CN115223367B - 一种基于物联网的道路横风预警系统 - Google Patents

一种基于物联网的道路横风预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的道路横风预警系统，其通过物联网系统加载特定的预警方法机制，包括：S01、通过风速传感器实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；S02、对存储器所存储的风速监测数据进行预处理和整合成数据包，通过通讯模块上传至服务器中；S03、服务器接收数据包且对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据；S04、将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；S05、服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息，本方案响应高效、实施稳定和数据反馈参考性佳。

Description

一种基于物联网的道路横风预警系统
技术领域
本发明涉及道路监测技术、物联网技术领域，尤其涉及一种基于物联网的道路横风预警系统。
背景技术
随着我国交通基础建设的快速发展，汽车已经成为了时下广泛普及的交通工具，在高速行驶下的汽车，行驶过程中极易受到横风的影响，对车辆的安全行驶影响较大，使得汽车很容易产生侧滑或者侧翻事故。而横风往往出现于一些风口或是宽阔的地段，因此，对该风险路段进行预警，可以减少因横风导致的车祸。目前公路建设不断向山区延伸，而山区强风天气较多，公路高填路基和高墩桥梁路段放大了横风作用，在这样路段下高速行驶下的汽车，行驶过程中极易受到横风的影响，对车辆的安全行驶影响较大，横风发生时虽然时间短，但是强度很大，对正在行驶的车辆，特别是轻体量和体积大的车辆以及行驶速度快的车辆造成的影响比较大。横风吹来时，车辆抓地力下降，行驶方向偏离，如果不能对驾驶员实时警告会直接导致车辆侧翻造成车毁人亡的大事故。
现有的横风预警系统受限于传统网络设计，导致数据检测站密度偏低，信息数据分享能力不足，决策传达落后，且缺乏对道路多处横风数据的分析和判断，不能实时给出预警，因此，如何提高监测数据的采集、汇集及时性，提高其反馈效率是非常具有现实意义的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种响应高效、实施稳定和数据反馈参考性佳的基于物联网的道路横风预警系统。
为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于物联网的道路横风预警方法，其包括：
S01、通过风速传感器实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；
S02、对存储器所存储的风速监测数据进行预处理后，整合成数据包，且通过通讯模块上传至服务器中；
S03、服务器接收数据包且对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据，该评估数据包括预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级；
S04、将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；
S05、服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息。
作为一种可能的实施方式，进一步，本方案将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果包括：
将评估数据中的预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级分别与预设的平均风速、平均风级、瞬时分级进行对比，然后输出对比结果。
作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息包括：
服务器获取对比结果，
当对比结果中一项以上数据高于预设阈值时，输出警告信息且记录对比结果，
当对比结果中每项数据均位于正常设定值区间时，输出道路正常和记录对比结果。
作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述风速传感器为多个且间隔设置在道路的护栏上，所述的道路包括桥梁道路和/或陆地道路。
作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述警告信息通过显示屏展示于道路入口的电子屏幕上和/或通过通讯信息推送至预设的管理终端，由后台管理人员获取。
作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
实时获取进入预设区域范围内的车辆信息，且获取车辆信息对应的通讯信息；
记录车辆在进入到预设区域范围内的行驶轨迹，且对车辆后续行进的路线进行预测，输出预测结果；
获取预测结果，根据预测结果对应获取车辆预测行进的道路区域对应的道路监测信息，当道路监测信息为警告信息时，将该警告信息推送至车辆信息对应的通讯信息上。
作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案还包括：
对每个风速传感器进行标记且形成监测终端信息；
设定存储器按预设时间周期，通过通讯模块将数据包上传至服务器中；
服务器按预设时间周期检测所接收到的数据包，且将数据包内的数据与风速传感器对应的监测终端信息进行判断，
当服务器超出预设时间未接收到风速传感器所生成的风速监测数据时，将该风速传感器定义为离线状态；
当数据包内的风速监测数据对应的风速传感器连续预设次数所形成的评估数据大于预设阈值或小于预设阈值时，获取该风速传感器预设相邻间隔的风速传感器对应形成的评估数据，并进行对比，当二者偏差超出预设值时，定义该风速传感器为异常状态；
获取被定义为离线状态或异常状态的风速传感器对应的监测终端信息并下发至管理终端，由后台管理人员进行检修。
基于上述方案，本发明还提供一种基于物联网的道路横风预警系统，其包括：
风速传感器，为自带电源风速传感器，其数量为多个且布设在道路预设区域，其用于实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；
存储器，用于存储风速传感器生成的风速监测数据；
数据调度模块，用于对存储器所存储的风速监测数据进行预处理后，整合成数据包，且通过通讯模块上传至服务器中；
服务器，用于接收数据包；其包括：数据处理模块、数据判断模块和信息传递模块；数据处理模块设置在服务器内，且用于对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据，该评估数据包括预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级；数据判断模块用于将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；信息传递模块用于获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息；
管理终端，为多个且用于接收警告信息；
电子屏幕，为多个且设置在道路入口的预设区域并用于显示警告信息。
作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述风速传感器为设置在道路侧面的护栏上，其预设范围内无外物遮挡。
基于上述方案，本发明还提供一种计算机存储介质，所述的存储介质中存储有至少一条道路监测信息、至少一段程序、代码集或道路监测信息集，所述的至少一条道路监测信息、至少一段程序、代码集或道路监测信息集由处理器加载并执行实现上述所述的基于物联网的道路横风预警方法。
采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本发明方案巧妙性通过构建物联网系统来进行道路横风预警，通过物联网数据传递、共享机制，解决了现有环境监测数据站点密度低且数据共享程度弱的问题，通过多个风速传感器来进行采集环境风的情况，形成风速监测数据，而服务器只需按预设时间周期来定期调取多个风速传感器的风速监测数据打包形成的数据包即可进行远程数据分析，同时，还可以根据数据包内的数据情况来为现场风速传感器的运行状况进行判断，从而联动管理终端的管理人员对现场设备进行维护，本方案通过风速传感器来采集监测现场的环境数据，能够有效地基于实地情况进行形成监测数据，使得后台所获取的数据基础更为可靠、接近实地，同时，参考性也更强，其为实现道路安全提醒提供了坚实的基础，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明预警方法的简要实施流程示意图之一；
图2是本发明预警方法的简要实施流程示意图之二；
图3是本发明预警方法的简要实施流程示意图之三；
图4是本发明预警方法对风速传感器进行运行状态判断和监测数据进行判断的简要处理流程示意图；
图5是本发明预警系统的简要模块连接示意图；
图6是本发明风速传感器设置在护栏上的简要示意图；
图7是本发明风速传感器进行风速监测数据传递时的简要数据传递走向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例方案一种基于物联网的道路横风预警方法，其包括：
S01、通过风速传感器实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；
S02、对存储器所存储的风速监测数据进行预处理后，整合成数据包，且通过通讯模块上传至服务器中；
S03、服务器接收数据包且对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据，该评估数据包括预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级；
S04、将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；
S05、服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息。
在监测数据对比方面，本方案将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果包括：将评估数据中的预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级分别与预设的平均风速、平均风级、瞬时分级进行对比，然后输出对比结果。
其中，风速传感器的风速监测可以是实时监测或按预设时间长度和频率进行采集后，生成一平均值输出，例如，持续采集5秒后，生成5s内的平均风速作为一次监测数据，然后再间隔5s、10s等等进行采集一次。
在预警机制方面，本方案服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息包括：
服务器获取对比结果，
当对比结果中一项以上数据高于预设阈值时，输出警告信息且记录对比结果，
当对比结果中每项数据均位于正常设定值区间时，输出道路正常和记录对比结果。
为了提高风速监测数据的可靠性和参考性，本方案中，所述风速传感器为多个且间隔设置在道路的护栏上，所述的道路包括桥梁道路和/或陆地道路。
而在警告信息的传递方面，本方案所述警告信息通过显示屏展示于道路入口的电子屏幕上和/或通过通讯信息推送至预设的管理终端，由后台管理人员获取。
为了提高预警的可靠性、及时性以及预见性，在图1基础上，结合图2所示，本方案还包括：
S06、实时获取进入预设区域范围内的车辆信息，且获取车辆信息对应的通讯信息；
S07、记录车辆在进入到预设区域范围内的行驶轨迹，且对车辆后续行进的路线进行预测，输出预测结果；
S08、获取预测结果，根据预测结果对应获取车辆预测行进的道路区域对应的道路监测信息，当道路监测信息为警告信息时，将该警告信息推送至车辆信息对应的通讯信息上。
通过该方式能够为进入预设区域的车辆进行预先进行路况预告，使驾驶人员能够尽早进行路线规避的规划。
由于风速传感器在长期使用后，可能存在误差变大或故障等异常运行状态，为了能够尽早进行发现和维护，在图1、2基础上，可以进一步结合图3所示，本方案还包括：
A01、对每个风速传感器进行标记且形成监测终端信息；
A02、设定存储器按预设时间周期，通过通讯模块将数据包上传至服务器中；
A03、服务器按预设时间周期检测所接收到的数据包，且将数据包内的数据与风速传感器对应的监测终端信息进行判断，
当服务器超出预设时间未接收到风速传感器所生成的风速监测数据时，将该风速传感器定义为离线状态；
当数据包内的风速监测数据对应的风速传感器连续预设次数所形成的评估数据大于预设阈值或小于预设阈值时，获取该风速传感器预设相邻间隔的风速传感器对应形成的评估数据，并进行对比，当二者偏差超出预设值时，定义该风速传感器为异常状态；
A04、获取被定义为离线状态或异常状态的风速传感器对应的监测终端信息并下发至管理终端，由后台管理人员进行检修。
图4示出了本方案对风速传感器进行运行状况判断的策略流程，其能够为风速传感器的维保提供有效、及时的响应和发现策略。
结合图5所示，基于上述实施例方案，本实施例还提供一种基于物联网的道路横风预警系统，其包括：
风速传感器，为自带电源风速传感器，其数量为多个且布设在道路预设区域，其用于实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；
存储器，用于存储风速传感器生成的风速监测数据；
数据调度模块，用于对存储器所存储的风速监测数据进行预处理后，整合成数据包，且通过通讯模块上传至服务器中；
服务器，用于接收数据包；其包括：数据处理模块、数据判断模块和信息传递模块；数据处理模块设置在服务器内，且用于对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据，该评估数据包括预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级；数据判断模块用于将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；信息传递模块用于获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息；
管理终端，为多个且用于接收警告信息；
电子屏幕，为多个且设置在道路入口的预设区域并用于显示警告信息。
结合图6所示，为了提高风速传感器1的风速监测可靠性和避免其他外物对采集的数据造成干扰，作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述风速传感器1为设置在道路侧面的护栏2上，其与地面呈90度夹角安装，其预设范围内无外物遮挡。
本方案系统中，风速传感器通过其内置的电路使检测风速模拟信号先经信号放大器处理，再通过模数转换器转换为数字信号；继而可以通过读取数字信号将风速数字信号转换为瞬时风速数据；然后对风速进行处理，并根据用户设定储存在储存器中；最后按预设周期的获取寄存器和储存器中的数据，对风速数据进行预处理，具体是整合风速数据成数据包，使用所述物联网通信模块使用TCP/IP协议上传至服务器。
本方案服务器对所述数据包中的风速数据进行处理，得到平均风速、瞬时风级、平均风级；风速与处理过的数据储存在服务器中，当数据高于一个或多个临界值时，服务器发出指令，使所述电子大屏幕显示警告，对驾驶员进行提醒。
除此之外，对应设置在跨海或沿海道路的场景而言，服务器还可以通过互联网获取时下该区域对应的浪高，然后结合该水文信息来做出更为综合化地判断进行输出警告信息。
为了提高现场安装的便利性，本方案所使用的风速传感器1可以采用内置电源的形式，然后通过外部架设光伏储能装置为内置电源进行供电，以使得充分利用安装场地环境优势，避免需要过多架设供电设施提高使用成本；结合图7所示，本方案在风速监测数据传输上，可以通过内置在风速传感器内的MCU预处理数据，然后将数据存储到存储器中，再通过IOT模块来上传至服务器。而存储器可以是共享存储器，也可以是根据实际情况来单独内置。由于风速采集方面，风速传感器已经是现有装置，其能够通过内置的电路将采集到的风速模拟信号转换成数字信号和统计所采集的数据并进行存储已经是公知内容，因此，不再对其进行赘述。
由此使得本方案预警系统中的风速监测装置可简易安装在护栏上，利用内部设置的电源进行供电与储能，其无需依赖外接供电与连接线缆，同时，实现了布置方便的效果，而在风速监测数据的处理上，本方案基于物联网和服务器上的云计算平台进行数据处理，然后通过电子屏幕公告牌，对驾驶员进行实时预警，能够尽可能地实现预警和减少因横风导致的车祸。
另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干道路监测信息用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的道路横风预警方法，其特征在于，其包括：
通过风速传感器实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；
对存储器所存储的风速监测数据进行预处理后，整合成数据包，且通过通讯模块上传至服务器中；
服务器接收数据包且对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据，该评估数据包括预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级；
将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；
服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息；
其中，其还包括：
实时获取进入预设区域范围内的车辆信息，且获取车辆信息对应的通讯信息；
记录车辆在进入到预设区域范围内的行驶轨迹，且对车辆后续行进的路线进行预测，输出预测结果；
获取预测结果，根据预测结果对应获取车辆预测行进的道路区域对应的道路监测信息，当道路监测信息为警告信息时，将该警告信息推送至车辆信息对应的通讯信息上；
另外，其还包括：
对每个风速传感器进行标记且形成监测终端信息；
设定存储器按预设时间周期，通过通讯模块将数据包上传至服务器中；
服务器按预设时间周期检测所接收到的数据包，且将数据包内的数据与风速传感器对应的监测终端信息进行判断，
当服务器超出预设时间未接收到风速传感器所生成的风速监测数据时，将该风速传感器定义为离线状态；
当数据包内的风速监测数据对应的风速传感器连续预设次数所形成的评估数据大于预设阈值或小于预设阈值时，获取该风速传感器预设相邻间隔的风速传感器对应形成的评估数据，并进行对比，当二者偏差超出预设值时，定义该风速传感器为异常状态；
获取被定义为离线状态或异常状态的风速传感器对应的监测终端信息并下发至管理终端，由后台管理人员进行检修。
2.如权利要求1所述的基于物联网的道路横风预警方法，其特征在于，将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果包括：
将评估数据中的预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级分别与预设的平均风速、平均风级、瞬时分级进行对比，然后输出对比结果。
3.如权利要求2所述的基于物联网的道路横风预警方法，其特征在于，服务器获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息包括：
服务器获取对比结果，
当对比结果中一项以上数据高于预设阈值时，输出警告信息且记录对比结果，
当对比结果中每项数据均位于正常设定值区间时，输出道路正常和记录对比结果。
4.如权利要求3所述的基于物联网的道路横风预警方法，其特征在于，所述风速传感器为多个且间隔设置在道路的护栏上，所述的道路包括桥梁道路和/或陆地道路。
5.如权利要求4所述的基于物联网的道路横风预警方法，其特征在于，所述警告信息通过显示屏展示于道路入口的电子屏幕上和/或通过通讯信息推送至预设的管理终端，由后台管理人员获取。
6.一种基于物联网的道路横风预警系统，其特征在于，其应用有权利要求1至5之一所述的基于物联网的道路横风预警方法；
所述系统包括：
风速传感器，为自带电源风速传感器，其数量为多个且布设在道路预设区域，其用于实时获取环境风速数据且记录其对应的获取时间，生成风速监测数据，按预设条件将风速监测数据存储于存储器中；
存储器，用于存储风速传感器生成的风速监测数据；
数据调度模块，用于对存储器所存储的风速监测数据进行预处理后，整合成数据包，且通过通讯模块上传至服务器中；
服务器，用于接收数据包；其包括：数据处理模块、数据判断模块和信息传递模块；数据处理模块设置在服务器内，且用于对数据包内的风速监测数据进行按预设条件处理，获得评估数据，该评估数据包括预设时间内的平均风速、预设时间内的平均风级、瞬时风级；数据判断模块用于将评估数据与预设临界值进行对比，输出对比结果；信息传递模块用于获取对比结果且按预设条件输出相应道路监测信息，所述道路监测信息包括道路正常和/或警告信息；
管理终端，为多个且用于接收警告信息；
电子屏幕，为多个且设置在道路入口的预设区域并用于显示警告信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的道路横风预警系统，其特征在于，所述风速传感器为设置在道路侧面的护栏上，其预设范围内无外物遮挡。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述的存储介质中存储有至少一条道路监测信息、至少一段程序、代码集或道路监测信息集，所述的至少一条道路监测信息、至少一段程序、代码集或道路监测信息集由处理器加载并执行实现如权利要求1至5之一所述的基于物联网的道路横风预警方法。
CN202210904106.9A 2022-07-28 2022-07-28 一种基于物联网的道路横风预警系统 Active CN115223367B (zh)

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