CN113409616A - 高速公路道路智能安全预警设备及其安全管理系统 - Google Patents

高速公路道路智能安全预警设备及其安全管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明首先提供一种高速公路道路智能安全预警设备，以解决传统的车辆车道偏离道路、占用车道行为无法可靠地主动监控，以及车辆识别装置成本高改造难度大的技术问题，包括铺装于高速公路检测路面的用于监测车辆位置的路面端，红外发射电路与所述红外接收电路形成覆盖路面端监测区的红外覆盖区域，路面端包括附着在监测区部分或全部位置的发射天线；对应的车载端包括与所述射频发射电路耦合的射频接收电路，当车辆进入所述监测区时，射频接收电路受激发并产生对应电信号，当该电信号发生时，所述车载端发出告警信号提醒车内人员。

Description

高速公路道路智能安全预警设备及其安全管理系统
技术领域
本发明涉及道路安全预警以及安全管理，特别涉及高速公路道路智能安全预警设备以及采用该设备的安全管理系统。
背景技术
高速公路行驶过程中，由于车速快、行驶路段长、大部分时段形成情况较好，很容易出现驾驶过程中的懈怠，致使驾驶过程中的偏离车道，甚至冲撞紧急车道或中间绿化带，现有的新型的车辆有利用视觉识别技术对偏离车道进行警告和纠正，但是视觉识别技术无法存量较大的原有车辆进行改造，使用范围有限。众所周知的是，由于路线较长，监控设备有限，对于高速公路紧急车道占用一直以来存在难以监管的问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明首先提供一种高速公路道路智能安全预警设备，以解决传统的车辆车道偏离道路、占用车道行为无法可靠地主动监控，以及车辆识别装置成本高改造难度大的技术问题。
其技术方案是：包括铺装于高速公路检测路面的用于监测车辆位置的路面端，所述路面端包括红外发射电路和红外接收电路；所述红外发射电路与所述红外电路之间通过红外发射端与红外接收端形成光电通路，所述红外发射电路与所述红外接收电路形成覆盖路面端监测区的红外覆盖区域，当车辆车轮进入监测区域时，至少部分红外线被阻隔并产生车辆进入监测区信号；所述路面端还包括监控单元，当产生车辆进入监测区信号时，所述监控单元对车辆进行监控；所述路面端还包括射频电路，所述射频电路包括附着在所述监测区部分或全部位置的发射天线；对应的所述车载端包括与所述射频发射电路耦合的射频接收电路，当车辆进入所述监测区时，所述射频接收电路受激发并产生对应电信号，当该电信号发生时，所述车载端发出告警信号提醒车内人员。
在上述或一些实施例中，所述路面端包括用于封装所述红外发射电路、红外接收电路中红外发射端与红外接收端的带状结构的发射带，所述发射带包括由柔性材质制成的基层，所述基层带内嵌设有多个由高强度材料制成的封装筒，所述封装筒用于安装红外发射模块。
在上述或一些实施例中，所述路面端还包括用于封装所述发射天线的由无机导热材料制成的长条状的封装壳体，所述封装壳体包括用于安装射频天线的槽体。
在上述或一些实施例中，还包括由热熔材料制成的填料层，所述填料层位于所述发射带、封装壳体的下端。
在上述或一些实施例中，所述车载端包括与所述发射天线耦合的多个接收天线，所述接收天线为标签式天线，所述接收天线固定分布于车体的下端面处。
在上述或一些实施例中，所述车载端还包括与各所述接收天线通电连接的检测电路，所述监测电路用于检测各所述接收天线的电压或电流信号，当检测到有信号产生时，车载端的控制单元驱动报警电路发出报警信息以提醒车上人员。
在上述或一些实施例中，所述路面端还包括通讯电路，所述路面端通过通讯电路与远程单元通讯连接，形成将路面端通过通讯电路传输至远程单元的结构。
在上述或一些实施例中，所述监控单元获取车辆信息并通过所述通讯电路传输至远程单元。
在上述或一些实施例中，所述车载端还包括存储电路，所述存储电路存储与车辆唯一对应的车辆身份识别信息，当车载射频接收天线被所述射频发射天线激活时，所述车辆身份识别信息通过所述射频发射天线被读取并通过所述通讯电路传输至远程单元。
本方案功能的实现对于大量现存车辆具有很大的应用前景，无需对现有车辆进行较大的技术改造，利用现有高速公路通讯系统即可实现路面端的铺设，而且本方案在提醒驾驶人员上反应更为迅速和安全，与视觉识别方案相比具有更大的安全优势；另一方面本方案的路面端以及车载端的铺装和安装方式均较为经济，可大规模的应用于高速公路两侧，并可作为收集车辆驾驶信息有力手段。
附图说明
图1为是本发明的使用示意图。
图2为车辆闯入红外覆盖区域的示意图。
图3为本发明中路面端的结构示意图。
图4为本发明中路面端剖面结构示意图。
图5为本发明中路面端发射带的结构示意图。
图6为本发明中路面端的结构示意图。
图7为本发明中路面端与车载端的电路原理图。
图8为图4中A部分的放大示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对具体实施方式做进一步详细说明。
以下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。
本领域普通技术人员将认识到的是，“上”、“下”、“外”、“内”等方位用语是针对于附图的描述用语，并不表示对所述权利要求限定的保护范围的限制。
如图1-8所示，其技术方案是：包括铺装于高速公路检测路面的用于监测车辆位置的路面端100，还包括固定安装与车辆处的车载单元。其中路面端100一方面通过集成的设备实现与远程单元109进行通讯并实现信息存储，另一方面路面端100包括主动监测手段和被动监测手段，用于监测车辆是否处于危险偏移、是否处于违法占线状态。
主动监测手段通过红外发射电路101和红外接收电路102进行实现，所述红外发射电路101与所述红外电路之间通过红外发射端与红外接收端形成光电通路，红外发射电路101与所述红外接收电路102形成覆盖路面端100监测区的红外覆盖区域，当车辆车轮进入监测区域时，至少部分红外线被阻隔并产生车辆进入监测区信号。其中红外发射电路101包括红外驱动电路和多个红外发射头，红外接收电路102与各红外发射头对应并配合的红外接收头，红外接收头内部的光电转换电路当红外线处于通路时，其线路处于通路状态，当被红外线被阻隔时，通路被打断并产生对应的电压或电流信号变化；各红外发射头对应唯一地址信息和位置信息，方车辆前轮或后轮处于红外覆盖区域时必然会阻隔部分红外通路，记录红外通路自首次被打断的时间T1、T2、T3、T4、T5 T6，根据相邻红外通路之间的距离D，可产生车辆在闯入的瞬时时速和平均时速，以作为评判是否存在超速行为。
还包括监控单元103，当产生车辆进入监测区信号时，所述监控单元103启动并对车辆进行监控，所述监控单元103可以是设置在高速公路一侧的智能监控终端，如摄像头等，所述监控终端对车辆信息进行采集，车辆信息包括但不限于车牌号信息、驾驶人员信息、车辆特征信息，摄像头的拍摄动作可设置为多次或定时监控，所谓的多次监控，可以是对车辆进行多角度的拍照，此时监控终端可以为多个，所谓的定时监控，监控终端在车辆进入监测区信号时启动并持续监控一定额时间，以发现车辆是否出现事故信息，以此判断是否通知远程单元109，本方案中所述智能监控终端可选择使用具有视觉识别功能的智能摄像头，通过智能摄像头判断车辆进入监测区后是否产生事故，当得出事故发生，智能通讯监控终端通过通讯电路通知远程单元109。进一步地，路面端100可设置提示电路，提示单元包括通过声光报警在发生事故后通知来往车辆，进行主动报警和提醒救援；提示电路包括声光报警单元执行端，还包括驱动电路，其中驱动电路电性连接于路面端100的控制单元处，有控制单元在获知发生事故后执行单个或部分指令集驱动提示电路。
路面端100还包括被动监测手段，也通过射频电路与车载端200耦合的射频发射电路。所述射频电路包括附着在所述监测区部分或全部位置的发射天线104；对应的所述车载端200包括与所述射频发射电路耦合的射频接收电路201，当车辆进入所述监测区时，所述射频接收电路201受激发并产生对应电信号，当该电信号发生时，所述车载端200发出告警信号提醒车内人员。在具体实现上述方案时，路面端100包括用于封装所述红外发射电路101、红外接收电路102中红外发射端与红外接收端的带状结构的发射带105，发射带105包括由柔性材质如热熔橡胶制成的基层，基层带内嵌设有多个由高强度材料包括但不限于氧化铝陶瓷制成的封装筒106，封装筒106用于安装红外发射模块；还包括用于封装所述发射天线104的由无机导热材料包括但不限于氧化铝陶瓷制成的长条状的封装壳体107，封装壳体107包括用于安装射频天线的槽体。
具体而言，首先在热塑材料模具中注册底层热塑材料，然后将由封装壳体107铺设于底层热塑材料的表面，为了在后期固定铺装于路面，与封装壳体107还连通铺设有导热片，导热片尽可能多的延伸覆盖底层热塑材料，且导热片与封装壳体107之间形成导热通路，随后灌注顶层热塑材料，形成封装壳体107裸露于顶层热塑材料表面且所述发射带105高出于顶层热塑材料表面5-10mm的结构。为了避免长条状封装壳体107安装时平整度的调整的问题，所述封装壳体107采用体式结构，多个较短的封装壳体107首位相接形成长条状的封装壳体107。而所述的发射带105设置多个沿发射带105长度设置的安装孔，所述的封装筒106固定安装于所述安装孔内。
在上述的实施例中，为了发射天线104的安装，首先将发射天线104封装于树脂等透波材料中，上述封装可以采用灌装的方式完成天线的封装，封装完毕后的天线固定镶嵌在所述封装壳体107形成的槽体内并与其表面齐平。
在需要铺装固定路面端100时，导热回路使得底层热塑材料融化并附着在沥青或混凝土路面，形成对路面端100的固定，当需要拆除或移动路面端100时，首先将封装的射频发射天线104拆除，然后对封装壳体107进行加热，使得底层热塑材料与路面之前的附着力降低后进行拆除或移动。
车载端200，包括与所述发射天线104耦合的多个接收天线，所述接收天线为标签式天线，所述接收天线固定分布于车体的下端面处；优选地方案是，在车架底盘表面处固定各标签天线，各标签天线可分为三组，每组成线性排列，分别对应于车辆底盘的两侧边边沿并延伸至车头部，还包括位于车架底盘中心线位置处；各标签式天线分别设置一监测电路，所述检测电路包括与所述接收天线并联的电感元件，所述电感元件两端的电压值作为电压放大电路的电压信号输入端，所述电压信号经AD转化电路后传输至控制单元。各标签式天线还可以包括存储电路，存储电路可以为集成的存储器也可以为包括存储器的IC单元，存储器存储车辆的车辆的唯一身份识别信息，也包含对应的标签式天线所在的位置信息，当对应的一个或多个标签式天线被所述射频电路发射天线104激活时，与各标签式天线并联的电感元件产生电压并通过放大电路进行放大；所述的标签式天线与所述射频发射天线104之间进行通讯，实现将存储的车辆身份识别信息传输至路面端100，通讯的实现可通过现有的通讯协议完成，如RIFD通讯或者蓝牙通讯协议、WIFI通讯协议等一切可以实现通讯的现有技术。
在上述的实施例中，一旦车载端200的标签式天线被激活，车载端200控制单元即激活报警电路提醒车上人员，车载端200的报警电路可以是独立于汽车车机系统的独立报警装置，如该报警装置置于驾驶位处并设有语音报警单元和声光报警单元，当然上述报警方式可以是一种或几种的组合，报警装置内设置报警电路，该报警电路通过有线或无线方式与控制单元连接，形成通讯或通电通路。当然本方案中也可以立利用车机现有通讯线路和通讯协议，在车机显示单元或声音单元中植入报警信息，以提醒车上人员。
路面端100的通讯电路实现与远程单元109通讯连接，形成将路面端100通过通讯电路传输至远程单元109的结构。通讯电路可为有线或无线方式，如WIFI通讯、4G、5G通讯模块、Internet通讯等等通讯手段。
本方案功能的实现对于大量现存车辆具有很大的应用前景，无需对现有车辆进行较大的技术改造，利用现有高速公路通讯系统即可实现路面端100的铺设，而且本方案在提醒驾驶人员上反应更为迅速和安全，与视觉识别方案相比具有更大的安全优势；另一方面本方案的路面端100以及车载端200的铺装和安装方式均较为经济，可大规模的应用于高速公路两侧，并可作为收集车辆驾驶信息有力手段。

Claims (9)

1.一种高速公路道路智能安全预警设备及其安全管理系统，包括铺装于高速公路检测路面的用于监测车辆位置的路面端(100)，所述路面端(100)包括红外发射电路(101)和红外接收电路(102)；所述红外发射电路(101)与所述红外电路之间通过红外发射端与红外接收端形成光电通路，所述红外发射电路(101)与所述红外接收电路(102)形成覆盖路面端(100)监测区的红外覆盖区域，当车辆车轮进入监测区域时，至少部分红外线被阻隔并产生车辆进入监测区信号；所述路面端(100)还包括监控单元(103)，当产生车辆进入监测区信号时，所述监控单元(103)对车辆进行监控；所述路面端(100)还包括射频电路，所述射频电路包括附着在所述监测区部分或全部位置的发射天线(104)；对应的所述车载端(200)包括与所述射频发射电路耦合的射频接收电路(201)，当车辆进入所述监测区时，所述射频接收电路(201)受激发并产生对应电信号，当该电信号发生时，所述车载端(200)发出告警信号提醒车内人员。
2.根据权利要求1所述的安全预警设备，其特征在于，所述路面端(100)包括用于封装所述红外发射电路(101)、红外接收电路(102)中红外发射端与红外接收端的带状结构的发射带(105)，所述发射带(105)包括由柔性材质制成的基层，所述基层带内嵌设有多个由高强度材料制成的封装筒(106)，所述封装筒(106)用于安装红外发射模块。
3.根据权利要求2所述的安全预警设备，其特征在于，所述路面端(100)还包括用于封装所述发射天线(104)的由无机导热材料制成的长条状的封装壳体(107)，所述封装壳体(107)包括用于安装射频天线的槽体。
4.根据权利要求3所述的安全预警设备，其特征在于，还包括由热熔材料制成的填料层(108)，所述填料层(108)位于所述发射带(105)、封装壳体(107)的下端。
5.根据权利要求1-4任一所述的安全预警设备，其特征在于，所述车载端(200)包括与所述发射天线(104)耦合的多个接收天线，所述接收天线为标签式天线，所述接收天线固定分布于车体的下端面处。
6.根据权利要求5所述的安全预警设备，其特征在于，所述车载端(200)还包括与各所述接收天线通电连接的检测电路，所述监测电路用于检测各所述接收天线的电压或电流信号，当检测到有信号产生时，车载端(200)的控制单元驱动报警电路发出报警信息以提醒车上人员。
7.根据权利要求6所述的安全预警设备，其特征在于，所述路面端(100)还包括通讯电路，所述路面端(100)通过通讯电路与远程单元(109)通讯连接，形成将路面端(100)通过通讯电路传输至远程单元(109)的结构。
8.根据权利要求7所述的安全预警设备，其特征在于，所述监控单元(103)获取车辆信息并通过所述通讯电路传输至远程单元(109)。
9.根据权利要求6-8任一所述的安全预警设备，其特征在于，所述车载端(200)还包括存储电路，所述存储电路存储与车辆唯一对应的车辆身份识别信息，当车载射频接收天线被所述射频发射天线(104)激活时，所述车辆身份识别信息通过所述射频发射天线(104)被读取并通过所述通讯电路传输至远程单元(109)。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210917

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