信息；并将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息传输给第一单片机；
(3)第一单片机将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息每隔预定时间通过GSM/GPRS模块利用无线网络发送给远程监控平台；
(4)远程监控平台接收第一单片机发送的信息，并对信息的数据进行记录和分析；
(5)当车辆进入电子围栏时，远程监控平台每隔预定时间向车载终端发送一次第一级限速指令；
(6)车载终端通过GSM/GPRS模块接收到第一级限速指令后，将所述指令传送给第一单片机，并向远程监控平台发送反馈信号；
(7)第一单片机向警报单元发送语音提示指令，通过警报单元进行语音提示；
(8)第一单片机通过CAN收发器，利用CAN总线向ECU或MCU传送执行第一级限速的指令；
(9)远程监控平台接受到反馈信号后停止发送后续的第一级限速指令；
(10)当在预定时间内远程监控平台持续向车载终端发送第一级限速指令后，始终没有接收到反馈信号时，远程监控平台将设置该车辆为“异常”；
(11)当车载终端发来的位置信息为驶离电子围栏信息时，远程监控平台发送取消第一级限速的指令，并接收车载终端发送的反馈信号进行确认；
(12)第一单片机向警报单元发送语音信息提示指令，通过警报单元进行语音提示；第一单片机通过CAN收发器，利用CAN总线将取消第一级限速指令传送给ECU或MCU。
进一步的，所述监控方法还包括交通信号终端对车辆的监控方法，包括，
(1)交通信号终端设定当交通信号为红灯、黄灯和绿灯时间不足时的车辆速度为第二级限速，设定车辆刹停为第三级限速；
(2)车载终端通过GPS模块获取全球定位系统卫星数据，得到车辆位置、速度的信息；通过CAN收发器，利用CAN总线接收车辆标志信息和车辆状态信息；并将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息传输给第一单片机；
(3)通过车载终端的第一Zigbee模块发送第一单片机获得的车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息；
(4)交通信号终端通过第二Zigbee模块对所有进入无线通信范围的车辆都进行组网连接，获取车辆全球唯一标识(ID号)、速度和方向信息，并经过计算分析，断开非本方向上的车辆的连接，保持本方向上的车辆的连接；
(5)当车辆行驶经过交通信号终端时，交通信号终端的射频读卡器读取车载终端上的射频卡的信息(ID号)，对比步骤(4)所获取的车辆信息并进行绑定，同时触发一次第二级限速判定；
(6)判定(一)：当第二单片机接收到的交通信号灯信息是红灯或是黄灯时，通过第二Zigbee模块向已绑定的车辆发送第二级限速指令，并计算车辆以当前速度运行至斑马线的时间T1；
(7)通过车载终端的第一Zigbee模块将接收到的第二级限速指令传送给第一单片机，第一单片机向警报单元发送语音提示指令，并通过警报单元进行语音提示，同时，通过CAN收发器，利用CAN总线向ECU或MCU发送执行第二限速的指令；
(8)判定(二)：当第二单片机接收到的交通信号灯信息是绿灯时，计算当前车辆以当前速度行驶到斑马线所需要的时间T1’，并与交通信号灯绿灯所剩时间T2进行比较判断，当判断T1’≤T2时，第二单片机通过第二Zigbee模块向已绑定车辆发送请尽快通过信息，当判断T1’＞T2时，则第二单片机通过第二Zigbee模块向已绑定车辆发送第二级限速指令；
(9)第一Zigbee模块将接收到的信息发送给第一单片机，第一单片机向警报单元发送语音提示指令；如果信息为第二级限速指令信息，则第一单片机通过CAN收发器，利用CAN总线向ECU或MCU发送第二级限速的指令；
(10)针对被第二级限速的车辆，经过T1或T1’时间后，第二单片机再次接收相应车辆速度不为0的信息，则通过第二Zigbee模块向该车辆发送第三级限速指令和语音提示指令；
(11)第一单片机通过第一Zigbee模块接收到第三级限速指令后，通过CAN收发器利用CAN总线向ECU或MCU发送刹停指令。
(12)当第二单片机接收到本方向信号灯由红灯或黄灯变为绿灯的信息后，对本方向的被二级限速和三级限速的车辆发送取消限速指令；
(13)第一单片机将通过第一Zigbee模块接收取消限速指令，并将该指令发送给警报单元进行语音提示，同时通过CAN收发器传送给ECU或MCU恢复原速正常行驶。
本发明的有益效果为：
1.通过所述系统有效地远程监视并控制了车辆在城市中的速度；
2.通过所述系统有效地远程监视并控制了通过信号灯的车辆的速度，保证了车辆严格遵守交通信号行驶通过路口；
3.实现了对车辆在规定之外的速度行驶时的强制控制；
4.避免了交通事故的发生，保护了人们的生命和财产的安全；
5.有效地维护了城市的交通秩序，保证了交通的顺畅。
附图说明
图1为所述系统的框图。
图2为十字路口系统布局示意图。
图3为交通信号终端监控流程图。
图4为车载终端运行流程图。
图中：1-远程监控平台，2-车载终端，21-第一单片机，22-GSM/GPRS模块，23-GPS模块，24-CAN收发器，25-第一Zigbee模块，26-射频卡，27-警报单元，3-交通信号终端，31-第二单片机，32-第二Zigbee模块，33-射频读卡器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1所示，所述监控系统，包括远程监控平台1，车载终端2和交通信号终端3，远程监控平台1设置于网络服务器上，通过无线网与车载终端2进行通信，交通信号终端3通过无线网与车载终端2进行通信，通过无线射频识别车载终端2的身份信息。
进一步的，在远程监控平台1上具有对城市设置速度控制范围的电子围栏(图中未示)。
在远程监控平台1上绘制城市交通地图，在地图上将城市某区域无论人口密度和交通能力都不利于过高速度行车的区域范围设置成电子围栏，规定在电子围栏范围内车辆行驶的速度为第一级限速，并通过远程监控平台1对电子围栏内的所有车辆进行行驶速度的监控。
进一步的，交通信号终端3设置于距离交通道口100m的位置，在交通道口的每个方向各设置一个，包括第二单片机31、第二Zigbee模块32和射频读卡器33，第二单片机31分别连接第二Zigbee模块32和射频读卡器33，交通信号终端3与交通信号灯连接。
进一步的，车载终端2包括第一单片机21、GSM/GPRS模块22、GPS模块23、CAN收发器24、第一Zigbee模块25、射频卡26和警报单元27，第一单片机21分别与GSM/GPRS模块22、GPS模块23、CAN收发器24、第一Zigbee模块25和警报单元26连接，并通过无线网与远程监控平台1连接，CAN收发器24连接汽车的CAN总线。
进一步的，警报单元27为语音播报单元。
进一步的，GSM/GPRS模块22通过蜂窝网络与远程监控平台1进行通信。
进一步的，通过所述系统，提供一种城市道路车辆安全智能监控方法，如图4所示，包括远程监控平台1对车辆的监控方法，包括，
(1)远程监控平台1设置电子围栏内的速度为第一级限速；
(2)车载终端2通过GPS模块23获取全球定位系统卫星数据，得到车辆位置、速度的信息；通过CAN收发器24，利用CAN总线接收车辆标志信息和车辆状态信息；并将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息传输给第一单片机21；
(3)第一单片机21将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息每隔预定时间通过GSM/GPRS模块22利用无线网络发送给远程监控平台1；
(4)远程监控平台1接收第一单片机21发送的信息，并对信息的数据进行记录和分析；
(5)当车辆进入电子围栏时，远程监控平台1每隔预定时间向车载终端2发送一次第一级限速指令；
(6)车载终端2通过GSM/GPRS模块22接收到第一级限速指令后，将所述指令传送给第一单片机21，并向远程监控平台1发送反馈信号；
(7)第一单片机21向警报单元27发送语音提示指令，通过警报单元27进行语音提示；
(8)第一单片机21通过CAN收发器24，利用CAN总线向ECU或MCU传送执行第一级限速的指令；
(9)远程监控平台1接受到反馈信号后停止发送后续的第一级限速指令；
(10)当在预定时间内远程监控平台1持续向车载终端发送第一级限速指令后，始终没有接收到反馈信号时，远程监控平台1将设置该车辆为“异常”；
相关交管人员接收到通过远程监控平台1发送的信息后，能够及时地对设置为“异常”的车辆采取相应的措施进行相关的处理。
(11)当车载终端2发来的位置信息为驶离电子围栏信息时，远程监控平台1发送取消第一级限速的指令，并接收车载终端2发送的反馈信号进行确认；
(12)第一单片机21向警报单元27发送语音信息提示指令，通过警报单元27进行语音提示；第一单片机21通过CAN收发器24，利用CAN总线将取消第一级限速指令传送给ECU或MCU。
进一步的，所述监控方法还包括交通信号终端对车辆的监控方法，包括，如图2、3和4所示，
(1)交通信号终端3设定当交通信号为红灯、黄灯和绿灯时间不足时的车辆速度为第二级限速，设定车辆刹停为第三级限速；
(2)车载终端2通过GPS模块23获取全球定位系统卫星数据，得到车辆位置、速度的信息；通过CAN收发器24，利用CAN总线接收车辆标志信息和车辆状态信息；并将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息传输给第一单片机21；
(3)通过车载终端2的第一Zigbee模块25发送第一单片机21获得的车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息；
(4)交通信号终端3通过第二Zigbee模块32对所有进入无线通信范围的车辆都进行组网连接，获取车辆全球唯一标识(ID号)、速度和方向信息，并经过计算分析，断开非本方向上的车辆的连接，保持本方向上的车辆的连接；
本方向是指同一个方向的交通信号终端3和交通信号灯，如图2所示的信号终端A和交通灯A为一个相同的方向，其控制的是有图2的下方向上方行驶的车辆。
(5)当车辆行驶经过交通信号终端3时，交通信号终端3的射频读卡器32读取车载终端2上的射频卡26的信息(ID号)，对比步骤(4)所获取的车辆信息并进行绑定，同时触发一次第二级限速判定；
(6)判定(一)：当第二单片机31接收到的交通信号灯信息是红灯或是黄灯时，通过第二Zigbee模块32向已绑定的车辆发送第二级限速指令，并计算车辆以当前速度运行至斑马线的时间T1；
(7)通过车载终端2的第一Zigbee模块25将接收到的第二级限速指令传送给第一单片机21，第一单片机21向警报单元27发送语音提示指令，并通过警报单元27进行语音提示，同时，通过CAN收发器24，利用CAN总线向ECU或MCU发送执行第二限速的指令；
(8)判定(二)：当第二单片机31接收到的交通信号灯信息是绿灯时，计算当前车辆以当前速度行驶到斑马线所需要的时间T1’，并与交通信号灯绿灯所剩时间T2进行比较判断，当判断T1’≤T2时，第二单片机31通过第二Zigbee模块32向已绑定的车辆发送请尽快通过信息，当判断T1’＞T2时，则第二单片机31通过第二Zigbee模块32向已绑定的车辆发送第二级限速指令；
(9)第一Zigbee模块25将接收到的信息发送给第一单片机21，第一单片机21向警报单元27发送语音提示指令；如果信息为第二级限速指令信息，则第一单片机21通过CAN收发器24，利用CAN总线向ECU或MCU发送第二级限速的指令；
(10)针对被第二级限速的车辆，经过T1或T1’时间后，第二单片机31再次接收相应车辆速度不为0的信息，则通过第二Zigbee模块32向该车辆发送第三级限速指令和语音提示指令；
(11)第一单片机21通过第一Zigbee模块25接收到第三级限速指令后，通过CAN收发器24利用CAN总线向ECU或MCU发送刹停指令。
(12)当第二单片机31接收到本方向信号灯由红灯或黄灯变为绿灯的信息后，对本方向被二级限速和三级限速的车辆发送取消限速指令；
(13)第一单片机21将通过第一Zigbee模块25接收取消限速指令，并将该指令发送给警报单元进行语音提示，同时通过CAN收发器24传送给ECU或MCU恢复原速正常行驶。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种城市道路车辆安全智能监控系统，其特征在于，包括远程监控平台，车载终端和交通信号终端，远程监控平台设置于网络服务器上；
车载终端包括第一单片机、GSM/GPRS模块、GPS模块、CAN收发器、第一Zigbee模块、射频卡和警报单元，第一单片机分别连接GSM/GPRS模块、GPS模块、CAN收发器、第一Zigbee模块和警报单元，并通过无线网与远程监控平台连接，CAN收发器连接汽车的CAN总线；
交通信号终端设置于距离交通道口100m的位置，在交通道口的每个方向各设置一个，包括第二单片机、第二Zigbee模块和射频读卡器，第二单片机分别连接第二Zigbee模块和射频读卡器，交通信号终端与交通信号灯连接；
射频读卡器通过无线射频读取射频卡上存储的车辆身份信息，第一Zigbee模块和第二Zigbee模块之间互相进行通信。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，在远程监控平台上具有对城市设置速度控制范围的电子围栏。
3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，警报单元为语音播报单元。
4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，GSM/GPRS模块通过蜂窝网络与远程监控平台进行通信。
5.通过权利要求1所述监控系统，提供一种城市道路车辆安全智能监控方法，其特征在于，包括远程监控平台对车辆的监控方法，包括，
(1)远程监控平台设置电子围栏内的速度为第一级限速；
(2)车载终端通过GPS模块获取全球定位系统卫星数据，得到车辆位置、速度的信息；通过CAN收发器，利用CAN总线接收车辆标志信息和车辆状态信息；并将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息传输给第一单片机；
(3)第一单片机将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息每隔预定时间通过GSM/GPRS模块利用无线网络发送给远程监控平台；
(4)远程监控平台接收第一单片机发送的信息，并对信息的数据进行记录和分析；
(5)当车辆进入电子围栏时，远程监控平台每隔预定时间向车载终端发送一次第一级限速指令；
(6)车载终端通过GSM/GPRS模块接收到第一级限速指令后，将所述指令传送给第一单片机，并向远程监控平台发送反馈信号；
(7)第一单片机向警报单元发送语音提示指令，通过警报单元进行语音提示；
(8)第一单片机通过CAN收发器，利用CAN总线向ECU或MCU传送执行第一级限速的指令；
(9)远程监控平台接受到反馈信号后停止发送后续的第一级限速指令；
(10)当在预定时间内远程监控平台持续向车载终端发送第一级限速指令后，始终没有接收到反馈信号时，远程监控平台将设置该车辆为“异常”；
(11)当车载终端发来的位置信息为驶离电子围栏信息时，远程监控平台发送取消第一级限速的指令，并接收车载终端发送的反馈信号进行确认；
(12)第一单片机向警报单元发送语音信息提示指令，通过警报单元进行语音提示；第一单片机通过CAN收发器，利用CAN总线将取消第一级限速指令传送给ECU或MCU。
6.根据权利要求5所述的监控方法，其特征在于，还包括交通信号终端对车辆的监控方法，包括，
(1)交通信号终端设定当交通信号为红灯、黄灯和绿灯时间不足时的车辆速度为第二级限速，设定车辆刹停为第三级限速；
(2)车载终端通过GPS模块获取全球定位系统卫星数据，得到车辆位置、速度的信息；通过CAN收发器，利用CAN总线接收车辆标志信息和车辆状态信息；并将车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息传输给第一单片机；
(3)通过车载终端的第一Zigbee模块发送第一单片机获得的车辆标志信息、位置信息、速度信息和车辆状态信息；
(4)交通信号终端通过第二Zigbee模块对所有进入无线通信范围的车辆都进行组网连接，获取车辆全球唯一标识(ID号)、速度和方向信息，并经过计算分析，断开非本方向上的车辆的连接，保持本方向上的车辆的连接；
(5)当车辆行驶经过交通信号终端时，交通信号终端的射频读卡器读取车载终端上的射频卡的信息(ID号)，对比步骤(4)所获取的车辆信息并进行绑定，同时触发一次第二级限速判定；
(6)判定(一)：当第二单片机接收到的交通信号灯信息是红灯或是黄灯时，通过第二Zigbee模块向已绑定的车辆发送第二级限速指令，并计算车辆以当前速度运行至斑马线的时间T1；
(7)通过车载终端的第一Zigbee模块将接收到的第二级限速指令传送给第一单片机，第一单片机向警报单元发送语音提示指令，并通过警报单元进行语音提示，同时，通过CAN收发器，利用CAN总线向ECU或MCU发送执行第二限速的指令；
(8)判定(二)：当第二单片机接收到的交通信号灯信息是绿灯时，计算当前车辆以当前速度行驶到斑马线所需要的时间T1’，并与交通信号灯绿灯所剩时间T2进行比较判断，当判断T1’≤T2时，第二单片机通过第二Zigbee模块向已绑定车辆发送请尽快通过信息，当判断T1’＞T2时，则第二单片机通过第二Zigbee模块向已绑定车辆发送第二级限速指令；
(9)第一Zigbee模块将接收到的信息发送给第一单片机，第一单片机向警报单元发送语音提示指令；如果信息为第二级限速指令信息，则第一单片机通过CAN收发器，利用CAN总线向ECU或MCU发送第二级限速的指令；
(10)针对被第二级限速的车辆，经过T1或T1’时间后，第二单片机再次接收相应车辆速度不为0的信息，则通过第二Zigbee模块向该车辆发送第三级限速指令和语音提示指令；
(11)第一单片机通过第一Zigbee模块接收到第三级限速指令后，通过CAN收发器利用CAN总线向ECU或MCU发送刹停指令。
(12)当第二单片机接收到本方向信号灯由红灯或黄灯变为绿灯的信息后，对本方向的被二级限速和三级限速的车辆发送取消限速指令；
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| CN201710430779.4A CN107067784A (zh) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | 一种城市道路车辆安全智能监控系统及其监控方法 |
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