CN111989724A - 用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置，其包括多个传感器元件，其中传感器元件沿着道路的至少一个区段布置。传感器元件各自包括具有用于固定的下侧部以及上侧部的壳体。此外，设置至少一个传感器用于探测测量变量，其中该传感器连接至设置在壳体中、特别是对所获取的测量变量进行自主评估的评估装置。评估装置被设计成使得可以根据所探测的测量变量来确定事件和/或状况。

Description

用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置
技术领域
本发明涉及一种用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置以及一种用于使用这种装置监控道路、基础设施和交通的状况的方法。
背景技术
在已知的道路监控系统中，设置有少量传感器，这些传感器沿着道路彼此以相对较大的间距布置，并且通常仅探测是否存在车辆。以这种方式获取的信息被传输到公共和中央控制器，其借助于所获取的数据来控制信息板等，从而例如使所允许的最大速度适应所探测到的交通密度。
缺点是，由于传感器的数量少并且传感器之间的距离相对较大，单个传感器的故障就可能已经导致整个道路监控系统不再可用。中央控制器的故障也直接导致整个道路监控系统故障。此外，道路监控系统实际获取用于对道路监控系统探测到的道路区段内的交通进行控制的数据。然而，例如对于大规模的交通控制，不对所获取的信息进行传输，或者这种交通控制必须由相关人员手动执行。
发明内容
本发明的目的是提供一种可靠且多功能的用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置。
上述目的通过根据权利要求1的一种用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置以及根据权利要求9的一种用于监控道路、基础设施和交通的状况的方法来实现。
根据本发明的用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置包括多个传感器元件。传感器元件沿着道路或车道的至少一个区段布置。道路或车道特别是高速公路、在两个方向或多个方向上引导交通的双车道道路，但也可以是另外的道路，例如穿城公路、公路、联邦公路等。道路或车道也可以是停车空间、停车场或地下停车场。每个传感器元件具有壳体，该壳体具有特别是用于固定到固定的结构上的下侧部以及上侧部。传感器元件还包括用于获取测量参数的至少一个传感器。传感器可以设置在壳体内部、部分设置在壳体外部或完全设置在壳体外部。各个传感器元件特别是结构不同。然而，各个传感器元件优选是相同的。
至少一个传感器优选连接至设置在壳体中、特别是用于所获取的测量参数的自主评估的评估装置。因此，由评估装置进行的评估特别是在不将所获取的测量参数传输到外部或中央控制装置的情况下进行。评估装置被设计成使得可以根据所获取的测量参数来确定事件和/或状况。因此，事件或状况由相应的传感器元件本身确定。不需要传输所获取的测量参数。因此，提供了故障保险的道路监控系统，因为在传感器元件发生故障时，道路监控系统由于多个独立的传感器元件而仍然保持运行。此外，不需要故障会导致装置故障的中央控制。替代地或补充地，传感器元件被设计为用于在没有预先评估的情况下传输测量参数，其中可以根据一个或多个传感器元件的测量参数来确定事件和/或状况。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件被构造为直接固定在路面上。替代地，至少一个、多个或所有传感器元件可以设置在交通基础设施的环境中。该环境被定义为沿着交通基础设施延伸的区域。然而，只要传感器元件和/或车辆和飞机之间始终可以进行适当的交互，该区域就不需要直接邻接交通基础设施而是也可以与交通基础设施间隔开。例如，该区域可以通过建筑结构(隔音壁)与交通基础设施隔开。替代地，可以设置适配器元件或适配器板，借助于此将相应的传感器元件固定在道路上或道路处。替代地，相应的传感器元件也可以固定到建筑物墙壁、防撞栏、反射器柱、雪杆、混凝土引导壁或隔音壁或专门为此目的开发的固定系统上。优选地，在此再次设置适配器元件或适配器板，借助于此将相应的传感器元件固定至其中一个前述结构。由于适配器元件或适配器板，可以实现安全的固定，但是也保证了例如出于维护目的的快速更换。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括太阳能电池，其中太阳能电池设置在壳体的上侧部或侧表面处，特别是跨过整个表面。替代地或补充地，至少一个、多个或所有传感器元件具有用于储存电能的电池。太阳能电池和/或电池能够为相应的传感器元件提供持久且自给自足的电源。因此，各个传感器元件、并且因此所述装置几乎不需要维护。
优选地，设置特别故障安全的有线电源。该有线电源可以设置为补充或替代太阳能电池。
传感器元件和有线电源之间的耦合优选借助于感应能量发送器来建立。这在传感器元件被模块化地构造并且例如借助于适配器被固定到交通基础设施上的情况下是有利的。在这种情况下，适配器可以包括第一感应线圈，并且相应的传感器元件可以包括第二感应线圈，使得可以将能量从第一感应线圈传送至第二感应线圈。因此，在安装传感器元件时省去了复杂的布线。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括能量模块，该能量模块用于通过振动、空气运动等生成能量以向一个或多个传感器元件供应能量。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括反射器元件或连接至反射器元件。反射器元件特别地设置在壳体的上侧部处。反射器元件特别地包括一个反射表面，其至少部分地指向行驶方向或与行驶方向相反。替代地或补充地，反射器元件设置成朝向下半部空间和/或上半部空间进行反射。来自可见光谱和/或不可见光谱的入射光(例如，红外或紫外线)在反射面上被反射器元件反射，从而确保了车辆在黑暗中不借助于电力进行引导。反射器元件特别是可拆卸地连接至相应的传感器元件，并且可以通过插头连接、磁性连接、粘合剂粘接、尼龙搭扣连接、卡扣配合连接或螺钉连接而连接至壳体。反射器元件特别地包括不同的颜色。反射表面特别是由反射箔或反射色形成，但是优选由玻璃反射器形成。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括其中一种以下传感器类型作为传感器：
·温度传感器，用于探测温度；
·湿度传感器，用于探测空气湿度；
·气压传感器，用于探测气压，其中所述气压可以是由于天气情况产生的静态气压以及由经过的车辆或风产生的动态气压；
·运动传感器，用于探测运动，例如探测车辆、道路附近的人或道路附近的(野生)动物的运动，其中运动传感器可以被构造为红外传感器、超声波传感器、LIDAR(光探测和测距)或雷达，其中运动传感器特别适于探测经过的车辆的速度；
·降水传感器，用于探测降水；
·风速计，用于探测风速；
·亮度传感器，用于探测光照，例如太阳辐射和太阳高度，以及探测车辆的前灯；
·电流表和/或电压表，用于确定通过光照使所设置的太阳能电池生成的电力或电压或一般来说所生成的能量，或者用于测量传感器元件的组件的耗电量；
·加速度传感器，用于探测加速度和振动，例如由附近的经过的车辆或人或野生动物以及由地震活动或异常情况引起的加速度和振动；
·取向传感器，用于探测传感器元件的取向；
·磁场传感器，用于探测例如经过的车辆对传感器元件处设置的磁场的变化影响；
·探测装置，其连接至通信装置的接收机构，用于探测无线电信号和借助于无线电信号传送的延迟时间；
·位置传感器，用于确定相应的传感器元件的位置，例如借助于卫星导航GNSS，例如GPS、Galileo、北斗、GLONASS等；
·探测车辆、人或野生动物的存在的传感器，其中所述传感器例如被构造为红外传感器、超声波传感器、运动传感器、电感或电容传感器、霍尔传感器、LIDAR或雷达；
·麦克风，用于探测由降水、经过的车辆、动物或人引起的声波，以及用于声学探测事故；
·摄像机以及光学传感器，用于视觉探测事件和状况；
·声音等级传感器，用于探测例如由交通产生的声音的等级，从而可以特别是根据欧盟指令2002/49/EG进行全面的声音等级测量；
·用于探测空气质量、例如用于确定颗粒物、臭氧、氮氧化物、硫化氢等的传感器；
·用于探测化学物质的传感器，其中所述化学物质例如是从车辆逸出的操作材料、逸出的危险货物负载或火灾产生的化学物质。由于与天气相关的盐的喷洒，化学物质也可能是道路上的盐分。
一个、多个或所有传感器元件特别包括一个以上的所述传感器。可以根据相应的应用选择提供的传感器类型，从而提供了一种用于监控道路、基础设施和交通的状况的多功能装置。各个传感器元件可以不同地或全都相同地配置。
优选地，在相应的传感器元件的相对两侧上设置至少两个、特别是相同的传感器。特别地，第一侧指向行驶方向，而相对侧与行驶方向相反。相应的传感器元件优选在所有四个侧面上包括特别是相同的传感器。因此，能够已经通过传感器元件接收空间分布，或者在考虑到测量参数的空间分布的时间进程的情况下接收事件或状况的另外的指示。特别优选的是，所述传感器是压力传感器或麦克风，其设置在传感器元件的至少两个相对的侧面上，尤其是设置在所有四个侧面上。因此，通过探测到的声源的位置可以实现空间分辨率。此外，所探测到的车辆噪声的时间进程可以用于推断出事故、在错误的行驶方向上驾驶的车辆(“魔鬼司机(ghost driver)”)、发动机损坏、轮胎损坏等的车辆以及相应的车速。以这种方式探测到的噪声还可以用于推断其他事件，例如倒下的树木等。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括警告装置，其中警告装置连接至评估装置并且在指定的事件或状况的情况下生成警告。该警告特别可以是光学警告，例如为一个或多个LED或其他光源的形式，或者是声学警告音。因此，可以向经过的车辆或道路附近的人发出警告，或者可以向到来的急救人员传递警告信息。声学或视觉警告也可用于有效地吓跑野生动物和/或自由放养动物。根据探测到的事件或状况生成警告的类型。特别是由与生成警告的传感器元件不同的传感器元件探测到的事件或状况。探测事件或状况的传感器元件不必与生成警告的传感器元件相同。因此，可以预先警告正在靠近的车辆免受所探测到的危险等。例如，如果通过传感器元件在道路附近探测到野生动物或自由放养动物，则在事件发生前至少100m处通过传感器警告交通，其中该指定距离不应理解为是限制性的，而是可以根据交通参与者的常规速度进行调整，尤其是借助于预期的车辆停止距离进行选择。然而，同时，已经探测到野生动物或自由放养动物的传感器元件以及可能直接相邻的传感器元件可以借助于警告音或闪光灯将野生动物吓跑。
优选地，一个以上的并且特别是所有传感器元件包括用于在传感器元件之间建立第一种、特别是无线通信连接的通信装置。该通信装置适于将一个或多个传感器元件的状态信息和/或传感器元件的事件和/或状况传送至下一传感器元件。因此，形成用于沿着传感器元件并借助于传感器元件来传送状态信息、事件或状况的通信网络。因此，不再需要将独立的传感器元件连接至公共控制器或接收站。在传感器元件发生故障时，数据仍在通信网络中传输。所获取的数据借助于第一无线通信连接进行的传输也可以一直进行到例如连接至中央控制器等的传感器元件。还可以通过第一无线通信连接传输所获取的测量参数，以通过公共评估装置和/或设置在其中一个传感器元件中的评估装置对所获取的测量参数进行联合评估。第一无线通信连接特别是通过Zig-Bee、蓝牙、NFC、WiFi、WLAN或相当的无线电技术、特别是作为次GHz无线电传输建立的无线通信连接。替代地，第一通信连接是有线的，使得通过合适的数据线缆在各个连接的传感器元件之间分别传送或交换所需的数据。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括用于在传感器元件与云服务器或网关之间建立第二种、特别是无线通信连接的通信装置。该通信装置适于传送一个或多个传感器元件的状态信息和/或状况和/或事件。替代地或补充地，也可以将测量参数本身传送至云服务器或网关，使得可用数据的用户可以根据个人需求评估所述测量参数。因此，所述装置借助于第二无线通信连接至云服务器。例如，状态信息、测量参数、事件或状况由云服务器获取，并作为云数据挖掘的一部分可供另外的用户使用。第二无线通信连接特别地通过GSM、3G、4G、5G或另一代、WLAN建立，或者与第一无线通信连接相同。每一个本发明的传感器元件都可以建立与云服务器或网关之间的第二无线通信连接，这产生高的故障安全性。替代地，如果仅单独的传感器元件建立第二无线通信连接，则所述传感器元件用作云服务器的上行链路。替代地，传感器元件将其数据发送到网关，该网关将收集的数据传输到云服务器。因此，如果传感器元件探测到状况或事件，则该状况或事件首先由通信网络内的第一无线通信连接传送至用作上行链路的传感器元件，然后传送至云服务器。作为无线通信连接的替代，第二通信连接是有线的，使得可以借助于合适的数据线缆在一个或多个传感器元件与云服务器之间交换数据。
状态信息例如优选是相应的传感器元件的电池的充电状况，和/或包括关于相应的传感器元件的功能的另外的信息。
优选地，至少一个、多个或所有传感器元件包括通信装置，用于在传感器元件与车辆或飞机之间建立第三无线通信连接，以在传感器元件与车辆和/或飞机之间交换数据。该通信装置被构造为用于借助于第三无线通信连接将事件和/或状况传送至车辆和/或飞机，并且用于接收车辆信息或飞机信息。车辆信息例如可以包括车辆类型、车辆速度、行驶时间，并且特别是对于自动驾驶车辆而言可以包括出发地和/或目的地。飞机信息例如可以包括飞机类型、飞机速度、飞行高度、计划的飞行路线、行驶时间，并且特别是对于无人驾驶飞机而言可以包括出发地和/或目的地。第三无线通信连接特别是通过GSM、3G、4G、5G或下一代、WLAN或V2X(车对一切)标准建立的。第三无线通信连接可以特别地与第一无线通信连接和/或第二无线通信连接相同。特别地，一个传感器元件或几个传感器元件的测量参数也可以通过第三无线通信连接传送至车辆和/或飞机，并且可以由车辆或飞机本身评估。因此，可以借助于道路监控系统与例如无人驾驶车辆或诸如无人机的无人驾驶飞机的直接通信以简单的方式向车辆或飞机传送自动驾驶/飞行所需的关于环境的信息。因此，所需的数据不必通过中央服务器进行路由，由此可以在例如自动驾驶车辆或飞机与服务器之间的无线电连接丢失方面提高故障安全性。同时，由于不需要首先经由服务器建立连接，因此可用于自动驾驶车辆和/或自动驾驶飞机的关键数据更快，从而由于低延迟使自动驾驶车辆或飞机可以及时引入与安全相关的措施，例如制动。因此，例如，传感器元件可以将障碍物探测为事件。然后，该事件通过第三无线通信连接传送至正在靠近的、特别是自动驾驶车辆和/或飞机，它们可以及时进行制动。特别是在自动驾驶车辆或飞机的传感器探测到障碍物之前就已经可以开始制动。因此，本发明补偿了自动驾驶车辆和自动驾驶飞机的传感器的有限范围。
第一无线通信连接和/或第二无线通信连接和/或第三无线通信连接优选被编码，从而防止了对所传送的数据的操纵。如此，特别是要确保没有任何可用于误用装置的操纵数据或操纵的传感器元件的数据进入装置。为此，可以通过散列函数使各个数据可识别，从而使数据的接收者可以清楚地检查数据和发送器的完整性。为此，例如可以使用区块链方法。因此，增加了安全性。
传感器元件优选被构造为是相同的。特别优选的是，除了一个传感器元件之外的所有传感器元件都被构造为相同的，其中仅有所述一个传感器元件包括用于建立第二无线通信连接的作为上行链路的通信装置。
状况优选是温度，其中状况特别包括可能导致结冰的临界温度。另外的状况是降水的存在，例如雨、冰雹、雪等。另外的状况是雾的存在和视线受阻。另外的状况是车道上存在冰或雪，其他的状况是指光照情况，例如太阳辐射、太阳辐射方向等。另外的状况是相应的传感器元件的位置，使得传感器元件在自动驾驶车辆或自动驾驶飞机上的位置可以作为状况与自动驾驶车辆或飞机与该传感器元件之间的距离一起被发送。另外的状况是没有任何其他状况和/或事件的正常状况，其中该状况可以是无风险的驾驶或飞行。另外的状况是特别是由交通参与者产生的声音的等级。另外的状况是与天气有关的盐喷洒期间道路上的盐含量。
事件例如优选是交通拥堵和交通拥堵的尾端。另外的事件是在相应的传感器元件的传感器区域中有车辆通过或者存在车辆或飞机。另外的事件例如是借助所产生的噪声、所产生的振动、车辆的长度等进行的乘用车和商用车之间的车辆区分。另外的事件例如是通过振动所探测到的经过的车辆的车重。另外的事件是由车辆的通过速度确定的车速或在单个传感器处或由多个传感器元件的组合探测确定的飞机的飞越速度。另外的事件例如是车辆故障、事故或者是也可以通过产生的噪声探测到的轮胎漏气。另外的事件例如是由红外传感器、超声波传感器或图像捕获探测到的车道上的人或车道附近或车道上的野生动物。另外的事件是例如形成坑洼对道路产生的损害或道路交叉口的状况变化，这特别是可以借助于改变的驾驶噪声来识别。另外的事件是对诸如路灯、道路标志、防撞栏、隔音装置等邻近道路的结构的损坏。因此，例如可以通过传感器元件位置处的背景亮度降低来识别路灯的故障。
优选地，在一个、多个或所有传感器元件中，使相应的电子器件一起设置在一个共同模块或PCB(印刷电路板)上，从而保证了在维护的情况下电子器件的快速更换。因此，减少了维护工作。
本发明还涉及一种用于通过如上所述的装置来监控道路、基础设施和交通的状况的方法。在该方法中，事件和/或状况由传感器元件探测，并且根据探测到的状况执行至少一个以下步骤：
·通过警告装置生成警告并发出警告。例如，如果传感器元件探测到交通拥堵的尾端，则可以发出交通缓慢行驶的警告。该警告可以是声学或光学警告。例如，如果在车道附近识别到人，则一个或多个传感器元件也发出警告。如果探测到在错误的行驶方向上驾驶的车辆，则相应的传感器元件也可以发出该车辆的警告。如果在车道附近探测到野生动物和/或自由放养动物，也可以向野生动物和/或自由放养动物发出警告以将其吓跑。
·替代地或补充地，至少一个传感器元件的状态信息和/或所探测到的事件和/或所探测到的状况和/或所探测到的测量参数本身被传送至云服务器，从而可供进一步使用。状态信息可以是传感器元件的电池的充电状况，或者一般来说是特定的传感器元件的功能。所传送的事件或状况例如可以包括交通密度、速度探测、天气数据等。
·替代地或补充地，将探测到的事件或状况传送至特别是自动驾驶车辆和/或特别是自动驾驶飞机。事件或状况可以是相应的传感器元件的位置和/或车辆与路边或路面的距离，也可以是正常状况(“一切正常”)，从而使自动驾驶车辆或飞机可以继续驾驶或飞行。
所述方法优选包括在存在事件或状况时(其中该事件和/或状况被传送至特别是自动驾驶车辆和/或自动驾驶飞机)并且根据该事件和/或状况执行至少一个以下步骤：
·在车辆和/或飞机上生成例如在车道附近或车道上存在野生动物和/或自由放养动物、交通拥堵、交通拥堵的尾端、车道区域内的人、车道或诸如雪、冰、风等天气情况或事故的警告。该警告例如通过声学指示、光学指示等在车辆或飞机中生成。
·替代地或补充地，根据事件和/或状况，车辆或飞机的计划路线发生变化。结果，可以避免由于事故而造成的交通拥堵或道路封闭，或避免其他障碍，以实现最短的可行的行驶时间。
·替代地或补充地，根据装置是否确定计划路线上的交通拥堵或干扰来调整确定的目的地到达时间。
·替代地或补充地，特别是对于自动驾驶车辆或自动驾驶飞机，例如在危险情况下通过对车辆或飞机进行制动在运动方向、速度上产生变化，或者例如在开始黑暗或另一种视线受阻事件(例如雨、雪或冰雹)的情况下通过打开车辆照明使另一个参数发生变化。因此，可以经由道路监控系统直接与特别是自动驾驶车辆或自动驾驶飞机通信，并且可以提供特别是用于安全驾驶或安全飞行的所需数据。因此，例如当探测到尚未位于自动驾驶车辆和/或飞机的传感器的区域内的障碍物时，也能够已经提早启动制动。因此，本发明的装置和自动驾驶车辆或自动驾驶飞机的传感器系统彼此互补，从而在车辆或飞机的自主运动中提高安全性。
所述方法优选包括的步骤是将状态信息和/或事件和/或状况和/或测量参数本身传送至云服务器，并且根据状态信息和/或事件和/或状况和/或测量参数执行至少一个以下步骤：
·探测和评估交通量。例如，在规划新道路或布局和改变现有道路时，可以使用以这种方式探测到的数据。
·替代地或补充地，基于探测到的交通量或交通障碍(例如，事故或关闭)，特别是在自动显示面板上进行车辆的自动路线规划。替代地或补充地，路线规划信息特别是可以直接传送至自动驾驶车辆和/或自动驾驶飞机，由此调整自动驾驶车辆或飞机的路线。因此，在交通量增加的情况下，可以通过路线规划来使一部分车辆经由支路改道，从而总体上防止主路线上的交通拥堵。此外，还可以通过路线规划例如经由自动显示面板生成路线建议。基于探测到的事件和/或状况，还可以在自动显示面板或道路标志上指示到达下一个目的地的行驶时间。
·替代地或补充地，回溯区段内车辆或飞机的行驶。例如，可以通过传感器元件连续地探测车辆或飞机的专有特征，因此可以回溯车辆或飞机以探测其路线。车辆或飞机的专有特征例如是由相应的传感器元件探测的特定的振动、光学、视觉的观察、特定的声音或感应测量特征等。
·替代地或补充地，根据探测到的事件和/或状况，在发生事故时启动紧急呼叫。例如，如果传感器元件探测到事故，则可以自动生成紧急呼叫。
·替代地或补充地，根据所传送的事件和/或状况，在自动显示面板上生成警告。该警告例如可以是关于天气影响、交通拥堵、交通拥堵的尾端、事故或车道上的障碍物等的警告。
·替代地或补充地，根据传送的状态信息启动维护。例如，如果根据状态信息探测到一个传感器元件发生故障，则可以通过启动维护来解决。
·替代地或补充地，根据探测到的声音等级，对相应的道路或车道上的交通产生的噪声污染进行全面评估。因此，特别是可以执行根据欧盟指令2002/49/EG的全面的声音等级测量。
·替代地或补充地，根据探测到的事件和/或状况，在例如形成坑洼而对道路本身造成损坏或对诸如路灯、道路标志、防撞栏、隔音装置等邻近结构造成损坏的情况下，可以启动道路维护。
·替代地或补充地，根据探测到的结果和/或状况，启动并协调运营服务，例如推土机、喷洒车、扫路机或用于切割和清除道路植被的车辆。例如，可以协调推土机和喷洒车，从而首先清理所有基本交通点。替代地或补充地，也可以借助于道路上的含盐量来协调喷洒车，其中协调施盐量和喷洒车的到达频率。
在将事件和/或状况传送至气象站的所述方法中，根据事件和/或状况，优选执行至少一个以下步骤：
·生成天气警告。天气警告包括例如对诸如雷暴、暴风雪、雪等危险的特定描述以及危险发生的位置。
·替代地或补充地，根据传送的事件和/或状况，可以创建天气预报。由于设置了多个传感器元件，因此创建了允许精确探测天气数据的小网格，从而提高天气预报的精度、特别是针对特定位置的精度。
附图说明
在下文中，通过优选的实施方式参照附图来更详细地描述本发明，其中：
图1表示传感器元件的实施方式；
图2表示传感器元件的示意性结构；
图3表示根据本发明的道路监控系统的实施方式；
图4表示根据本发明的方法的流程图；
图5表示根据本发明的另外的方法的流程图；
图6表示根据本发明的另外的方法的流程图；并且
图7表示根据本发明的另外的方法的流程图。
具体实施方式
图1所示的传感器元件10包括具有上侧部14和下侧部16的壳体12。下侧部16立在路面上并固定在路面上。替代地，传感器元件布置在交通基础设施的环境中。在壳体12的上侧部14处设置有用于传感器元件10的自主供电的太阳能模块18。此外，为了支持供电，在壳体12内部设置有可以通过太阳能模块18充电的至少一个电池或至少一个蓄能器。替代地或补充地，可以提供有线电源。壳体12中还设置有至少一个传感器20(图2)。壳体12中还设置有连接至传感器20的评估装置22。此外，传感器元件10可以包括一个或多个通信装置24。所述通信装置可以被构造为单独的通信装置或者可以被组合为联合的通信装置24。传感器20的部件还可以设置在壳体12的外部，例如用于探测风速等。
在图1所示的例子中，在传感器元件10的上侧部14处设置有反射器元件26，其特别地通过柔性连接元件28连接至传感器元件10。替代地，反射器元件28和传感器元件10例如可以通过卡扣配合连接来连接。反射器元件26包括设有反射器、特别是玻璃反射器的前侧部30和后侧部32，其中其他反射器也是可行的，例如由塑料或其他反射材料的反射箔制成。当然，反射器元件也可以设置在传感器元件的其他每一侧上。
图3示出了根据本发明的道路监控系统，其具有分别沿着道路34或道路区段布置的多个传感器元件10。传感器元件10特别是等距布置。
相应的传感器元件10的传感器20探测状况或事件。状况或事件例如可以包括对车辆、车辆类型、车辆重量、车辆速度、交通拥堵、交通拥堵的尾端、事故或故障车辆以及车道上的人或车道附近或车道上的野生动物和/或自由放养动物等的探测。通过相应的传感器元件10的传感器20，还可以探测例如温度、雨、冰雹、雪等降水、雾和视线受阻、积水、路面上的冰和积雪、主要光照条件、噪音以及风暴和风况的状况。控制元件还可以探测或保存它们各自的位置。
借助于通信装置24，可以例如基于ZigBee、蓝牙、NFC、WiFi、WLAN等建立第一无线通信连接36。因此，形成了通信网络或栅格，由此使各个传感器元件10彼此连接，因此能够进行状态信息的传输或数据的接收或经由独立的传感器元件10测得的参数以及状况和事件的传输。通过形成栅格，道路监控系统变得特别故障安全，因为例如在其中一个传感器元件10发生故障时可以借助于网络栅格来经由其他传感器元件10进行状况和事件的传输。作为基于无线通信连接的栅格形式的替代，可以在各个传感器元件之间以有线方式建立第一通信连接。
此外，传感器元件10可以借助于通信装置24与云服务器40进行通信，或者借助于第二无线通信连接42与网关进行通信。替代地，第二通信连接是有线通信连接。所有传感器元件10都可以被构造为借助于第二通信连接42与云服务器40进行通信。替代地，仅一些传感器元件10或仅一个传感器元件10可以借助于第二无线通信连接42与云服务器40进行通信。所述一个传感器元件10用作云服务器40的上行链路或下行链路。借助于第一无线通信连接36将状态信息、探测/测量参数以及由其他传感器元件10探测到的事件或状况传送至用作上行链路和下行链路的传感器元件10，然后传送至云服务器40。在云服务器40中，道路监控系统探测到的事件或状况例如特别是可以借助于用于交通分析的数据挖掘来检索和使用的，从而形成经过交通调整的路线、优选基于导致相应的事件或状况的重现模式、重现事件或这些事件或状况发生的增大的概率来预测事件和状况、特别是干扰交通流量或对于相应的交通参与者来说危险的那些事件和状况。它们还特别地被自动驾驶车辆使用，以控制沿着道路的包括关于行驶时间的建议或信息的自动显示面板。此外，云服务器40可以传输天气数据从而创建天气预报等。借助于交通分析，也可以通过合适的方式规划新的交通路线或调整现有的交通路线。此外，可以将以这种方式探测到的事件和/或状况借助于另外的无线通信连接41传输到沿着交通基础设施移动的车辆44和/或飞机，因此探测到的交通数据例如可以特别地被自动驾驶车辆44或者特别地被自动驾驶飞机使用来创建从起点到目的地的有效路线。自动驾驶飞行器特别是UAV(无人飞行器)、无人机、直升机、多旋翼机等。
此外，传感器元件10可以借助于通信装置24经由第三无线通信连接46与车辆44或飞机通信。如此，例如，各个传感器元件10的位置可以被传输到车辆44或飞机，使得总是能够实现车辆44或飞机的精确定位。诸如障碍物38的产生的另外的信息可以被传送至车辆和/或飞机。因此，车辆44或飞机不再仅仅依赖于其机载传感器。由传感器元件10探测到的事件和状况可以被传输到车辆44或飞机，并且因此可以警告车辆乘客或飞行员，并且可以通过适当的方式(例如，通过制动)控制车辆(特别是自动驾驶车辆)或者控制飞机(自动驾驶飞机)以防止事故、碰撞或坠毁。因此，自动驾驶车辆44和飞机可以比机载传感器所允许的驾驶或飞行更早期地进行驾驶或飞行。
特别地，至少一个传感器元件10、多个传感器元件10或所有传感器元件10包括以下一个或多个传感器或组件，它们可单独或组合提供给对应的计算模型：
·麦克风：
ο用于探测经过的车辆的驾驶噪声，特别是用于探测车辆类型，从而例如可以将较小的乘用车与商用车等区别开。
ο用于探测经过的飞机的飞行噪音，特别是用于探测飞机类型，从而例如可以区分各种无人机。
ο此外，可以通过探测到的噪声来监控交通流量，从而在发生交通拥堵或突然停止以及声学特征发生相关的变化时可以推断出交通拥堵或道路阻塞。
ο此外，可以探测和评估事故噪声，从而可以容易地探测出事故。
ο还可以通过断裂结构来探测声学特征，因此可以推断出倒在交通路线上的树木等。
ο此外，可以监控车辆轮胎滚动噪声的变化，从而可以从变化的声音中得出对车道的损害。坑洼改变了经过的车辆的声音，因此可以简单地探测坑洼或对道路的其他损坏，从而随后启动维护。在桥梁或车道交叉道口的情况下，驾驶噪声的变化可能表明桥梁结构受到损坏，使得在探测到的驾驶噪声发生变化时可以启动维护。
ο此外，例如，可以使用用于记录由交通产生的声音的等级的麦克风，从而可以特别是根据欧盟指令2002/49/EG执行全面的声音等级测量；
ο此外，可以在传感器元件10中设置一个以上的麦克风，从而可以获得关于噪声的时间进程的信息。为此目的，特别地，至少一个麦克风与运动方向相反地设置，并且一个麦克风设置在运动方向上。以这种方式，可以从车辆或飞行噪声的时间进程中得出速度。
ο另外，可以在传感器元件10中设置一个以上的麦克风，从而可以获得关于噪声的时间进程的信息。为此目的，特别地，至少一个麦克风与行驶方向相反地布置，并且一个麦克风设置在行驶方向上。因此，可以容易地得出行驶方向，由此例如可以迅速地探测出魔鬼司机。
·压力传感器：
ο用于探测气象压力并用于天气预报。
ο用于探测由风产生的压力，特别地，其中传感器元件在至少两个侧面上并且优选在所有四个侧面上包括压力传感器，从而也可以确定风向。特别是在诸如桥梁之类的易碎的结构处具有高风速的情况下，在探测到高风速时可以启动警告、封闭和/或维护。
ο用于探测经过的车辆的动态压力，从而探测车辆。因此，可以容易地推断出车辆是否存在。
ο此外，在传感器元件10中可以设置一个以上的压力传感器，从而可以获得关于压力的时间进程的信息。为此，特别地，至少一个压力传感器与行驶方向相反地设置，并且一个压力传感器设置在行驶方向上。因此，可以容易地推断出车辆的行驶方向，由此例如可以迅速地探测出魔鬼司机。
ο此外，可以在传感器元件10中设置一个以上的压力传感器，从而可以获得关于压力的时间进程的信息。为此，特别地，至少一个压力传感器与行驶方向相反地设置，并且一个压力传感器设置在行驶方向上。因此，可以容易地推断出车辆的速度。
ο另外，可以结合其他传感器从压力变化中得出天气事件(例如，冰形成)的概率。
·空气湿度传感器：用于探测湿度以用于天气预报，特别是用于确定降水概率或能见度情况(例如，穿过雾的能见度)。
·温度传感器：
ο用于探测温度以用于天气预报，特别是用于确定降水概率、冰形成，降雪等。
ο此外，可以探测温度来说明传感器元件10中用过的电池或蓄能器的应变，从而可以在持续低温和与之相关的电池或蓄能器加速老化的情况下启动维护。
·加速度传感器：
ο用于探测经过的车辆所引起的振动，特别是用于探测车辆类型，从而例如可以将较小的乘用车与商用车等区分开。
ο用于探测由由此引起的振动而产生的交通事故，这些振动不同于经过的车辆的常规振动。倒下的树木等也可以借助于由加速度传感器探测到的引起的振动来记录。
ο用于探测桥梁结构、坑道或隧道的振动特性的变化。因此，可以容易地推断出例如由于结构老化所引起的结构变化，并且可以及时启动维护、警告和/或封闭。
ο用于探测产生的振动造成的道路损坏(例如，坑洼)，其仅在发生道路损坏时才会改变。因此，可以从振动的变化中推断出道路的变化，例如损坏，并且可以启动警告、封闭和/或维护。
ο用于探测车辆的变化的振动特征。因此，可以推断出例如由于冲刷、滑坡、地基损坏等产生的结构变化，并且可以及时启动维护、警告和/或封闭。
ο用于对地震或地壳移动进行特别广泛的地震探测。
·位置传感器：
ο用于探测交通事故。例如，如果将传感器元件安装在防撞栏上并且在发生交通事故的情况下与事故有关的车辆撞击该防撞栏，则安装的传感器元件10的位置会发生变化，从而可以推断出交通事故。例如，在传感器元件被倒在道路上的树木撞到或者传感器元件10所连接的构造明显受损的情况下同样适用。
ο此外，位置传感器可以探测由于盗窃而发生的位置变化，并且可以生成并发送对应的事件。
·磁场传感器：
ο用于通过所探测的磁场的改变来探测车辆或飞机。各个车辆或飞机特别是包括磁场变化的独特特征，从而可以通过另外的传感器元件10识别对应的车辆或飞机，使得例如可以探测驾驶速度或飞行速度以及移动方向。
ο此外，在长期变化的情况下，可以使用变化的磁场来推断道路、桥梁或隧道的结构变化，从而启动对应的警告、封闭和/或警告。
·电流表和/或电压表：
ο用于确定太阳能电池产生的电力，从而可以推断出亮度和日照。
ο此外，通过确定由太阳能电池产生的电力，可以推断出覆盖太阳能电池的积雪，从而使太阳能电池不再产生电力。
ο此外，通过确定由太阳能电池产生的电力，可以推断出太阳能电池的污染，这可能导致传感器元件10的电力供应不足，从而启动对应的维护。这特别适用于特别是在相同或相似的天气情况下将探测到的电流值与相同的太阳能电池的过去电流值进行比较。除了相同的天气情况之外，也可以使用所生成的电力的最大值。
·连接至通信装置的传感器：
ο用于探测接收到的信号强度和/或延迟时间。该通信装置特别是3G、4G、5G或另一代的电信装置。但是，另外的无线电连接也是可行的。特别是对于自动驾驶和飞行，要求车辆或飞机与低延迟的服务器或基础设施之间的快速数据连接。必须监控这些数据传输速率和延迟时间，从而在它们降低时发出警告。利用上述传感器，这沿着车道/航线是全面可行的，因此总是可以给出所需的数据速率和延迟时间的证据和/或确定性。如果数据速率或延迟时间不足，则可以及时发出警告，特别是向自动驾驶车辆和/或自动驾驶飞机及时发出警告。
ο此外，通信装置可以用于通过信号交换来与特别是自动驾驶车辆和/或特别是自动驾驶飞机交换位置信息，从而保证安全的导航。
·位置传感器：
ο用于确定相应的传感器元件10的精确位置，使得所述传感器元件可以例如通过V2I通信将其精确位置传输到车辆。
ο此外，位置传感器可以探测由于盗窃引起的位置变化，并且可以生成并发送对应的事件。
ο此外，可以通过位置的改变来确定对诸如道路、隧道或桥梁的构造的损坏。
·空气质量传感器：
ο用于确定空气质量，例如用于生成烟雾警报、用于确定颗粒物值，例如用于本地驾驶禁令等。
由各个传感器探测到的所有前述事件和状况作为测量参数被传送至云服务器或网关，并被对应地评估或通过相应的传感器元件10中包括的评估装置进行评估。在下文中，在使用通过传输以生成对应的维护的所确定的状况和/或事件之后其特别是被自动驾驶车辆和/或特别是被自动驾驶飞机进行传输和使用、通过启动封闭和/或发出警告进行传输和使用、向警察或运营服务部门进行传输和使用以保证道路或交通路线的安全使用，例如进行维护、特别是进行道路监控系统本身的维护。各个传感器元件可以包括一个、多个或所有上述传感器，其中一个、多个或所有提到的事件或状况实际上由相应的传感器探测。例如，可以设置温度传感器，但是该温度传感器不用于产生对电池老化等的预测。
特别地，所设置的传感器元件中的一个、多个或每个可以包括一个或多个光源，该光源被特别地被构造为LED光源。
图4表示根据本发明的方法，其中首先是在S01中传感器元件10对事件或状况进行探测，然后在S02中同一传感器元件10发出警告，其中该警告例如可以是视觉或声学警告。如图3所示，传感器元件10包括探测出现野生动物和/或自由放养动物的传感器区域48。示意性示出的传感器区域包括360°。如果一个传感器元件10在传感器区域48中探测到野生动物和/或自由放养动物，则可以发出声学信号形式的警告，以使野生动物和/或自由放养动物远离道路34。
在另外的实施方式中，首先在S03中借助于第一无线或有线通信连接36将由第一传感器元件10在S01中探测到的事件或状况传输到另一个传感器单元，然后在S04中通过该另一个传感器元件10发出光学警告或声学警告形式的警告。例如，如果一个传感器元件10在传感器区域48中探测到障碍物38或野生动物和/或自由放养动物，则借助于第一通信连接36将所述事件传送至与行驶方向相反的较远的传感器元件10，并且所述较远的传感器元件10发出警告，从而及时对交通、特别是车辆44警告潜在危险、例如障碍物38或正在靠近的野生动物或自由放养动物。
在另外的实施方式中，在S01中探测传感器单元的事件或状况之后，在S05中将探测到的状况或事件发送到车辆44和/或飞机。然后在步骤S06中在车辆44和/或飞机中发出警告，替代地或补充地，由于探测到的事件或状况，在S07中例如通过对车辆44或飞机进行制动来调整车辆44和/或飞机的控制。替代地或补充地，根据探测到的事件或状况，在S08中改变车辆或飞机的导航，从而可以广泛地避免交通拥堵或障碍物。
在图7所示的根据本发明的方法的另外的实施方式中，在S09中将S01中探测到的事件或探测到的状况传送至云服务器或网关。只要所传送的事件或状况是天气数据或与天气有关的数据，就可以在S10中借助于所传送的事件和/或状况和/或测量参数来创建天气预报或天气警告。替代地或补充地，可以在S11中根据探测到的事件或状况来生成警告。然后可以在S111中将所述警告传送至车辆44或飞机并且可以在其中发出该警告，以在S1111中警告车辆44的乘客或飞机。替代地或补充地，可以在S112中将警告传送至在S1121中发出警告的显示面板，使得经过的车辆44可以探测到警告。替代地或补充地，警告可以被传送至控制中心。
替代地或补充地，可以在S12中借助于传送至云服务器40或网关的事件或状况来执行交通分析。借助于所述交通分析，可以在S121中对交通参与者执行智能路线规划，从而缓解拥挤的道路并且将车辆44改道到支路，但这是在支路没有拥挤的情况下。也可以基于相应的航线利用率执行飞机的路线规划。传送到云服务器的事件和状况还可以用在数据挖掘方法中，以优选基于导致相应的事件或状况的重复模式、重复事件或这样的事件或状况发生概率的增加来预测事件和状况、特别是干扰交通流量或对于相应的交通参与者危险的事件和状况。此外，当在S123中计划新的交通路线时可以考虑以这种方式探测到的数据。由于探测到的事件和状况，只要沿着车辆的路线回溯各个车辆就还可以在S122中执行通行费计算。因此，可以确定要收取的通行费。
替代地或补充地，在S124中将探测到的交通分析发送至车辆44。可以在S1241中的在调整指定起点与指定目的地之间的路线时的导航中考虑所发送的所述交通分析。特别是对于自动驾驶车辆和/或自动驾驶飞机，所发送的数据可以在S1242中用于改变自动驾驶车辆或自动驾驶飞机的控制。当在S1243中预测预期到达时间时，也可以使用从云服务器40发送至车辆44的交通分析数据。

Claims (12)

1.一种用于监控道路、基础设施和交通的状况的装置，其包括：
多个传感器元件，其中所述传感器元件沿着道路或交通路线的至少一个区段布置，
其中传感器元件各自包括：
壳体，其具有特别是用于固定到固定结构上的下侧部，以及上侧部；
用于探测测量参数的至少一个传感器，
其中传感器连接至设置在壳体内、特别是对测量参数进行自主评估的评估装置，
其中评估装置被构造为使得能根据所探测到的测量参数确定事件和/或状况。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个传感器元件包括太阳能电池，其中所述太阳能电池优选通过其整个表面设置在壳体的上侧部处，和/或至少一个传感器元件包括有线电源。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，至少一个传感器元件包括反射器元件，其中所述反射器元件特别是设置在壳体的上侧部处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个传感器元件包括至少一种以下传感器类型作为传感器：温度传感器、湿度传感器、气压传感器、运动传感器、加速度传感器、麦克风、亮度传感器、红外传感器、超声波传感器、风速计、LIDAR、雷达、降水传感器、霍尔传感器、电感或电容传感器、磁场传感器、电流表、电压表、位置传感器、摄像机和光学传感器、声音等级传感器、用于探测空气质量的传感器以及用于探测化学物质的传感器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个传感器元件包括警告装置，其中所述警告装置连接至评估装置并且针对指定的事件和/或状况生成警告。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，一个以上的传感器元件包括用于在传感器元件之间形成第一通信连接、特别是无线通信连接的通信装置，其中所述通信装置被构造为传送和/或接收一个或多个传感器元件的状态信息和/或事件和/或状况。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个传感器元件包括用于在传感器元件与云服务器或网关之间形成第二通信连接、特别是无线通信连接的通信装置，其中所述通信装置被构造为传送和/或接收一个或多个传感器元件的状态信息和/或事件和/或状况。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个传感器包括用于在传感器元件与车辆和/或飞机之间形成第三无线通信连接的通信装置，其中所述通信装置被构造为传送和/或接收事件和/或状况。
9.一种利用根据权利要求1至8中任一项所述的装置来监控道路、基础设施和交通的状况的方法，其中一个传感器元件探测事件和/或状况并且根据探测到的事件和/或状况执行至少一个以下步骤：
-借助于警告装置生成警告并发出警告；
-将至少一个传感器元件的状态信息、和/或探测到的事件和/或状况、和/或由传感器元件探测到的测量参数传送至云服务器；
-将探测到的事件和/或状况、和/或由传感器元件探测到的测量参数特别是传送至自动驾驶车辆和/或自动驾驶飞机。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在发生事件和/或状况时，事件和/或状况被传送至车辆和/或飞机，并且根据事件和/或状况执行至少一个以下步骤：
-在车辆和/或飞机中生成警告；
-改变驾驶路线或飞行路线；
-调整确定的目的地到达时间；
-改变行驶方向、驾驶速度或其他驾驶参数；
-改变飞行方向、飞行速度、飞行高度或其他飞行参数。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，将状态信息和/或事件和/或状况传送至云服务器或网关，并且根据状态信息和/或事件和/或状况执行至少一个以下步骤：
-探测交通量；
-特别是在自动显示面板上对路线建议进行规划、在路标上指示到达下一个目的地的行驶时间；
-回溯区段内车辆或飞机的行驶；
-在发生事故时启动紧急呼叫；
-在显示面板上生成警告；
-将警告传输到控制中心；
-启动传感器元件的维护；
-评估大范围的声音等级测量；
-在道路或邻近结构损坏的情况下启动道路维护；以及
-启动和协调运营服务，以保证道路或交通路线的安全使用。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，将事件和/或状况传输到气象站，并且根据事件和/或状况执行至少一个以下步骤：
-生成天气警告；
-生成天气预报。
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