CN114373301B - 一种高速公路路网运行监控预警管理平台 - Google Patents

一种高速公路路网运行监控预警管理平台 Download PDF

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Abstract

本发明属于高速公路技术领域，公开一种高速公路路网运行监控预警管理平台，包括监测模块，通讯模块，分析模块，控制模块，监测模块又包括感应线圈检测器，形成不同的高速公路路面上的监测点，通讯模块将监测模块采集的经过不同的监测点的汽车的交通流量数据和平均速度数据发送给分析模块，分析模块得出高速公路上不同的监测点所在位置处的交通情况，并制定对于高速公路上汽车流量的管控方案，还将管控方案通过通讯模块下发至控制模块，控制模块设置于高速公路的不同路段的入口处，用于实现对从入口处进入高速公路的汽车流量进行控制，本发明不仅能对高速公路的交通情况进行监控，还能主动对高速公路上的汽车流量进行管控，减少人们的出行时间。

Description

一种高速公路路网运行监控预警管理平台
技术领域
本发明属于高速公路技术领域，具体涉及一种高速公路路网运行监控预警管理平台。
背景技术
高速公路作为社会经济发展的产物，同时也促进了工业化和城市化的发展，高速公路的建设多从城市环路和城市交通的繁忙路段开始，逐步发展成为以高速公路为骨干的城市交通，汽车工业的飞速发展也给高速公路带来发展机遇，由此，人们在日常生活中越来越多地使用高速公路，但高速公路在使用的高峰期，往往会因为出行的车辆较多而导致人们的出行时间较长，还降低了高速公路的工作效率，现有技术中对于该问题的解决，一般通过监控视频来发现高速公路中的拥堵路段，再安排相关人员到拥堵路段开展车流量的管控，然而，该解决办法不仅需要花费大量的人力，而且还缺乏灵活性，不能主动地对高速公路的运行状况进行调节。
发明内容
针对上述提出的技术问题，本发明提供一种高速公路路网运行监控预警管理平台，该平台对高速公路上汽车的交通流量数据和平均速度数据进行采集和分析，从而对高速公路上的交通情况进行判断，并根据判断的结果，制定对于高速公路上的汽车流量的管控方案，本发明不仅能够缩短人们在高速公路上的出行时间，还能够提高高速公路的利用效率。
为了达到上述的发明目的，给出如下所述的一种高速公路路网运行监控预警管理平台，具体包括：
监测模块，通讯模块，分析模块，控制模块，所述监测模块又具体包括感应线圈检测器，所述感应线圈检测器被以相同的间隔距离设置于高速公路路面上，多个所述感应线圈检测器分别形成不同的高速公路路面上的监测点，所述通讯模块用于实现所述监测模块与所述分析模块之间的数据传递，所述通讯模块具体将所述监测模块采集到的经过不同的所述监测点的汽车的交通流量数据和平均速度数据发送给所述分析模块，所述分析模块对汽车的交通流量数据和平均速度数据进行分析判断，得出高速公路上不同的所述监测点所在位置处的交通情况，并根据所述交通情况制定对于高速公路上汽车流量的管控方案，还将所述管控方案通过所述通讯模块下发至所述控制模块，所述控制模块设置于高速公路的不同路段的入口处，用于实现对于从入口处进入到高速公路的汽车流量进行控制；
所述分析模块对汽车的交通流量数据和平均速度数据进行分析判断，得出高速公路上不同的所述监测点所在位置处的交通情况，具体包括如下的步骤：
步骤一、当监测点采集到的汽车的平均速度数据满足
Figure BDA0003471510700000021
时，其中，
Figure BDA0003471510700000022
为监测点采集到的汽车的平均速度数据，V为预先设定的高速公路上的汽车的速度阈值，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态；
步骤二、当监测点采集到的汽车的平均速度数据发生明显下降，而监测点采集到的汽车的交通流量数据仍大于一定值，即满足
Figure BDA0003471510700000023
且q＞Q时，其中，δ为预先设定的平均速度数据的下降部分所占速度阈值的比例阈值，q为监测点采集到的汽车的交通流量数据，Q为预先设定的高速公路上的汽车的流量阈值，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况已经由自由流动的交通状态转变为缓慢移动的交通状态；
步骤三、当监测点采集到的汽车的交通流量数据小于等于预先设定的高速公路上的汽车的流量阈值时，即满足q≤Q时，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况已经由缓慢移动的交通状态转变为拥堵的交通状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：
1、本发明的一种高速公路路网运行监控预警管理平台，包括监测模块，通讯模块，分析模块，控制模块，监测模块又包括感应线圈检测器，形成不同的高速公路路面上的监测点，通讯模块将监测模块采集的经过不同的监测点的汽车的交通流量数据和平均速度数据发送给分析模块，分析模块得出高速公路上不同的监测点所在位置处的交通情况，并制定对于高速公路上汽车流量的管控方案，还将管控方案通过通讯模块下发至控制模块，控制模块设置于高速公路的不同路段的入口处，用于实现对从入口处进入高速公路的汽车流量进行控制；
2、本发明的运行监控预警管理平台，解决了现有技术中一般通过监控视频来发现高速公路中的拥堵路段，再安排相关人员到拥堵路段开展车流量的管控，不仅需要花费大量的人力，而且还缺乏灵活性，不能主动对高速公路的交通情况进行调节的缺点，本发明不仅能自动对高速公路上的交通情况进行监控，还能主动对高速公路上的汽车流量进行管控，且不需要人工参与，同时减少和避免高速公路上的交通拥堵的出现，缩短人们在高速公路上的出行时间，提高高速公路的利用效率。
附图说明
图1为本发明的一种高速公路路网运行监控预警管理平台的组成结构图；
图2为本发明的对高速公路上的不同监测点处的交通情况进行判断的步骤流程图；
图3为本发明的根据交通情况对高速公路上的汽车流量进行管控的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
参考如图1所示，本发明提供一种高速公路路网运行监控预警管理平台，具体包括监测模块，通讯模块，分析模块，控制模块。
上述的运行监控预警管理平台包括监测模块，通讯模块，分析模块，控制模块，上述的监测模块又具体包括感应线圈检测器，上述的感应线圈检测器被以相同的间隔距离设置于高速公路路面上，多个上述的感应线圈检测器分别形成不同的高速公路路面上的监测点，上述的通讯模块用于实现上述的监测模块与上述的分析模块之间的数据传递，上述的通讯模块具体将上述的监测模块采集到的经过不同的上述的监测点的汽车的交通流量数据和平均速度数据发送给上述的分析模块，上述的分析模块对汽车的交通流量数据和平均速度数据进行分析判断，得出高速公路上不同的上述的监测点所在位置处的交通情况，并根据上述的交通情况制定对于高速公路上汽车流量的管控方案，还将上述的管控方案通过上述的通讯模块下发至上述的控制模块，上述的控制模块设置于高速公路的不同路段的入口处，用于实现对于从入口处进入到高速公路的汽车流量进行控制。
进一步的，上述的监测模块采集到的经过不同的上述的监测点的汽车的交通流量数据，具体为在一段时间内经过上述的监测点的全部汽车的数量。
进一步的，上述的监测模块采集到的经过不同的上述的监测点的汽车的平均速度数据，具体为在与上述的一段时间相同的时间内经过上述的监测点的全部汽车的行驶速度的平均值。
具体的，高速公路上的不同监测点采集到的汽车的交通流量数据和平均速度数据能够反映出高速公路上的不同位置处的交通情况，其中，汽车的交通流量数据越大，即在一段时间内经过某个监测点的全部汽车的数量越多，则说明了该监测点所在位置处出现道路拥堵的可能性越小，因为若该位置处已经出现了道路拥堵，则汽车的密度一定较大，汽车很有可能会出现走走停停的现象，通行时间会比较长，那么在相同的时间内经过监测点的汽车数量会相对较少，而汽车的平均速度数据，即在一段时间内经过监测点的全部汽车的行驶速度的平均值，能够说明汽车在高速公路上的行驶情况，进而反映出监测点所在位置处的交通情况，当汽车的平均速度数据越大时，则说明汽车在高速公路上的行驶速度不受到相应的限制，也就是说该监测点所在位置处并未出现道路拥堵的现象，否则，汽车在拥堵路段上行驶，通常的行驶速度会比较小。
进一步的，上述的分析模块得到的高速公路上不同的上述的监测点所在位置处的交通情况，具体分为自由流动的交通状态，缓慢移动的交通状态，以及拥堵的交通状态。
进一步的，上述的自由流动的交通状态被理解为汽车的驾驶人员能够自由的选择汽车的行驶速度，并且还能够自由的进行超车操作，汽车的总的行驶时间较短，上述的缓慢移动的交通状态与上述的自由流动的交通状态相比，汽车的行驶速度明显降低，并且由于高速公路上的汽车密度变大，汽车的驾驶人员不能够自由的进行超车操作，但是高速公路上的汽车仍可保持畅通行驶，汽车的总的行驶时间较长，在上述的拥堵的交通状态下，高速公路上的汽车密度最大，高速公路上的汽车出现走走停停的情况，汽车的总的行驶时间最长，尤其的，上述的缓慢移动的交通状态为上述的自由流动的交通状态和上述的拥堵的交通状态之间的中间状态。
具体的，发明人考虑到高速公路上的交通情况可能包括自由流动的交通状态，缓慢移动的交通状态，以及拥堵的交通状态，其中，自由流动的交通状态和缓慢移动的交通状态之间的明显差别是汽车行驶速度的下降，而在该两种交通状态下，由于汽车均可以在不受到前车影响的情况下，保持一定的车速正常行驶，且在缓慢移动的交通状态下的汽车密度相对较大，因此在相同的时间内经过监测点的汽车数量的差别不会很明显，而缓慢移动的交通状态和拥堵的交通状态之间的明显差别是汽车密度的变大，在拥堵的交通状态下，汽车的行驶会受到前车的影响，容易出现走走停停的情况，通行时间明显增加，即在相同的时间内经过监测点的汽车数量会比在缓慢移动的交通状态下明显的减少。
进一步的，参考如图2所示，上述的分析模块对汽车的交通流量数据和平均速度数据进行分析判断，得出高速公路上不同的上述的监测点所在位置处的交通情况，具体包括如下的步骤：
步骤一、当监测点采集到的汽车的平均速度数据满足
Figure BDA0003471510700000051
时，其中，
Figure BDA0003471510700000052
为监测点采集到的汽车的平均速度数据，V为预先设定的高速公路上的汽车的速度阈值，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态。
步骤二、当监测点采集到的汽车的平均速度数据发生明显下降，而监测点采集到的汽车的交通流量数据仍大于一定值，即满足
Figure BDA0003471510700000053
且q＞Q时，其中，δ为预先设定的平均速度数据的下降部分所占速度阈值的比例阈值，q为监测点采集到的汽车的交通流量数据，Q为预先设定的高速公路上的汽车的流量阈值，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况已经由自由流动的交通状态转变为缓慢移动的交通状态。
步骤三、当监测点采集到的汽车的交通流量数据小于等于预先设定的高速公路上的汽车的流量阈值时，即满足q≤Q时，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况已经由缓慢移动的交通状态转变为拥堵的交通状态。
具体的，考虑到上述内容所描述的自由流动的交通状态和缓慢移动的交通状态之间的明显差别，以及缓慢移动的交通状态和拥堵的交通状态之间的明显差别，本发明的分析模块对监测点所在位置处的交通情况进行了具体的判断，同时，缓慢移动的交通状态为自由流动的交通状态和拥堵的交通状态之间的中间状态，也即交通状态不会直接从自由流动转变为拥堵。
进一步的，参考如图3所示，上述的分析模块根据上述的交通情况对高速公路上的汽车流量进行管控，具体包括如下的步骤：
步骤一、针对高速公路上的监测点，若分析模块判定监测点所在位置处的交通情况为缓慢移动的交通状态，则分析模块向距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的控制模块发送管控方案。
步骤二、距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的控制模块依据管控方案，通过对入口处进行控制，使从入口处进入到高速公路的汽车数量减少。
步骤三、分析模块对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断。
步骤四、若步骤三中的监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，解除对入口处的控制，使汽车能够自由的从入口处进入到高速公路，分析模块结束对入口处的汽车流量的管控。
步骤五、若步骤三中的监测点所在位置处的交通情况为缓慢移动的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，通过调节对于入口处的控制，使从入口处进入到高速公路的汽车数量进一步减少，并执行步骤七。
步骤六、若步骤三中的监测点所在位置处的交通情况为拥堵的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，对入口处进行关闭，使汽车不能从入口处进入到高速公路，并执行步骤七。
步骤七、分析模块继续对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断。
步骤八、直到步骤七中的监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，解除对入口处的控制，使汽车能够自由的从入口处进入到高速公路，分析模块结束对入口处的汽车流量的管控。
具体的，分析模块根据监测点所在位置处的交通情况对距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的汽车流量进行管控，首先，当监测点所在位置处的交通情况为缓慢移动的交通状态时，则意味着该交通情况可能会继续演变为拥堵的交通状态，因此应该减少距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的汽车流量，其次，分析模块又对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断，该交通情况能够反映出上述的减少入口处的汽车流量的效果，其中，该交通情况可能为自由流动的交通状态，缓慢移动的交通状态，以及拥堵的交通状态，当为自由流动的交通状态时，应该解除对入口处的汽车流量的控制，当为缓慢移动的交通状态时，则说明减少入口处的汽车流量的效果不明显，应该使从入口处进入到高速公路的汽车数量进一步减少，当为拥堵的交通状态时，则说明减少入口处的汽车流量并没有起到好的效果，应该对入口处进行关闭，使汽车不能从入口处进入到高速公路，最后，分析模块继续对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断，直到该交通情况为自由流动的交通状态，则解除对入口处的汽车流量的控制。
综合上述内容，本发明对高速公路上汽车的交通流量数据和平均速度数据进行采集和分析，从而对高速公路上的交通情况进行判断，并根据判断的结果，制定对于高速公路上的汽车流量的管控方案，本发明自动完成对高速公路上的交通情况的管控，不需要人工参与，不仅能够缩短人们在高速公路上的出行时间，还能够提高高速公路的利用效率。
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一个非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上上述的实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上上述的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本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。
以上上述的仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高速公路路网运行监控预警管理平台，其特征在于：
所述运行监控预警管理平台包括监测模块，通讯模块，分析模块，控制模块，所述监测模块又具体包括感应线圈检测器，所述感应线圈检测器被以相同的间隔距离设置于高速公路路面上，多个所述感应线圈检测器分别形成不同的高速公路路面上的监测点，所述通讯模块用于实现所述监测模块与所述分析模块之间的数据传递，所述通讯模块具体将所述监测模块采集到的经过不同的所述监测点的汽车的交通流量数据和平均速度数据发送给所述分析模块，所述分析模块对汽车的交通流量数据和平均速度数据进行分析判断，得出高速公路上不同的所述监测点所在位置处的交通情况，并根据所述交通情况制定对于高速公路上汽车流量的管控方案，还将所述管控方案通过所述通讯模块下发至所述控制模块，所述控制模块设置于高速公路的不同路段的入口处，用于实现对于从入口处进入到高速公路的汽车流量进行控制；
所述分析模块对汽车的交通流量数据和平均速度数据进行分析判断，得出高速公路上不同的所述监测点所在位置处的交通情况，具体包括如下的步骤：
步骤一、当监测点采集到的汽车的平均速度数据满足
Figure 913220DEST_PATH_IMAGE001
时，其中，
Figure 497916DEST_PATH_IMAGE002
为监测点采集到的汽车的平均速度数据，V为预先设定的高速公路上的汽车的速度阈值，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态；
步骤二、当监测点采集到的汽车的平均速度数据发生明显下降，而监测点采集到的汽车的交通流量数据仍大于一定值，即满足
Figure 510871DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 206426DEST_PATH_IMAGE004
，且
Figure 621227DEST_PATH_IMAGE005
时，其中，
Figure 125894DEST_PATH_IMAGE006
为预先设定的平均速度数据的下降部分所占速度阈值的比例阈值，
Figure 626145DEST_PATH_IMAGE007
为监测点采集到的汽车的交通流量数据，
Figure 859812DEST_PATH_IMAGE008
为预先设定的高速公路上的汽车的流量阈值，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况已经由自由流动的交通状态转变为缓慢移动的交通状态；
步骤三、当监测点采集到的汽车的交通流量数据小于等于预先设定的高速公路上的汽车的流量阈值时，即满足
Figure 394698DEST_PATH_IMAGE009
时，分析模块则判定监测点所在位置处的交通情况已经由缓慢移动的交通状态转变为拥堵的交通状态；
所述分析模块根据所述交通情况对高速公路上的汽车流量进行管控，具体包括如下的步骤：
步骤一、针对高速公路上的监测点，若分析模块判定监测点所在位置处的交通情况为缓慢移动的交通状态，则分析模块向距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的控制模块发送管控方案；
步骤二、距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的控制模块依据管控方案，通过对入口处进行控制，使从入口处进入到高速公路的汽车数量减少；
步骤三、分析模块对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断；
步骤四、若步骤三中的监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，解除对入口处的控制，使汽车能够自由的从入口处进入到高速公路，分析模块结束对入口处的汽车流量的管控；
步骤五、若步骤三中的监测点所在位置处的交通情况为缓慢移动的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，通过调节对于入口处的控制，使从入口处进入到高速公路的汽车数量进一步减少，并执行步骤七；
步骤六、若步骤三中的监测点所在位置处的交通情况为拥堵的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，对入口处进行关闭，使汽车不能从入口处进入到高速公路，并执行步骤七；
步骤七、分析模块继续对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断；
步骤八、直到步骤七中的监测点所在位置处的交通情况为自由流动的交通状态，则分析模块向入口处的控制模块再次发送管控方案，解除对入口处的控制，使汽车能够自由的从入口处进入到高速公路，分析模块结束对入口处的汽车流量的管控；
在分析模块根据监测点所在位置处的交通情况对距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的汽车流量进行管控的过程中，当监测点所在位置处的交通情况为缓慢移动的交通状态时，意味着交通情况会继续演变为拥堵的交通状态，因此减少距离监测点最近的高速公路下游路段的入口处的汽车流量，分析模块又对距离入口处最近的高速公路下游路段上的监测点所在位置处的交通情况进行判断，交通情况能够反映出减少入口处的汽车流量的效果；
所述监测模块采集到的经过不同的所述监测点的汽车的交通流量数据，为在一段时间内经过所述监测点的全部汽车的数量；
所述监测模块采集到的经过不同的所述监测点的汽车的平均速度数据，为在与所述一段时间相同的时间段内经过所述监测点的全部汽车的行驶速度的平均值。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路路网运行监控预警管理平台，其特征在于，所述分析模块得到的高速公路上不同的所述监测点所在位置处的交通情况，具体分为自由流动的交通状态，缓慢移动的交通状态，以及拥堵的交通状态。
3.根据权利要求2所述的一种高速公路路网运行监控预警管理平台，其特征在于，所述自由流动的交通状态被理解为汽车的驾驶人员能够自由的选择汽车的行驶速度，并且还能够自由的进行超车操作，汽车的总的行驶时间较短，所述缓慢移动的交通状态与所述自由流动的交通状态相比，汽车的行驶速度明显降低，并且由于高速公路上的汽车密度变大，汽车的驾驶人员不能够自由的进行超车操作，但是高速公路上的汽车仍可保持畅通行驶，汽车的总的行驶时间较长，在所述拥堵的交通状态下，高速公路上的汽车密度最大，高速公路上的汽车出现走走停停的情况，汽车的总的行驶时间最长，所述缓慢移动的交通状态为所述自由流动的交通状态和所述拥堵的交通状态之间的中间状态。
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CN104332053A (zh) * 2014-11-13 2015-02-04 深圳大学 一种基于小型无人机的道路交通巡检系统及其巡检方法
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