CN111179602A - 一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通管理系统技术领域，尤其为一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，包括监测模块、主控模块、通信模块、操作模块、电源模块，所述监测模块用于获取相关监测信息，所述主控模块接收监测模块信息并进行处理，所述通信模块用于工作人员与现场之前的信息互联，所述操作模块接受主控模块的信息并实施相关操作，所述电源模块用于为其他模块供能，本发明结构简单，具有多种预警和通讯方式，可靠性高，冗余性好，适合大规模推广应用；通过设置多种监测单元可以全方位把握隧道内的交通状况，通过采用多种通信方式，可以确保隧道维护人员与系统间的良好沟通，及时发布预警信息，为驾驶人员提供准确的预警信息，降低了隧道事故的发生概率。

Description

一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统

技术领域

本发明涉及交通管理系统技术领域，具体为一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统。

背景技术

隧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，长的隧道还有专门的通风和照明设备。目前，我国的公路隧道以每年一千公里以上的建设速度在增长，建设速度世界第一，此外，我国有超过四万公里的交通隧道正在建设或者规划中。

然而，目前的隧道建设中，仍旧存在着诸多挑战，诸如隧道的黑洞与白洞效应，由于在白天隧道内外的亮度差别很大，当隧道入口和出口处的照明不足且公路隧道较长的情况下，会出现黑洞效应，入口处会出现黑边现象。若公路隧道较短，隧道出口处会出现白洞现象。此外，隧道中由于处于低强度环境，且空间狭窄，机动车尾气不易迅速扩散，很容易在隧道内形成烟雾，降低隧道能见度，使事故发生频率增大。除此之外，在北方地区，冬季往往温度较低，当空气湿度较大或隧道中存在积水时，隧道内往往会出现凝冰现象，而驾驶员短时间内无法对此类路况进行及时判断，往往容易造成交通事故的发生。

经过海量检索，发现现有技术中的隧道路段交通管理系统如公开号为CN110211390 A的一种隧道内交通管理方法及系统，以获取交通事件发生的信息、确定交通事件发生位置并调取对应的隧道入口、出口、内部的实时视频信号，输出视频信号，或如公开号为CN 109295872 A的一种隧道交通管理系统及其实现方法，通过在隧道内设置多个监控装置、伸缩门、警示装置，实现全方位实时指挥救援，提供了救援畅通的道路。

综上所述，目前的隧道路段交通管理的计算机监控系统往往着眼于事故发生后的事故处理阶段，而未着眼于事故发生前的预警，降低事故发生概率，因此，亟需一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，对隧道内部环境进行及时的监控，并向驾驶员发出警示，降低交通事故的发生概率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，通过对隧道内部环境进行及时监控并向驾驶员发出警示，降低交通事故的发生概率，解决了现有隧道路段交通管理系统中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，包括监测模块、主控模块、通信模块、操作模块、电源模块，所述监测模块用于获取相关监测信息，所述主控模块接收监测模块信息并进行处理，所述通信模块用于工作人员与现场之前的信息互联，所述操作模块接受主控模块的信息并实施相关操作，所述电源模块用于为其他模块供能。

优选的，所述监测模块包括环境温湿度监测单元、车流量监测单元、路面温度监测单元、能见度监测单元，所述环境温湿度监测单元用于监测隧道内部的温湿度情况，所述车流量监测单元用于监测一定时间内通过的车辆数目以及种类，所述路面温度监测单元用于监测隧道内部道路表面的湿度值，所述能见度监测单元用于监测隧道口处的气象能见度。

优选的，所述通信模块包括有线通信单元与无线通信单元，所述有线通信单元包括总线，所述总线用于接收监测模块的各项数据并将其传送到主控模块，所述总线也用于接收主控模块的指令并将其发送到操作模块，所述无线通信单元包括2.4G无线传输设备或5G无线传输设备，用于将监测模块的数据传输至主控模块以及将主控模块指令发送至操作模块进行执行，所述无线操作模块还可包括红外遥控器，现场工作人员可以通过红外遥控器对操作模块的数据进行显示。

优选的，所述操作模块位于隧道双端入口处，所述操作模块包括LED屏幕或LCD屏幕、交通指示灯、扬声器，所述LED屏幕或LCD屏幕用于接收主控模块的指令并显示隧道内的空气温湿度、能见度、环境温湿度、路面温度、车流量信息以及其他交通提示信息，所述交通指示灯用于显示各个车道的当前状况，车道状况包括通行、禁行、限速，所述扬声器用来将重要的路况信息向驾驶员进行播报。

优选的，所述电源模块包括蓄电池单元、电网单元、太阳能电池板单元、风力发电单元，所述在外部连接良好的情况下，采用电网对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，同时为蓄电池电源进行充电，当电网故障，无法通电，则采用蓄电池单元对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，所述太阳能电池板单元、风力发电单元持续为蓄电池单元进行供电。

优选的，所述主控模块采用普通PC机或嵌入式工控机，所述普通PC机或嵌入式工控机含有不少于五个RS485接口，不少于五个USB接口，所述普通PC机或嵌入式工控机用于接收来自监控模块的各项参数，并对监控模块的参数进行处理并将处理结果发送至操作模块，所述主控模块内嵌Windows系统，并预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，所述的主控模块的工作模式包括自动控制和人工控制。

优选的，所述监测模块中的环境温湿度监测单元采用数字温湿度传感器，所述监测模块中的环境温湿度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述环境温湿度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的环境温湿度的数据包发送至主控模块，主控模块通过补偿修正来计算真实的环境温湿度数值。

优选的，所述监测模块中的路面温度监测单元采用非接触式红外探头进行路面温度测量，所述路面温度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述路面温度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的路面温度的数据发送至主控模块，温度数据由串口或I2C通信方式输出至主控模块中，而后主控模块通过补偿修正来计算真实的路面温度数值。

优选的，所述监测模块中的车流量监测单元包括不少于两组，所述车流量监测单元采用车辆检测器进行车流量监测，车辆检测器检测模块共有四个埋地环形线圈，其中两个为前置线圈，另外两个为后置线圈，通过监测车辆通过时的线圈电感量变化，并将电感变化通过通信模块传送至主控模块进行处理，从而获得车辆的行车方向、车速信息。

优选的，所述监测模块中的能见度监测单元采用散射式能见度仪，散射式能见度仪的可耐受工作温度位于-50℃~50℃，所述能见度监测单元数量不少于两组，位于隧道内部的不同位置，所述能见度监测单元采用RS485串行通信协议将可见度数据通过通信单元传输至主控单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明结构简单，具有多种预警和通讯方式，可靠性高，冗余性好，适合大规模推广应用；

2、通过设置环境温湿度监控单元、路面温度监控单元、车流量检测单元以及能见度监测单元，可以全方位把握隧道内的交通状况，从而为驾驶人员提供完整准确的预警信息，极大的降低了隧道内事故的发生概率；

3、通过采用有线、无线、红外遥控等通信方式，可以确保隧道维护人员与系统间的良好沟通，实时了解隧道内的交通状况，并及时发布预警信息，通过在操作模块中设置多种提示方法，可以将隧道中的交通状况及时准确地对驾驶人员进行通知，从而使驾驶人员小心驾驶，降低事故的发生概率。

附图说明

图1为一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统示意图；

图2为该系统中车辆检测器线圈布置示意图；

图3为本发明实施例之一中一种计算机监控系统详细示意图；

图4为本发明实施例之一中一种计算机监控系统详细示意图；

图5为本发明实施例之一中一种计算机监控系统详细示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或部件必须具有的特定方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上.述术语在本发明中的具体含义。

本发明为一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，根据附图说明所示讲述以下实施例：

实施例1：

请参阅图1-3，一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，包括监测模块、主控模块、通信模块、操作模块、电源模块，所述监测模块用于获取相关监测信息，所述主控模块接收监测模块信息并进行处理，所述通信模块用于工作人员与现场之前的信息互联，所述操作模块接受主控模块的信息并实施相关操作，所述电源模块用于为其他模块供能。

本实施例中，所述监测模块包括环境温湿度监测单元、车流量监测单元、路面温度监测单元、能见度监测单元，所述环境温湿度监测单元用于监测隧道内部的温湿度情况，所述车流量监测单元用于监测一定时间内通过的车辆数目以及种类，所述路面温度监测单元用于监测隧道内部道路表面的湿度值，所述能见度监测单元用于监测隧道口处的气象能见度。

本实施例中，所述通信模块包括有线通信单元与无线通信单元，所述有线通信单元包括总线，所述总线用于接收监测模块的各项数据并将其传送到主控模块，所述总线也用于接收主控模块的指令并将其发送到操作模块，所述无线通信单元包括2.4G无线传输设备或5G无线传输设备，用于将监测模块的数据传输至主控模块以及将主控模块指令发送至操作模块进行执行，所述无线操作模块还可包括红外遥控器，现场工作人员可以通过红外遥控器对操作模块的数据进行显示。

本实施例中，所述操作模块包括LED屏幕或LCD屏幕、交通指示灯、扬声器，所述LED屏幕或LCD屏幕用于接收主控模块的指令并显示隧道内的空气温湿度、能见度、环境温湿度、路面温度、车流量信息以及其他交通提示信息，所述交通指示灯用于显示各个车道的当前状况，车道状况包括通行、禁行、限速，所述扬声器用来将重要的路况信息向驾驶员进行播报。

本实施例中，所述电源模块包括蓄电池单元、电网单元、太阳能电池板单元、风力发电单元，所述在外部连接良好的情况下，采用电网对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，同时为蓄电池电源进行充电，当电网故障，无法通电，则采用蓄电池单元对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，所述太阳能电池板单元、风力发电单元持续为蓄电池单元进行供电。

本实施例中，所述主控模块采用普通PC机或嵌入式工控机，所述普通PC机或嵌入式工控机含有不少于五个RS485接口，不少于五个USB接口，所述普通PC机或嵌入式工控机用于接收来自监控模块的各项参数，并对监控模块的参数进行处理并将处理结果发送至操作模块，所述主控模块内嵌Windows系统，并预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，所述的主控模块的工作模式包括自动控制和人工控制。

本实施例中，所述监测模块中的环境温湿度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述环境温湿度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的环境温湿度的数据包发送至主控模块，主控模块通过补偿修正来计算真实的环境温湿度数值。

本实施例中，所述监测模块中的路面温度监测单元采用非接触式红外探头进行路面温度测量，所述路面温度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述路面温度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的路面温度的数据发送至主控模块，温度数据由串口或I2C通信方式输出至主控模块中，而后主控模块通过补偿修正来计算真实的路面温度数值。

本实施例中，所述监测模块中的车流量监测单元包括不少于两组，所述车流量监测单元采用车辆检测器进行车流量监测，车辆检测器检测模块共有四个埋地环形线圈，其中两个为前置线圈，另外两个为后置线圈，通过监测车辆通过时的线圈电感量变化，并将电感变化通过通信模块传送至主控模块进行处理，从而获得车辆的行车方向、车速信息。

本实施例中，所述监测模块中的能见度监测单元采用散射式能见度仪，散射式能见度仪的可耐受工作温度位于-50℃~50℃，所述能见度监测单元数量不少于两组，位于隧道内部的不同位置，所述能见度监测单元采用RS485串行通信协议将可见度数据通过通信单元传输至主控单元。

本实施例的工作方法如下：

通过监测模块中的环境温湿度监测单元、路面温度监测、车流量监测单元以及能见度监测单元，获取隧道内的环境温湿度、路面温度与车流量数据，而后经由通信单元把需要的数据发送到主控模块进行处理，主控模块的处理可根据其内部程序进行自动处理，通信单元可以采用总线进行有线传输或采用无线传输，而后，主控模块控制操作模块在其屏幕上显示相应的图案与文字，对于紧急状况，采用扬声器进行语音播报提醒驾驶人员。

其中，监测模块中各监测单元的工作原理以及与主控模块的通信方式如下：

对于车流量监测单元，由于车辆检测器的环形线圈分为前后两部分，当车辆分别通过两个线圈时，线圈的电感量将发生变化，当车经过前线圈时，车辆检测器可以获得车辆的行车方向以及所在车道，当车辆离开后方车道时，车辆检测器可以通过其内置的相关协议计算出车辆类型、车长、车速等相关数据，而后，车辆检测器将收集到的数据通过总线或无线网络传输给总控模块，而后，总控模块根据其上的公路隧道综合监控系统管理软件对收集到的数据进行处理，从而实时获得隧道内的车流量情况。

对于环境温湿度监测单元，采用普通商用的环境温湿度计，并在隧道出入口附近设置多个环境温湿度监测单元，每隔5分钟，多组环境温湿度监测单元将含有温湿度数据的数据包通过总线或无线传输发送给总控模块，而后，总控模块采用其内部公路隧道综合监控系统管理软件解析该数据包，并通过补偿修正计算获取真实的环境温湿度数值。

对于路面温度监测单元，采用非接触式红外温度探头，将非接触式红外温度探头设置为连续输出工作方式，通过串口或IC通信方式与主控模块相连。

对于能见度监测模块，要求采用的能见度检测仪在距离1km内精度位于±1%以内，能见度检测仪将获得的可见度通过串口通信或RS485通信传输至主控模块。

其中，主控模块中预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，软件采用目前的商业化公路隧道综合监控系统管理软件，主控模块接收到监测模块的各项数据后，对数据进行自动处理，并生成相关指令发送至操作模块，实现主控模块的自动控制，当隧道中发生事故或有其他紧急状况时，自动控制无法准确判断隧道状况时，由隧道维护人员控制主控系统发送相关指令到操作模块，从而实现主控模块的人工控制。

其中，操作模块显示的内容以及显示条件为：

在所有情况下，均在操作模块的LED屏幕和LCD屏幕上显示隧道内的温湿度，隧道内路面温度，以及隧道内能见度的实时值，并显示半小时内的通过汽车数目。

操作模块的交通指示灯提供三种信号，信号种类样式与普通高速路以及ETC收费站相同，其中正常通行指示灯为绿色箭头，禁止通行指示灯包括红色圆框和圆框内的X标记，限速标志为红色圆框和圆框内的红色数字。

当环境湿度大于95%，同时路面温度低于零度时，所有车道的交通指示灯显示限速30km/h，同时在LED屏幕或LCD屏幕上发出隧道内路面结冰预警信息。

当隧道中的能见度位于50m~100m时，所有车道的交通指示灯显示限速20km/h，当隧道中能见度低于50m时，所有车道交通指示灯显示禁止通行。

当隧道中发生交通事故、火灾时，操作模块接收到主控模块的指令后，对某些车道或全部车道采用禁止通行或限速标识。

实施例2：

请参阅图4，一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，包括监测模块、主控模块、通信模块、操作模块、电源模块，所述监测模块用于获取相关监测信息，所述主控模块接收监测模块信息并进行处理，所述通信模块用于工作人员与现场之前的信息互联，所述操作模块接受主控模块的信息并实施相关操作，所述电源模块用于为其他模块供能。

本实施例中，所述监测模块包括环境温湿度监测单元、车流量监测单元、路面温度监测单元、能见度监测单元，所述环境温湿度监测单元用于监测隧道内部的温湿度情况，所述车流量监测单元用于监测一定时间内通过的车辆数目以及种类，所述路面温度监测单元用于监测隧道内部道路表面的湿度值，所述能见度监测单元用于监测隧道口处的气象能见度。

本实施例中，所述通信模块包括有线通信单元与无线通信单元，所述有线通信单元包括总线，所述总线用于接收监测模块的各项数据并将其传送到主控模块，所述总线也用于接收主控模块的指令并将其发送到操作模块，所述无线通信单元包括2.4G无线传输设备或5G无线传输设备，用于将监测模块的数据传输至主控模块以及将主控模块指令发送至操作模块进行执行，所述无线操作模块还可包括红外遥控器，现场工作人员可以通过红外遥控器对操作模块的数据进行显示。

本实施例中，所述操作模块包括LED屏幕或LCD屏幕、交通指示灯、扬声器以及继电器，所述LED屏幕或LCD屏幕用于接收主控模块的指令并显示隧道内的空气温湿度、能见度、环境温湿度、路面温度、车流量信息以及其他交通提示信息，所述交通指示灯用于显示各个车道的当前状况，车道状况包括通行、禁行、限速，所述扬声器用来将重要的路况信息向驾驶员进行播报，所述继电器与主控单元相连，确保主控单元可以通过继电器关闭操作模块中LED屏幕或LCD屏幕、交通指示灯、扬声器。

本实施例中，所述电源模块包括蓄电池单元、电网单元、太阳能电池板单元、风力发电单元，所述在外部连接良好的情况下，采用电网对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，同时为蓄电池电源进行充电，当电网故障，无法通电，则采用蓄电池单元对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，所述太阳能电池板单元、风力发电单元持续为蓄电池单元进行供电。

本实施例中，所述主控模块采用普通PC机或嵌入式工控机，所述普通PC机或嵌入式工控机含有不少于五个RS485接口，不少于五个USB接口，所述普通PC机或嵌入式工控机用于接收来自监控模块的各项参数，并对监控模块的参数进行处理并将处理结果发送至操作模块，所述主控模块内嵌Windows系统，并预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，所述的主控模块的工作模式包括自动控制和人工控制。

本实施例中，所述监测模块中的环境温湿度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述环境温湿度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的环境温湿度的数据包发送至主控模块，主控模块通过补偿修正来计算真实的环境温湿度数值。

本实施例中，所述监测模块中的路面温度监测单元采用非接触式红外探头进行路面温度测量，所述路面温度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述路面温度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的路面温度的数据发送至主控模块，温度数据由串口或I2C通信方式输出至主控模块中，而后主控模块通过补偿修正来计算真实的路面温度数值。

本实施例中，所述监测模块中的车流量监测单元包括不少于两组，所述车流量监测单元采用车辆检测器进行车流量监测，车辆检测器检测模块共有四个埋地环形线圈，其中两个为前置线圈，另外两个为后置线圈，通过监测车辆通过时的线圈电感量变化，并将电感变化通过通信模块传送至主控模块进行处理，从而获得车辆的行车方向、车速信息。

本实施例中，所述监测模块中的能见度监测单元采用散射式能见度仪，散射式能见度仪的可耐受工作温度位于-50℃~50℃，所述能见度监测单元数量不少于两组，位于隧道内部的不同位置，所述能见度监测单元采用RS485串行通信协议将可见度数据通过通信单元传输至主控单元。

本实施例的工作方法如下：

通过监测模块中的环境温湿度监测单元、路面温度监测、车流量监测单元以及能见度监测单元，获取隧道内的环境温湿度、路面温度与车流量数据，而后经由通信单元把需要的数据发送到主控模块进行处理，主控模块的处理可根据其内部程序进行自动处理，通信单元可以采用总线进行有线传输或采用无线传输，而后，主控模块控制操作模块在其屏幕上显示相应的图案与文字，对于紧急状况，采用扬声器进行语音播报提醒驾驶人员。

其中，监测模块中各监测单元的工作原理以及与主控模块的通信方式如下：

对于车流量监测单元，由于车辆检测器的环形线圈分为前后两部分，当车辆分别通过两个线圈时，线圈的电感量将发生变化，当车经过前线圈时，车辆检测器可以获得车辆的行车方向以及所在车道，当车辆离开后方车道时，车辆检测器可以通过其内置的相关协议计算出车辆类型、车长、车速等相关数据，而后，车辆检测器将收集到的数据通过总线或无线网络传输给总控模块，而后，总控模块根据其上的公路隧道综合监控系统管理软件对收集到的数据进行处理，从而实时获得隧道内的车流量情况。

对于环境温湿度监测单元，采用普通商用的环境温湿度计，并在隧道出入口附近设置多个环境温湿度监测单元，每隔5分钟，多组环境温湿度监测单元将含有温湿度数据的数据包通过总线或无线传输发送给总控模块，而后，总控模块采用其内部公路隧道综合监控系统管理软件解析该数据包，并通过补偿修正计算获取真实的环境温湿度数值。

对于路面温度监测单元，采用非接触式红外温度探头，将非接触式红外温度探头设置为连续输出工作方式，通过串口或IC通信方式与主控模块相连。

对于能见度监测模块，要求采用的能见度检测仪在距离1km内精度位于±1%以内，能见度检测仪将获得的可见度通过串口通信或RS485通信传输至主控模块。

其中，主控模块中预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，软件采用目前的商业化公路隧道综合监控系统管理软件，主控模块接收到监测模块的各项数据后，对数据进行自动处理，并生成相关指令发送至操作模块，实现主控模块的自动控制，当隧道中发生事故或有其他紧急状况时，自动控制无法准确判断隧道状况时，由隧道维护人员控制主控系统发送相关指令到操作模块，从而实现主控模块的人工控制。

其中，操作模块显示的内容以及显示条件为：

在所有情况下，均在操作模块的LED屏幕和LCD屏幕上显示隧道内的温湿度，隧道内路面温度，以及隧道内能见度的实时值，并显示半小时内的通过汽车数目。

操作模块的交通指示灯提供三种信号，信号种类样式与普通高速路以及ETC收费站相同，其中正常通行指示灯为绿色箭头，禁止通行指示灯包括红色圆框和圆框内的X标记，限速标志为红色圆框和圆框内的红色数字。

当环境湿度大于95%，同时路面温度低于零度时，所有车道的交通指示灯显示限速30km/h，同时在LED屏幕或LCD屏幕上发出隧道内路面结冰预警信息，并同时通过扬声器进行播报，提醒驾驶人员注意。

当隧道中的能见度位于50m~100m时，所有车道的交通指示灯显示限速20km/h，当隧道中能见度低于50m时，所有车道交通指示灯显示禁止通行，并同时通过扬声器进行播报，提醒驾驶人员注意。

当隧道中发生交通事故、火灾时，操作模块接收到主控模块的指令后，对某些车道或全部车道采用禁止通行或限速标识，并同时通过扬声器进行播报，提醒驾驶人员注意。

本实施例中，在该系统的操作模块中添加了一个继电器，且继电器与主控模块相连，从而确保当操作模块中的显示屏，信号灯或扬声器出现工作故障或其他情况时，主控模块可以通过继电器关闭操作模块，从而避免操作模块中的显示屏，信号灯或扬声器的错误显示对驾驶人员造成误导乃至引发事故。

实施例3：

请参阅图5，一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，包括监测模块、主控模块、通信模块、操作模块、电源模块，所述监测模块用于获取相关监测信息，所述主控模块接收监测模块信息并进行处理，所述通信模块用于工作人员与现场之前的信息互联，所述操作模块接受主控模块的信息并实施相关操作，所述电源模块用于为其他模块供能。

本实施例中，所述监测模块包括环境温湿度监测单元、车流量监测单元、路面温度监测单元、能见度监测单元，所述环境温湿度监测单元用于监测隧道内部的温湿度情况，所述车流量监测单元用于监测一定时间内通过的车辆数目以及种类，所述路面温度监测单元用于监测隧道内部道路表面的湿度值，所述能见度监测单元用于监测隧道口处的气象能见度。

本实施例中，所述通信模块包括有线通信单元与无线通信单元，所述有线通信单元包括总线，所述总线用于接收监测模块的各项数据并将其传送到主控模块，所述总线也用于接收主控模块的指令并将其发送到操作模块，所述无线通信单元包括2.4G无线传输设备或5G无线传输设备，用于将监测模块的数据传输至主控模块以及将主控模块指令发送至操作模块进行执行，所述无线操作模块还可包括红外遥控器，现场工作人员可以通过红外遥控器对操作模块的数据进行显示。

本实施例中，所述操作模块包括LED屏幕或LCD屏幕、交通指示灯、扬声器以及交通广播，所述LED屏幕或LCD屏幕用于接收主控模块的指令并显示隧道内的空气温湿度、能见度、环境温湿度、路面温度、车流量信息以及其他交通提示信息，所述交通指示灯用于显示各个车道的当前状况，车道状况包括通行、禁行、限速，所述扬声器用来将重要的路况信息向驾驶员进行播报，所述交通广播使用当地的交通广播频率发射信息，将隧道内的状况信息通过交通广播及时发出，当驾驶人员收听交通广播时，可以提前接收到隧道处的交通状况，当隧道中路况较差或封闭时，驾驶人员可以提前做出减速或更换路线等相关操作，从而提高驾驶的安全性并节省驾驶人员的时间。

本实施例中，所述电源模块包括蓄电池单元、电网单元、太阳能电池板单元、风力发电单元，所述在外部连接良好的情况下，采用电网对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，同时为蓄电池电源进行充电，当电网故障，无法通电，则采用蓄电池单元对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，所述太阳能电池板单元、风力发电单元持续为蓄电池单元进行供电。

本实施例中，所述主控模块采用普通PC机或嵌入式工控机，所述普通PC机或嵌入式工控机含有不少于五个RS485接口，不少于五个USB接口，所述普通PC机或嵌入式工控机用于接收来自监控模块的各项参数，并对监控模块的参数进行处理并将处理结果发送至操作模块，所述主控模块内嵌Windows系统，并预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，所述的主控模块的工作模式包括自动控制和人工控制。

本实施例中，所述监测模块中的环境温湿度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述环境温湿度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的环境温湿度的数据包发送至主控模块，主控模块通过补偿修正来计算真实的环境温湿度数值。

本实施例中，所述监测模块中的路面温度监测单元采用非接触式红外探头进行路面温度测量，所述路面温度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处，所述路面温度监测单元每隔固定的时间，通过通信模块将带有不同车道位置的路面温度的数据发送至主控模块，温度数据由串口或I2C通信方式输出至主控模块中，而后主控模块通过补偿修正来计算真实的路面温度数值。

本实施例中，所述监测模块中的车流量监测单元包括不少于两组，所述车流量监测单元采用车辆检测器进行车流量监测，车辆检测器检测模块共有四个埋地环形线圈，其中两个为前置线圈，另外两个为后置线圈，通过监测车辆通过时的线圈电感量变化，并将电感变化通过通信模块传送至主控模块进行处理，从而获得车辆的行车方向、车速信息。

本实施例中，所述监测模块中的能见度监测单元采用散射式能见度仪，散射式能见度仪的可耐受工作温度位于-50℃~50℃，所述能见度监测单元数量不少于两组，位于隧道内部的不同位置，所述能见度监测单元采用RS485串行通信协议将可见度数据通过通信单元传输至主控单元。

本实施例的工作方法如下：

通过监测模块中的环境温湿度监测单元、路面温度监测、车流量监测单元以及能见度监测单元，获取隧道内的环境温湿度、路面温度与车流量数据，而后经由通信单元把需要的数据发送到主控模块进行处理，主控模块的处理可根据其内部程序进行自动处理，通信单元可以采用总线进行有线传输或采用无线传输，而后，主控模块控制操作模块在其屏幕上显示相应的图案与文字，对于紧急状况，采用扬声器进行语音播报提醒驾驶人员。

其中，监测模块中各监测单元的工作原理以及与主控模块的通信方式如下：

对于车流量监测单元，由于车辆检测器的环形线圈分为前后两部分，当车辆分别通过两个线圈时，线圈的电感量将发生变化，当车经过前线圈时，车辆检测器可以获得车辆的行车方向以及所在车道，当车辆离开后方车道时，车辆检测器可以通过其内置的相关协议计算出车辆类型、车长、车速等相关数据，而后，车辆检测器将收集到的数据通过总线或无线网络传输给总控模块，而后，总控模块根据其上的公路隧道综合监控系统管理软件对收集到的数据进行处理，从而实时获得隧道内的车流量情况。

对于环境温湿度监测单元，采用普通商用的环境温湿度计，并在隧道出入口附近设置多个环境温湿度监测单元，每隔5分钟，多组环境温湿度监测单元将含有温湿度数据的数据包通过总线或无线传输发送给总控模块，而后，总控模块采用其内部公路隧道综合监控系统管理软件解析该数据包，并通过补偿修正计算获取真实的环境温湿度数值。

对于路面温度监测单元，采用非接触式红外温度探头，将非接触式红外温度探头设置为连续输出工作方式，通过串口或IC通信方式与主控模块相连。

对于能见度监测模块，要求采用的能见度检测仪在距离1km内精度位于±1%以内，能见度检测仪将获得的可见度通过串口通信或RS485通信传输至主控模块。

其中，主控模块中预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，软件采用目前的商业化公路隧道综合监控系统管理软件，主控模块接收到监测模块的各项数据后，对数据进行自动处理，并生成相关指令发送至操作模块，实现主控模块的自动控制，当隧道中发生事故或有其他紧急状况时，自动控制无法准确判断隧道状况时，由隧道维护人员控制主控系统发送相关指令到操作模块，从而实现主控模块的人工控制。

其中，操作模块显示的内容以及显示条件为：

在所有情况下，均在操作模块的LED屏幕和LCD屏幕上显示隧道内的温湿度，隧道内路面温度，以及隧道内能见度的实时值，并显示半小时内的通过汽车数目。

操作模块的交通指示灯提供三种信号，信号种类样式与普通高速路以及ETC收费站相同，其中正常通行指示灯为绿色箭头，禁止通行指示灯包括红色圆框和圆框内的X标记，限速标志为红色圆框和圆框内的红色数字。

当环境湿度大于95%，同时路面温度低于零度时，所有车道的交通指示灯显示限速30km/h，同时在LED屏幕或LCD屏幕上发出隧道内路面结冰预警信息，并同时通过扬声器进行播报，提醒驾驶人员注意。

当隧道中的能见度位于50m~100m时，所有车道的交通指示灯显示限速20km/h，当隧道中能见度低于50m时，所有车道交通指示灯显示禁止通行，并同时通过扬声器进行播报，提醒驾驶人员注意。

当隧道中发生交通事故、火灾时，操作模块接收到主控模块的指令后，对某些车道或全部车道采用禁止通行或限速标识，并同时通过扬声器进行播报，提醒驾驶人员注意。

本实施例的操作模块不仅仅限于在隧道附近进行提醒，特别是当隧道中禁止通行时，如果仅仅在隧道附近进行交通指示灯或扬声器提醒，往往会由于信息通知不及时，从而导致隧道口附近车辆大量堵塞，浪费驾驶人员的宝贵时间，为了解决上述问题，进行如下改进，具体：

当路面出现结冰，或隧道中发生交通事故或火灾时，通过交通广播将隧道内的交通状况进行播报，尤其是对隧道内限速或禁止通行状况进行播报，从而提醒驾驶人员注意交通安全或提早选择其他线路，以避免当驾驶人员到达隧道附近，再进行掉头切换线路花费的大量时间。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，包括监测模块、主控模块、通信模块、操作模块、电源模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述监测模块包括环境温湿度监测单元、车流量监测单元、路面温度监测单元、能见度监测单元，所述环境温湿度监测单元用于监测隧道内部的温湿度情况，所述车流量监测单元用于监测一定时间内通过的车辆数目以及种类，所述路面温度监测单元用于监测隧道内部道路表面的湿度值，所述能见度监测单元用于监测隧道口处的气象能见度。

3.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述通信模块包括有线通信单元与无线通信单元，所述有线通信单元包括总线，所述无线通信单元包括2.4G无线传输设备或5G无线传输设备。

4.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述操作模块位于隧道双端入口处，所述操作模块包括LED屏幕或LCD屏幕、交通指示灯、扬声器等。

5.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述电源模块包括蓄电池单元、电网单元、太阳能电池板单元、风力发电单元，所述在外部连接良好的情况下，采用电网对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，同时为蓄电池电源进行充电，当电网故障，无法通电，则采用蓄电池单元对监测模块、主控模块、通信模块、操作模块进行供电，所述太阳能电池板单元、风力发电单元持续为蓄电池单元进行供电。

6.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述主控模块采用普通PC机或嵌入式工控机，所述普通PC机或嵌入式工控机含有不少于五个RS485接口，不少于五个USB接口，所述普通PC机或嵌入式工控机用于接收来自监控模块的各项参数，并对监控模块的参数进行处理并将处理结果发送至操作模块，所述主控模块内嵌Windows系统，并预安装有公路隧道综合监控系统管理软件，所述的主控模块的工作模式包括自动控制和人工控制。

7.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述监测模块中的环境温湿度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处。

8.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述监测模块中的路面温度监测单元采用非接触式红外探头进行路面温度测量，所述路面温度监测单元不少于六组，分别位于隧道出入口的不同车道处。

9.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述监测模块中的车流量监测单元包括不少于两组，所述车流量监测单元采用车辆检测器进行车流量监测。

10.根据权利要求1所述的一种用于隧道路段交通管理的计算机监控系统，其特征在于：所述监测模块中的能见度监测单元采用散射式能见度仪，所述能见度监测单元数量不少于两组，位于隧道内部的不同位置。

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