CN110503845A - 一种具有远程预警功能的安全锥及该安全锥的预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有远程预警功能的安全锥及该安全锥的预警方法，该安全锥包括锥盖、锥体、电源开关、底座、太阳能发电模块和预警系统；所述预警系统包括GNSS信号接收模块、移动通信模块、云端服务器和数据分析处理模块；GNSS信号接收模块通过移动通信模块与云端服务器单向通讯连接，GNSS信号接收模块连接外部的卫星定位模块；云端服务器分别与数据分析处理模块和外部的实时路况模块双向通讯连接；实时路况模块与除安全锥使用用户之外的其他用户携带的移动终端单向通讯连接。该安全锥通过预警系统实现安全锥的物联功能，使安全锥具有超视距的警示效果。

Description

一种具有远程预警功能的安全锥及该安全锥的预警方法

技术领域

本发明属于道路交通设施技术领域，尤其涉及一种具有远程预警功能的安全锥及该安全锥的预警方法。

背景技术

当前普遍采用交通安全锥作为道路交通的警戒设施，主要依靠安全锥外表面的反光膜来加强警示效果，仅通过驾驶员视觉观察且由于警示距离有限，使警示信息传递滞后，警示效果不佳；特别是在雾霾、大雾等极端天气下，安全锥的远距离可视性更差，使警示效果更差。

申请号为201720527919.5的中国专利公开了一种用于交通指挥的快速装卸式太阳能发光路锥，该路锥采用太阳能电池板为蓄电池充电，进而为夜光层供电，实现路锥在夜间的自动闪光，提高了路锥在夜间的警示效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的问题是，提供一种具有远程预警功能的安全锥及该安全锥的预警方法。

本发明解决所述安全锥问题采用的技术方案是：

一种具有远程预警功能的安全锥，包括锥盖、锥体、电源开关、底座、太阳能发电模块和预警系统；所述锥盖、锥体和底座由上至下依次设置，锥体的外表面上设置有电源开关；所述太阳能发电模块的一部分设置在锥体内，另一部分设置在锥体的外表面；

所述预警系统包括GNSS信号接收模块、移动通信模块、云端服务器和数据分析处理模块；所述GNSS信号接收模块和移动通信模块均设置在锥体上，GNSS信号接收模块的一端通过串口与移动通信模块的一端电连接，移动通信模块的另一端与电源开关的一端电连接；电源开关的另一端与通过分压电阻与太阳能发电模块电连接；GNSS信号接收模块的另一端通过稳压管与太阳能发电模块电连接；所述GNSS信号接收模块通过移动通信模块与云端服务器单向通讯连接，GNSS信号接收模块连接外部的卫星定位模块；云端服务器分别与数据分析处理模块和外部的实时路况模块双向通讯连接；实时路况模块与除安全锥使用用户之外的其他用户携带的移动终端单向通讯连接。

所述数据分析处理模块中存储有安全锥的预警程序，程序流程是：分析并处理安全锥的实时位置信息和移动终端发送的其他用户的行程信息，对其他用户进行分组，筛选出符合条件的其他用户并标记其他用户前进方向上当前位置与安全锥之间的所有出口，按照其他用户与前进方向上出口距离由近及远的优先级顺序，生成预警指令信息，云端服务器按照此优先级顺序将预警指令信息分级推送给其他用户，并实时更新预警指令信息，实现安全锥的远程预警。

该安全锥还包括灯带和灯带开关；所述灯带安装在锥体的中上部且与灯带开关串联后连接在电源开关与GNSS信号接收模块之间，与GNSS信号接收模块和移动通信模块并联。

所述太阳能发电模块包括蓄电池、防倒流模块和多个太阳能发电板；蓄电池安装在锥体上，蓄电池上具有多组接口；多个太阳能发电板呈圆周阵列设置在锥体的外表面且分别与相应的防倒流模块串联后再并联到蓄电池一组接口的两端。

所述移动通信模块的型号为WSN-52-TTL，传输方式为5G网络、4G网络或3G网络。

所述云端服务器为腾讯云或阿里云或华为云。

所述卫星定位模块为GPS、BDS、GLONASS和GALILEO四大卫星导航系统。

所述数据分析处理模块采用安装有hive或hbase或hadoop云端数据分析存储软件的上位机。

本发明解决所述方法问题采用的技术方案是：

一种具有远程预警功能的安全锥的预警方法，该方法使用上述的预警系统，具体步骤是：

步骤一、安全锥使用用户将安全锥放置在相应的位置，打开安全锥上的电源开关；GNSS信号接收模块通过接收卫星定位模块12的实时定位卫星信号，记录安全锥的实时位置信息A，并通过移动通信模块将安全锥的实时位置信息A发送给云端服务器，云端服务器同时接收其他用户携带的移动终端发送的行程信息B，云端服务器再将安全锥的实时位置信息与其他用户的行程信息B传输至数据分析处理模块；

步骤二、数据分析处理模块对实时位置信息A和行程信息B进行分析与处理，按照其他用户行驶的道路与安全锥所在道路是否一致进行第一次分组，将道路相同的分为一组，记为N1；再对N1进行分组，将与安全锥同向的其他用户分为一组，记为N2；再对N2进行分组，将与安全锥距离小于警戒距离的其他用户分为一组，记为N3；再标记N3中每个其他用户前进方向上当前位置与安全锥之间的所有出口，按照其他用户与前进方向上出口距离由近及远的优先级顺序，生成预警指令信息，并将预警指令信息发送给云端服务器；

步骤三、云端服务器根据步骤二中的优先级顺序实时将安全锥的预警指令信息分级推送给其他用户，并通过实时路况模块发送给N3中其他用户携带的移动终端；移动终端将指令信息以声音提醒的方式告知相应的其他用户，实现安全锥的预警；其他用户通过移动终端，获悉前进方向上所有道路出口的位置和距离；当其他用户错过离他最近的出口时，云端服务器实时更新预警指令信息，再次向移动终端发送预警指令信息；

与此同时云端服务器将当前的其他用户到安全锥的距离按照由远及近的梯度距离实时更新的预警指令信息，并发送到该当前其他用户携带的移动终端中，对该当前其他用户进行实时提醒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过预警系统实现安全锥的物联功能，使安全锥具有超视距的警示效果，而且在雾霾、大雾、沙尘暴等极端天气条件下也不影响警示效果，还能使驾驶员在未接近安全锥的时候就能提前知晓前方道路状况，实现提前预警，规避风险，降低了安全事故发生的概率。

2.本申请涉及的预警方法采用距离由近及远的优先级实现预警指令信息的分级推送，而且在向驾驶员发送预警信息的时候就同时告知驾驶员可始离事故道路的所有出口，供驾驶员选择，提前规划行车路线。

3.本安全锥增加了灯带和反光材料膜，增强了安全锥的警示效果，对行车不开导航的驾驶员也能起到预警的作用。

4.本发明的锥盖、锥体和底座之间采用螺纹连接，可实现安全锥的快速拆装，方便携带。

5.本安全锥采用太阳能发电模块为各用电部件供电，充分利用自然资源，降低了使用成本。

附图说明

图1是本发明具有远程预警功能的安全锥的整体结构示意图；

图2是本发明具有远程预警功能的安全锥沿轴向的剖视图；

图3是本发明预警系统的供电电路连接示意框图；

图4是本发明预警系统的信号传输示意框图；

图5是本发明的运行原理示意框图；

图中：1-锥盖；2-锥体；3-电源开关；4-底座；5-蓄电池；6-防倒流模块；7-太阳能发电板；8-GNSS信号接收模块；9-移动通信模块；10-云端服务器；11-数据分析处理模块；12-卫星定位模块；13-实时路况模块；14-移动终端；15-稳压管；16-分压电阻；17-其他用户；18-灯带；19-灯带开关；20-安装槽；21-手握环；22-安全锥使用用户。

具体实施方式

为了使本发明更加通俗易懂，下文将结合实施例及附图进一步阐述本发明。

本发明提供了一种具有远程预警功能的安全锥(简称安全锥，参见图1-5)，该安全锥包括锥盖1、锥体2、电源开关3、底座4、太阳能发电模块和预警系统；

所述锥盖1、锥体2和底座4由上至下依次设置，锥体2分别与锥盖1和底座4通过螺纹连接，有利于方便装卸与携带；所述电源开关3设置在锥体2的外表面上；所述太阳能发电模块的一部分设置在锥体2内，另一部分设置在锥体2的外表面，太阳能发电模块用于将太阳能转化为电能，为各用电部件供电；

所述太阳能发电模块包括蓄电池5、防倒流模块6和多个太阳能发电板7；所述蓄电池5通过螺钉安装在锥体2的内壁，蓄电池5上具有多组接口；多个太阳能发电板7呈圆周阵列设置在锥体2的外表面，多个太阳能发电板的输出端连接后串联防倒流模块6，防倒流模块再连接到蓄电池5一组接口的两端，太阳能发电板7用于将太阳能转化为电能为蓄电池5充电，防倒流模块6用于防止电流倒流；蓄电池5另一组接口与电源开关3和预警系统的用电部件串联，进而为预警系统的用电部件供电；蓄电池5的其他组接口也可以为其他需要供电的设备进行供电，也可以作为备用接口；每一组接口均包括一个正极接口和一个负极接口。

所述预警系统包括GNSS信号接收模块8、移动通信模块9、云端服务器10、数据分析处理模块11；

所述GNSS信号接收模块8和移动通信模块9均设置在锥体2上，GNSS信号接收模块8用于获取安全锥的实时位置信息，移动通信模块9用于传递信息；GNSS信号接收模块8的一端通过串口与移动通信模块9的一端电连接，移动通信模块9的另一端依次通过电源开关3、分压电阻16与蓄电池5一个接口电连接；GNSS信号接收模块8的另一端通过稳压管15与蓄电池5的同组的另一个接口电连接，使整个回路形成串联回路，通过控制电源开关3即可使蓄电池5为GNSS信号接收模块8和移动通信模块9的供电；

GNSS信号接收模块8通过移动通信模块9与云端服务器单向通讯，GNSS信号接收模块8的输入端连接外部卫星定位模块12；云端服务器10分别与实时路况模块13和数据分析处理模块11双向通讯连接；实时路况模块13与除安全锥使用用户之外的其他用户携带的移动终端14单向通讯连接，移动终端14内加载地图导航软件。

该安全锥还包括灯带18和灯带开关19；所述灯带18安装在锥体2的中上部且与灯带开关19串联后连接在电源开关3与GNSS信号接收模块8之间，与GNSS信号接收模块8、移动通信模块9和电源开关3构成的支路与灯带与灯带开关构成的支路并联，通过控制灯带开关19可以单独控制灯带18的启闭，通过灯带18增强了安全锥的警示效果。

该安全锥还包括呈阶梯上升状包覆在锥体2外表面的反光膜，进一步增强安全锥的警示效果。

所述锥体2为两端开口的空心圆锥台，锥体2的中上部具有多个呈圆周阵列设置的用于安装太阳能发电板7的安装槽20，安装槽20的数量与太阳能发电板7的数量相适应；锥体2的内壁上具有用于走线的导线槽。

所述锥盖1的顶部还具有手握环21，方便使用者拿放。

所述移动通信模块9用于在安全锥与云端服务器10之间通过5G网络、4G网络或3G网络进行信息传递；移动通信模块9的型号为WSN-52-TTL，传输方式为5G网络、4G网络或3G网络；

所述蓄电池5采用太阳能专用蓄电池，其型号为ICR18650；防倒流模块6的型号为Model Aili317，也可以采用二极管代替；

所述GNSS信号接收模块8的型号为Air800-M4；

所述云端服务器10可以为腾讯云、阿里云、华为云等；

所述卫星定位模块12为GPS、BDS、GLONASS或GALILEO四大卫星导航系统；

所述实时路况模块13为百度地图、高德地图等导航系统自带的模块，用来传递预警提醒的指令信息，实时路况模块其实是一个百度自己的服务平台，移动终端是一个向平台下载信息的显示终端；

所述移动终端14为安装有百度地图、高德地图等导航软件的智能手机、平板电脑、笔记本电脑或车载导航系统；

所述数据分析处理模块11采用安装有hive、hbase或hadoop等云端数据分析存储软件的上位机，数据分析处理模块中存储有安全锥的预警程序，程序流程是：数据分析处理模块分析并处理安全锥的实时位置信息和其他用户携带的移动终端发送的行程信息，对其他用户进行分组，筛选出符合条件(与安全锥所在的道路名称一致，向安全锥所在道路方向行驶，且与安全锥为同侧道路，位于预警距离内)的其他用户并标记其他用户17前进方向上当前位置与安全锥之间的所有出口，按照其他用户与前进方向上出口距离由近及远的优先级顺序，生成预警指令信息，云端服务器按照此优先级顺序将预警指令信息分级推送给其他用户，并实时更新预警指令信息，实现安全锥的远程预警。

本发明同时提供了一种具有远程预警功能的安全锥的预警方法(简称方法)，该方法使用上述预警系统，包含以下步骤：

步骤一、安全锥使用用户22将安全锥放置在相应的位置，打开安全锥上的电源开关3；GNSS信号接收模块8通过接收卫星定位模块12的实时定位卫星信号，记录安全锥的实时位置信息A，并通过移动通信模块9将安全锥的实时位置信息A发送给云端服务器10，云端服务器10同时接收其他用户17携带的移动终端14发送的行程信息B，云端服务器10再将安全锥的实时位置信息A与其他用户17的行程信息B传输至数据分析处理模块11；

所述安全锥使用用户22指在行车途中遇到突发交通事故的个人用户、道路交通事故处理部门、道路管制单位、施工单位等；

所述其他用户17是指在距离安全锥使用地点预警距离M内正在使用百度地图或高德地图等导航软件的用户，预警距离M的取值与使用场合相关；当在高速上使用时，预警距离为小于或等于60km；在一般道路上使用时，预警距离为20km以内；

所述行程信息B包括其他用户17所在的道路名称与级别、位置等；

步骤二、数据分析处理模块11对实时位置信息A和行程信息B进行分析与处理，按照其他用户17行驶道路与安全锥所在道路(道路名称和道路级别、道路上下行方向)是否一致进行第一次分组，将道路相同的其他用户17分为一组，记为N1；再对N1进行分组，将与安全锥所在道路规定行驶方向相同的其他用户17分为一组，记为N2；再对N2进行分组，将与安全锥距离小于预警距离M的其他用户17分为一组，记为N3；再标记N3中每个其他用户17前进方向上当前位置与安全锥之间的所有出口，按照其他用户17与前进方向上出口距离由近及远的优先级顺序，生成预警指令信息，并将预警指令信息发送给云端服务器10；

步骤三、云端服务器10根据步骤二中的优先级顺序实时将安全锥的预警指令信息分级推送给其他用户17，并通过实时路况模块13发送给N3中其他用户17携带的移动终端14；移动终端14将指令信息以声音提醒的方式告知相应的其他用户17，实现安全锥的预警；同时其他用户17通过移动终端14，可获悉前进方向上所有道路出口的位置和距离；当其他用户17错过离他最近的出口时，云端服务器10实时更新预警指令信息，再次向移动终端14发送预警指令信息；

与此同时云端服务器10根据当前的其他用户17(错过离他最近的出口继续沿当前道路行驶的用户)到安全锥的距离按照由远及近的梯度距离将实时更新的预警指令信息发送到该当前其他用户17携带的移动终端14中，对该当前其他用户进行实时提醒；

其中，由远及近的梯度距离是指当前其他用户17到安全锥的距离进行实时检测，即云端服务器10实时更新预警指令信息，每隔5km向移动终端14发送一次实时预警指令信息。

若安全锥使用用户22为个人用户时，一般使用一个安全锥；云端服务器10接收此安全锥的实时位置信息；

若安全锥使用用户22为道路管制、道路施工或突发交通事故处理部门等单位时，通常使用多个安全锥；对每个安全锥都执行步骤一和步骤二，使数据分析处理模块11筛选出与安全锥距离小于预警距离M的其他用户17；若N3中其他用户行驶道路上存在多个符合条件的安全锥时，云端服务器10根据接收到该道路上所有安全锥位置信息的时间先后顺序(由于打开安全锥电源开关有先后顺序，因此云端服务器10接收到安全锥的位置信息有时间先后顺序)，始终将第一时间接收到的安全锥的位置信息A发送至数据分析处理模块11进行处理分析，避免重复预警。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种具有远程预警功能的安全锥，包括锥盖、锥体、电源开关、底座和太阳能发电模块，所述锥盖、锥体和底座由上至下依次设置，锥体的外表面上设置有电源开关；所述太阳能发电模块的一部分设置在锥体内，另一部分设置在锥体的外表面；其特征在于，该安全锥还包括预警系统，所述预警系统包括GNSS信号接收模块、移动通信模块、云端服务器和数据分析处理模块；

所述GNSS信号接收模块和移动通信模块均设置在锥体上，GNSS信号接收模块的一端通过串口与移动通信模块的一端电连接，移动通信模块的另一端与电源开关的一端电连接；电源开关的另一端与通过分压电阻与太阳能发电模块电连接；GNSS信号接收模块的另一端通过稳压管与太阳能发电模块电连接；

所述GNSS信号接收模块通过移动通信模块与云端服务器单向通讯连接，GNSS信号接收模块连接外部的卫星定位模块；云端服务器分别与数据分析处理模块和外部的实时路况模块双向通讯连接；实时路况模块与除安全锥使用用户之外的其他用户携带的移动终端单向通讯连接。

2.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述数据分析处理模块中存储有安全锥的预警程序，程序流程是：分析并处理安全锥的实时位置信息和移动终端发送的其他用户的行程信息，对其他用户进行分组，筛选出符合条件的其他用户并标记其他用户前进方向上当前位置与安全锥之间的所有出口，按照其他用户与前进方向上出口距离由近及远的优先级顺序，生成预警指令信息，云端服务器按照此优先级顺序将预警指令信息分级推送给其他用户，并实时更新预警指令信息，实现安全锥的远程预警。

3.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，该安全锥还包括灯带和灯带开关；所述灯带安装在锥体的中上部且与灯带开关串联后连接在电源开关与GNSS信号接收模块之间，与GNSS信号接收模块和移动通信模块并联。

4.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述太阳能发电模块包括蓄电池、防倒流模块和多个太阳能发电板；蓄电池安装在锥体上，蓄电池上具有多组接口；多个太阳能发电板呈圆周阵列设置在锥体的外表面且分别与相应的防倒流模块串联后再并联到蓄电池一组接口的两端。

5.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述移动通信模块的型号为WSN-52-TTL，传输方式为5G网络、4G网络或3G网络。

6.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述GNSS信号接收模块的型号为Air800-M4。

7.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述云端服务器为腾讯云或阿里云或华为云。

8.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述卫星定位模块为GPS、BDS、GLONASS和GALILEO四大卫星导航系统。

9.根据权利要求1所述的安全锥，其特征在于，所述数据分析处理模块采用安装有hive或hbase或hadoop云端数据分析存储软件的上位机。

10.一种具有远程预警功能的安全锥的预警方法，该方法使用权利要求1所述的预警系统，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤一、安全锥使用用户将安全锥放置在相应的位置，打开安全锥上的电源开关；GNSS信号接收模块通过接收卫星定位模块12的实时定位卫星信号，记录安全锥的实时位置信息A，并通过移动通信模块将安全锥的实时位置信息A发送给云端服务器，云端服务器同时接收其他用户携带的移动终端发送的行程信息B，云端服务器再将安全锥的实时位置信息与其他用户的行程信息B传输至数据分析处理模块；

步骤二、数据分析处理模块对实时位置信息A和行程信息B进行分析与处理，按照其他用户行驶的道路与安全锥所在道路是否一致进行第一次分组，将道路相同的分为一组，记为N1；再对N1进行分组，将与安全锥同向的其他用户分为一组，记为N2；再对N2进行分组，将与安全锥距离小于警戒距离的其他用户分为一组，记为N3；再标记N3中每个其他用户前进方向上当前位置与安全锥之间的所有出口，按照其他用户与前进方向上出口距离由近及远的优先级顺序，生成预警指令信息，并将预警指令信息发送给云端服务器；

步骤三、云端服务器根据步骤二中的优先级顺序实时将安全锥的预警指令信息分级推送给其他用户，并通过实时路况模块发送给N3中其他用户携带的移动终端；移动终端将指令信息以声音提醒的方式告知相应的其他用户，实现安全锥的预警；其他用户通过移动终端，获悉前进方向上所有道路出口的位置和距离；当其他用户错过离他最近的出口时，云端服务器实时更新预警指令信息，再次向移动终端发送预警指令信息；

与此同时云端服务器将当前的其他用户到安全锥的距离按照由远及近的梯度距离实时更新的预警指令信息，并发送到该当前其他用户携带的移动终端中，对该当前其他用户进行实时提醒。