CN110942589A - 一种智慧公路养护作业系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了交通安全技术领域的一种智慧公路养护作业系统，能及时将道路养护作业路段位置、长度、占用车道信息通过RSU推送到云端，继而发送给车载导航终端，使驾驶员提前规划行车路线。养护作业管理平台通过智能物联网网卡与智能锥桶、智能标志牌和智能预警终端进行数据通信，识别智能锥桶及智能标志牌的异常移动；养护作业管理平台根据智能锥桶的位置信息和智能标志牌的位置信息对作业区长度进行规范性检查。通过计算作业区的各功能区长度，并进行规范性检查，做到了规范化施工，保障了作业区内工作人员的人身安全；通过在智能锥桶内设置事件报警模块，对潜在危险提前预警，避免了因工作环境嘈杂，工作人员不能及时发现危险因素导致的安全事故。

Description

一种智慧公路养护作业系统
技术领域
本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种智慧公路养护作业系统。
背景技术
公路养护作业需要设置养护维修作业控制区，通常包括警告、上游过渡、缓冲、工作、下游过渡和终止等六个区域。各个区域设置是否符合标准规定直接关系到公路养护作业的实施和人员的安全。目前，公路养护维修作业控制区设置随意性大，尤其是标志牌、交通锥等设置距离、位置设置不符合要求，导致公路养护作业现场安全隐患多，甚至发生交通事故。随着新一代信息技术的快速发展，云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代互联网技术的深度融合，为智慧公路养护作业提供了条件，可实现作业信息透明、行车实时可知，大大公路养护维修作业控制区路段的智能化、规范化水平，提高通行效能，减少交通事故，确保作业人员安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧公路养护作业系统，以解决现有技术中公路养护维修作业的作业区设置不符合规范、作业环境嘈杂，作业人员对突发的危险不易察觉的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种智慧公路养护作业系统，包括养护作业管理平台，所述养护作业管理平台通过智能物联网网卡与智能锥桶、智能标志牌和智能预警终端进行数据通信，所述智能锥桶通过内置定位模块获取实时位置信息，通过内置事件报警模块识别所述智能锥桶的异常移动；所述智能标志牌通过内置定位模块获取实时位置信息；所述智能锥桶发生异常移动后所述事件报警模块向所述智能预警终端发出报警信息；所述智能预警终端接收到报警信息后发出声光报警，所述智能预警终端包含带有声光报警模块的锥桶，以及人员穿戴的报警装置；所述养护作业管理平台根据所述智能锥桶的位置信息和所述智能标志牌的位置信息对作业区长度进行规范性检查。
所述智能锥桶包括中心节点锥桶和非中心节点锥桶，所述中心节点锥桶和非中心节点锥桶通过内置ZIGBEE或蓝牙模块进行通信，所述非中心节点锥桶的事件报警模块识别到所述智能锥桶的异常移动后向所述中心节点锥桶发送报警信息，所述中心节点锥桶通过内置智能物联网网卡向所述智能预警终端和所述养护作业管理平台发出报警信息。
所述智能标志牌内置姿态传感器，所述姿态传感器识别到所述智能标志牌异常移位后通过内置ZIGBEE或蓝牙模块向所述中心节点锥桶发出报警信息。
所述智能标志牌通过内置智能物联网网卡将位置与状态信息发送至所述养护作业管理平台。
所述智能锥桶和所述智能标志牌通过内置GPRS或NB-IoT模块与RSU进行通信将道路维修信息推送至云端，继而推送至车辆导航终端。
所述智能标志牌和所述智能锥桶通过GPS或北斗定位模块获取位置信息。
所述事件报警模块包括加速度传感器，所述事件报警模块通过加速度传感器采集所述智能锥桶的加速度值，并将检测到的加速度值与指定阈值进行比较，当加速度值大于指定阈值时，所述事件报警模块向所述智能预警终端或所述养护作业管理平台发出报警信息。
所述事件报警模块通过内置通信模块发送心跳包给自组网模块，当自组网网关模块检测到注册的通信模块信号消失时，所述事件报警模块向所述智能预警终端或所述养护作业管理平台发出报警信息，所述自组网网关模块通过ZIGBEE、蓝牙、LORA、MESH或WIFI模块将给定区域内的智能锥桶进行组网。
所述智能预警终端由工作人员随身携带或集成于安全帽上，所述预警终端包括信号接收器、振动器和蜂鸣器，所述信号接收器接收到报警信息后启动振动器和蜂鸣器。
所述信号接收器包括ZIGBEE或蓝牙接收器。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
（1）本发明通过智能锥桶和智能标志牌的实时位置信息计算作业区的各功能区长度，并进行规范性检查，做到了规范化施工，保障了作业区内工作人员的人身安全；
（2）本发明通过在智能锥桶内设置事件报警模块，在发生智能锥桶被车辆撞击等异常情况后，作业区内工作人员通过随身携带的智能预警终端获取危险预警，避免了因工作区环境嘈杂，工作人员不能及时发现危险因素导致的安全事故。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种智慧公路养护作业系统结构示意图；
图2是智能锥桶的系统结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种智慧公路养护作业系统对作业区进行规范性检查的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
根据国家标准作业区划分为多个功能区，包括警告区、车道封闭上游过渡区、缓冲区、工作区、下游过渡区和终止区。当需要对某一路段进行养护作业时，需要按照国家标准在作业区内不同的功能区的起始点分别设置锥桶及各种标志牌以提示过往车辆及时减速避让，避免发生由于驾驶员对养护作业路段信息不明、作业区设置不符合规范、作业人员对作业区突发的危险事件不易察觉而引发安全事故。
如图1、图2、图3所示，智能锥桶和智能标志牌一方面通过内置GPRS或NB-IoT模块与RSU进行通信将道路维修信息推送至云端，继而推送至车辆导航终端，使位于维修道路附近的车辆及时接收到道路维修信息，包括道路养护作业路段位置、长度、占用车道信息等，驾驶员根据车载导航终端接收的维修信息，提前规划行车路线；另一方面通过智能物联网网卡将道路维修信息上传至养护作业管理平台，养护作业管理平台通过互联网发布道路维修信息并推送至导航软件，提示过往司机提前规划出行。
智能锥桶和智能标志牌通过定位模块实时获取各自的位置信息，定位模块包括GPS模块、北斗定位模块等，并通过基于NB-IoT的智能物联网网卡将实时位置信息传送至养护作业管理平台，养护作业管理平台根据接收到的相关位置信息，计算工作区内各功能区的实际长度，并将计算值与预设允许值进行比较，当计算值不符合预设允许值时，养护作业管理平台向对应的智能锥桶或智能标志牌发出警示信息，智能锥桶或智能标志牌的通信模块接收到警示信息后启动自带的声光报警模块，提示工作人员功能区距离不符合国家标准需要修正，直至计算值满足预设允许值，声光报警模块停止提示。养护作业管理平台可以根据不同的标准或者规范修改预设允许值，以满足不同作业环境下对各功能区长度的不同规定。养护作业管理平台对作业区长度进行的规范性检查可以避免因功能区设置不符合要求，车辆没有足够的减速距离而引发交通事故，尤其是在需要夜间施工的路段，避免了因照明不佳而难以判断功能区实际长度的问题。
智能锥桶通过内置事件报警模块识别智能锥桶的异常移动；智能锥桶发生异常移动后事件报警模块向工作人员随身携带的智能预警终端发出报警信息；智能预警终端接收到报警信息后发出声光报警，提示工作人员发生了紧急情况，及时撤离，避免因车辆失控等意外情况导致发生危害工作人员人身安全的事故。
将智能锥桶分为节点锥桶和非节点锥桶，节点锥桶相比非节点锥桶增加了智能物联网网卡用于与养护作业管理平台进行通信，非节点锥桶的内置事件报警模块，如碰撞感知传感器等，在检测到碰撞信息后通过ZIGBEE或蓝牙将碰撞信息传递给周围设备和节点锥桶，节点锥桶向智能预警终端发出报警信息，同时向养护作业管理平台发送报警信息。智能预警终端包含带有声光报警模块的锥桶，以及人员穿戴的报警装置，人员穿戴的报警装置由工作人员随身携带，可手持或挂在胸前，也可以集成于施工人员的穿戴式设备上，如集成在安全帽上等，智能预警终端接收到报警信息后同时发出声光报警，提示工作人员立即撤离。
智能锥桶包括锥桶本体和相应的可拆卸智能模块，可拆卸智能模块内置RFID标签用于智能锥桶的识别，还包括供电模块、自组网模块与天线、防护传感器与天线和主动发光模块，供电模块通过内置电池供电，包括铅酸电池或锂电池，同时内置一体化的充电座与接电座，以及外接电池接口和5伏USB充电口等，以满足不同的供电要求。主动发光模块顶部安装小型太阳能板供电，提示过往车辆注意作业区边界，及时调整车辆避免误撞。事件报警模块用于检测智能锥桶是否发生异常移动，通过判断智能锥桶的异常移动向作业人员随身携带的智能预警终端和养护作业管理平台发出报警信息，提示工作人员发生了危险情况，需要立即撤离，从而保障工作人员的人身安全，后台管理人员可以通过ZIGBEE、WIFI、MESH或NB-IoT等智能物联网网卡查看施工区域视频监控，及时了解现场情况以做出快速有效的应对措施。
事件报警模块采用多种方式检测智能锥桶的异常移位，以及时向工作人员发出预警信息，包括：
1）事件报警模块中的碰撞感知传感器为加速度传感器，事件报警模块通过加速度传感器采集智能锥桶的加速度值，并将检测到的加速度值与指定阈值进行比较，当加速度值大于指定阈值时，说明智能锥桶发生异常移动，比如被失控车辆撞倒，此时事件报警模块通过通信模块向智能预警终端和养护作业管理平台同时发出报警信息；智能预警终端由工作人员随身携带，智能预警终端内置RFID标签、信号接收器、振动器和蜂鸣器，信号接收器接收到报警信息后同时启动振动器和蜂鸣器，提示工作人员发生了突发状况，需要立即撤离。信号接收器采用ZIGBEE和/或蓝牙接收器。智能预警终端可以采用手持式或集成于安全帽内，采用电池供电，以保证预警信息能有效传递给工作人员；
2）事件报警模块通过内置通信模块发送心跳包给自组网模块，当自组网模块检测到注册的通信模块信号消失时，说明相应的智能锥桶发生了异常移位，事件报警模块立即向智能预警终端和养护作业管理平台发出报警信息；自组网模块通过ZIGBEE、蓝牙、LORA、MESH或WIFI模块将给定区域内的智能锥桶进行组网；
3）在智能锥桶上设置弹簧销，相邻两个智能锥桶之间的弹簧销通过细线连接，事件报警模块内置的光电检测单元检测到弹簧销被拔出后，说明相应的智能锥桶发生了异常移位，事件报警模块立即向智能预警终端和养护作业管理平台发出报警信息。
智能标志牌内置姿态传感器，姿态传感器识别到智能标志牌异常移位，如发生了标志牌移位、倾斜、倒地等信息后，智能标志牌通过内置ZIGBEE或蓝牙模块向中心节点锥桶发出报警信息，提示出现了危险情况，中心节点锥桶向智能预警终端发送报警信息，通知工作人员立即撤离。智能标志牌也可以内置智能物联网网关将异常信息同时传送至养护作业管理平台。
本发明通过在智能锥桶内设置事件报警模块，在发生智能锥桶被车辆撞击等异常情况后，作业区内工作人员通过随身携带的智能预警终端获取危险预警，避免了因工作区环境嘈杂，工作人员不能及时发现危险因素导致的安全事故。
本发明中养护作业管理平台通过智能物联网网卡实现点对点、点对多IP通话，支持点对点信息对讲以及广播功能，实现施工信息上传，施工情况汇报等工作信息的采集与监管调度功能。在拥有智能路牌的路段的使用时，NB-IOT物联网网关集成于路牌内，在未具备智能路牌的路段的使用时，使用单独的NB-IOT智能物联网网卡与养护作业平台之间进行通讯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智慧公路养护作业系统，其特征是，包括养护作业管理平台，所述养护作业管理平台通过智能物联网网卡与智能锥桶、智能标志牌和智能预警终端进行数据通信，
所述智能锥桶通过内置定位模块获取实时位置信息，通过内置事件报警模块识别所述智能锥桶的异常移动；
所述智能标志牌通过内置定位模块获取实时位置信息；
所述智能锥桶发生异常移动后所述事件报警模块向所述智能预警终端发出报警信息；所述智能预警终端接收到报警信息后发出声光报警，所述智能预警终端包含带有声光报警模块的锥桶，以及人员穿戴的报警装置；
所述养护作业管理平台根据所述智能锥桶的位置信息和所述智能标志牌的位置信息对作业区长度进行规范性检查。
2.根据权利要求1所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述智能锥桶包括中心节点锥桶和非中心节点锥桶，所述中心节点锥桶和非中心节点锥桶通过内置ZIGBEE或蓝牙模块进行通信，所述非中心节点锥桶的事件报警模块识别到所述智能锥桶的异常移动后向所述中心节点锥桶发送报警信息，所述中心节点锥桶通过内置智能物联网网卡向所述智能预警终端和所述养护作业管理平台发出报警信息。
3.根据权利要求2所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述智能标志牌内置姿态传感器，所述姿态传感器识别到所述智能标志牌异常移位后通过内置ZIGBEE或蓝牙模块向所述中心节点锥桶发出报警信息。
4.根据权利要求3所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述智能标志牌通过内置智能物联网网卡将位置与状态信息发送至所述养护作业管理平台。
5.根据权利要求4所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述智能锥桶和所述智能标志牌通过内置GPRS或NB-IoT模块与RSU进行通信将道路维修信息推送至云端，继而推送至车辆导航终端。
6.根据权利要求1所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述智能标志牌和所述智能锥桶通过GPS或北斗定位模块获取位置信息。
7.根据权利要求1所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述事件报警模块包括加速度传感器，所述事件报警模块通过加速度传感器采集所述智能锥桶的加速度值，并将检测到的加速度值与指定阈值进行比较，当加速度值大于指定阈值时，所述事件报警模块向所述智能预警终端或所述养护作业管理平台发出报警信息。
8.根据权利要求1所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述事件报警模块通过内置通信模块发送心跳包给自组网模块，当自组网网关模块检测到注册的通信模块信号消失时，所述事件报警模块向所述智能预警终端或所述养护作业管理平台发出报警信息，所述自组网网关模块通过ZIGBEE、蓝牙、LORA、MESH或WIFI模块将给定区域内的智能锥桶进行组网。
9.根据权利要求1所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述智能预警终端由工作人员随身携带或集成于安全帽上，所述预警终端包括信号接收器、振动器和蜂鸣器，所述信号接收器接收到报警信息后启动振动器和蜂鸣器。
10.根据权利要求8所述的智慧公路养护作业系统，其特征是，所述信号接收器包括ZIGBEE或蓝牙接收器。
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