CN110096932A - 车道智能控制箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车道智能控制箱，包括车辆识别及环境监测系统，车道执行设备控制系统，数据存储系统，综合控制总成及通讯体系，可拆卸外设装置，供电及安防体系，运行监测平台，维护平台。本发明可以保证收集通行车辆信息的准确性，做到自行判断合法用户，既可以安装在收费站的车道上也可以安装在道路旁，根据需要可在一个关键识别监测点安装有一个到多个；既能改善通行用户的体验度，又能提高收费系统的可靠性，解决了现有信息采集手段单一的不足以及车道逻辑判断的缺陷，预留了其它技术的扩展接口，同时利用标准规范接口与国家及地方相关车道控制系统兼容，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及车道智能控制箱。
背景技术
目前我国现行的高速公路大多为收费公路，入口领卡，出口收费的计算机辅助收费系统占据主导地位。随着科技发展，特别是计算机技术的发展和人们出行需求的提高，高速公路通行效率的提升越来越迫切；
现有的车道控制方式主要有两种，一种为人工收费，依靠工作人员肉眼判断车辆信息，通过物理操作控制通行设备；另一种为ETC收费，依靠摄像机和ETC读写器及天线判断车辆信息，用系统控制通行设备。现有车辆通行控制设备，功能较为简单，只具备抬杆落杆、费额显示及信息采集功能。对于通行车辆的信息采集一般依靠摄像机和ETC读写器及天线识别方式单一，多采用简单的机械控制信号，车道逻辑简单，兼容性不足（缺少对诸如电子车牌、二维码等新技术的支持），缺乏智能处理能力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的车道智能控制箱；
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：车道智能控制箱，包括车辆识别及环境监测系统，车道执行设备控制系统，数据存储系统，综合控制总成及通讯体系，可拆卸外设装置，供电及安防体系，运行监测平台，维护平台；
车道智能控制箱安装于道路的关键识别监察点处，关键识别监察点位于收费站处或道路旁；关键识别监察点的数量由道路的实际状况决定；
车辆识别及环境监测系统包括定位模块，图像采集模块，图形学识别模块，信息读取模块，车辆计数模块，环境监测模块；定位模块包括GPS定位装置和AP定位装置；GPS定位装置用来定位车道智能控制箱的位置；AP定位装置采用不同的车道智能箱组成的AP群，实时嗅探AP周围车辆的信息，并根据连接AP的车辆的信号强弱，根据AP距离，采用公式（1）实时计算出车辆的位置，
公式（1）
公式（1）中l代表车辆距离关键识别监察点的距离，单位为米，取正数；n为AP定位装置的个数，为正整数；i为AP定位装置的序号，i<n，i为正整数；d为AP定位装置间的距离，为正数；P i 为第i个AP定位装置与被检测车辆连接信号的强度，单位为dB，取正数；
当计算车辆距离关键识别监察点的距离l小于100m，触发图像采集模块，图像采集模块进行实时摄像和等时间间隔拍照，并对采集到的图片进行图像增强和图像去噪处理，传输至图形学识别模块，采用人工智能实时对图片进行特征提取，分类和精细修正，识别出图片中的车辆品牌，车辆型号，车牌号以及驾驶员面部特征，将这些信息通过规范化处理，经综合控制总成及通讯系统传输至数据存储系统做记录；信息读取模块包括电子车牌读写装置，ETC读写装置；电子车牌读写装置可识别车辆上的电子车牌信息，并对信息进行加密解密处理，分离出车辆相关数据；ETC读写装置，接收来自车辆上的OUB终端的信息，并对信息进行加密解密处理，分离出车辆相关数据；信息读取模块通过综合控制总成及通讯系统将车辆相关数据实时发送至数据存储系统；车辆计数模块，通过地磁感应线圈，来对通过车道的车辆进行计数，将该数据通过综合控制总成及通讯系统传输至数据存储系统做记录；环境监测模块，将监测到的信息通过综合控制总成及通讯系统传输至数据存储系统；环境监测模块包括温湿度传感器，光线感应器，烟雾感应器，噪声检测装置和振动传感器；温湿度传感器用来测量车道智能控制箱的运行环境的温湿度；光线感应器用来测量车道智能控制箱运行环境的光线亮度；烟雾感应器能够实时监测车道智能控制箱附近是否有烟雾；噪声监测装置用来检测道路上的噪声大小；震动传感器，用于感应道路上产生的震动；
车道执行设备控制系统可利用车道智能控制箱内的标准规范接口，根据数据存储系统的来自车辆识别及环境监测系统获得的信息，来控制车道上的现有的设备；标准规范接口符合国家及地方相关车道的设备的控制要求，使得车道上的现有的设备能够接入智能控制箱的车道执行设备控制系统；
数据存储系统包括嵌入式数据库，嵌入式硬盘录像机，备份装置；嵌入式集成化操作系统，可运行基于x86架构的操作系统；嵌入式数据库存储有来自车辆识别及环境监测系统的数据信息；嵌入式硬盘录像机能够存储图像采集模块拍摄的图像；备份装置可对存储系统嵌入式数据库，嵌入式硬盘录像机的数据进行备份；
综合控制总成及通讯体系包括多路综合控制模块，多路视频传输模块，传输通讯模块；多路综合控制模块，用来控制控制智能箱内各种信号，装置；多路视频传输模块，可同时同向或者逆向传输多路视频信号的电缆线路；传输通讯模块利用现有有线、无线、串口并口、中继、蓝牙传输通讯协议，提供箱内系统之间及箱内系统和其他系统的通讯连接，能够提供车道智能控制箱内的通讯，以及车道智能控制箱与外部的通讯；
可拆卸外设装置利用模块化统一供电及通讯接口，可实现即插即用，根据智能控制箱所在位置的不同，在智能控制箱内部和外部插接相应的模块，实现不同的功能；
供电及安防体系包括供电系统和安防系统；供电系统包括UPS设备和双路供电设备；UPS设备为一种不间断电源设备，不会因短暂停电中断供电；双路供电设备，采用两个电源为一个负载供电,两个电源之间可以切换,其中一个电源失电的情况下可投切到另一个电源供电；安防系统包括防雷器接口，隐藏式密码锁，蓝牙锁，防水装置，内部物理、虚拟安防装置，防浪涌过载装置，防盗模块锁；防雷器接口，用于连接防雷器，以防雷电及其它强干扰对通信系统的致损；隐藏式密码锁，安装于智能控制柜隐蔽处，接点时无法打开，断电时可通过该锁打开柜门；蓝牙锁，利用蓝牙技术实现通信、开关锁、报警、信息存储功能；防水装置，为一种防水断电装置，在遇水时自动断电；内部物理、虚拟安防装置，利用安装在箱体内部的物理感应装置和摄像机虚拟判断装置，达到异常情况报警的目的；防浪涌过载装置，为防止主电源线路因过载导致保护器过热损坏而加装的过载保护设备，以防瞬间过电压或者过电流对设备造成损害；防盗模块锁，为置于箱体内部，防止智能控制箱在没有正确密钥打开的情况下运作的物理装置；
运行监测平台能够实时监测智能控制箱的运行情况，并将智能控制箱的运行情况通过综合控制总成及通讯体系实时传输给数据存储系统；
维护平台包括运维记录系统，运维识别系统，远程运维管理平台，APP运维管理模块；运维记录系统，能够存储设备的开箱记录、操作记录、故障记录、运行记录、更换记录、维修记录、启停记录，并将上述记录发送至数据存储系统，供运行维护使用；运维识别系统，能够智能识别维护人员的身份，保证智能控制箱的安全维护；远程运维管理平台利用来自数据存储系统的数据，为收费分中心，联网收费中心提供日志记录、信息统计分析、实时图像分析的远程管理功能；APP运维管理模块，能够实时与数据存储系统进行通讯，供维护人员对智能控制箱的检修维护；
本发明的有益效果为：本发明可以保证收集通行车辆信息的准确性，做到自行判断合法用户，既可以安装在收费站的车道上也可以安装在道路旁，根据需要可在一个关键识别监测点安装有一个到多个；既能改善通行用户的体验度，又能提高收费系统的可靠性，解决了现有信息采集手段单一的不足以及车道逻辑判断的缺陷，预留了其它技术的扩展接口，同时利用标准规范接口与国家及地方相关车道控制系统兼容，适用范围广。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内；
实施例一 收费站车道的智能控制箱
实际中，包括车辆识别及环境监测系统，车道执行设备，数据存储系统，综合控制总成及通讯体系，可拆卸外设装置，供电及安防体系，运行监测平台，维护平台；
车辆识别及环境监测系统可以根据GPS系统对车道智能控制箱进行定位，再根据车道智能控制箱的位置，利用AP无线定位的方法来判断车辆是否快驶入收费站；当车辆距离收费站不到100m时，车辆识别及环境监测系统中的拍照和摄像装置开始工作，捕捉车辆的影像资料，为人工智能识别车辆提供素材，得到了车辆品牌，车辆型号，车牌号以及驾驶员面部特征等信息，并将这些信息传输至数据存储系统做记录；而车辆的身份信息需要通过电子车牌的识别或者ETC识别系统来识别；车辆的这些信息可实时传输至数据存储系统，车道执行设备控制系统根据信息来判定车辆的收费数额，交费后栏杆机抬起车辆顺利通行；此外车辆识别及环境监测系统还可根据埋入地下的地感线圈来感应车辆的通行情况，进行计数，存储至数据存储系统可供道路分析所用；车辆识别及环境监测系统还可以利用温度传感器、湿度传感器、光线感应器、噪声检测器、震动传感器，来监测智能控制箱的工作环境，来保证智能控制箱的正常运行；
车道执行设备控制系统可利用通讯系统，根据来自数据存储系统的关于车辆身份的实时信息和行驶状况，来判断车辆消费情况，将车辆的消费情况通过费用显示屏显示，同时控制栏杆机的开闭；
数据存储系统包括嵌入式数据库，嵌入式硬盘录像机，备份装置；嵌入式集成化操作系统，可运行基于x86架构的操作系统；嵌入式数据库存储有来自车辆识别及环境监测系统的数据信息；嵌入式硬盘录像机能够存储图像采集模块拍摄的图像；备份装置可对存储系统嵌入式数据库，嵌入式硬盘录像机的数据进行备份；
综合控制总成及通讯体系包括多路综合控制模块，多路视频传输模块，传输通讯模块；多路综合控制模块，用来控制控制智能箱内各种信号，装置；多路视频传输模块，可同时同向或者逆向传输多路视频信号的电缆线路；传输通讯模块包括有线传输通讯、无线传输通讯、串口传输通讯、并口传输通讯、中继传输通讯、蓝牙传输通讯的方式使车道智能控制箱内部以及车道智能控制箱之间的通讯；
可拆卸外设装置利用模块化统一供电及通讯接口，可实现即插即用；可拆卸外设装置包括发卡机，刷卡机，发票机，二维码扫码器，对讲机；发卡机可实现为通行车辆发卡的功能；刷卡机可结合收费系统进行扣费；二维码扫描器用于二维码支付功能；对讲机可在车道提供与收费站值班人员语音对讲功能；
供电及安防体系包括供电系统和安防系统；供电系统包括UPS设备和双路供电设备；UPS设备为一种不间断电源设备，不会因短暂停电中断供电；双路供电设备，采用两个电源为一个负载供电,两个电源之间可以切换,其中一个电源失电的情况下可投切到另一个电源供电；安防系统包括防雷器接口，隐藏式密码锁，蓝牙锁，防水装置，内部物理、虚拟安防装置，防浪涌过载装置，防盗模块锁；防雷器接口，用于连接防雷器，以防雷电及其它强干扰对通信系统的致损；隐藏式密码锁，安装于智能控制柜隐蔽处，接点时无法打开，断电时可通过该锁打开柜门；蓝牙锁，利用蓝牙技术实现通信、开关锁、报警、信息存储功能；防水装置，为一种防水断电装置，在遇水时自动断电；内部物理、虚拟安防装置，利用安装在箱体内部的物理感应装置和摄像机虚拟判断装置，达到异常情况报警的目的；防浪涌过载装置，为防止主电源线路因过载导致保护器过热损坏而加装的过载保护设备，以防瞬间过电压或者过电流对设备造成损害；防盗模块锁，为置于箱体内部，防止智能控制箱在没有正确密钥打开的情况下运作的物理装置；
运行监测及维护平台包括运行监测系统和维护系统；运行监测系统能够实时监测智能控制箱的运行情况；维护系统能够通过智能识别方式来识别维护人员，对智能控制箱进行维护处理；
远程管理平台利用来自数据存储系统的数据，给收费分中心，联网收费中心提供日志记录、信息统计分析、实时图像分析的远程管理功能；
本发明可以保证收集通行车辆信息的准确性，做到自行判断合法用户，智能放行，降低通行时间，提高通行效率，既能改善通行用户的体验度，又能提高收费系统的可靠性，解决了现有信息采集手段单一的不足以及车道逻辑判断的缺陷，预留了其它技术的扩展接口，对于将来出现的新技术也可以做到迅速兼容；
实施例二 路旁的智能控制箱
实际中，车道智能控制箱包括包括车辆识别及环境监测系统，车道执行设备，数据存储系统，综合控制总成及通讯体系，可拆卸外设装置，供电及安防体系，运行监测平台，维护平台；
车道智能控制箱安装在路旁；车辆识别及环境监测系统负责感应各种环境数据以及车辆的信息，例如通行车辆的车牌号、型号，周围环境温度、亮度、震动信息；这些环境和车辆信息可通过智能控制箱的综合控制总成及通讯体系传输至数据存储系统，可以为管理方提供基础的环境信息统计分析，是高速公路环境基础信息的来源，并通过和其他系统的关联响应，调节其他系统的运行；数据存储系统用来存储相关数据；综合控制总成及通讯体系是智能控制箱之间及智能控制箱与外部之间通讯的平台，设有通讯和数据交换标准接口，它将路旁的信息及时地反馈给数据存储系统；可拆卸外设装置通过模块化配置提供各种服务功能，根据智能控制箱所在位置需要承担的功能不同，在智能控制箱内部和外部插接相应的模块，实现不同的内部和外部功能，是属于箱体内部和表面结构在此实施例中，车道智能控制箱的可拆卸外设装置可接入对讲机、太阳能板、LED显示器（正面、侧面）、高清显示器（正面、侧面）、报警器等装置来拓展功能；供电及安防体系来为路旁的车道智能控制箱提供基础供电和安全防护功能；运行监测平台来实时监测智能控制箱的运行情况，并将智能控制箱的运行情况实时传输给数据存储系统；维护平台可以将智能控制箱的开箱记录、操作记录、故障记录、运行记录、更换记录、维修记录、启停记录发送至数据存储系统，与APP运维终端进行通讯，使维护人员在移动端APP实现人员登陆、蓝牙开锁、设备状态监控、设备状态查询、检修管理、工单管理、设备手册等功能，方便运行维护人员对智能控制箱的检修维护；还可以通过蓝牙识别、面部识别、指纹识别、IC卡识别装置，利用蓝牙，面部、指纹、IC卡识别记录，来识别维护人员的身份，保证智能控制箱的安全维护；上述功能综合后集成在车道智能控制箱内。
Claims (1)
1.车道智能控制箱，其特征在于：包括车辆识别及环境监测系统，车道执行设备控制系统，数据存储系统，综合控制总成及通讯体系，可拆卸外设装置，供电及安防体系，运行监测平台，维护平台；
所述车道智能控制箱安装于道路的关键识别监察点处，所述关键识别监察点位于收费站处或道路旁；所述关键识别监察点的数量由道路的实际状况决定；
所述车辆识别及环境监测系统包括定位模块，图像采集模块，图形学识别模块，信息读取模块，车辆计数模块，环境监测模块；所述定位模块包括GPS定位装置和AP定位装置；所述GPS定位装置用来定位所述车道智能控制箱的位置；所述AP定位装置采用不同的车道智能箱组成的AP群，实时嗅探AP周围车辆的信息，并根据连接AP的车辆的信号强弱，根据AP距离，采用公式（1）实时计算出车辆的位置，
公式（1）
公式（1）中l代表车辆距离关键识别监察点的距离，单位为米，取正数；n为AP定位装置的个数，为正整数；i为AP定位装置的序号，i<n，i为正整数；d为AP定位装置间的距离，为正数；P i 为第i个AP定位装置与被检测车辆连接信号的强度，单位为dB，取正数；
当计算车辆距离关键识别监察点的距离l小于100m，触发所述图像采集模块，所述图像采集模块进行实时摄像和等时间间隔拍照，并对采集到的图片进行图像增强和图像去噪处理，传输至所述图形学识别模块，采用人工智能实时对图片进行特征提取，分类和精细修正，识别出图片中的车辆品牌，车辆型号，车牌号以及驾驶员面部特征，将这些信息通过规范化处理，经所述综合控制总成及通讯系统传输至所述数据存储系统做记录；所述信息读取模块包括电子车牌读写装置，ETC读写装置；所述电子车牌读写装置可识别车辆上的电子车牌信息，并对信息进行加密解密处理，分离出车辆相关数据；所述ETC读写装置，接收来自车辆上的OUB终端的信息，并对信息进行加密解密处理，分离出车辆相关数据；所述信息读取模块通过所述综合控制总成及通讯系统将车辆相关数据实时发送至所述数据存储系统；所述车辆计数模块，通过地磁感应线圈，来对通过车道的车辆进行计数，将该数据通过所述综合控制总成及通讯系统传输至所述数据存储系统做记录；所述环境监测模块，将监测到的信息通过所述综合控制总成及通讯系统传输至所述数据存储系统；所述环境监测模块包括温湿度传感器，光线感应器，烟雾感应器，噪声检测装置和振动传感器；所述温湿度传感器用来测量所述车道智能控制箱的运行环境的温湿度；所述光线感应器用来测量所述车道智能控制箱运行环境的光线亮度；所述烟雾感应器能够实时监测所述车道智能控制箱附近是否有烟雾；所述噪声监测装置用来检测道路上的噪声大小；所述震动传感器，用于感应道路上产生的震动；
所述车道执行设备控制系统可利用所述车道智能控制箱内的标准规范接口，根据所述数据存储系统的来自所述车辆识别及环境监测系统获得的信息，来控制车道上的现有的设备；所述标准规范接口符合国家及地方相关车道的设备的控制要求，使得车道上的现有的设备能够接入所述智能控制箱的所述车道执行设备控制系统；
所述数据存储系统包括嵌入式数据库，嵌入式硬盘录像机，备份装置；所述嵌入式集成化操作系统，可运行基于x86架构的操作系统；所述嵌入式数据库存储有来自所述车辆识别及环境监测系统的数据信息；所述嵌入式硬盘录像机能够存储所述图像采集模块拍摄的图像；所述备份装置可对所述存储系统嵌入式数据库，所述嵌入式硬盘录像机的数据进行备份；
所述综合控制总成及通讯体系包括多路综合控制模块，多路视频传输模块，传输通讯模块；所述多路综合控制模块，用来控制所述控制智能箱内各种信号，装置；所述多路视频传输模块，可同时同向或者逆向传输多路视频信号的电缆线路；所述传输通讯模块利用现有有线、无线、串口并口、中继、蓝牙传输通讯协议，提供箱内系统之间及箱内系统和其他系统的通讯连接，能够提供所述车道智能控制箱内的通讯，以及所述车道智能控制箱与外部的通讯；
所述可拆卸外设装置利用模块化统一供电及通讯接口，可实现即插即用，根据所述智能控制箱所在位置的不同，在智能控制箱内部和外部插接相应的模块，实现不同的功能；
所述供电及安防体系包括供电系统和安防系统；所述供电系统包括UPS设备和双路供电设备；所述UPS设备为一种不间断电源设备，不会因短暂停电中断供电；所述双路供电设备，采用两个电源为一个负载供电,两个电源之间可以切换,其中一个电源失电的情况下可投切到另一个电源供电；所述安防系统包括防雷器接口，隐藏式密码锁，蓝牙锁，防水装置，内部物理、虚拟安防装置，防浪涌过载装置，防盗模块锁；所述防雷器接口，用于连接防雷器，以防雷电及其它强干扰对通信系统的致损；所述隐藏式密码锁，安装于智能控制柜隐蔽处，接点时无法打开，断电时可通过该锁打开柜门；所述蓝牙锁，利用蓝牙技术实现通信、开关锁、报警、信息存储功能；所述防水装置，为一种防水断电装置，在遇水时自动断电；所述内部物理、虚拟安防装置，利用安装在箱体内部的物理感应装置和摄像机虚拟判断装置，达到异常情况报警的目的；所述防浪涌过载装置，为防止主电源线路因过载导致保护器过热损坏而加装的过载保护设备，以防瞬间过电压或者过电流对设备造成损害；所述防盗模块锁，为置于箱体内部，防止所述智能控制箱在没有正确密钥打开的情况下运作的物理装置；
所述运行监测平台能够实时监测所述智能控制箱的运行情况，并将所述智能控制箱的运行情况通过所述综合控制总成及通讯体系实时传输给所述数据存储系统；
所述维护平台包括运维记录系统，运维识别系统，远程运维管理平台，APP运维管理模块；所述运维记录系统，能够存储设备的开箱记录、操作记录、故障记录、运行记录、更换记录、维修记录、启停记录，并将上述记录发送至所述数据存储系统，供运行维护使用；运维识别系统，能够智能识别维护人员的身份，保证所述智能控制箱的安全维护；所述远程运维管理平台利用来自所述数据存储系统的数据，为收费分中心，联网收费中心提供日志记录、信息统计分析、实时图像分析的远程管理功能；所述APP运维管理模块，能够实时与所述数据存储系统进行通讯，供维护人员对智能控制箱的检修维护。
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|---|---|---|---|---|
| CN114329513A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-04-12 | 苏州浪潮智能科技有限公司 | 一种限制物理接口外部访问的装置、方法、服务器 |
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2018
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