CN108564819B - 高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置，包括安全保险盒，该安全保险盒由卡盒和卡盒中的报警系统组成；在安全保险盒上设有吸盘装置，用以吸附在汽车内的前挡风玻璃上；报警系统包括摄像头、处理器、GPS定位装置、图像处理模块、无线收发装置、语音模块、显示屏、存储器以及电源模块。本发明技术比较简单，容易制作，便于操作；采用此安全保险盒基本避免了高速公路车辆连环相撞事故的发生。

Description

高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置与方法

技术领域

本发明属于道路交通与汽车技术领域，具体涉及高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置与方法。

背景技术

目前，由于世界工业经济的快速发展，带来了世界高速公路的飞速建设，从而更促进了世界经济的高速发展。同时，也带来了各类事故的不断发生，尤其是高速公路车辆连环相撞的事故不断再现。其事故的严重性、残酷性和造成的人员伤亡与经济损失，已经严重威胁着经济的发展。如何遏制和减少高速公路车辆连环相撞事故、以及保障高速公路车辆安全行驶，已经成为世界性的难题。

为此，各国都展开了研究，并采取了很多相应的技术措施。但是，高速公路车辆连环相撞的难题，仍没有得到有效的解决。我国在此方面也有多项技术专利问世，然而，由于技术过于复杂、理论难以结合实际或者实用性差，不易操作，难以应用。如200910248835.8和201310340587.6等专利。所以，至今仍没有实质性的突破或解决，连环相撞的事故还在发生。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明提供一种高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置与方法。

本发明按以下技术方案实现：

高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置，包括安全保险盒，其由卡盒和卡盒中的报警系统组成；

所述报警系统包括：

摄像头，安装在卡盒上，用以拍摄图像；

处理器，设置在卡盒内，并与摄像头相连；

GPS定位装置，设置在卡盒内，并与处理器输入端电连接，用以实时对汽车进行定位；

图像处理模块，设置在卡盒内，并与处理器输入端电连接，用以对摄像头拍摄的图像进行处理；

无线收发模块，设置在卡盒内，并与处理器电连接，能够与多个汽车中的卡盒内的无线收发模块进行信息传输；

语音模块，安装在卡盒上，并与处理器输出端电连接，用以语音提示；

显示屏，安装在卡盒上，其与处理器输出端电连接，用以显示画面；

存储器，设置在卡盒内，并与处理器电连接，用以对摄像头拍摄图像进行存储；以及电源模块，设置在卡盒内，用以对报警系统供电。

优选的是，在安全保险盒上设有吸盘装置，用以吸附在汽车内的前挡风玻璃上或者支承于驾驶室内前仪表盘上部。

优选的是，在所述吸盘装置中的吸盘中心处安装有压力传感器Ⅰ，该压力传感器Ⅰ与处理器输入端电连接，当处理器没有检测到压力信号反馈时，处理器控制语音模块发出报警提示，用以提醒驾驶员将安全保险盒吸附在汽车内的前挡风玻璃上；当安全保险盒吸附在汽车内的前挡风玻璃上后，处理器检测到压力信号时，处理器控制语音模块不发出报警提示。

优选的是，在所述卡盒上设有旋转开关，且该旋转开关串接在电源模块的电路中，用以导通和关断电源；该旋转开关的旋转钮采用内嵌式三角柱，由收费站工作人员，通过旋转机构实现旋转开关的开关状态。

优选的是，所述旋转机构安装在收费站内，包括底座以及安装在底座上的电机，该电机的转轴上固定有三角柱套筒，在三角柱套筒中设有压力传感器Ⅱ，该压力传感器Ⅱ与控制器电连接；当卡盒上的内嵌式三角柱插入到三角柱套筒中，压力传感器Ⅱ检测到压力时将压力信号传递给控制器，控制器接收压力信号后通过正反转电路控制电机正转或者反转预设角度，从而带动旋转开关导通或者断开电源；当卡盒上的内嵌式三角柱从三角柱套筒中拿出后，控制器没有接收到压力信号后，控制电机反转或者正转预设角度回到最初状态。

一种基于高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警的方法，其方法为：

每一辆进入高速收费站的汽车均要领取一个安全保险盒，并将其吸附在汽车内的前挡风玻璃上；

产生警报的过程如下：

步骤一、通过图像处理模块对摄像头记录的图像进行处理；

步骤二、如果图像处理模块检测到摄像头记录的画面播放速度立即减慢，并减速到高速公路不允许的速度（低于该高速公路规定的行驶速度）或者等于正常人行走的速度时（每小时10公里，持续1分钟以上），处理器接收信号后通过语音模块进行危险路况或者突发事件的语音提示，并且通过无线收发模块将该危险路况或者突发事件的语音提示传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行同样的语音提示；

步骤三：如果图像处理模块检测到摄像头记录的画面播放速度突然停止后，且有回放的画面，即车辆激烈撞击时的反弹状态，处理器接收信号后通过语音模块进行撞车的语音提示，并且通过无线收发模块将撞车的语音提示传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行同样的语音提示；

当车辆离开高速公路进入高速收费站时，驾驶员要向高速收费站归还安全保险盒。

优选的是，在所述步骤二中，处理器通过无线收发模块将立即减慢时的危险路况或者突发事件的图像，传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行显示屏显示，并且处理器通过无线收发模块将立即减慢时的危险路况或者突发事件的图像还传送到高速收费站的指挥中心。

优选的是，在所述步骤二中，在向该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行语音提示的同时，处理器还将GPS定位装置检测到的实时位置通过语音模块进行提示或者通过显示屏进行显示，且处理器将GPS定位装置检测到的实时位置传送到高速收费站的指挥中心，通知高速公路警察立即采取相应的安全措施。

优选的是，在所述步骤三中，处理器通过无线收发模块将突然停止时的撞车的图像，传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行显示屏显示，并且处理器通过无线收发模块将突然停止的图像还传送到高速收费站的指挥中心。

优选的是，所述步骤三中，在向该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行语音提示的同时，处理器还将GPS定位装置检测到的实时位置通过语音模块进行提示或者通过显示屏进行显示，且处理器将GPS定位装置检测到的实时位置传送到高速收费站的指挥中心，通知高速公路警察立即采取相应的安全措施。

本发明有益效果：

1、本发明技术比较简单，容易制作，便于操作；全部的技术与方法实施内容，基本融合在一卡之中。

2、当将进入高速公路的车辆在通过收费站时，得到此卡并放到指定位置后，该路的一切安全运行状况尽收眼底。

3、本发明全部采取了双保险制。当出现突发事件时，除了图像提示外，还采用了语音提示，同时又采用了定位装置，达到了万无一失和便于调度处置。采用此方法基本避免了高速公路车辆连环相撞事故的发生。

4、高速公路管理部门或者收费站，只需将该高速公路特制的“卡”打开开启状态，交于进入该高速公路的车辆驾驶员即可。该车辆下该高速公路通过收费站时，驾驶员交回该“卡”， 该“卡”内信息能够转存。该“卡”可以循环使用。

附图说明

图1为本发明的报警系统连接图；

图2为本发明的电机控制原理图；

图3为本发明的正反转电路原理图；

图4为本发明的结构示意图。

1-处理器，2-摄像头，3-图像处理模块，4-无线收发模块，5-GPS定位装置，6-语音模块，7-显示屏，8-压力传感器Ⅰ，9-电源模块，10-旋转开关，11-控制器，12-压力传感器Ⅱ，13-正反转电路，14-电机，15-吸盘装置，16-卡盒，17-存储器。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，为了保证高速公路车辆安全行驶与防止车辆连环相撞，研制一种安全保险盒，该安全保险盒由卡盒16和卡盒16中的报警系统组成；在安全保险盒上设有吸盘装置15，用以吸附在汽车内的前挡风玻璃上；报警系统包括摄像头2、处理器1、GPS定位装置5、图像处理模块3、无线收发装置4、语音模块6、显示屏7、存储器17以及电源模块9。

摄像头2安装在卡盒16上，用以拍摄图像；处理器1设置在卡盒16内，并与摄像头2相连；GPS定位装置5设置在卡盒16内，并与处理器1输入端电连接，用以实时对汽车进行定位；图像处理模块3设置在卡盒16内，并与处理器1输入端电连接，用以对摄像头2拍摄的图像进行处理；无线收发模块4设置在卡盒16内并与处理器1电连接，能够与多个汽车中的卡盒16内的无线收发模块4进行信息传输；语音模块6安装在卡盒16上，并与处理器1输出端电连接，用以语音提示；显示屏7安装在卡盒16上，其与处理器1输出端电连接，用以显示画面；存储器设置在卡盒内，并与处理器电连接，用以对摄像头拍摄图像进行存储；电源模块9设置在卡盒16内，通过USB接口充电器对其进行充电后将电能存储起来，用以对报警系统供电。

如图4所示，在吸盘装置中的吸盘中心处安装有压力传感器Ⅰ8，该压力传感器Ⅰ8与处理器1输入端电连接，当处理器1没有检测到压力信号反馈时，处理器1控制语音模块6发出报警提示，用以提醒驾驶员将安全保险盒吸附在汽车内的前挡风玻璃上；当安全保险盒吸附在汽车内的前挡风玻璃上后，处理器1检测到压力信号时，处理器1控制语音模块6不发出报警提示。

在卡盒16上设有旋转开关10，且该旋转开关10串接在电源模块9的电路中，用以导通和关断电源；该旋转开关10的旋转钮采用内嵌式三角柱，由收费站工作人员，通过旋转机构实现旋转开关10的开关状态。

旋转机构安装在收费站内，包括底座以及安装在底座上的电机14，该电机14的转轴上固定有三角柱套筒，在三角柱套筒中设有压力传感器Ⅱ12，该压力传感器Ⅱ12与控制器11电连接；

如图2所示，当高速收费站的工作人员把卡盒16上的内嵌式三角柱插入到三角柱套筒中，压力传感器Ⅱ12检测到压力时将压力信号传递给控制器11，控制器11接收压力信号后通过正反转电路13控制电机14正转预设角度，从而带动旋转开关10导通电源，导通后的报警系统电路会通过语音模块6一直发出“嘀、嘀”的报警提示，当驾驶员接到安全保险盒并将其吸附在汽车内的前挡风玻璃上后，“嘀、嘀”的报警提示才消失。

当车辆离开高速公路进入高速收费站时，驾驶员将安全保险盒从前挡风玻璃上摘除后，语音模块6一直发出“嘀、嘀”的报警提示，驾驶员向高速收费站归还安全保险盒，高速收费站的收费人员拿到“嘀、嘀”的报警的安全保险盒后，将卡盒16上的内嵌式三角柱插入到三角柱套筒中，压力传感器Ⅱ12检测到压力时将压力信号传递给控制器11，控制器11接收压力信号后通过正反转电路13控制电机14反转预设角度，从而带动旋转开关10断开电源，此时，“嘀、嘀”的报警提示才消失。

如图3所示，其中，正反转电路13采用H桥电路，H桥电路包括四个三极管，分别为三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4；三极管Q1和三极管Q2位于H桥电路左侧，三极管Q3和三极管Q4位于H桥电路右侧；三极管Q1的集电极与三极管Q2发射极相连，三极管Q3的集电极与三极管Q4发射极相连，电机14位于四个三极管中间处；三极管Q1、三极管Q3的发射极分别与蓄电池正极相连，三极管Q2、三极管Q4的集电极分别与蓄电池负极相连；每一个三极管的基极分别与控制器11端口相连。控制器11控制三极管Q3、三极管Q2导通，三极管Q1、三极管Q4断开，从而实现电机14正转，控制器11控制三极管Q1、三极管Q4导通，三极管Q2、三极管Q3断开，从而实现电机14反转。

一种基于高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置与方法，该方法为：

每一辆进入高速收费站的汽车均要领取一个安全保险盒，并将其吸附在汽车内的前挡风玻璃上；

产生警报的过程如下：

步骤一、通过图像处理模块3对摄像头记录的图像进行处理；

步骤二、如果图像处理模块3检测到摄像头2记录的画面播放速度立即减慢或者速度特低（即本车辆在运行中突然发生特大暴雨、暴风、暴雪、团雾、塌方和滑坡等危险状况或者突发事件），并减速到高速公路不允许的速度（低于该高速公路规定的行驶速度）或者等于正常人行走的速度时（每小时10公里，持续1分钟以上），处理器1接收信号后通过语音模块6进行语音提示：“前方发生突发事件，请在本路段行驶的车辆减速慢行或绕道行驶”，并且通过无线收发模块4将该危险路况或者突发事件的语音提示、传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行同样的语音提示：“前方发生突发事件，请在本路段行驶的车辆减速慢行或绕道行驶”；

步骤三：如果图像处理模块3检测到摄像头2记录的画面播放速度突然停止后，且有回放的画面，即车辆激烈撞击时的反弹状态（本车辆发生相撞后汽车有回撞的反弹作用，导致向后后退等反常现象或事故出现），处理器1接收信号后通过语音模块6进行撞车的语音提示“前方发生车辆相撞事故，请在本路段行驶的车辆减速慢行或绕道行驶”，并且通过无线收发模块4将撞车的语音提示传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行同样的语音提示“前方发生车辆相撞事故，请在本路段行驶的车辆减速慢行或绕道行驶”。

当车辆离开高速公路进入高速收费站时，驾驶员要向高速收费站归还安全保险盒。

高速收费站收费人员拿到使用过的安全保险盒后，可以将报警系统中存储的录像进行删除或者转存，以便下一次的使用。

高速公路管理站和高速公路巡逻警车，也必须24小时持有或者装备这种安全保险盒，以便于及时的进行指挥和救护。

进一步的方案：

在步骤二中，处理器1通过无线收发模块4将立即减慢时的危险路况或者突发事件的图像传送到该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行显示屏7显示，并且处理器1通过无线收发模块4将立即减慢时的危险路况或者突发事件的图像还传送到高速收费站的指挥中心。在向该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行语音提示的同时，处理器1还将GPS定位装置5检测到的实时位置通过语音模块6进行提示或者通过显示屏进行显示，即“前方某某公路某某路段发生突发事件，请在本路段行驶的车辆减速慢行或绕道行驶”，且处理器1将GPS定位装置5检测到的实时位置传送到高速收费站的指挥中心，通知高速公路警察立即采取相应的安全措施。

在步骤三中，处理器1通过无线收发模块4将突然停止时的撞车的图像传送到该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行显示屏7显示，并且处理器1通过无线收发模块4将突然停止的图像还传送到高速收费站的指挥中心。在向该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行语音提示的同时，处理器1还将GPS定位装置5检测到的实时位置通过语音模块6进行进行提示或者通过显示屏7进行显示，即“前方某某公路某某路段发生车辆相撞事故，请在本路段行驶的车辆减速慢行或绕道行驶”，且处理器1将GPS定位装置5检测到的实时位置传送到高速收费站的指挥中心，通知高速公路警察立即采取相应的安全措施。

该安全保险盒内的语音、图像和相关技术数据显示与作用，基本是在300公里之内有效。

由于相关高速公路要求的行驶速度、距离不一和路况不同等，该安全保险盒内的信息制作也不一样。必须说明是某某高速公路安全保险盒。

虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置，其特征在于，包括安全保险盒，其由卡盒和卡盒中的报警系统组成；

所述报警系统包括：

摄像头，安装在卡盒上，用以拍摄图像；

处理器，设置在卡盒内，并与摄像头相连；

GPS定位装置，设置在卡盒内，并与处理器输入端电连接，用以实时对汽车进行定位；

图像处理模块，设置在卡盒内，并与处理器输入端电连接，用以对摄像头拍摄的图像进行处理；

无线收发模块，设置在卡盒内，并与处理器电连接，能够与多个汽车中的卡盒内的无线收发模块进行信息传输；

语音模块，安装在卡盒上，并与处理器输出端电连接，用以语音提示；

显示屏，安装在卡盒上，其与处理器输出端电连接，用以显示画面；

存储器，设置在卡盒内，并与处理器电连接，用以对摄像头拍摄图像进行存储；以及电源模块，设置在卡盒内，用以对报警系统供电；

旋转机构包括底座以及安装在底座上的电机，该电机的转轴上固定有三角柱套筒，在三角柱套筒中设有压力传感器Ⅱ，该压力传感器Ⅱ与控制器电连接；

当操作人员将卡盒上的内嵌式三角柱插入到三角柱套筒中，压力传感器Ⅱ检测到压力时将压力信号传递给控制器，控制器接收压力信号后通过正反转电路控制电机正转或者反转预设角度，从而带动旋转开关导通或者断开电源；

当卡盒上的内嵌式三角柱从三角柱套筒中拿出后，控制器没有接收到压力信号后，控制电机反转或者正转预设角度回到最初状态。

2.根据权利要求1所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置，其特征在于：在安全保险盒上设有吸盘装置，用以吸附在汽车内的前挡风玻璃上或者支承于驾驶室内前仪表盘上部。

3.根据权利要求2所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置，其特征在于：在所述吸盘装置中的吸盘中心处安装有压力传感器Ⅰ，该压力传感器Ⅰ与处理器输入端电连接，当处理器没有检测到压力信号反馈时，处理器控制语音模块发出报警提示，用以提醒驾驶员将安全保险盒吸附在汽车内的前挡风玻璃上；

当安全保险盒吸附在汽车内的前挡风玻璃上后，处理器检测到压力信号时，处理器控制语音模块不再发出报警提示。

4.根据权利要求1所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置，其特征在于：在所述卡盒上设有旋转开关，且该旋转开关串接在电源模块的电路中，用以导通和关断电源；

该旋转开关的旋转钮采用内嵌式三角柱，通过其旋转机构实现旋转开关的开关状态。

5.一种基于权利要求1所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警装置的方法，其特征在于：

每一辆进入高速收费站的汽车均要领取一个安全保险盒，并将其吸附在汽车内的前挡风玻璃上；

产生警报的过程如下：

步骤一、通过图像处理模块对摄像头记录的图像进行处理；

步骤二、如果图像处理模块检测到摄像头记录的画面播放速度立即减慢，并减速到高速公路不允许的速度或者等于正常人行走的速度时，处理器接收信号后通过语音模块进行危险路况或者突发事件的语音提示，并且通过无线收发模块将危险路况或者突发事件的语音提示传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆内，并进行同样的语音提示；

步骤三：如果图像处理模块检测到摄像头记录的画面播放速度突然停止后，且有回放的画面，即车辆激烈撞击时的反弹状态，处理器接收信号后通过语音模块进行撞车的语音提示，并且通过无线收发模块将撞车的语音提示传送到该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行同样的语音提示；

当车辆离开高速公路进入高速收费站时，驾驶员要向高速收费站归还安全保险盒。

6.根据权利要求5所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警方法，其特征在于：

在所述步骤二中，处理器通过无线收发模块将立即减慢时的危险路况或者突发事件的图像传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行显示屏显示，并且处理器通过无线收发模块将立即减慢时的危险路况或者突发事件的图像还传送到高速收费站的指挥中心。

7.根据权利要求6所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警方法，其特征在于：

在所述步骤二中，在向该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行语音提示的同时，处理器还将GPS定位装置检测到的实时位置通过语音模块进行提示或者通过显示屏进行显示，且处理器将GPS定位装置检测到的实时位置传送到高速收费站的指挥中心，通知高速公路警察立即采取相应的安全措施。

8.根据权利要求5所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警的方法，其特征在于：

在所述步骤三中，处理器通过无线收发模块将突然停止时的撞车的图像、传送到高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行显示屏显示，并且处理器通过无线收发模块将突然停止的图像还传送到高速收费站的指挥中心。

9.根据权利要求8所述的高速公路车辆安全行驶与防止连环相撞系列报警的方法，其特征在于：所述步骤三中，在向该高速公路上装备有安全保险盒的车辆进行语音提示的同时，处理器还将GPS定位装置检测到的实时位置通过语音模块进行提示或者通过显示屏进行显示，且处理器将GPS定位装置检测到的实时位置传送到高速收费站的指挥中心，通知高速公路警察立即采取相应的安全措施，避免车辆连环相撞或其它事故发生。

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