CN107730851A - 一种护栏碰撞检测装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种护栏碰撞检测装置、系统及方法，碰撞检测装置包括：碰撞检测模块、定位模块、无线通信模块、唤醒与休眠模块、处理器、电源模块，该装置结构简单、低能耗，可长时间工作；碰撞检测系统包括：若干碰撞检测装置、数据存储模块、数据处理模块、报警模块、数据接收模块、前端展示模块，系统的数据处理模块核心是本发明提供的碰撞检测算法，算法简单、有效，能准确的定位碰撞位置，能有效的识别误判、多判等问题，而且具有冗余性；系统具有直观、自动化、且具有大数据处理分析能力。

Description

一种护栏碰撞检测装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及一种护栏碰撞检测装置、系统及方法，尤其适用于高速公路之类的具有缓冲结构的公路护栏的检测。

背景技术

据2016年全国道路交通事故数据统计显示，道路交通事故万车死亡人数2.1人，与上年持平。以2016年19440万的汽车保有辆来计算，可得出：2016年中国的道路交通事故死亡人数约为40824人，与2015年的36178.8人相比，增加了4646人。尤其以高速公路发生的交通事故后果最为严重，由于高速公路上车辆速度快，运动能量大，一旦发生交通事故，所产生的撞击力强，后果非常严重，常有群死群伤后果。类似情况下，髙速公路交通事故所造成的人员伤害和经济损失远高于普通公路。大部分的碰撞事故是当事人清醒下，自行报警，或由在后面经过该地方的机动车驾驶员发现，向紧急服务处报警，管理部门不能第一时间掌握交通事故情况，造成了更大的人员和财产损失。

诸如高速路护栏之类的公路护栏是半钢性护栏的主要形式，是一种以波纹状的护栏板相互拼接并由立柱支撑的连续结构。这种结构具有良好的耐撞性能和吸收能量的作用，既不容易被撞毁，同时又可对车辆和司乘人员起到一定的保护作用。

中国专利申请 CN2017101990197公开了一种高速公路智能防护栏碰撞检测、报警装置及方法，该专利主要是单项电路回路来检测，如果发生碰撞，回路断裂，则断电检测装置产生断电信号，这种方法的缺点是存在意外断线的情况，如线路老化断线等造成的误报；另一个情况是回路电缆的拉紧及韧性程度都会对碰撞检测有影响，致使无法检测等情况；还有就是对碰撞的程度无法测量。

专利CN2013800755062公布了用于道路的防护性护栏，该专利的碰撞检测器 / 指示器用于指示在碰撞或事故中涉及的护栏的位置并且还用于向交通控制站或公共援助人员通知事故以及事故发生的地方；该专利缺点是发生碰撞位置的精度不够准，设备之间相对独立，一次事故中的二次或三次撞击，则会出现多报、误报等情况。

专利CN2015100387644公布的基于无线传感器网络的公路护栏损坏事故监控系统，存在的问题是组建局域网太多；每个无线传感器局域网主节点和子节点均安装与护栏上，且一个局域网只有一个GSM/GPRS模块，主节点损坏，则该局域网就失效，信息也不会发送出去，冗余性差。

专利CN2016201786779公布的一种能判断事故位置的智能护栏，缺点在于：使用振动开关，无法测量碰撞的严重程度；蓄电池供电，则对于电池的充电或替换比较麻烦，设备的安装位置也没有统一的标准等。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种护栏碰撞检测装置；

本发明的第二目的是提供一种栏碰撞检测系统；

本发明的第二目的是提供一种栏碰撞检测方法。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种护栏碰撞检测装置，包括：碰撞检测模块、定位模块、无线通信模块、唤醒与休眠模块、处理器、电源模块；所述碰撞检测模块检测碰撞的准确数值；所述定位模块生成该装置的位置信息；所述无线通信模块用于连接移动通信网络，并能发送信息；所述唤醒与休眠模块使得该装置正常情况下进入休眠模式，碰撞检测模块触发时，进入唤醒模式；所述处理器控制碰撞检测模块、定位模块、无线通信模块、唤醒与休眠模块、电源模块，并能将碰撞触发后的碰撞数据、位置信息生成统一的信息经过无线通信模块发送到后台的监控系统；所述电源模块包括太阳能、控制器和储电池。

根据权利要求1所述的护栏碰撞检测装置，其特征在于，所述护栏碰撞检测装置固定放置在高速护栏的立柱和护栏之间的缓冲托架中间；所述太阳能固定放置在立柱顶部。

为了实现上述第二目的，本发明提供一种护栏碰撞检测系统，包括：若干个权利要求1或2所述的护栏碰撞检测装置、数据存储模块、数据处理模块、报警模块、数据接收模块、前端展示模块；所述数据存储模块，将护栏碰撞检测装置发送来的数据存储起来；所述数据处理模块的核心是护栏碰撞检测算法，将护栏碰撞检测装置发送来的数据进行处理判断出准确的碰撞位置；所述报警模块，在系统上生成报警信息，包括碰撞时间、位置等，并将信息发送给相关人员；所述数据接收模块，负责设置与护栏碰撞检测装置进行通信并接收其数据；所述前端展示模块，展示虚拟公路、装置信息、报警信息等。

为了实现上述第三目的，本发明提供一种栏碰撞检测方法，包括以下步骤：

步骤301，收到单个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统收到一个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，没有收到其相邻的数据，则碰撞时间为系统收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；碰撞位置，即为该碰撞检测装置的位置信息；

步骤302，收到相邻多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统收到相邻多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，则碰撞时间是最先收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；假定多个相邻检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；对f1，f2…fn，进行排序得到最大值fmax和fmax-1，则碰撞位置距离Fmax的位置为：d=fmaxl/(fmax+fmax-1);

步骤303，收到多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统收到多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，假定多个检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；将收到数据的设备进行相邻分类，划分成各个集合；如果集合只有一个元素，则转入步骤301;如果集合有多个元素，则转入步骤302。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种护栏碰撞检测装置，该装置结构简单，直接安装在护栏缓冲筒内，使得安装标准化；采用太阳能充电，摆脱对电源的依赖，安全且便于在护栏大范围安装；该装置采用唤醒与休眠模块，极大的节省能源，使得设备在低能耗情况下，可以长时间工作。

本发明提供的一种护栏碰撞检测系统，该系统依据每个碰撞检测装置的位置信息，生成虚拟的公里护栏示意图，系统接收护栏碰撞检测装置发送过来的位置、强度等数值，经过数据处理判断并生成准确的位置信息、严重等级，并在前端展示模块上直观的显示，同时生成的报警信息通过多种方式发送给指定人员。另外，系统大面积普及使用后，会积累大量的数据，这些数据可以通过大数据的分析，处理为相关人员、部门、其他系统等提供大数据的预判和决策等。

本发明提供的一种护栏碰撞检测算法，是一个简单、有效的方法，能准确的定位碰撞位置，能有效的识别误判、多判等问题，而且具有冗余性，即使某单个碰撞检测装置损坏，依然不影响系统使用。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明一种护栏碰撞检测装置示意图；

图2为本发明一种护栏碰撞检测装置安装在护栏立柱的示意图；

图3为本发明一种护栏碰撞检测系统示意图；

图4为本发明一种护栏碰撞检测算法流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的一种护栏碰撞检测装置、系统及方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1示出本发明一种护栏碰撞检测装置，所述护栏碰撞检测装置1包括：碰撞检测模块101、定位模块102、无线通信模块103、唤醒与休眠模块104、处理器105、电源模块106；所述碰撞检测模块101检测碰撞的准确数值；所述定位模块102生成该装置的位置信息；所述无线通信模块103用于连接移动通信网络，并能发送信息；所述唤醒与休眠模块104使得该装置正常情况下进入休眠模式，碰撞检测模块101触发时，进入唤醒模式；所述处理器105控制碰撞检测模块101、定位模块102、无线通信模块103、唤醒与休眠模块104、电源模块106，并能将碰撞触发后的碰撞数据、位置信息生成统一的信息经过无线通信模块103发送到后台的监控系统；所述电源模块106包括太阳能107、控制器108和储电池109。

图2示出本发明一种护栏碰撞检测装置在立柱的安装示意图，在优选的实施例中，所述护栏碰撞检测装置1固定放置在高速护栏的立柱和护栏之间的缓冲托架中间；所述太阳能107固定放置在立柱顶部。

图3示出本发明一种护栏碰撞检测系统示意图，所述护栏碰撞检测系统2包括：若干个权利要求1或2所述的护栏碰撞检测装置1、数据存储模块201、数据处理模块202、报警模块203、数据接收模块204；前端展示模块205；所述数据存储模块201，将护栏碰撞检测装置发送来的数据存储起来；所述数据处理模块202的核心是护栏碰撞检测算法3，将护栏碰撞检测装置1发送来的数据进行处理判断出准确的碰撞位置；所述报警模块203，在系统上生成报警信息，包括碰撞时间、位置等，并将信息发送给相关人员；所述数据接收模块204，负责设置与护栏碰撞检测装置1进行通信并接收其数据；所述前端展示模块205，展示虚拟公路、装置信息、报警信息等。

图4示出本发明一种护栏碰撞检测算法示意图，所述护栏碰撞检测算法3包括以下步骤：

步骤301，收到单个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统收到一个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，没有收到其相邻的数据，则碰撞时间为系统收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；碰撞位置，即为该碰撞检测装置的位置信息；

步骤302，收到相邻多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统收到相邻多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，则碰撞时间是最先收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；假定多个相邻检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；对f1，f2…fn，进行排序得到最大值fmax和fmax-1，则碰撞位置距离Fmax的位置为：d=fmaxl/(fmax+fmax-1);

步骤303，收到多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统收到多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，假定多个检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；将收到数据的设备进行相邻分类，划分成各个集合；如果集合只有一个元素，则转入步骤301;如果集合有多个元素，则转入步骤302。

本发明运行原理如下：

碰撞检测装置1在实施例中安装在立柱的缓冲托架内，碰撞检测模块101贴紧护栏内侧；电源模块106的太阳能107固定在立柱顶部，控制器108在太阳能面板下部固定，接线从立柱内走线，并在侧面的缓冲支架中间打孔出来连接储电池109；控制器108控制太阳能107向储电池109充电，当储电池109充电已满，控制器108停止太阳能107向储电池109充电。由于护栏发送碰撞是小概率事件，因此，本发明的碰撞检测装置1内的唤醒与休眠模块104使碰撞检测装置1在正常情况下均以休眠模式工作，在休眠模式下，定位模块102和无线通信模块103均处于关闭状态，在碰撞发生瞬间唤醒与休眠模块104唤醒定位模块102和无线通信模块103工作，从而使得整个装置保持低能耗、长时间工作。

碰撞检测系统2包括多个碰撞检测装置1，在护栏（尤其是高速护栏）的每个立柱或间隔若干个立柱上面安装本发明碰撞检测装置1，初始化安装后，每个装置1均会向碰撞检测系统2发送去位置信息；碰撞检测系统2的数据接收模块204接收到数据后，经过数据处理模块202处理后，把同一条公路的护栏按坐标顺序标记并存入数据存储模块201，前端展示模块205依据数据存储模块201的信息，生成虚拟的公里护栏示意图，可以缩小、放大显示，放大显示到每个碰撞检测装置1的具体信息，如位置，历史报警次数，上次报警时间，强度等；碰撞检测系统经过大范围和长时间使用后，会积累大量信息，便于进行大数据的分析和挖掘，能提供详细的统计信息，如某路段发生碰撞次数，整条公路甚至是全国公路碰撞次数等；能为交通提供危险路段警示、哪些路段应该加固等有益信息。

当发生碰撞，且碰撞到一定程度（超过碰撞检测装置1的碰撞检测模块101设定的阈值）以上，唤醒与休眠模块104将处理器从休眠状态唤醒，并将碰撞检测模块101检测到的碰撞强度信息和定位模块102的位置信息，一并通过无线通信模块103发送到碰撞检测系统2；

碰撞检测系统2的数据接收模块204接收到单个或多个碰撞检测装置1发送来的数据后，经过数据处理模块202的去除多余数据并计算得出碰撞发生的准确位置、强度等信息，然后连同原始数据的一些有用信息一并存入数据存储模块201，同时在前端展示模块205上显示准确信息和报警状态，报警模块203通过多种方式发送报警信息。

其中数据处理模块202的核心是护栏碰撞检测算法3，所述护栏碰撞检测算法3的流程如图4所示，包括以下步骤：

步骤301，收到单个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统2收到一个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，没有收到其相邻的数据，则碰撞时间为系统收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；碰撞位置，即为该碰撞检测装置的位置信息；

步骤302，收到相邻多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统2收到相邻多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，则碰撞时间是最先收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；假定多个相邻检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；对f1，f2…fn，进行排序得到最大值fmax和fmax-1，则碰撞位置距离Fmax的位置为：d=fmaxl/(fmax+fmax-1);

步骤303，收到多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统2收到多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，假定多个检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；将收到数据的设备进行相邻分类，划分成各个集合；如果集合只有一个元素，则转入步骤301;如果集合有多个元素，则转入步骤302。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (4)

1.一种护栏碰撞检测装置，其特征在于，所述护栏碰撞检测装置（1）包括：碰撞检测模块（101）、定位模块（102）、无线通信模块（103）、唤醒与休眠模块（104）、处理器（105）、电源模块（106）；所述碰撞检测模块（101）检测碰撞的准确数值；所述定位模块（102）生成该装置的位置信息；所述无线通信模块（103）用于连接移动通信网络，并能发送信息；所述唤醒与休眠模块（104）使得该装置正常情况下进入休眠模式，碰撞检测模块（101）触发时，进入唤醒模式；所述处理器（105）控制碰撞检测模块（101）、定位模块（102）、无线通信模块（103）、唤醒与休眠模块（104）、电源模块（106），并能将碰撞触发后的碰撞数据、位置信息生成统一的信息经过无线通信模块（103）发送到后台的监控系统；所述电源模块（106）包括太阳能（107）、控制器（108）和储电池（109）。

2.根据权利要求1所述的护栏碰撞检测装置，其特征在于，所述护栏碰撞检测装置（1）固定放置在高速护栏的立柱和护栏之间的缓冲托架中间；所述太阳能（107）固定放置在立柱顶部。

3.护栏碰撞检测系统，其特征在于，所述护栏碰撞检测系统（2）包括：若干个权利要求1或2所述的护栏碰撞检测装置（1）、数据存储模块（201）、数据处理模块（202）、报警模块（203）、数据接收模块（204）、前端展示模块（205）；所述数据存储模块（201），将护栏碰撞检测装置发送来的数据存储起来；所述数据处理模块（202）的核心是护栏碰撞检测算法（3），将护栏碰撞检测装置（1）发送来的数据进行处理判断出准确的碰撞位置；所述报警模块（203），在系统上生成报警信息，包括碰撞时间、位置等，并将信息发送给相关人员；数据接收模块（204），负责护栏碰撞检测装置（1）进行通信并接收其数据；所述前端展示模块（205），展示虚拟公路、装置信息、报警信息等。

4.护栏碰撞检测算法，其特征在于，所述护栏碰撞检测算法（3）包括以下步骤：

步骤（301），收到单个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在某设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统（2）收到一个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，没有收到其相邻的数据，则碰撞时间为系统收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；碰撞位置，即为该碰撞检测装置的位置信息；

步骤（302），收到相邻多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统（2）收到相邻多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，则碰撞时间是最先收到碰撞数据的时间减去设定的网络延时时间；假定多个相邻检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；对f1，f2…fn，进行排序得到最大值fmax和fmax-1，则碰撞位置距离Fmax的位置为：d=fmaxl/(fmax+fmax-1);

步骤（303），收到多个碰撞检测装置的碰撞数据的判断：如果在设定时间间隔内，护栏碰撞检测系统（2）收到多个护栏碰撞检测装置的碰撞数据，假定多个检测装置ID分别是F1，F2…Fn，收到的数值分别是f1，f2…fn，每一节护栏长度是l；将收到数据的设备进行相邻分类，划分成各个集合；如果集合只有一个元素，则转入步骤（301）;如果集合有多个元素，则转入步骤（302）。