CN113284341B - 一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统 - Google Patents

一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，该智能联动系统包括：智能感知道路(1)、路用加速度感知系统(2)、智能微处理器(3)、无线通信设备(4)、道路监控摄像机系统(6)、智能网关(7)、大数据处理模块(8)、中心管理平台(9)、调度安排工作人员(10)、无人机(11)。所述智能感知道路(1)包括埋置于道路下方的多个路用加速度感知节点(1‑1)，所述路用加速度感知系统(2)通过感知获取所述路用加速度感知节点(1‑1)的监控信息，实现对路面振动的快速、连续监测。本发明实现了无人机与物联网感知信息的智能联动，保证第一时间对事故现场的全方位报道。

Description

一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统
技术领域
本发明属于道路监测技术领域，涉及物联网领域，涉及无人机领域，尤其涉及一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统。
背景技术
当前，在传统水泥混凝土路面或沥青混凝土路面行驶过程中，一旦发生交通事故或危化品车辆爆炸等事故，工作人员虽会在第一时间赶到事发现场，但很难短时间掌握最为全面的事故现场情况，难以在短时间作出全面系统精准的调度安排。而融合智能感知的路面可实时将监测数据传输至管理平台，当持续出现监测数据异常，管理平台将启动紧急报警，同时将事发地点、路况信息等传输给无人机，无人机在接收到数据后立即执行任务，抓取事故现场图片，拍摄事故现场视频，使工作人员准确掌握事故现场各方面情况，在短时间内作出更合理的调度安排，实现事故现场交通正常运行的恢复。
目前，在道路监测技术领域，主要为传统的监控摄像机，基于物联网的道路监控，主要集中在地磁传感器、压电传感器等，功耗较大且成本较高。此外，单一的监控摄像机或地磁传感器很难实现对道路状况的全方位掌控，同时接收端还未实现无人机与感知信息的联动。
针对上述道路监测技术存在的问题和目前研究的不足之处，尽快研究一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统迫在眉睫。
发明目的
本发明的目的即在于克服现有技术所面临的上述缺点，提供一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，传感器采用性能更好、尺寸更小、成本更低的加速度感知节点，均匀布设于左右车道路面，具有响应迅速、定位准确、持续监测的优点。无人机与管理平台关联，获取接收事故地点和路况信息，随时就绪等待执行，按照指定航线的无人机到达事故现场，完成事故现场的全方位监控。此外，通过监控摄像机识别危化品车辆，通过无线传输将信息传输到管理平台，同时触发无人机，实现对危化品车辆的跟踪。
发明内容
本发明提供了一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，包括：智能感知道路(1)、路用加速度感知系统(2)、智能微处理器(3)、无线通信设备(4)、道路监控摄像机系统(6)、智能网关(7)、大数据处理模块(8)、中心管理平台(9)、调度安排工作人员(10)、无人机(11)；
所述智能感知道路(1)包括加速度感知节点(1-1)、无人机搁置场地(1-2)、道路监控摄像机(1-3)；所述加速度感知节点(1-1)为多个，被按照一定的纵横向间距，均匀埋置于道路路面下方；
所述路用加速度感知系统(2)用于感知路面振动信息，由尼龙封装盒(2-1)、电源模块(2-2)、降压稳压模块(2-3)、防水垫片(2-4)、尼龙顶盖(2-5)组成，通过将所述电源模块(2-2)、降压稳压模块(2-3)、防水垫片(2-4)依次装入所述尼龙封装盒(2-1)后，盖上所述尼龙顶盖(2-5)，从而得到封装好的道路加速度感知系统(2)；
所述智能微处理器(3)与路用加速度感知系统(2)相连，用于处理加速度数字信号，并通过无线通信设备(4)将信号传送至智能网关(7)；所述无线通信设备(4)与智能网关(7)均安装有ZIGBEE融合物联网技术节点，以此实现路用加速度感知系统(2)信号的无线传输；所述智能网关(7)可接收多个通讯节点的信号，并将其传送到大数据处理模块(8)；
所述道路监控摄像机系统(6)包括多个设置在智能感知道路(1)上的道路监控摄像机(1-3)，用于识别道路上的危化品车辆(5)，并将信号传输至智能网关(7)；
所述中心管理平台(9)用于接收来自道路监控摄像机及大数据处理模块的处理结果或识别信息；
所述无人机(11)用于接收来自中心管理平台(9)的调度信息，实现与路用加速度感知系统(2)和道路监控摄像机系统(6)所提供的道路监测信息的联动，实现对危化品车辆的全程跟踪、事故现场的全面报道。
优选地，所述路用加速度感知系统(2)通过感知获取所述路用加速度感知节点(1-1)的监控信息，实现对路面振动的快速、连续监测。
进一步优选地，所述路用加速度感知节点，所述路用加速度感知节点被埋置于道路的左右车道的路面下3～5mm深度，布置横向间距为0.5m，纵向间距为1m。
优选地，所述大数据处理模块(8)由大数据接收模块、大数据分析模块、大数据存储模块组成，实现对道路智能感知监测振动信息的数据处理，并传输至中心管理平台(9)。
优选地所述无人机(11)被搁置于包括高速公路收费站、城市交管中心的无人机搁置场地(1-2)，接收来自中心管理平台(9)的调度信息，等待执行任务；所述任务包括飞行到交通事故现场进行报道或跟踪监控目标车辆。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统实施例的结构图。
图2为本发明所述无人机智能联动系统中所述智能感知道路的一种示例性结构示意图。
图3为本发明所述无人机智能联动系统中加速度感知节点的一种示例性结构示意图。
图中各标号表示为：1—智能感知道路；2—加速度感知系统；3—智能微处理器；4—无线通信设备；5—危化品车辆；6—道路监控摄像机；7—智能网关；8—大数据处理模块；9—中心管理平台；10—工作人员；11—无人机；
具体的有：1-1—加速度感知节点；1-2—无人机搁置场地；1-3—道路监控摄像机；2-1—尼龙封装盒；2-2—电源模块；2-3—降压稳压模块；2-4—防水垫片；2-5—尼龙顶盖。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图与实例对本发明做进一步详细说明。值得注意的是，在以下的描述中，当采用已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图1示出了本发明所述的一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统实施例的结构图，该系统包括智能感知道路1、加速度感知系统2、智能微处理器3、无线通信设备4、危化品车辆5、道路监控摄像机6、智能网关7、大数据处理模块8、中心管理平台9、工作人员10、无人机11。所述智能微处理器3与加速度感知系统2相连接，用于处理智能感知道路1发生交通事故时产生的电信号，并通过无线通信设备4将信号传送至智能网关7。所述道路监控摄像机6，用于对危化品车辆5进行识别，并将信号传输至智能网关7。所述无线通信设备4与智能网关7上均安装有ZIGBEE节点，以此实现信号的无线传输。所述智能网关7可接收多个通讯节点的信号，并将其传送到大数据处理模块8。所述中心管理平台9可接收来自大数据处理模块得到的分析结果及信息。所述工作人员10及无人机11执行中心管理平台9下发的命令，无人机11紧急赶往现场实现事故现场的全方位报道，便于工作人员10统筹安排调度。
图2示出了本发明所述无人机智能联动系统中所述智能感知道路的一种示例性结构，其由加速度感知节点1-1、无人机搁置场地1-2、道路监控摄像机1-3组成。所述加速度感知节点1-1均匀布设于道路上层，埋置深度3～5mm，布置横向间距控制在0.5m左右，纵向间距控制在1m左右，所有加速度感知节点1-1组成感知系统2。所述无人机搁置场地1-2可为高速公路收费站、城市交通管理中心，接收到来自中心管理平台9的信息，时刻等待执行任务。所述道路监控摄像机1-3识别行驶过程中的危化品车辆，并将信息传输至大数据处理模块8，将处理结果传输至中心管理平台9，同时安排调度无人机11实现对危化品车辆的跟踪。
图3示出了本发明所述无人机智能联动系统中加速度感知节点的一种示例性结构示意图，其由尼龙封装盒2-1、电源模块2-2、降压稳压模块2-3、防水垫片2-4、尼龙顶盖2-5组成，将所述电源模块2-2、降压稳压模块2-3、防水垫片2-4依次装入所述尼龙封装盒2-1后，盖上所述尼龙顶盖2-5，得到封装好的道路加速度感知节点，并按照一定的纵横向间距，均匀布置于左右车道。
综上所述，结合道路监控摄像机1-3、智能感知系统2，实现对道路监测信息的实时传输，通过智能微处理器3、无线通信设备4、智能网关7、大数据处理模块8实现了信号处理到数据处理，将得到的结果和信息传输至中心管理平台9，调度安排工作人员10、无人机11。从而构建了基于道路物联网监测信息的无人机智能联动系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明所采用的加速度感知节点由降压稳压模块、电源模块、防水垫片、尼龙封装盒和尼龙顶盖组成。加速度感知节点相比于压电式加速度传感系统，其功耗(5V下器件的典型功耗)降低了近7.5倍，成本降低近5.6倍，体积缩减近1.7倍，集成度大为提升。
2、本发明所布置的加速度感知节点沿道路纵向、横向均匀布置，且应在左右车道均匀布置，从而实现对路面振动的快速、连续监测，保证监测数据在空间上的连续性。
3、本发明将加速度感知节点和道路监控摄像机充分地结合了起来，相较于以往独立式的监控，可实现对危化品车辆跟踪、道路交通事故的全方位报道及立体式监控。
4、本发明将加速度感知系统、道路监控摄像机、大数据处理模块、中心管理平台、无人机相关联，实现无人机与物联网感知信息的智能联动，保证第一时间对事故现场的全方位报道。
5、本发明所述的可通过对应ZIGBEE物联网节点传来的报警信号对交通事故发生的位置进行准确地定位，便于无人机迅速飞行到事故现场，同时便于工作人员安排与组织救援工作。
本领域技术人员应当明白，上述本发明的具体实施方式仅用于示例性的阐述本发明，其不应被视为对本发明保护范围的限定，任何不脱离本发明主旨和思想的对上述方案所进行了修改或替代均落入本发明的保护范围，本发明的保护范围由所提交的权利要求书决定。

Claims (4)

1.一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，其特征在于，包括：智能感知道路(1)、路用加速度感知系统(2)、智能微处理器(3)、无线通信设备(4)、道路监控摄像机系统(6)、智能网关(7)、大数据处理模块(8)、中心管理平台(9)、调度安排工作人员(10)、无人机(11)；
所述智能感知道路(1)包括加速度感知节点(1-1)、无人机搁置场地(1-2)、道路监控摄像机(1-3)；所述加速度感知节点(1-1)为多个，被按照一定的纵横向间距，均匀埋置于道路路面下方；
所述路用加速度感知系统(2)用于感知路面振动信息，由尼龙封装盒(2-1)、电源模块(2-2)、降压稳压模块(2-3)、防水垫片(2-4)、尼龙顶盖(2-5)组成，通过将所述电源模块(2-2)、降压稳压模块(2-3)、防水垫片(2-4)依次装入所述尼龙封装盒(2-1)后，盖上所述尼龙顶盖(2-5)，从而得到封装好的道路加速度感知系统(2)；
所述路用加速度感知系统(2)通过感知获取所述路用加速度感知节点(1-1)的监控信息，实现对路面振动的快速、连续监测；
所述智能微处理器(3)与路用加速度感知系统(2)相连，用于处理加速度数字信号，并通过无线通信设备(4)将信号传送至智能网关(7)；所述无线通信设备(4)与智能网关(7)均安装有ZIGBEE融合物联网技术节点，以此实现路用加速度感知系统(2)信号的无线传输；所述智能网关(7)可接收多个通讯节点的信号，并将其传送到大数据处理模块(8)；
所述道路监控摄像机系统(6)包括多个设置在智能感知道路(1)上的道路监控摄像机(1-3)，用于识别道路上的危化品车辆(5)，并将信号传输至智能网关(7)；
所述智能感知道路(1)融合了加速度感知系统(2)，通过获取车辆荷载作用下的振动数据，并将信息传输至大数据处理模块(8)，识别交通事故类型并将结果传输至中心管理平台(9)，同时安排调度无人机(11)实现事故现场的跟踪报道；
所述道路监控摄像机(1-3)识别行驶过程中的危化品车辆，并将信息传输至大数据处理模块(8)，大数据处理模块(8)将处理结果传输至中心管理平台(9)，同时安排调度无人机(11)实现对危化品车辆的跟踪；
所述中心管理平台(9)用于接收来自道路监控摄像机及大数据处理模块的处理结果或识别信息；
所述无人机(11)用于接收来自中心管理平台(9)的调度信息，实现与路用加速度感知系统(2)和道路监控摄像机系统(6)所提供的道路监测信息的联动，实现对危化品车辆的全程跟踪、事故现场的全面报道。
2.根据权利要求1所述的一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，其特征在于，所述路用加速度感知节点被埋置于道路的左右车道的路面下3～5mm深度，布置横向间距为0.5m，纵向间距为1m。
3.根据权利要求1所述的一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，其特征在于，所述大数据处理模块(8)由大数据接收模块、大数据分析模块、大数据存储模块组成，实现对道路智能感知监测振动信息的数据处理，并传输至中心管理平台(9)。
4.根据权利要求1所述的一种基于道路物联网监测的无人机智能联动系统，其特征在于，所述无人机(11)被搁置于包括高速公路收费站、城市交管中心的无人机搁置场地(1-2)，接收来自中心管理平台(9)的调度信息，等待执行任务；所述任务包括飞行到交通事故现场进行报道或跟踪监控目标车辆。
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