CN109653798A - 一种隧道用安全检测警报系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道安全技术领域，提供一种隧道用安全检测警报系统，包括巡回检测系统和智能警示单元，智能警示单元跟随巡回检测系统的移动单元往复移动；巡回检测系统包括带电导轨、导杆、高清摄像头、移动副和直动驱动结构，带电导轨平行固定在导杆的正上方，移动副通过直动驱动结构可沿导杆往复移动，高清摄像头固定在移动副底部可对隧道内进行观察；智能警示单元包括单片机、显示器、无线通信模块、警示灯、语音模块和电源模块；并且利用智能AI技术自动判断发现问题，以便进行提供处理方法，疏导交通，并能及时提醒未进入隧道的车辆内部安全信息。本发明解决了现有技术的隧道内部的警示系统的监测端发现事故的速度较慢，以及确实用于警示后方车辆的报警系统的问题。

Description

一种隧道用安全检测警报系统及方法

技术领域

本发明涉及隧道交通安全技术领域，具体涉及一种隧道用安全检测警报系统及方法。

背景技术

隧道是指在既有的建筑或土石结构中挖出来的通道，是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。

隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分，主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长大隧道还有专门的通风和照明设备，其中隧道安全告警系统是维护隧道安全的一种设备。仅能拍摄摄像头附近的紧急情况，为了覆盖整个隧道进行报警，则需要布置大量的摄像头，而这种摄像头的成本并不低，比较昂贵，那么布置大量的摄像头必然导致成本增加，给市政运营带来更大的成本支出。而且，由于摄像头是固定安装隧道的部位，不能移动，这样摄像头之间存在视线死角的情况，这样有部分区域拍摄并不清晰，导致不能充分监控和留证据。

其次，现有技术中，对隧道的安全检测和报警需要后台人员进行对照片进行对比分析，从而需要人员二十四小时不间断的紧盯后台系统，也就是说，现有的安全警报系统都不够智能化，不能自动判断隧道内的通行使用情况，增加人力和物力的消耗。

此外，在现今，随着物联网的拓展应用，人们也希望隧道检测安全告警系统能充分利用物联网技术，从而增加隧道案件和外围道路、以及交管部门，从而提醒形成驾乘人员提前决定是否开车进入隧道，甚至提前绕行，并且给交管部门提供是否需要去进行现场疏导和处理。

并且现有的隧道安全告警系统在使用的过程中反应过慢，主要原因是整个告警系统的监测端发现事故的速度较慢，以及确实用于警示后方车辆的报警系统，导致事故后放的车辆无法及时作出减速慢行的动作，从而易导致交通事故的伤害程度进一步加大，严重影响了隧道的行车安全、交通的通畅度以及人们的生命和财产安全。为此，及需要一种能提供更高效、智能和安全的隧道用安全检测警报系统，以解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道用安全检测警报系统及方法，解决了现有技术的隧道内部的警示系统的监测端发现事故的速度较慢，以及确实用于警示后方车辆的报警系统的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种隧道用安全检测警报系统，包括巡回检测系统、隧道安全分析单元和智能警示单元，所述智能警示单元跟随所述巡回检测系统的移动单元往复移动；所述巡回检测系统包括带电导轨、导杆、高清摄像头、移动副和直动驱动结构，所述带电导轨平行固定在所述导杆的正上方，所述带点导轨(1)为该安全检测警报系统提供电源，所述移动副通过所述直动驱动结构可沿所述导杆往复移动，所述高清摄像头固定在所述移动副底部可对隧道内进行观察；

所述隧道安全分析单元设于隧道内，和所述巡回检测系统、智能警示单元信号连接，所述高清摄像头拍摄的隧道视频图像传输给隧道安全分析单元，所述隧道智能安全分析单元包括AI智能芯片，其能根据拍摄的视频流媒体图像自动判断隧道的交通流状态，该AI智能芯片固设有神经网络系统从自动学习和分析图表信息，以便检查隧道的交通速度和拥堵点；

在检测到交通速度缓慢时，给智能警示单元提供交通缓慢信息，而在某出出现车辆行进停止时，会控制巡回检测系统的高清摄像头在拥堵点来回运动，并对拥堵点进行全方位的拍摄和检测，从而防止拍摄死角的出现；而且，其能判断该拥堵是否发生车祸等危险情况，并给智能警示单元提供分析结果，以便进行报警或提醒交警处理，并保留证据；

所述智能警示单元包括单片机、显示器、无线通信模块、设于隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏、警示灯、语音模块和电源模块，所述电源模块用于智能警示单元供电，所述显示器连接在所述移动副上，且智能警示单元通过无线通信模块与控制中心进行无线通信；所述智能警示单元还包括存储模块，所述存储模块通过锁存器接入单片机；所述存储模块能够存储拥堵点或事故附近视频和图像信息，以便后续交管部门提供证据，在进行报警的基础上，隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏能显示拥堵信息和事故信息，以便提醒驾驶员缓慢进入隧道，或绕道行驶，以便减小拥堵程度。

一种隧道用安全检测警报方法，采用如前述的隧道安全检测警报系统，包括以下操作步骤：

S1：首先沿隧道的内壁上固定多段带电导轨，并通过将设有所述巡回检测系统的移动单元的导杆的设置在带电导轨的下侧，完成整体铺设；

S2：通过电机拖动C型壳体及高清摄像头和智能警示单元往复移动，进行不间断检测，在隧道安全分析单元未检测到发生拥堵或事故时，电机处于中速循环运动模式，从而节省电源，高清摄像头匀速在隧道移动以便快速发现事故；

S3：而在隧道安全分析单元通过神经网络技术分析判断存在交通缓慢或拥堵时，即在隧道发生事故时，此时，控制电机控制运动模式，此时控制中心远程调控电机靠近事故点，以便实现控制高清摄像头进行捕捉，全方位的拍摄，以便清楚发现事故原因，并可指导交通，进行疏导；

S4：高清摄像头将捕捉的摄像资料上传至控制中心和其他显示器上，同时，控制中心语音模块说明并警示事故状态，并且，控制隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏能显示拥堵信息和事故信息，以便提醒驾驶员缓慢进入隧道，或绕道行驶，以便减小拥堵程度。

更进一步地，所述直动驱动结构包括电机、齿条、齿轮和直线导轨，所述直线导轨固定在所述导杆上下外壁上，齿条固定在其前侧壁上，所述电机带动所述齿轮转动，齿轮与齿条相啮合。

更进一步地，所述导杆为空心直杆，且其后侧壁上固定有连接螺栓。

更进一步地，所述移动副为C型壳体，所述C型壳体的上下侧内壁分别与直线导轨的滑块固定相接，C型壳体的底部固定有连接架。

更进一步地，所述C型壳体的顶部固定有硬质导管，所述硬质导管的前侧固定有电机。

更进一步地，所述智能警示单元封装在电控盒内，所述电控盒固定在C型壳体的内侧壁上。

更进一步地，所述电控盒与带电导轨的终端插头之间通过电缆相连接，所述电缆穿过硬质导管，且所述硬质导管的上端固定在终端插头上。

更进一步地，在步骤S2中在移动副往复移动中，通过在导杆的两端固定有限位开关，所述限位开关接入单片机的输入接口。

更进一步地，所述智能警示单元还包括存储模块，所述存储模块通过锁存器接入单片机。

本发明提供了一种隧道用安全检测警报系统及方法，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：

1、通过在隧道内设计由带电导轨作为移动式供电端的基础，同时采用导杆、高清摄像头、移动副和直动驱动结构为执行结构和动力结构的巡回检测系统可以实现对隧道内部进行实时地、准确地往复移动监测，从而可以及时地监测、发现事故的发生地，从而可以实现快速地将事故情况上传控制，也为后续及时警报警报工作作出准备。

2、通过由无线通信模块配合隧道用移动4G无线局域网络的设计，再采用基于单片机控制的，由显示器、警示灯、语音模块和电源模块为主要组成的智能警示单元，在接受控制中心警报指令的同时通过语音模块进行播报事故状态，警告后行车辆减速或停止，同时利用警示灯的光线预警机制，提高出行司机的注意力，以更好接受到警示提醒，同时通过显示器实时显示功能，用于司机了解掌握事故状态；综合可以为及时全面地为后行的车辆做出良好的警示作用，更好地保护人们的生命财产安全，同时可以实现对事故及时发现、处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构侧视断面示意图；

图2为本发明的整体结构主视图；

图3为本发明的直动驱动结构示意图；

图4为本发明的线框原理图；

图5为本发明的硬质导管剖面示意图；

图6为本发明的轨道无线局域网原理示意图；

图7为本发明的显示器固定带电导轨端部示意图；

图中的标号分别代表：1-带电导轨；2-导杆；3-高清摄像头；4-直动驱动结构；5-单片机；6-显示器；7-无线通信模块；8-警示灯；9-语音模块；10-电源模块；11-控制中心；12-连接螺栓；13-C型壳体；14-连接架；15-硬质导管；16-电控盒；17-终端插头；41-电机；42-齿条；43-齿轮；44-直线导轨。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本实施例的一种隧道用安全检测警报系统，参照图1-2：包括巡回检测系统、隧道安全分析单元和智能警示单元，智能警示单元跟随巡回检测系统的移动单元往复移动；巡回检测系统包括带电导轨1、导杆2、高清摄像头3、移动副和直动驱动结构4，带电导轨1平行固定在导杆2的正上方，所述带点导轨(1)为该安全检测警报系统提供电源移动副通过直动驱动结构4可沿导杆2往复移动，高清摄像头3固定在移动副底部可对隧道内进行观察；所述隧道安全分析单元设于隧道内，和所述巡回检测系统、智能警示单元信号连接，所述高清摄像头拍摄的隧道视频图像传输给隧道安全分析单元，所述隧道智能安全分析单元包括AI智能芯片，其能根据拍摄的视频流媒体图像自动判断隧道的交通流状态，该AI智能芯片固设有神经网络系统从自动学习和分析图表信息，以便检查隧道的交通速度和拥堵点；

在检测到交通速度缓慢时，给智能警示单元提供交通缓慢信息，而在某出出现车辆行进停止时，会控制巡回检测系统的高清摄像头在拥堵点来回运动，并对拥堵点进行全方位的拍摄和检测，从而防止拍摄死角的出现；而且，其能判断该拥堵是否发生车祸等危险情况，并给智能警示单元提供分析结果，以便进行报警或提醒交警处理，并保留证据；

智能警示单元包括单片机5、显示器6、无线通信模块7、设于隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏、警示灯8、语音模块9和电源模块10，电源模块10用于智能警示单元供电，显示器6连接在移动副上，且智能警示单元通过无线通信模块7与控制中心11进行无线通信；所述智能警示单元还包括存储模块，所述存储模块通过锁存器接入单片机；所述存储模块能够存储拥堵点或事故附近视频和图像信息，以便后续交管部门提供证据，在进行报警的基础上，隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏能显示拥堵信息和事故信息，以便提醒驾驶员缓慢进入隧道，或绕道行驶，以便减小拥堵程度。

一种隧道用安全检测警报方法，包括以下操作步骤：

S1：首先沿隧道的内壁上固定多段带电导轨1，并通过将设有巡回检测系统的移动单元的导杆2的设置在带电导轨1的下侧，完成整体铺设；

S2：通过电机41拖动C型壳体13及高清摄像头3和智能警示单元往复移动，进行不间断检测；在移动副往复移动中，通过在导杆2的两端固定有限位开关，限位开关接入单片机5的输入接口，在隧道安全分析单元未检测到发生拥堵或事故时，电机处于中速循环运动模式，从而节省电源，高清摄像头匀速在隧道移动以便快速发现事故；

S3：在隧道发生事故时，控制中心11远程调控最近的电机41靠近事故点，高清摄像头3进行捕捉；

S4：高清摄像头3将捕捉的摄像资料上传至控制中心11和其他显示器6上，同时，控制中心11语音模块9说明并警示事故状态，并且，控制隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏能显示拥堵信息和事故信息，以便提醒驾驶员缓慢进入隧道，或绕道行驶，以便减小拥堵程度。

参照图3：直动驱动结构4包括电机41、齿条42、齿轮43和直线导轨44，直线导轨44固定在导杆2上下外壁上，齿条42固定在其前侧壁上，电机41带动齿轮43转动，齿轮43与齿条42相啮合；导杆2为空心直杆，且其后侧壁上固定有连接螺栓12。

移动副为C型壳体13，C型壳体13的上下侧内壁分别与直线导轨44的滑块固定相接，C型壳体13的底部固定有连接架14；C型壳体13的顶部固定有硬质导管15，硬质导管15的前侧固定有电机41。

智能警示单元封装在电控盒16内，电控盒16固定在C型壳体13的内侧壁上；电控盒16与带电导轨1的终端插头17之间通过电缆相连接，电缆穿过硬质导管15，且硬质导管15的上端固定在终端插头17上：，参照图5：(采用硬质导管15的作用可以实现良好的电机41对终端接头的拖动作用，保证运行的稳定性)。智能警示单元还包括存储模块，存储模块通过锁存器接入单片机5，存储模块作为″黑匣子″的记录储存机制，方便在及时收录事故发生状态，在智能警示单元发生损坏时，可以供相关部门进行事故还原和判定。

工作原理：参照图4和6：首先需要构建适应于隧道的无线局域网系统，参照图6：通过在隧道内部铺设泄露天线配合隧道两端4G路由终端的设立，通过移动通信基站接入中国电信或中国移动或中国联通的4G(TD-LTE，FDD-LTE)移动通信网络构成隧道无线网络局域网，再配合智能警示单元的无线通信模块7的接入，实现完整的物联网环境。

工作时通过直动驱动结构4的电机41配合齿轮43、齿条42的配合，带动C型壳体13及其底部的摄像头、显示器6、警示灯8同步移动，实现往复移动的监测，同时采用带电导轨1为电机41和整个智能警示单元进行供电；在出现事故时，在接受控制中心11警报指令的同时通过语音模块9进行播报事故状态，警告后行车辆减速或停止，同时利用警示灯8的光线预警机制，提高出行司机的注意力，以更好接受到警示提醒，同时通过显示器6实时显示功能，用于司机了解掌握事故状态。

实施例二：

与上述实施一中不同的是：参照图7：将显示器6与警示灯8固定在导杆2的端部，不与C型壳体13进行同步移动，固定的警示灯8不会过于缭乱，影响驾驶员的视线，同时显示的固定，方便随地观察。

实施例三：

与上述实施一中不同的是：在实施例一中采用多段带电导轨1，并配合一个设有巡回检测系统的移动单元的导杆2；同时可以采用一根完整的沿隧道内部铺设的带电导轨1，同时匹配相应长度的导杆2，在导杆2设置多个分别独立运动的C型壳体13携带相应的电控盒16同时可通过限位开关进行定位限定单个移动区域。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句″包括一个......″限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，包括巡回检测系统、隧道安全分析单元和智能警示单元，所述智能警示单元跟随所述巡回检测系统的移动单元往复移动；

其中：所述巡回检测系统包括带电导轨(1)、导杆(2)、高清摄像头、移动副和直动驱动结构，所述带电导轨平行固定在所述导杆的正上方，所述带点导轨(1)为该安全检测警报系统提供电源，所述移动副通过所述直动驱动结构可沿所述导杆往复移动，所述高清摄像头固定在所述移动副底部可对隧道内进行观察；

所述隧道安全分析单元设于隧道内，和所述巡回检测系统、智能警示单元信号连接，所述高清摄像头拍摄的隧道视频图像传输给隧道安全分析单元，所述隧道智能安全分析单元包括AI智能芯片，其能根据拍摄的视频流媒体图像自动判断隧道的交通流状态，该AI智能芯片固设有神经网络系统从自动学习和分析图表信息，以便检查隧道的交通速度和拥堵点；

在检测到交通速度缓慢时，给智能警示单元提供交通缓慢信息，而在某出出现车辆行进停止时，会控制巡回检测系统的高清摄像头在拥堵点来回运动，并对拥堵点进行全方位的拍摄和检测，从而防止拍摄死角的出现；而且，其能判断该拥堵是否发生车祸等危险情况，并给智能警示单元提供分析结果，以便进行报警或提醒交警处理，并保留证据；

所述智能警示单元包括单片机、显示器、无线通信模块、设于隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏、警示灯、语音模块和电源模块，所述电源模块用于智能警示单元供电，所述显示器连接在所述移动副上，且智能警示单元通过无线通信模块与控制中心进行无线通信；所述智能警示单元还包括存储模块，所述存储模块通过锁存器接入单片机；所述存储模块能够存储拥堵点或事故附近视频和图像信息，以便后续交管部门提供证据，在进行报警的基础上，隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏能显示拥堵信息和事故信息，以便提醒驾驶员缓慢进入隧道，或绕道行驶，以便减小拥堵程度。

2.根据权利要求1所述的一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，所述直动驱动结构包括电机、齿条、齿轮和直线导轨，所述直线导轨固定在所述导杆上下外壁上，齿条固定在其前侧壁上，所述电机带动所述齿轮转动，齿轮与齿条相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，所述导杆为空心直杆，且其后侧壁上固定有连接螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，所述移动副为C型壳体，所述C型壳体的上下侧内壁分别与直线导轨的滑块固定相接，C型壳体的底部固定有连接架。

5.根据权利要求4所述的一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，所述C型壳体的顶部固定有硬质导管，所述硬质导管的前侧固定有电机。

6.根据权利要求1所述的一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，所述智能警示单元封装在电控盒内，所述电控盒固定在C型壳体的内侧壁上。

7.根据权利要求6所述的一种隧道用安全检测警报系统，其特征在于，所述电控盒与带电导轨的终端插头之间通过电缆相连接，所述电缆穿过硬质导管，且所述硬质导管的上端固定在终端插头上。

8.一种隧道用安全检测警报方法，采用如前述权利要求1-7中任意一项的隧道安全检测警报系统，其特征在于，包括以下操作步骤：

S1：首先沿隧道的内壁上固定多段带电导轨，并通过将设有所述巡回检测系统的移动单元的导杆的设置在带电导轨的下侧，完成整体铺设；

S2：通过电机拖动C型壳体及高清摄像头和智能警示单元往复移动，进行不间断检测，在隧道安全分析单元未检测到发生拥堵或事故时，电机处于中速循环运动模式，从而节省电源，高清摄像头匀速在隧道移动以便快速发现事故；

S3：而在隧道安全分析单元通过神经网络技术分析判断存在交通缓慢或拥堵时，即在隧道发生事故时，此时，控制电机控制运动模式，此时控制中心远程调控电机靠近事故点，以便实现控制高清摄像头进行捕捉，全方位的拍摄，以便清楚发现事故原因，并可指导交通，进行疏导；

S4：高清摄像头将捕捉的摄像资料上传至控制中心和其他显示器上，同时，控制中心语音模块说明并警示事故状态，并且，控制隧道入口和连接该隧道附近的LED显示屏能显示拥堵信息和事故信息，以便提醒驾驶员缓慢进入隧道，或绕道行驶，以便减小拥堵程度。

9.根据权利要求8所述的一种隧道用安全检测警报方法，其特征在于，在步骤S2中在移动副往复移动中，通过在导杆的两端固定有限位开关，所述限位开关接入单片机的输入接口。

10.根据权利要求8所述的一种隧道用安全检测警报方法，其特征在于，所述智能警示单元还包括存储模块，所述存储模块通过锁存器接入单片机。