CN114241777A - 一种多源异构联网监测路况预警系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多源异构联网监测路况预警系统和方法，本系统包括气象数据采集模块、车流量数据采集模块、路面光亮分析模块、显示模块、云中心和控制中心；气象数据采集模块采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据；车流量数据采集模块采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据；路面分析模块采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；云中心根据气象数据发出气象提示信息，根据车流量数据发出车流量提示信息，根据道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息；控制中心根据气象提示信息、车流量提示信息和道路湿滑提示信息，发出路况预警信息和车辆分流信息。本申请能够及时发现突发情况或不利情况，及时避免危险，保障交通安全。

Description

一种多源异构联网监测路况预警系统和方法

技术领域

本申请属于道路安全技术领域，具体涉及一种多源异构联网监测路况预警系统和方法。

背景技术

道路交通是指交通车辆和行人在道路上的流动和滞留，有时还包括停放车，而企业对人的流动的服务和人对货物的移动，则称为运输，道路交通系统作为动态的开放系统，其安全既受系统内部因素的制约，又受系统外部环境的干扰，并与人、车辆及道路环境等因素密切相关，系统内任何因素的不可靠、不平衡、不稳定，都可能导致冲突与矛盾，产生不安全因素或不安全状态。

但是，对各种长距离的城市间的主干连接道路，是没办法做到全程监控的，特别是对于高速公路而言，由于其修建在远离城市的区域，监测难度更大，导致各种偶发状况发生时，相关部门却无法及时得知，导致出现大规模道路拥堵情况，甚至出现交通事故存在人员伤害时，也不能得到及时的通知和救援。

针对高速路上的突发情况，如何在不能直接监控的情况下，依然可以通过道路车流、以及气象信息，发现异常情况，或者预测可能发生的不利情况，作出及时判断，成为交通安全领域中研究的重点内容。

申请内容

本申请提出了一种多源异构联网监测路况预警系统和方法，通过分散在道路上的各种数据采集点，对采集到的不同类型的数据进行处理，得出不同位置的路况信息的预判，作为相关人员的应急响应依据。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种多源异构联网监测路况预警系统，包括气象数据采集模块、车流量数据采集模块、路面光亮分析模块、显示模块、云中心和控制中心；

所述气象数据采集模块用于采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据，所述气象数据包括实时天气状态和空气湿度数据；

所述车流量数据采集模块用于采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据；

路面分析模块用于采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；

所述云中心用于根据所述气象数据发出气象提示信息，以及根据所述车流量数据发出车流量提示信息，以及根据所述道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息；

所述控制中心用于根据所述气象提示信息、所述车流量提示信息和所述道路湿滑提示信息，发出路况预警信息和车辆分流信息；

所述显示模块用于显示所述气象提示信息、所述车流量提示信息、所述道路湿滑提示信息、所述路况预警信息和所述车辆分流信息。

可选的，所述气象数据采集模块包括天气状态分析设备和空气湿度分析设备；

所述天气状态分析设备用于获取当前气象采集点的所述实时天气状态，所述实时天气状态包括阴晴、降水和风况；

所述空气湿度分析设备用于获取当前气象采集点的所述空气湿度数据，所述空气湿度数据包括空气实时湿度和空气湿度变化率。

可选的，所述车流量数据包括当前车流量采集点的车流量实时数据和相邻车流量采集点的车流量差额数据。

可选的，所述路面分析模块采用视觉分析设备；

所述视觉分析设备通过路面反光数据得到所述道路湿滑数据。

可选的，所述云中心包括气象分析模块、车流量分析模块和路面光亮分析模块；

所述气象分析模块用于根据所述气象数据发出所述气象提示信息，所述气象提示信息包括天气变化及相应的气象采集点位置；

所述车流量分析模块用于根据所述车流量数据发出所述车流量提示信息，所述车流量提示信息包括道路拥挤提示及相应的车流量采集点位置；

所述路面分析模块用于根据所述道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息，所述道路湿滑提示信息包括路面采集点位置。

可选的，所述显示模块位于道路节点；

所述显示模块还用于显示所述气象采集点位置、所述车流量采集点位置及所述路面采集点位置与本道路节点之间的距离；

所述显示模块还用于根据所述车辆分流信息，显示车辆分流点距离本道路节点之间的距离。

另一方面，为实现上述目的，本申请还公开了一种多源异构联网监测路况预警方法，包括如下步骤：

采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据，所述气象数据包括实时天气状态和空气湿度数据；

采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据；

采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；

根据所述气象数据生成气象提示信息，根据所述车流量数据生成车流量提示信息，根据所述道路湿滑数据生成道路湿滑提示信息；

根据所述气象提示信息、所述车流量提示信息和所述道路湿滑提示信息，控制中心发出路况预警信息和车辆分流信息，并得到所述气象采集点、所述车流量采集点及所述路面采集点与各个路况显示设备之间的距离。

可选的，所述空气湿度数据包括空气实时湿度和空气湿度变化率。

可选的，所述车流量数据包括当前车流量采集点的车流量实时数据和相邻车流量采集点的车流量差额数据。

可选的，基于视觉分析技术，通过路面反光数据得到所述道路湿滑数据。

与现有技术相比，本申请的有益效果如下：

本申请公开了一种多源异构联网监测路况预警系统和方法，通过分散在道路上的不同位置、不同类型的数据采集点，采集包括车流量、气象信息及路面状态在内的多种数据，进行分类研判，及时发现可能已经出现的突发情况，或者即将出现的不利情况，便于相关管理人员快速反应；同时，还可以通过道路上的车辆分流点，及时避免危险，保障交通安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一的多源异构联网监测路况预警系统结构示意图；

图2为本申请实施例二的多源异构联网监测路况预警方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请实施例均以全封闭的高速公路为背景展开说明，且不包含穿过城市市区的高速路段，所有的数据采集点均位于高速路上下站两侧，监测的路段为两个高速站口之间，车辆分流点为服务区和高速路上下站。

实施例一

如图1所示，为本实施例一种多源异构联网监测路况预警系统结构示意图，主要包括气象数据采集模块、车流量数据采集模块、路面光亮分析模块、显示模块、云中心和控制中心。

在本实施例中，气象数据采集模块用于采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据，气象数据包括实时天气状态和空气湿度数据；车流量数据采集模块用于采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据；路面分析模块用于采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；云中心用于根据气象数据发出气象提示信息，以及根据车流量数据发出车流量提示信息，以及根据道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息；控制中心用于根据气象提示信息、车流量提示信息和道路湿滑提示信息，发出路况预警信息和车辆分流信息；显示模块用于显示气象提示信息、车流量提示信息、道路湿滑提示信息、路况预警信息和车辆分流信息。

在本实施例中，气象数据采集模块分为天气状态分析设备和空气湿度分析设备。

其中，天气状态分析设备用于获取当前气象采集点的实时天气状态，实时天气状态包括阴晴、降水和风况。该分析设备可采用现有天气分析技术，分析结果包括当前天气的实时状况，例如阴晴雨雪，具体的雨雪降水程度，风向风力等，是一种常规的当前天气状态。

空气湿度分析设备用于获取当前气象采集点的空气湿度数据，空气湿度数据包括空气实时湿度和空气湿度变化率。在本实施例中，空气湿度分析要得出两种结果:一是当前的空气湿度情况，用来反映当前的天气，作为实时天气状态的数据之一。二是湿度的变化率，通过一段时间内空气湿度的变化情况，分析可能将要出现的天气变化，例如，每分钟记录一次空气湿度，分别标记h₁、h₂、h₃、……、h_n，然后以五分钟为间隔，比较湿度的变化情况，即，比较h₁-h₆、h₂-h₇、h₃-h₈……，这种比较方式，可以及时发现突变性的湿度变化情况。在远离城市的郊野地区，空气受植被、烟尘、空气湿度、风力风向等影响，可能会在某一局部地区或路段，产生非常严重的大雾天气，但是这种极小范围内的突然的天气变化，而且可能是突发性的、急速产生的天气变化，并不能在通常的气象云图中体现出来，而对于司机而言，突然出现的一团大雾，将对行车造成极大的安全隐患。另外，突然的湿度变化，也可能会导致局部区域的降水量远超周边区域，这种急速的降水，也对对车辆行驶造成极大的安全隐患。因此有必要提前做出局部路段的天气预判。而通过空气湿度的变化率，可以及时发现湿度的异常变化，而这种变化，极有可能意味着局部区域的天气突变。如果早晚时间，可能意味着要出现大雾，如果本就是阴雨天气，则可能意味着局部的暴雨天气。

在本实施例中，车流量数据包括当前车流量采集点的车流量实时数据和相邻车流量采集点的车流量差额数据。其中，车流量实时数据反映的是通过当前采集点的车流量情况，主要反映该路段交通状况，例如，如果车流量非常大，则意味着道路拥挤，在途经该路段时，需要放低车速，注意安全；如果车流量很小，则意味着该路段畅通，车辆在途经该路段时可能会出现速度增加甚至超速的风险，此时则要提示司机注意控制车速，保障驾车安全。还有一种情况，就是车速很慢，造成单位时间内车流量很小，此时意味着前方路段已经发生拥堵，而高速公路上出现的拥堵，若不是正常的道路施工，那就一定是出现了交通事故。对于车流量差额数据而言，通常情况下，在道路畅通时，一个路段的行驶时间一般在20-30分钟，对于这样一个时间间隔，两个相邻车流量采集点的车流量数据不应有很大差额，即便考虑一些慢速车的情况，对于同一个路段而言，车流量差额也不会超出很多。倘若差额很大，例如，已经超出50％，甚至更多，那么对于两个相邻车流量采集点之间这一路段而言，即进入该路段的车辆数多，出来的数少，意味着该路段间发生了拥堵情况，差额越大，说明拥堵情况越严重，甚至可能发生了交通事故。因此，分析相邻车流量采集点的车流量在一段时间间隔的差额数据，是分析路段畅通情况以及有可能出现交通事故的有效方法。

路面分析模块采用视觉分析设备。众所周知的，如果道路路面是干燥的，那么路面是不会产生镜面光反射的；而如果存在积水情况，那么就一定会呈现镜面反射，而且积水情况越严重，镜面光反射现象就越强烈；而如果路面积雪，那么就会产生强烈的白光反射。路面积水，甚至积雪，都会对行车安全造成极大的危害。在本实施例中，可采取视觉分析的方法，每隔10分钟采集一次路面照片，对采集到的路面影像，首先转换成HSV照片，即照片中每一个像素的值从R、G、B值转化成H、S、V值，分别代表色度、饱和度和亮度。然后设定HSV阈值，判断路面照片的整体亮度。对于干燥的沥青路面，基本不会有过高的亮度、饱和度，而路面上存在积水时，则必然使照片亮度大幅升高，而对于积雪路面，色度、饱和度和亮度都会非常高。本实施例基于路面反光情况，以表征路面湿滑情况。

在本实施例中，对应上述三大模块的功能，相应的，云中心由气象分析模块、车流量分析模块和路面光亮分析模块组成。具体的，气象分析模块用于根据气象数据发出气象提示信息，气象提示信息包括天气变化及相应的气象采集点位置；车流量分析模块用于根据车流量数据发出车流量提示信息，车流量提示信息包括道路拥挤提示及相应的车流量采集点位置；路面分析模块用于根据道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息，道路湿滑提示信息包括路面采集点位置。

云中心得出的结果，均为提示信息，可以实时显示在路边的各个指示牌上。在本实施例中，还进一步的对上述提示信息进行综合分析，控制中心对上述信息进行融合处理，例如：将空气湿度数据与路面湿滑情况的融合，以判断在预估的天气条件下，道路是否还可继续行驶，特别是在将要发生大暴雨、且路面积水会很严重的情况下，生成断交信息。再例如：将空气湿度变化率和车流量差额进行融合，当湿度变化率很大，车流量差额明显，则意味着路段之间可能有突发的天气变化(可能是大雾)，此时将生成气象预警，若车流量差额过大，则意味着可能因天气原因发生了交通事故，此时还将生成车辆分流信息，指示车辆在高速路上下站分流以及在服务区暂停行车。再例如：将车流量差额和道路湿滑融合，生成行车安全提示，但车流量差额过大，且道路湿滑，则直接生成车辆分流信息。又例如，将上述三个监测信息融合在一起，采用动态权重的方式，计算道路通行指数。此时，对上述三种数据进行百分制评分，湿度可直接采用湿度百分比的数值，车流量可按照设计通行能力计算分值，道路湿滑则以对行车安全的影响进行评分，三个项目的初始权重均为1/3。所谓动态权重，指的是需要根据当时的天气情况，例如，天气为晴天时，车流量差额的权重就要高一些，例如可到60％；阴天时，空气湿度的权重就要高一些，可达50％，道路湿滑次之，可达30％，车流量差额最低，为20％；若是晴天，但突发湿度变化，则空气湿度的权重可达40％，车流量权重则达到50％，道路湿滑最低为10％。当形成指数超过预定数值时，可发出道路预警，甚至断交分流预警。

进一步的，控制中心的相关技术人员，也可以根据这些数据，及数据的发展趋势，进行人工的综合研判后，修正预警信息，以保障行车安全。

进一步的，在本实施例中，显示模块主要由大型LED显示屏组成，位于道路节点，对于高速公路而言，位于各个出入站口、服务区及进入服务区之前。LED显示屏除了显示云中心得出的提示信息和控制中心发出的路况预警信息和车辆分流信息外，还要显示与之相关的气象采集点位置、车流量采集点位置及路面采集点位置，及该采集点与本道路节点之间的距离，以便司机提前做出预判并采取合理措施。特别的对于车辆分流信息而言，还要明确显示车辆分流点距离本道路节点之间的距离，以及分流点处的导航道路，便于司机在分流点处的正常行驶。

实施例二

如图2所示，为本申请一种多源异构联网监测路况预警方法流程示意图，主要包括如下步骤：

采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据。在本实施例中，气象数据包括实时天气状态和空气湿度数据，而空气湿度数据包括空气实时湿度和空气湿度变化率。其中，实时天气状态包括阴晴、降水和风况。该分析设备可采用现有天气分析技术，分析结果包括当前天气的实时状况，例如阴晴雨雪，具体的雨雪降水程度，风向风力等，是一种常规的当前天气状态，空气实时湿度也是实时天气状态中的一个数据。而空气湿度变化率，则是通过一段时间内空气湿度的变化情况，分析可能将要出现的天气变化，这种天气变化可能只会出现在某一路段，是一种极小范围内的突然的天气变化，其并不能在通常的气象云图中体现出来，但会对行车造成极大的安全隐患，因此有必要提前做出局部路段的天气预判。

采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据。在本实施例中，车流量数据包括当前车流量采集点的车流量实时数据和相邻车流量采集点的车流量差额数据。其中，车流量实时数据反映的是通过当前采集点的车流量情况，主要反映该路段交通状况，重在提示司机注意控制车速，注意行车安全。而对于车流量差额数据而言，通常情况下，在道路畅通时，两个相邻车流量采集点的车流量数据不应有很大差额，倘若差额很大，那么对于两个相邻车流量采集点之间这一路段而言，意味着该路段间发生了拥堵情况，差额越大，说明拥堵情况越严重，甚至可能发生了交通事故。因此，可以将相邻车流量采集点的车流量差额数据，作为分析路段可能发生事故的一种途经。

采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；基于视觉分析技术，通过路面反光数据得到道路湿滑数据。该数据源利用了干燥路面与湿滑路面及积雪路面光反射程度不同的原理，如果道路路面是干燥的，那么路面是不会产生镜面光反射的；而如果存在积水情况，那么就一定会呈现镜面反射，而且积水情况越严重，镜面光反射现象就越强烈；而如果路面积雪，那么就会产生强烈的白光反射。路面积水，甚至积雪，都会对行车安全造成极大的危害。通过路面反光数据，得到道路湿滑数据，表征路面湿滑情况。

综合上述不同位置、不同种类的数据，根据气象数据生成气象提示信息，根据车流量数据生成车流量提示信息，根据道路湿滑数据生成道路湿滑提示信息。

进一步的，综合上述提示信息，根据气象提示信息、车流量提示信息和道路湿滑提示信息，由控制中心进行进一步的数据融合，发出路况预警信息和车辆分流信息，同时得到气象采集点、车流量采集点及路面采集点与各个路况显示设备之间的距离，提示司机提前采取必要的合理措施，以保障行车安全。

以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多源异构联网监测路况预警系统，其特征在于，包括气象数据采集模块、车流量数据采集模块、路面光亮分析模块、显示模块、云中心和控制中心；

所述气象数据采集模块用于采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据，所述气象数据包括实时天气状态和空气湿度数据；

所述车流量数据采集模块用于采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据；

路面分析模块用于采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；

所述云中心用于根据所述气象数据发出气象提示信息，以及根据所述车流量数据发出车流量提示信息，以及根据所述道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息；

所述控制中心用于根据所述气象提示信息、所述车流量提示信息和所述道路湿滑提示信息，发出路况预警信息和车辆分流信息；

所述显示模块用于显示所述气象提示信息、所述车流量提示信息、所述道路湿滑提示信息、所述路况预警信息和所述车辆分流信息。

2.根据权利要求1所述的多源异构联网监测路况预警系统，其特征在于，所述气象数据采集模块包括天气状态分析设备和空气湿度分析设备；

所述天气状态分析设备用于获取当前气象采集点的所述实时天气状态，所述实时天气状态包括阴晴、降水和风况；

所述空气湿度分析设备用于获取当前气象采集点的所述空气湿度数据，所述空气湿度数据包括空气实时湿度和空气湿度变化率。

3.根据权利要求1所述的多源异构联网监测路况预警系统，其特征在于，所述车流量数据包括当前车流量采集点的车流量实时数据和相邻车流量采集点的车流量差额数据。

4.根据权利要求1所述的多源异构联网监测路况预警系统，其特征在于，所述路面分析模块采用视觉分析设备；

所述视觉分析设备通过路面反光数据得到所述道路湿滑数据。

5.根据权利要求1所述的多源异构联网监测路况预警系统，其特征在于，所述云中心包括气象分析模块、车流量分析模块和路面光亮分析模块；

所述气象分析模块用于根据所述气象数据发出所述气象提示信息，所述气象提示信息包括天气变化及相应的气象采集点位置；

所述车流量分析模块用于根据所述车流量数据发出所述车流量提示信息，所述车流量提示信息包括道路拥挤提示及相应的车流量采集点位置；

所述路面分析模块用于根据所述道路湿滑数据发出道路湿滑提示信息，所述道路湿滑提示信息包括路面采集点位置。

6.根据权利要求5所述的多源异构联网监测路况预警系统，其特征在于，所述显示模块位于道路节点；

所述显示模块还用于显示所述气象采集点位置、所述车流量采集点位置及所述路面采集点位置与本道路节点之间的距离；

所述显示模块还用于根据所述车辆分流信息，显示车辆分流点距离本道路节点之间的距离。

7.一种多源异构联网监测路况预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集道路上不同位置的气象采集点的气象数据，所述气象数据包括实时天气状态和空气湿度数据；

采集道路上不同位置的车流量采集点的车流量数据；

采集道路上不同位置的路面采集点的道路湿滑数据；

根据所述气象数据生成气象提示信息，根据所述车流量数据生成车流量提示信息，根据所述道路湿滑数据生成道路湿滑提示信息；

根据所述气象提示信息、所述车流量提示信息和所述道路湿滑提示信息，控制中心发出路况预警信息和车辆分流信息，并得到所述气象采集点、所述车流量采集点及所述路面采集点与各个路况显示设备之间的距离。

8.根据权利要求7所述的多源异构联网监测路况预警方法，其特征在于，所述空气湿度数据包括空气实时湿度和空气湿度变化率。

9.根据权利要求7所述的多源异构联网监测路况预警方法，其特征在于，所述车流量数据包括当前车流量采集点的车流量实时数据和相邻车流量采集点的车流量差额数据。

10.根据权利要求7所述的多源异构联网监测路况预警方法，其特征在于，基于视觉分析技术，通过路面反光数据得到所述道路湿滑数据。

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