CN113538946A - 一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法 - Google Patents

一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法，属于道路交通监控技术领域。包括：数据采集模块，用于采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；分布式服务器集群，通过数据传输模块分别连接于各个节点上的数据采集模块，用于分路接收路况信息和车辆信息，并能够交叉验证路况信息和车辆信息得到整合信息，基于整合信息判断高速区域路段是否存在异常事件或事故；以及报警反馈系统，用于在高速区域路段存在异常事件或事故时，向异常事件相关联车辆发送与异常事件相关的预警信息；或向交管指挥中心发送事故相关信息，使得交管指挥中心进行管制或救援。本发明取代传统低效率的传统人工处理，将高速预警改进的更加科学、高效。

Description

一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法
技术领域
本发明涉及道路交通监控技术领域，具体地涉及一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，截止到2018年底，我国高速公路里程已达 14.3万公里，位居世界第一。选择自驾游方式出行的人数占到80％，同时运输行业的迅速发展导致高速公路上大型车辆的数量也大大增加。
高速公路具有行车速度高、通行能力大、运输成本低等优点，对于沿线经济的发展具有重要的推动作用。然而，由于其全封闭、立体交叉、对向车流分离等特殊的交通环境，高速公路发生追尾碰撞事故的风险远高于其他道路。且由于车速高，车流量大，高速公路追尾事故一旦发生，其后果往往十分严重。
而其中高速上发生追尾的情况占总事故比例的60％。导致追尾事故的原因也有很多。主观上，司机违反交通规则、操作不当等原因都有可能造成后方车辆避让不及；同时，客观上，由于车辆突发故障或者由于夜间、雪雾等环境因素导致视线受阻的情况，也有可能导致严重的追尾事故。
目前高速公路上主要的预警措施还是以人力为主的传统预警措施，通常采用交通广播、电子公告屏及交通信号灯等方式，其弊端显而易见，不仅效率低，耗费人力，而且分析片面、服务能力很局限，根本满足不了我国高速公路高事故率的现状。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法，该基于分布式的高速公路突发情况预警系统、方法取代传统低效率的传统人工处理，将高速预警改进的更加科学、高效。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统，所述种基于分布式的高速公路突发情况预警系统包括：数据采集模块，置于高速区域路段的各个节点以及车辆内部的设备上，用于采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；分布式服务器集群，通过数据传输模块分别连接于所述各个节点上的数据采集模块，用于分路接收采集到的所述路况信息和车辆信息，并能够交叉验证所述路况信息和车辆信息得到整合信息，基于所述整合信息判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故；以及报警反馈系统，用于在所述高速区域路段存在异常事件时，向所述异常事件相关联车辆发送与所述异常事件相关的预警信息；并用于在所述高速区域路段存在事故时，向所述交管指挥中心发送事故相关信息，使得所述交管指挥中心进行管制或救援。
优选地，所述数据采集模块包括：车载设备，用于获取所述车辆信息，其中所述车辆信息包括车辆行驶记录信息、车辆导航信息以及车辆自身检测信息；以及公共设施，置于所述高速区域路段的两侧，用于获取所述路况信息，其中所述路况信息包括气象信息、公路视频信息和测速信息。
优选地，所述车载设备包括：用于获取所述车辆行驶记录信息的行车记录仪、用于获取所述车辆导航信息的北斗卫星导航和用于获取所述车辆自身检测信息的车辆自检设备。
优选地，所述分布式服务器集群包括：置于所述高速区域路段的各个节点上的节点服务器、连接于所述节点服务器的上行高级服务器以及连接于所述上行高级服务器的区域总服务器；其中，所述节点服务器能够将与其连接的所述车载设备和公共设施各自采集的车辆信息和路况信息上传至所述上行高级服务器，所述高级服务器能够对所述节点服务器上传的车辆信息和路况信息进行交叉验证和整合以得到整合信息，所述区域总服务器用于基于所述整合信息判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故。
优选地，所述报警反馈系统包括：用于接收所述事件相关的预警信息的车载反馈终端和用于接收所述事故相关信息的交警指挥中心监察终端。
另外，本发明还提供一种基于分布式的高速公路突发情况预警方法，所述基于分布式的高速公路突发情况预警方法使用上述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其包括：通过数据采集模块采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；将采集到的路况信息和车辆信息传输至分布式服务器集群，通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端；在整合后的整合信息存在异常事件时，通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端；在所述高速区域路段存在事故时，向所述交管指挥中心发送事故相关信息，使得所述交管指挥中心进行管制或救援。
优选地，所述通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端包括：将所述数据采集模块中相邻两个节点服务器所采集的车辆信息和路况信息进行验证，若相邻两个节点服务器所接收到的车辆信息相同，则合并相同的车辆信息，若相邻两个节点服务器所接收到的路况信息相同，则合并相同的路况信息；以及将合并后的车辆信息和路况信息发送至所述云端。
优选地，所述通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端包括：根据预设定的异常事件与预警信息的对应关系，确定当前异常事件对应的实际预警信息；基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端；以及将所述实际预警信息发送至所述车载终端。
优选地，所述基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端包括：根据预设定的异常事件与影响范围的对应关系确定当前异常事件对应的实际影响范围；以及确定以所述当前异常事件的位置为中心在所述实际影响范围内同车道且未经过该位置的车辆作为相关联的车辆。
另外，本发明还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：如上述的基于分布式的高速公路突发情况预警方法。
通过上述技术方案，本发明利用分布式思想将高速路段进行分段处理，然后分配分布式服务器集群来采集数据，采用多层级网络管理模式，进而降低各层服务器的工作负荷，使得各节点的数据处理更为快捷高效，在分布式服务器集群中，采用自适应算法，分析不同路段的车速阈值和实时车况，通过路况信息和车辆信息的整合及交叉验证提高系统预警的准确率。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是说明本发明的一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统的模块框图；
图2是说明本发明的一种基于分布式的高速公路突发情况预警方法的流程图；
图3是说明本发明的通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端的具体方式的流程图；以及
图4是说明本发明的通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端的具体方式的流程图；以及
图5是说明本发明的基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端的具体流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明的一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统的模块框图，如图1所示，所述种基于分布式的高速公路突发情况预警系统包括：数据采集模块，置于高速区域路段的各个节点以及车辆内部的设备上，用于采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；其中，所述数据采集模块为高速公路上的数据采集装置，其可以均匀分布在高速公路的两侧也可以设计在车辆的内部，采集车辆内部的数据。其中，所述数据采集模块包括以下两种：车载设备和高速公路两侧的公共设施，车载设备包括行车记录仪、北斗卫星导航和车辆自检设备，高速公路两侧的公共设施包括气象监测塔、公路摄像头和测速器。本发明的应用场景可以是夜晚，大雾，雨雪天气视线不好的时候。
分布式服务器集群，通过数据传输模块分别连接于与所述各个节点的数据采集模块，用于分路接收采集到的所述路况信息和车辆信息，并能够交叉验证所述路况信息和车辆信息得到整合信息，基于所述整合信息判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故。其中，所述数据传输模块可以是用5G 通讯技术的模块，其与所有分布式服务器集群连接，用于数据的交换，其中分段服务器为所述分布式服务器集群在各单位路段的节点服务器，本发明中分段服务器可以设计为均匀设置分布，为了方便数据的获取和整合，另外，交叉严重可以是对路况信息和车辆信息的真实性进行交叉认证，也可以是最终判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故的真实性的交叉认证，即根据两种相邻的路况信息和车辆信息进行交叉认证，使其得到最终是否存在异常事件或事故的验证结果。
报警反馈系统，用于在所述高速区域路段存在异常事件时，向所述异常事件相关联车辆发送与所述异常事件相关的预警信息；并用于在所述高速区域路段存在事故时，向所述交管指挥中心发送事故相关信息，使得所述交管指挥中心进行管制或救援。其中，所述报警反馈系统包含车载反馈终端、交警指挥中心监察终端，车载反馈终端用于接收云端服务器的预警信息，向事故点或异常车辆的后方车辆推送预警信息，所述交警指挥中心监察终端用于协助交警进行事故现场的线上勘察和引导。
具体地，所述数据采集模块可以包括：车载设备，用于获取所述车辆信息，其中所述车辆信息包括车辆行驶记录信息、车辆导航信息以及车辆自身检测信息；以及公共设施，置于所述高速区域路段的两侧，用于获取所述路况信息，其中所述路况信息包括气象信息、公路视频信息和测速信息。
优选地，所述车载设备包括：用于获取所述车辆行驶记录信息的行车记录仪、用于获取所述车辆导航信息的北斗卫星导航和用于获取所述车辆自身检测信息的车辆自检设备。
优选地，所述分布式服务器集群包括：置于所述高速区域路段的各个节点上的节点服务器、连接于所述节点服务器的上行高级服务器以及连接于所述上行高级服务器的区域总服务器；其中，所述节点服务器能够将与其连接的所述车载设备和公共设施各自采集的车辆信息和路况信息上传至所述上行高级服务器，所述高级服务器能够对所述节点服务器上传的车辆信息和路况信息进行交叉验证和整合以得到整合信息，所述区域总服务器用于基于所述整合信息判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故。
优选地，所述报警反馈系统包括：用于接收所述事件相关的预警信息的车载反馈终端和用于接收所述事故相关信息的交警指挥中心监察终端。
另外，图2是本发明还提供一种基于分布式的高速公路突发情况预警方法的流程图，如图2所示，所述基于分布式的高速公路突发情况预警方法使用上述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其包括：
S201，通过数据采集模块采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；
S202，将采集到的路况信息和车辆信息传输至分布式服务器集群，通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端；
S203，在整合后的整合信息存在异常事件时，通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端；以及
S204，在所述高速区域路段存在事故时，向所述交管指挥中心发送事故相关信息，使得所述交管指挥中心进行管制或救援。
优选地，如图3所示，S202中所述通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端包括：
S301，将所述数据采集模块中相邻两个节点服务器所采集的车辆信息和路况信息进行验证，若相邻两个节点服务器所接收到的车辆信息相同，则合并相同的车辆信息，若相邻两个节点服务器所接收到的路况信息相同，则合并相同的路况信息。其中，所述车辆信息意思是从两个监测点所采集到的车辆信息完全一样只是时间不同，那么可以将其进行打包上传，认为其为持续状态，不作为两个不同的数据来进行保存。路况信息一样，类似于两处的雨量情况或温度情况相同。
S302，将合并后的车辆信息和路况信息发送至所述云端。云端可以用于处理合并后的车辆信息和路况信息的，其中，其能够对信息进行整合和简化，使得数据较短，另一方面也可以做出判断，决定是否需要或怎样进行预警。
优选地，如图4所示，所述S203中通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端包括：
S401，根据预设定的异常事件与预警信息的对应关系，确定当前异常事件对应的实际预警信息；列入异常事件是出现暴雨现象，预警信息可以是“请降低车速，车速限制为60km/h”、“请注意前方有大雨，请警慎驾驶，注意避让”等。
S402，基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端。位置为暴雨与车辆最接近的位置，即最近距离时点到范围之间的距离，车载终端可以是车辆音响或车载语言系统。
S403，将所述实际预警信息发送至所述车载终端。
优选地，如图5所示，S402中所述基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端包括：
S501，根据预设定的异常事件与影响范围的对应关系确定当前异常事件对应的实际影响范围。例如异常事件为暴雨，音响范围与暴雨的量相关，当暴雨量大于预设的极大值时，限定其范围较大，且限速较低，当暴雨量小于预设的极大值且大于预设的极小值时，限定其范围较小，且限速相对较高。以此类推。
S502，确定以所述当前异常事件的位置为中心在所述实际影响范围内的同车道且未经过该位置的车辆作为相关联的车辆。其中，所述当前异常事件的位置可以是暴雨的中心位置或有异物(阻挡动物)的位置。其中，所述关联的车辆可以是与异物处于一车道的上游(也就是还没通过该异物的位置) 的车辆，同车道意思是朝向所述异物所在位置行驶的车道，即异物能够影响车辆行驶的车道。
所述服务器在采集到所述车辆信息和路况信息时，通过空间索引技术，进行车辆信息和路况信息清洗，排除服务段内大量与特定操作空间无关的对象，进而提高数据的传输速度和效率。
此外，本发明还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：如上述的基于分布式的高速公路突发情况预警方法。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/ 输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其特征在于，所述种基于分布式的高速公路突发情况预警系统包括：
数据采集模块，置于高速区域路段的各个节点以及车辆内部的设备上，用于采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；
分布式服务器集群，通过数据传输模块分别连接于所述各个节点上的数据采集模块，用于分路接收采集到的所述路况信息和车辆信息，并能够交叉验证所述路况信息和车辆信息得到整合信息，基于所述整合信息判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故；以及
报警反馈系统，用于在所述高速区域路段存在异常事件时，向所述异常事件相关联车辆发送与所述异常事件相关的预警信息；并用于在所述高速区域路段存在事故时，向所述交管指挥中心发送事故相关信息，使得所述交管指挥中心进行管制或救援。
2.根据权利要求1所述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：
车载设备，用于获取所述车辆信息，其中所述车辆信息包括车辆行驶记录信息、车辆导航信息以及车辆自身检测信息；以及
公共设施，置于所述高速区域路段的两侧，用于获取所述路况信息，其中所述路况信息包括气象信息、公路视频信息和测速信息。
3.根据权利要求2所述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其特征在于，所述车载设备包括：用于获取所述车辆行驶记录信息的行车记录仪、用于获取所述车辆导航信息的北斗卫星导航和用于获取所述车辆自身检测信息的车辆自检设备。
4.根据权利要求2所述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其特征在于，所述分布式服务器集群包括：置于所述高速区域路段的各个节点上的节点服务器、连接于所述节点服务器的上行高级服务器以及连接于所述上行高级服务器的区域总服务器；其中，所述节点服务器能够将与其连接的所述车载设备和公共设施各自采集的车辆信息和路况信息上传至所述上行高级服务器，所述高级服务器能够对所述节点服务器上传的车辆信息和路况信息进行交叉验证和整合以得到整合信息，所述区域总服务器用于基于所述整合信息判断所述高速区域路段是否存在异常事件或事故。
5.根据权利要求2所述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其特征在于，所述报警反馈系统包括：用于接收所述事件相关的预警信息的车载反馈终端和用于接收所述事故相关信息的交警指挥中心监察终端。
6.一种基于分布式的高速公路突发情况预警方法，其特征在于，所述基于分布式的高速公路突发情况预警方法使用权利要求1-5中任意一项所述的基于分布式的高速公路突发情况预警系统，其包括：
通过数据采集模块采集高速区域路段内的路况信息和车辆信息；
将采集到的路况信息和车辆信息传输至分布式服务器集群，通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端；
在整合后的整合信息存在异常事件时，通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端；
在所述高速区域路段存在事故时，向所述交管指挥中心发送事故相关信息，使得所述交管指挥中心进行管制或救援。
7.根据权利要求6所述的基于分布式的高速公路突发情况预警方法，其特征在于，所述通过交叉验证及自适应技术监测所述高速区域路段的路况并将路况信息和车辆信息进行整合上传至能够进行处理的云端包括：
将所述数据采集模块中相邻两个节点服务器所采集的车辆信息和路况信息进行验证，若相邻两个节点服务器所接收到的车辆信息相同，则合并相同的车辆信息，若相邻两个节点服务器所接收到的路况信息相同，则合并相同的路况信息；以及
将合并后的车辆信息和路况信息发送至所述云端。
8.根据权利要求6所述的基于分布式的高速公路突发情况预警方法，其特征在于，所述通过反馈系统将异常事件对应的预警信息传输至异常事件相关联车辆的车载终端包括：
根据预设定的异常事件与预警信息的对应关系，确定当前异常事件对应的实际预警信息；
基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端；以及
将所述实际预警信息发送至所述车载终端。
9.根据权利要求6所述的基于分布式的高速公路突发情况预警方法，其特征在于，所述基于所述异常事件的位置确定相关联的车辆及其对应的车载终端包括：
根据预设定的异常事件与影响范围的对应关系确定当前异常事件对应的实际影响范围；以及
确定以所述当前异常事件的位置为中心在所述实际影响范围内的同车道且未经过该位置的车辆作为相关联的车辆。
10.一种处理器，其特征在于，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：如权利要求6-9任意一项所述的基于分布式的高速公路突发情况预警方法。
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