CN111862603A - 一种智慧城市高速路网监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智慧城市高速路网监控系统，包括：数据采集层、数据传输层和数据处理层；数据采集层对高速路网的道路现场数据进行采集，通过数据传输层将采集的道路现场数据发送到数据处理层进行监控、分析处理；数据传输层通过无线自组网设备完成道路现场数据到数据处理层的数据传输；数据处理层包括云计算平台和管理终端，云计算平台接收道路现场数据后对其进行监控和管理，供管理终端访问均计算平台获取相应的高速路网监控信息。本发明基于无人机和监测车的数据采集能够有助于覆盖高速路网的各个区域，实现对高速路网信息监控的全面覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及城市路网监控技术领域，特别是一种智慧城市高速路网监控系统。
背景技术
如今，随着智慧城市的发展，高速路网的监控成为了智慧城市发展不可或缺的一部分；
现有技术中，对高速路网道路现场的监控通常是依靠设置在高速公路两旁的路侧监控设备来完成，通过在路侧监控设备设置各种类型的传感器来感知高速公路的情况，同时将感知到的数据定点发送到管理终端进行监控。但是上述方式存在难以覆盖整个高速，特别是针对一些难以设置路侧监控设备的地形，因此导致了对高速路网整体监控的效果存在缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种智慧城市高速路网监控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提出一种智慧城市高速路网监控系统，包括：数据采集层、数据传输层和数据处理层；
数据采集层对高速路网的道路现场数据进行采集，通过数据传输层将采集的道路现场数据发送到数据处理层进行监控、分析处理；
其中，数据采集层包括无人机采集节点，路边采集节点和监测车采集节点，分别通过基于无人机、路边监测装置和监测车对高速路网道路现场数据进行采集；
数据传输层通过无线自组网设备完成道路现场数据到数据处理层的数据传输；
数据处理层包括云计算平台和管理终端，云计算平台接收道路现场数据后对其进行监控和管理，供管理终端访问均计算平台获取相应的高速路网监控信息。
在一种实施方式中，无人机采集节点包括搭载有高清摄像头和环境传感器的无人机；
在一种实施方式中，路边采集节点包括设置在高速道路两旁的路侧采集装置，该路侧采集装置上搭载有高清摄像头和环境传感器；
在一种实施方式中，监测车采集节点包括搭载有高清摄像头和环境传感器的巡逻车辆。
在一种实施方式中，云计算平台根据获取的道路现场数据实时监测高速路网的交通状态；当监测到存在异常时向管理终端发出报警信息。
在一种实施方式中，无人机采集节点，路边采集节点和监测车采集节点均具备中继节点转发功能。
在一种实施方式中，数据采集层中还包含设置在高速路网中的汇聚节点；数据采集层中的采集节点将采集的道路现场数据通过一跳或多跳的传输方式传输到汇聚节点，由汇聚节点收集和融合采集节点获取的道路现场数据后，周期性地发送到云计算平台。
本发明的有益效果为：
1)数据采集层中通过设置无人机采集节点，路边采集节点和监测车采集节点对高速路网覆盖区域的道路现场数据进行采集，基于无人机和监测车的数据采集能够有助于覆盖高速路网的各个区域，实现对高速路网信息监控的全面覆盖。
2)相比于传统的由采集节点将采集到的数据直接上传到云计算平台的数据传输方式，本发明系统中通过无线自组网的方式进行数据传输，能够有助于减少整个高速路网监控系统的针对数据传输的整体耗能。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的框架结构图。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1，其示出一种智慧城市高速路网监控系统，包括：数据采集层1、数据传输层2和数据处理层3；
数据采集层1对高速路网的道路现场数据进行采集，通过数据传输层2将采集的道路现场数据发送到数据处理层3进行监控、分析处理；
其中，数据采集层1包括无人机采集节点11，路边采集节点12和监测车采集节点13，分别通过基于无人机、路边监测装置和监测车对高速路网道路现场数据进行采集；
数据传输层2通过无线自组网设备完成道路现场数据到数据处理层3的数据传输；
数据处理层3包括云计算平台31和管理终端32，云计算平台31接收道路现场数据后对其进行监控和管理，供管理终端32访问均计算平台获取相应的高速路网监控信息。
上述实施方式中，数据采集层1中通过设置无人机采集节点11，路边采集节点12和监测车采集节点13对高速路网覆盖区域的道路现场数据进行采集，基于无人机和监测车的数据采集能够有助于覆盖高速路网的各个区域，实现对高速路网信息监控的全面覆盖。
相比于传统的由采集节点将采集到的数据直接上传到云计算平台31的数据传输方式，本发明系统中通过无线自组网的方式进行数据传输，能够有助于减少整个高速路网监控系统的针对数据传输的整体耗能。
在一种实施方式中，无人机采集节点11包括搭载有高清摄像头和环境传感器的无人机；
在一种实施方式中，路边采集节点12包括设置在高速道路两旁的路侧采集装置，该路侧采集装置上搭载有高清摄像头和环境传感器。
在一种实施方式中，监测车采集节点13包括搭载有高清摄像头和环境传感器的巡逻车辆。
在一种实施方式中，云计算平台31根据获取的道路现场数据实时监测高速路网的交通状态；当监测到存在异常时向管理终端32发出报警信息。
在一种实施方式中，环境传感器包括温度传感器、光照传感器、湿度传感器等，用于采集道路现场不同的环境数据。
在一种实施方式中，无人机采集节点11，路边采集节点12和监测车采集节点13均具备中继节点转发功能，通过无人机采集节点11，路边采集节点12和监测车采集节点13实现高速路网区域监测和数据通信的全面覆盖。
在一种实施方式中，数据采集层1中还包含设置在高速路网中的汇聚节点；数据采集层1中的采集节点将采集的道路现场数据通过一跳或多跳的传输形式传输到汇聚节点，由汇聚节点收集和融合采集节点获取的道路现场数据后，周期性地发送到云计算平台31。
其中上述据采集层中的采集节点包括人机采集节点，路边采集节点12和监测车采集节点13的全部或部分，本领域技术人员应当理解，在实际的操作过程中，其具体采集节点包括其中的哪几种类或者全部种类可以根据需要进行设计，其均落入本申请上述提出的技术方案的范围中。
在一种实施方式中，数据采集层1中的各采集节点还实时采集自身的定位信息以及移动速度信息。
在一种实施方式中，数据采集层1中的各采集节点接收汇聚节点的定位信息，采集节点根据自身的定位信息和汇聚节点的定位信息进行判断，如果采集节点与汇聚节点的距离超过该采集节点的一跳通信距离，则该采集节点通过一跳通信的方式直接将其获取的道路现场数据发送到汇聚节点；如果采集结点与汇聚节点的距离不超过该采集节点的一跳通信距离，则该采集节点从其邻居节点中选取一个中继节点，并通过该中继节点通过多跳通信的方式将其获取的道路现场数据发送到汇聚节点。
在一种实施方式中，其中采集节点从其邻居节点中选取一个中继节点，包括：
采集节点周期性地将自身的状态信息进行广播，同时自身也接收由器邻居节点广播的邻居节点的状态信息；其中状态信息包括采集节点的一跳通信距离、定位信息、速度信息、剩余能量信息等；
根据邻居节点的状态信息，分别获取邻居节点的中继评估参数，其中采用的中继评估参数获取函数为：
式中，Yi表示第i个邻居节点的中继评估参数，其中i＝1，2，...，i，...I，I表示邻居节点的总数；Ei表示第i个邻居节点的当前剩余能量，Li表示第i个邻居节点的一跳通信距离，L′i表示第i个邻居节点距其最近的汇聚节点之间的距离，vi表示第i个邻居节点的移动速度，v′表示设定的移动速度阈值，其中v′的取值为[30，60]km/h；f(vi，v′)表示对决函数，当vi＞v′时，f(vi，v′)的取值为0；当vi≤v′时，f(vi，v′)的取值为1；α1、α2分别表示设定的调节因子，其中α1、α2＞0，α1+α2＝1；
根据邻居节点的中继评估参数，从中选取中级评估参数最大的邻居节点作为中继节点。
上述实施方式中，针对采集结点在距离汇聚节点的距离超出了一跳通信范围的情况下，需要通过借助中继节点来进行多跳通信，通过上述间接通信的方式将数据传输到汇聚节点。其中提出了一种中继节点的选取技术方案，其中以节点的当前状态信息作为依据，特别引入了节点速度作为重要的评价依据，针对无人机采集结点或者监测车采集节点13在实际工作的过程中可能会存在移动速度过快，从而导致其对数据收发的质量和稳定度下降的情况，因此加入了采集结点的移动速度作为参数综合评价采集节点作为中继节点的性能，能够保证在中继节点选取时，能够保证多跳数据传输的质量和效果。同时也有助于降低了整个监控系统的数据传输耗能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种智慧城市高速路网监控系统，其特征在于，包括：数据采集层、数据传输层和数据处理层；
所述数据采集层对高速路网的道路现场数据进行采集，通过数据传输层将采集的道路现场数据发送到数据处理层进行监控、分析处理；
其中，所述数据采集层包括无人机采集节点，路边采集节点和监测车采集节点，分别通过基于无人机、路边监测装置和监测车对高速路网道路现场数据进行采集；
所述数据传输层通过无线自组网设备完成道路现场数据到数据处理层的数据传输；
所述数据处理层包括云计算平台和管理终端，云计算平台接收所述道路现场数据后对其进行监控和管理，供管理终端访问均计算平台获取相应的高速路网监控信息。
2.根据权利要求1所述的一种智慧城市高速路网监控系统，其特征在于，所述无人机采集节点包括搭载有高清摄像头和环境传感器的无人机；
所述路边采集节点包括设置在高速道路两旁的路侧采集装置，该路侧采集装置上搭载有高清摄像头和环境传感器；
所述监测车采集节点包括搭载有高清摄像头和环境传感器的巡逻车辆。
3.根据权利要求1所述的一种智慧城市高速路网监控系统，其特征在于，所述云计算平台根据获取的道路现场数据实时监测高速路网的交通状态；当监测到存在异常时向管理终端发出报警信息。
4.根据权利要求1所述的一种智慧城市高速路网监控系统，其特征在于，所述无人机采集节点，路边采集节点和监测车采集节点均具备中继节点转发功能。
5.根据权利要求1所述的一种智慧城市高速路网监控系统，其特征在于，所述数据采集层中还包含设置在高速路网中的汇聚节点；数据采集层中的采集节点将采集的道路现场数据通过一跳或多跳的传输方式传输到汇聚节点，由汇聚节点收集和融合采集节点获取的道路现场数据后，周期性地发送到云计算平台。
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Publications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112530132A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 深圳市联正通达科技有限公司 | 一种基于云计算服务的智能消防管控系统 |
| CN112820109A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-05-18 | 林安齐 | 一种道路巡检安全预警方法及系统 |
| CN115695720A (zh) * | 2022-09-13 | 2023-02-03 | 触景无限科技（北京）有限公司 | 一种智慧城市道路智能监控方法、装置及电子设备 |
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