CN113888871B - 高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法 - Google Patents

高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法，包括现场路侧感知设备、区域边缘计算网关设备、事件联动设备、智慧云控平台；现场路测感知设备实时检测现场数据送区域边缘计算网关设备进行实时识别判断，判断结果直接送事件联动设备预警，判断结果和现场数据送智慧云控平台，用于交通事故处理和交通调度。能够实时高效地处理路侧感知设备任意时刻产生的数据，通过边缘计算网关设备对区域汇集的数据进行前端处理和智能分析，结合不同交通事件场景的处置策略，实现基于边缘区域交通感控信息即时闭环联动应用，具有交通事件处理效率高、信息预警发布及时性高、联动响应快及交通二次事件发生概率低的特点。

Description

高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法
技术领域
本发明涉及一种交通管理技术，特别涉及一种基于边缘计算网关的高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法。
背景技术
当前高速公路路网和路段的交通运行管控多采用云-端集中式架构，所有端侧感知监控数据通过专用网络进行传输，统一上传至云计算中心进行计算处理。随着高速公路信息化、数字化和智能化的发展，高速公路路侧布设的智能设备实时产生多种类型大量的感知检测数据，在对网络传输带宽造成巨大压力的同时会加大中心处理的负荷。并且随着道路交通数据量的增加，传统集中化的数据中心和云平台已经逐渐无法满足高速公路智能化对交通事件即时的信息预警发布和控制的时效性要求。
目前高速公路的交通事件处理主要依赖人工的方式进行视频巡检导致事件处理效率低、联动响应慢、事故提示信息不及时，交通二次事件发生概率高。
发明内容
针对高速公里交通事件实时处理、预警联动和降低中心数据处理压力问题，提出了一种高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法。
本发明的技术方案为：一种高速公路交通事件自动化处置联动系统，包括现场路侧感知设备、区域边缘计算网关设备、事件联动设备、智慧云控平台；现场路测感知设备实时检测现场数据送区域边缘计算网关设备进行实时识别判断，判断结果直接送事件联动设备预警，判断结果和现场数据送智慧云控平台，用于交通事故处理和交通调度。
优选的，所述现场路侧感知设备包括采集车辆坐标、速度交通参数数据的雷达、采集交通事件和车辆身份图像信息的摄像机及采集现场气象信息的气象检测设备。
优选的，所述区域边缘计算网关设备包括边缘计算模块、通讯模块和各模块、单元供电的电源模块；所述通讯模块包括数据采集单元、数据协议转换和传输单元以及数据交换单元；现场路侧感知设备采集信息数据送边缘计算模块，边缘计算模块生成交通事件场景处置策略；所述通讯模块接收边缘计算模块传至的现场路侧感知设备采集信息数据，通讯模块对采集信息数据汇聚分类、协议转换和数据指令传输。
优选的，所述事件联动设备包括区域可变信息标志、现场路侧主动发光诱导装置、区域车道级信息诱导屏和车路协同设备，所述事件联动设备接收区域边缘计算网关设备的数据指令，进行各种形式预警信息的发布。
优选的，所述智慧云控平台包括大屏可视化展示模块、AI算法模型更新模块和数据中心模块，所述智慧云控平台通过光纤专网连接到区域边缘计算网关设备，实现实中心和现场同步。
优选的，所述高速公路现场路侧感知设备与区域边缘计算网关设备通过光纤专网和4G/5G无线网络互联；所述区域边缘计算网关设备与区域可变信息标志通过4G/5G无线网络互联；所述区域边缘计算网关设备与区域车道级信息诱导屏通过光纤专网互联；所述区域边缘计算网关设备与现场路侧主动发光诱导装置通过LoRa物联网互联；所述区域边缘计算网关设备与车路协同设备通过V2X车联网互联。
一种高速公路交通事件自动化处置联动方法，包括所述基于边缘计算网关的高速公路交通事件自动化处置联动系统，边缘计算模块实时接收并解析雷达、摄像机和气象检测设备发送的数据，获取车辆坐标、速度等交通参数数据和气象传感数据，通过算法模型自动判别交通行驶违规事件，获取车辆坐标、速度交通参数数据、交通事件图像和气象传感数据，通过图像识别和算法结合自动判别交通事故事件，再根据车辆位置信息和摄像头位置信息，向摄像头发送联动转角控制指令，摄像头根据边缘计算模块计算出的转角和对焦控制指令完成联动，并且对交通事件进行二次图像和视频采集并返回给边缘计算模块，边缘计算模块通过对交通事件图像和视频的AI融合处理分析，生成交通事件场景处置策略，然后通过通讯模块进行协议转换进一步生成自动化处置预案和联动指令，分别发送到区域可变信息标志、现场路侧主动发光诱导装置、区域车道级信息诱导屏和车路协同设备，同时将异常事件报警信息上传至智慧云控平台，工作人员通过大屏可视化展示模块进行全过程监控和高效及时地调度。
本发明的有益效果在于：本发明高速公路交通事件自动化处置联动系统及方法，能够实时高效地处理路侧感知设备任意时刻产生的数据，通过边缘计算网关设备对区域汇集的数据进行前端处理和智能分析，结合不同交通事件场景的处置策略，实现基于边缘区域交通感控信息即时闭环联动应用，具有交通事件处理效率高、信息预警发布及时性高、联动响应快及交通二次事件发生概率低的特点。
附图说明
图1为本发明高速公路交通事件自动化处置联动系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示高速公路交通事件自动化处置联动系统架构图，一种基于边缘计算网关的高速公路交通事件自动化处置联动系统，作用于高速公路交通事件S，包括现场路侧感知设备U1、区域边缘计算网关设备U2、事件联动设备U3、智慧云控平台U4；
所述现场路侧感知设备U1包括雷达U11、摄像机U12及气象检测设备U13；
所述区域边缘计算网关设备U2包括边缘计算模块U21、通讯模块U22和电源模块U23；所述通讯模块U22包括数据采集单元、数据协议转换和传输单元以及数据交换单元；
所述事件联动设备U3包括区域可变信息标志U31、现场路侧主动发光诱导装置U32、区域车道级信息诱导屏U33和车路协同设备U34；
所述智慧云控平台U4包括大屏可视化展示模块U41、AI算法模型更新模块U42和数据中心模块U43。
现场路测感知设备U1实时检测现场数据送区域边缘计算网关设备U2进行实时识别判断，判断结果直接送事件联动设备U3预警，判断结果和现场数据送智慧云控平台U4，用于交通事故处理和交通调度。
所述雷达U11、气象检测设备U13与区域边缘计算网关设备U2通过4G/5G无线网络互联，用于传输实时的速度、位置坐标等交通参数数据和道路环境气象传感数据，满足区域边缘计算网关设备U2进行模型运算的输入参数的要求，同时能够有效减少区域边缘计算网关设备U2的传输端口的配置，降低系统成本。所述摄像机U12与区域边缘计算网关设备U2通过光纤专网互联，用于稳定可靠地传输实时的高清视频和图像数据；所述区域边缘计算网关设备U2与区域可变信息标志U31通过4G/5G无线网络互联，用于即时发布交通事件预警信息，同时满足区域可变信息标志升级改造的灵活性要求；所述区域边缘计算网关设备U2与区域车道级信息诱导屏U32通过光纤专网互联，用于显示交通事件车道级诱导信息，考虑利用支撑车道级信息诱导屏的龙门架建造时敷设的光纤专网设施。所述区域边缘计算网关设备U2与现场路侧主动发光诱导装置U33通过LoRa物联网互联，主要基于现场路侧主动发光诱导装置的接口传输协议、控制指令和运行状态的发送要求，并结合LoRa物联网的本身技术特征的高匹配性；所述区域边缘计算网关设备U2与车路协同设备U34通过V2X车联网互联，基于专用的车联网协议方式传输交通事件信息，实现车路的信息协同；所述区域边缘计算网关设备U2与智慧云控平台U4通过光纤专网互联，用于传输区域边缘计算网关设备U2本地化处理的异常事件报警信息和现场视频、图像，事件联动设备状态以及联动响应辅助决策预案。
本发明实施例中，所述雷达U11、摄像机U12、气象检测设备U13、边缘计算模块U21、通讯模块U22、电源模块U23、可变信息标志U31、路侧主动发光诱导装置U32、车道级信息诱导屏U33、车路协同设备U34、大屏可视化展示模块U41、AI算法模型更新模块U42和数据中心模块U43均为现有设备和算法，其中的雷达U11采用的是型号为SYSMWR001的毫米波雷达，雷达U11用于采集高速公路运行实时的交通参数数据；摄像机U12采用的是型号为SYSHDIC012的高清枪球一体摄像机，摄像机U12用于采集所述高速公路交通事件的交通事件信息和车辆身份信息；气象检测设备U13采用的是型号为SYSAEWS018的全要素气象站，气象检测设备U13用于采集高速公路道路环境气象传感数据；边缘计算模块U21采用的是型号为SYSIES015的智能边缘服务器，边缘计算模块U21用于对交通参数数据、交通事件信息、气象传感数据根据算法模型进行实时AI分析处理和判别，生成交通事件场景处置策略；通讯模块U22采用的是型号为SYSCM005的数据通信模块，包括数据采集单元、数据协议转换和传输单元以及数据交换单元，通讯模块U22用于将交通参数数据、交通事件信息和气象传感数据进行汇聚分类，并嵌入时间标签，并进行协议转换和数据指令传输；电源模块U23采用的是型号为SYSSPM006的智能电源模块，电源模块U23用于保障雷达、摄像机、V2X设备及气象检测设备的用电需求，产生DC12V、DC24V、DC48V电源；可变信息标志U31采用的型号为SYSVIB009的可变信息情报板，区域可变信息标志U31用于显示边缘计算网关设备发送的交通事件预警信息；现场路侧主动发光诱导装置U32采用的型号为SYSALID008的超视距主动诱导发光装置，现场路侧主动发光诱导装置U32用于根据事件联动设备控制指令进行不同交通事件场景的主动发光诱导；区域车道级信息诱导屏U33采用的是型号为SYSLIGS003的主线信息诱导屏，区域车道级信息诱导屏U33用于显示所述区域边缘计算网关设备发送的交通事件车道级诱导信息；车路协同设备U34采用的是型号为SYSRSU005的RSU设备，车路协同设备U34用于将所述交通事件预警信息发送到车端，实现信息交互；大屏可视化展示模块U41采用的是型号为SYSVCE102的软件模块，大屏可视化展示模块U41用于交通事件全过程可视化监管；AI算法模型更新模块U42采用的是型号为SYSAI008的软件模块，AI算法模型更新模块U42用于生成边缘计算网关设备的算法模型；数据中心模块U43采用的是型号为SYSIDC009的云计算中心模块，数据中心模块U43用于高速公路交通事件和相关图像、视频数据信息的历史存储。
本发明实施例适用于高速公路交通事件的智能化处置和联动预警，在系统搭建过程中，雷达U11通过5G无线网络连接到边缘计算网关通讯模块U22，摄像机U12通过光纤专网连接到边缘计算网关通讯模块U22，气象检测设备U13通过4G无线网络连接到边缘计算网关通讯模块U22；区域可变信息标志U31通过5G无线网络连接到边缘计算网关通讯模块U22，现场路侧主动发光诱导装置U32通过LoRa物联网连接到边缘计算网关通讯模块U22，区域车道级信息诱导屏U33通过光纤专网连接到边缘计算网关通讯模块U22，车路协同设备U34通过V2X车联网连接到边缘计算网关通讯模块U22；智慧云控平台U4通过光纤专网连接到区域边缘计算网关设备U2。
系统运行过程中，边缘计算模块U21实时接收并解析雷达U11、摄像机U12和气象检测设备U13发送的数据，获取车辆坐标、速度等交通参数数据和气象传感数据，通过算法模型自动判别交通行驶违规事件，获取车辆坐标、速度等交通参数数据、交通事件图像和气象传感数据，通过图像识别和算法结合自动判别交通事故事件，再根据车辆位置信息和摄像头U12位置信息，向摄像头U12发送联动转角控制指令，摄像头U12根据边缘计算模块U21计算出的转角和对焦控制指令完成智能联动，并且对交通事件进行二次图像和视频采集并返回给边缘计算模块U21。边缘计算模块U21通过对交通事件图像和视频的AI融合处理分析，生成交通事件场景处置策略，然后通过通讯模块U22进行协议转换进一步生成自动化处置预案和联动指令，分别发送到区域可变信息标志U31、现场路侧主动发光诱导装置U32、区域车道级信息诱导屏U33和车路协同设备U34，同时将异常事件报警信息上传至中心智慧云控平台U4，中心工作人员可以通过大屏可视化展示模块U41进行全过程监控和高效及时调度。
在高速公路正常运行状态下，数据中心模块U43接收来自边缘通讯模块U22传输的通过摄像机U12采集的高清视频数据并进行历史存储，在高速公路交通事件发生时，数据中心模块U43在接收摄像机U12采集的高清视频数据的同时，还同步接收经过边缘计算模块U21本地化处理输出的交通事件报警信息和现场视频、图像，事件联动设备状态以及联动响应辅助决策预案并作为交通事件相关取证信息进行存储。在提高交通事件处理时效性的同时，有效减轻了中心进行数据处理的负荷和高清现场视频传输带宽需求，中心智慧云控平台U4只需根据区域边缘计算网关设备U2处理的结果进行选择性干预和资源的调度。
本发明实施例中，所述高速公路交通事件是影响高速公路运行和管理的关键性因素之一，高速公路交通事件的高效处置对保证高速公路安全、高效运行发挥着重要作用，主要包括交通拥堵、异常停车、车辆逆行、行人检测、违法变道、抛洒物、道路施工和突发事件，在本发明实施例中作为被监测的对象。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种高速公路交通事件自动化处置联动方法，建立高速公路交通事件自动化处置联动系统，包括现场路侧感知设备、区域边缘计算网关设备、事件联动设备、智慧云控平台；现场路侧感知设备实时检测现场数据送区域边缘计算网关设备进行实时识别判断，判断结果直接送事件联动设备预警，判断结果和现场数据送智慧云控平台，用于交通事故处理和交通调度；
所述现场路侧感知设备包括采集车辆坐标、速度交通参数数据的雷达、采集交通事件和车辆身份图像信息的摄像机及采集现场气象信息的气象检测设备；
所述区域边缘计算网关设备包括边缘计算模块、通讯模块和各模块、单元供电的电源模块；所述通讯模块包括数据采集单元、数据协议转换和传输单元以及数据交换单元；现场路侧感知设备采集信息数据送边缘计算模块，边缘计算模块生成交通事件场景处置策略；所述通讯模块接收边缘计算模块传至的现场路侧感知设备采集信息数据，通讯模块对采集信息数据汇聚分类、协议转换和数据指令传输；
所述事件联动设备包括区域可变信息标志、现场路侧主动发光诱导装置、区域车道级信息诱导屏和车路协同设备，所述事件联动设备接收区域边缘计算网关设备的数据指令，进行各种形式预警信息的发布；
所述智慧云控平台包括大屏可视化展示模块、AI算法模型更新模块和数据中心模块，所述智慧云控平台通过光纤专网连接到区域边缘计算网关设备，实现实中心和现场同步；
所述现场路侧感知设备与区域边缘计算网关设备通过光纤专网和4G/5G无线网络互联；所述区域边缘计算网关设备与区域可变信息标志通过4G/5G无线网络互联；所述区域边缘计算网关设备与区域车道级信息诱导屏通过光纤专网互联；所述区域边缘计算网关设备与现场路侧主动发光诱导装置通过LoRa物联网互联；所述区域边缘计算网关设备与车路协同设备通过V2X车联网互联；
边缘计算模块实时接收并解析雷达、摄像机和气象检测设备发送的数据，获取车辆坐标、速度交通参数数据和气象传感数据，通过算法模型自动判别交通行驶违规事件，获取车辆坐标、速度交通参数数据、交通事件图像和气象传感数据，通过图像识别和算法结合自动判别交通事故事件，再根据车辆位置信息和摄像头位置信息，向摄像头发送联动转角控制指令，摄像头根据边缘计算模块计算出的转角和对焦控制指令完成联动，并且对交通事件进行二次图像和视频采集并返回给边缘计算模块，边缘计算模块通过对交通事件图像和视频的AI融合处理分析，生成交通事件场景处置策略，然后通过通讯模块进行协议转换进一步生成自动化处置预案和联动指令，分别发送到区域可变信息标志、现场路侧主动发光诱导装置、区域车道级信息诱导屏和车路协同设备，同时将异常事件报警信息上传至智慧云控平台，工作人员通过大屏可视化展示模块进行全过程监控和高效及时地调度。
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