CN113965901A - 一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法 - Google Patents

一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法，属于智能交通领域。该方法包括：S1：通过无线探针检测设备捕获检测区域内移动终端发出的无线信号，同时记录捕获时间以及设备数据，并打包发送给监控管理中心；S2：监控管理中心对收集得到数据进行处理，获取交通信息，然后进行交通管控；所述交通信息包括隧道内人数，人员是否为车上司乘人员，车辆是否按规定限速行驶，不同移动终端携带人员是否搭乘同一辆车辆，隧道交通状态，隧道内是否发生突发事件，以及是否存在未授权人员违规进入隧道。本发明能增强高速公路隧道交通管控能力、降低交通安全风险。

Description

一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法
技术领域
本发明属于智能交通领域，涉及一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法。
背景技术
目前高速公路隧道信息采集主要是通过视频、雷达、微波、线圈等设备，以单点检测数据为主，包括断面交通量、断面瞬时速度等，只能获取车辆信息，无法获取载客人数、进入隧道是否为车上司乘人员等运营单位管理决策最需要的信息。
隧道内发生突发事件，首先要完成人员疏散，但当前隧道信息采集手段无法获知隧道内受困人数，只能获知隧道内受困车辆数，使得应急疏散时无法确定是否完成人员疏散，也不利于救援人员调度，存在一定交通安全隐患。因此，为解决上述问题亟需一种隧道人员监控方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法，克服隧道应急疏散时无法准确获知隧道内人数、无法实时监控未授权人员违规进入隧道等问题，增强高速公路隧道交通管控能力、降低交通安全风险。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法，具体包括以下步骤：
S1：通过无线探针检测设备捕获检测区域内移动终端发出的无线信号，同时记录捕获时间以及设备数据，并打包发送给监控管理中心；
S2：监控管理中心对收集得到数据进行处理，获取交通信息，然后进行交通管控；所述交通信息包括隧道内人数，人员是否为车上司乘人员，车辆是否按规定限速行驶，不同移动终端携带人员是否搭乘同一辆车辆，隧道交通状态，隧道内是否发生突发事件，以及是否存在未授权人员违规进入隧道。
进一步，所述步骤S1具体包括：在隧道进洞口和出洞口上方安装无线探针检测设备，沿车流方向依次编号为设备一和设备二，无线探针检测设备监控区域覆盖隧道建筑限界范围；
无线探针针检测设备捕获检测区域内人员携带的移动终端发出的无线信号，获取MAC地址，同时记录捕获时间和无线探针检测设备号码等数据，将收集的数据以统一的标准数据格式采用5G、光纤等通信技术传至监控管理中心。
进一步，步骤S2中，检测隧道内某一时刻人数，具体包括：通过统计某一时刻已通过设备一但未通过设备二的MAC地址数，相同MAC地址不累计，获取此时刻隧道内人数。
进一步，步骤S2中，检测被监控区域的人员是否为车上司乘人员，具体包括：移动终端在经过被监控区域时，会多次被同一台无线探针检测设备捕获，若捕获时间最大值与捕获时间最小值的差值超过车辆正常行驶通过被监控区域的时间，则携带此移动终端的人员不是司乘人员；判断条件如下：
Figure BDA0003316861600000021
式中，ti,max为第i台无线探针检测设备捕获时间最大值，s；ti,min为第i台无线探针检测设备捕获时间最小值，s；Li为第i台无线探针检测设备监控区域长度，m；vi,min为车辆在第第i台无线探针检测设备监控区域的最小行驶速度，m/s；i为无线探针检测设备编号；
移动终端在经过设备一监控区域后，若在车辆正常行驶状态下，间隔一定时间在设备二未被捕获，则携带此移动终端的人员不是司乘人员；判断条件如下：
Figure BDA0003316861600000022
式中，t2为移动终端未被设备二捕获时间，s；t1,mid为移动终端多次被设备一捕获时间的中间值，s；L为设备一和设备二之间的距离，m；vmin为车辆在隧道内的最小行驶速度，m/s；
若同时不满足上述两个条件，则携带此移动终端的人员是司乘人员。
进一步，步骤S2中，检测被监控区域的人员乘坐车是否按规定限速行驶，判断条件如下：
Figure BDA0003316861600000023
Figure BDA0003316861600000024
式中，v为携带移动终端的人员乘坐车辆行驶速度，m/s；t2,mid和t1,mid分别为移动终端多次被设备二和设备一捕获时间的中间值，s；v′min为隧道规定的最低行驶速度，m/s；v′max为隧道规定的最高行驶速度，m/s。
满足条件(3)说明车辆低速行驶，满足条件(4)说明车辆超速行驶。
进一步，步骤S2中，检测不同移动终端携带人员是否搭乘同一辆车辆，具体包括：不同移动终端在设备一捕获时间差值与设备二捕获时间差值相同，且捕获时间差值在合理范围内，则认为携带此些移动终端的人员搭乘同一辆车辆；判断条件如下：
(t2j,mid-t2j′,mid)-(t1j,mid-t1j′,mid)≤t′ (5)
Figure BDA0003316861600000025
式中，tij,mid为第j台移动终端多次被第i台无线检测设备捕获时间的中间值，s；j、j′为不同移动终端的MAC地址编号；l为车辆长度，m；t′为判断捕获时间差值相同的判别值，由于无线探针检索设备的检测频率和检测误差，使得同一辆车辆上不同移动设备的检测存在一定误差，故两者差别在一定范围即可，此判别值可由无线探针的检测频率确定；
将满足条件MAC地址进行统计，相同MAC地址不累计，获取此车辆载客人数。
进一步，步骤S2中，检测隧道交通状态，具体包括：通过计算在一定时间段被同一台无线探针检测设备捕获的车辆数，以获取交通量；结合车辆行驶速度，获取车辆密度，作为交通状态的判断依据；
Figure BDA0003316861600000031
Figure BDA0003316861600000032
Figure BDA0003316861600000033
式中，t为当前时刻，s；T为统计时间间隔，s；N为在时间段[t-T,t]通过第i台无线探针检测设备的车辆数，veh；k为时间段[t-T,t]通过第i台无线探针检测设备的车辆编号；tik,mid为第k辆车多次被第i台无线检测设备捕获时间的中间值；Q为交通量，veh/h；
Figure BDA0003316861600000034
为平均速度，km/h；K为车辆密度，veh/km；m为车道数。
进一步，步骤S2中，检测隧道内是否发生突发事件，具体为：若存在多辆车在预测的时间内没有被隧道出口的设备二捕获，则说明隧道内发生突发事件，车辆被迫滞留在隧道内。
进一步，步骤S2中，检测是否存在未授权人员违规进入隧道，具体为：录入允许进入隧道的非司乘人员(包括管理人员、交警、事故处理人员、施工人员、养护人员等)信息，登记移动终端的MAC地址，设置允许进入区域和合法进入时间段；验证无线探针检测设备捕获的MAC地址和捕获时间是否为此时段授权允许进入的移动终端。
本发明的有益效果在于：本发明可应用于高速公路隧道、普通公路隧道、城市道路隧道及铁路隧道，用于自动检测隧道实时人数、隧道交通状态、隧道是否发生突发事件，以及车辆是否按规定限速行驶、车辆是否超载、是否存在未授权人员违规进入等违章行为，提高隧道人员监控预警的精确性，降低隧道交通安全风险，为隧道日常管理和突发事件应急疏散提供决策依据，保障隧道高效、安全、畅通运行。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法的流程图；
图2为基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法的系统图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，图1为本实施例提供的一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法，具体包括以下步骤：
步骤1：在隧道进洞口和出洞口上方安装无线探针检测设备，沿车流方法依次编号为设备一和设备二，无线探针检测设备监控区域覆盖隧道建筑限界范围，如图2所示；
开启无线探针捕获检测区域内人员携带的移动终端发出的无线信号，获取MAC地址，同时记录捕获时间、无线探针检测设备号码等数据，将收集的数据以统一的标准数据格式采用5G、光纤等通信技术传至监控管理中心。
步骤2：数据信息管理，对收集到的数据进行处理，获取交通信息，作为管理决策的依据。
步骤2.1：检测某一时刻隧道内人数，并转至3.1。通过统计某一时刻已通过设备一但未通过设备二的MAC地址数，相同MAC地址不累计，获取此时刻隧道内人数。
步骤2.2：检测被监控区域的人员是否为车上司乘人员，若是转至2.3和2.4，若否转至2.7。
移动终端在经过被监控区域时，会多次被同一台无线探针捕获，若捕获时间最大值与捕获时间最小值的差值超过车辆正常行驶通过被监控区域的时间，则携带此移动终端的人员不是司乘人员。判断条件如下
Figure BDA0003316861600000051
式中，ti,max为第i台无线探针检测设备捕获时间最大值，s；ti,min为第i台无线探针检测设备捕获时间最小值，s；Li为第i台无线探针检测设备监控区域长度，m；vi,min为车辆在第第i台无线探针检测设备监控区域的最小行驶速度，m/s；i为无线探针检测设备编号。
移动终端在经过设备一监控区域后，若在车辆正常行驶状态下，间隔一定时间在设备2未被捕获，则携带此移动终端的人员不是司乘人员。判断条件如下
Figure BDA0003316861600000052
式中，t2为移动终端未被设备二捕获时间，s；t1,mid为移动终端多次被设备一捕获时间的中间值，s；L为设备一和设备二之间的距离，m；vmin为车辆在隧道内的最小行驶速度，m/s；
若同时不满足上述两个条件，则携带此移动终端的人员是司乘人员。
步骤2.3：检测被监控区域的人员乘坐车辆行驶速度是否在规定的限速范围内，若是转至3.2。判断条件如下
Figure BDA0003316861600000053
Figure BDA0003316861600000054
式中，v为携带移动终端的人员乘坐车辆行驶速度，m/s；t2,mid和t1,mid分别为移动终端多次被设备二和设备一捕获时间的中间值，s；v′min为隧道规定的最低行驶速度，m/s；v′max为隧道规定的最高行驶速度，m/s。
满足条件(3)说明车辆低速行驶，满足条件(4)说明车辆超速行驶。
步骤2.4：检测不同移动终端携带人员是否搭乘同一辆车辆，若是，则统计车辆载客人数，并转至3.3，若否转至2.5和2.6。
不同移动终端在设备一捕获时间差值与设备二捕获时间差值相同，且捕获时间差值在合理范围内，则认为携带此些移动终端的人员搭乘同一辆车辆。判断条件如下
(t2j,mid-t2j′,mid)-(t1j,mid-t1j′,mid)≤t′ (5)
Figure BDA0003316861600000061
式中，tij,mid为第j台移动终端多次被第i台无线检测设备捕获时间的中间值，s；j、j′为不同移动终端的MAC地址编号；l为车辆长度，m；t′为判断捕获时间差值相同的判别值，由于无线探针检索设备的检测频率和检测误差，使得同一辆车辆上不同移动设备的检测存在一定误差，故两者差别在一定范围即可，此判别值可由无线探针的检测频率确定。
将满足条件MAC地址进行统计，相同MAC地址不累计，获取此车辆载客人数。
步骤2.5：检测高速公路隧道交通状态。通过计算在一定时间段被同一台无线探针设备捕获的车辆数，以获取交通量。结合车辆行驶速度，获取车辆密度，作为交通状态的判断依据。
Figure BDA0003316861600000062
Figure BDA0003316861600000063
Figure BDA0003316861600000064
式中，t为当前时刻，s；T为统计时间间隔，s；N为在时间段[t-T,t]通过第i台无线探针检测设备的车辆数，veh；k为时间段[t-T,t]通过第i台无线探针检测设备的车辆编号；tik,mid为第k辆车多次被第i台无线检测设备捕获时间的中间值；Q为交通量，veh/h；
Figure BDA0003316861600000065
为平均速度，km/h；K为车辆密度，veh/km；m为车道数。
步骤2.6：检测隧道内是否发生突发事件，若是转至3.4。
若存在多辆车在预测的时间内没有被隧道出口的设备二捕获，则说明隧道内发生突发事件，车辆被迫滞留在隧道内。
步骤2.7：检测进入隧道的非司乘人员是否是运营单位已授权的人员，若否转入3.5。
录入允许进入隧道的非司乘人员(包括管理人员、交警、事故处理人员、施工人员、养护人员等)信息，登记移动设备的MAC地址，设置允许进入区域和合法进入时间段。
验证无线探针检测设备捕获的MAC地址和捕获时间是否为此时段授权允许进入的设备。
步骤3：根据步骤2获取的交通信息进行交通管控。
(1)实时更新隧道内人数，当隧道内发生火灾、交通事故等突发事件时，作为人员是否疏散完毕的判断依据。
(2)将车辆违章信息通过可变信息标志反馈给驾驶员，并提供给交警部门作为执法依据。
(3)将车辆载客人数与车辆类型进行匹配，判断车辆是否超载，并提供给交警部门作为执法依据。
(4)当隧道内发生突发事件，运营单位根据事件类型选择管控策略，并通过可变信息标志提供给驾驶员。
(5)若存在非授权允许进入隧道的非司乘人员侵入隧道，运营单位通过隧道广播或者安排管理人员前往，督促侵入人员离开。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于无线探针的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：通过无线探针检测设备捕获检测区域内移动终端发出的无线信号，同时记录捕获时间以及设备数据，并打包发送给监控管理中心；
S2：监控管理中心对收集得到数据进行处理，获取交通信息，然后进行交通管控；所述交通信息包括隧道内人数，人员是否为车上司乘人员，车辆是否按规定限速行驶，不同移动终端携带人员是否搭乘同一辆车辆，隧道交通状态，隧道内是否发生突发事件，以及是否存在未授权人员违规进入隧道。
2.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：在隧道进洞口和出洞口上方安装无线探针检测设备，沿车流方向依次编号为设备一和设备二，无线探针检测设备监控区域覆盖隧道建筑限界范围；
无线探针针检测设备捕获检测区域内人员携带的移动终端发出的无线信号，获取MAC地址，同时记录捕获时间和无线探针检测设备号，将收集的数据以统一的标准数据格式传至监控管理中心。
3.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测隧道内某一时刻人数，具体包括：通过统计某一时刻已通过设备一但未通过设备二的MAC地址数，相同MAC地址不累计，获取此时刻隧道内人数。
4.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测被监控区域的人员是否为车上司乘人员，具体包括：移动终端在经过被监控区域时，会多次被同一台无线探针检测设备捕获，若捕获时间最大值与捕获时间最小值的差值超过车辆正常行驶通过被监控区域的时间，则携带此移动终端的人员不是司乘人员；判断条件如下：
Figure FDA0003316861590000011
式中，ti，max为第i台无线探针检测设备捕获时间最大值，s；ti，min为第i台无线探针检测设备捕获时间最小值，s；Li为第i台无线探针检测设备监控区域长度，m；vi，min为车辆在第第i台无线探针检测设备监控区域的最小行驶速度，m/s；i为无线探针检测设备编号；
移动终端在经过设备一监控区域后，若在车辆正常行驶状态下，间隔一定时间在设备二未被捕获，则携带此移动终端的人员不是司乘人员；判断条件如下：
Figure FDA0003316861590000012
式中，t2为移动终端未被设备二捕获时间，s；t1，mid为移动终端多次被设备一捕获时间的中间值，s；L为设备一和设备二之间的距离，m；vmin为车辆在隧道内的最小行驶速度，m/s；
若同时不满足上述两个条件，则携带此移动终端的人员是司乘人员。
5.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测被监控区域的人员乘坐车是否按规定限速行驶，判断条件如下：
Figure FDA0003316861590000021
Figure FDA0003316861590000022
式中，v为携带移动终端的人员乘坐车辆行驶速度，m/s；t2，mid和t1，mid分别为移动终端多次被设备二和设备一捕获时间的中间值，s；v′min为隧道规定的最低行驶速度，m/s；v′max为隧道规定的最高行驶速度，m/s；
满足条件(3)说明车辆低速行驶，满足条件(4)说明车辆超速行驶。
6.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测不同移动终端携带人员是否搭乘同一辆车辆，具体包括：不同移动终端在设备一捕获时间差值与设备二捕获时间差值相同，且捕获时间差值在合理范围内，则认为携带此些移动终端的人员搭乘同一辆车辆；判断条件如下：
(t2j，mid-t2j′，mid)-(t1j，mid-t1j′，mid)≤t′ (5)
Figure FDA0003316861590000023
式中，tij，mid为第j台移动终端多次被第i台无线检测设备捕获时间的中间值，s；j、j′为不同移动终端的MAC地址编号；l为车辆长度，m；t′为判断捕获时间差值相同的判别值；
将满足条件MAC地址进行统计，相同MAC地址不累计，获取此车辆载客人数。
7.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测隧道交通状态，具体包括：通过计算在一定时间段被同一台无线探针检测设备捕获的车辆数，以获取交通量；结合车辆行驶速度，获取车辆密度，作为交通状态的判断依据；
Figure FDA0003316861590000024
Figure FDA0003316861590000025
Figure FDA0003316861590000026
式中，t为当前时刻，s；T为统计时间间隔，s；N为在时间段[t-T，t]通过第i台无线探针检测设备的车辆数，veh；k为时间段[t-T，t]通过第i台无线探针检测设备的车辆编号；tik，mid为第k辆车多次被第i台无线检测设备捕获时间的中间值；Q为交通量，veh/h；
Figure FDA0003316861590000027
为平均速度，km/h；K为车辆密度，veh/km；m为车道数。
8.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测隧道内是否发生突发事件，具体为：若存在多辆车在预测的时间内没有被隧道出口的设备二捕获，则说明隧道内发生突发事件，车辆被迫滞留在隧道内。
9.根据权利要求1所述的高速公路隧道人员监控方法，其特征在于，步骤S2中，检测是否存在未授权人员违规进入隧道，具体为：录入允许进入隧道的非司乘人员信息，登记移动终端的MAC地址，设置允许进入区域和合法进入时间段；验证无线探针检测设备捕获的MAC地址和捕获时间是否为此时段授权允许进入的移动终端。
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