CN115472009A - 一种基于大数据的城市道路管理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于大数据的城市道路管理系统及其方法，统包括基于大数据数据处理服务器、通讯基站、道路监控终端及移动载具，通讯基站通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器和道路监控终端间建立数据连接，一个通讯基站和一个道路监控终端间构成一个通讯监控组，基于大数据数据处理服务器另与道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统间建立数据连接。其管理方法包括系统装配，初级道路管理及现场勘测等三个步骤。本发明可实现对道路现场定位检测及沿道路进行连续状态检测，从而得到精确的道路运行状态数据，克服当前因道路信息采集精度差而造成的道路管理、维护滞后及重复操作等导致的道路维护管理工作成本高、工作质量差的缺陷。

Description

一种基于大数据的城市道路管理系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种基于大数据的城市道路管理系统及其方法，属信息通讯技术领域。

背景技术

目前随着道路上车辆通行量越来越高，在加之诸如道路维护施工、交通事故及气候等因素影响，极易造成道路使用状态始终处于不可预知的状态，同时再加之道路覆盖范围广，难以实现全程连续道路运行状态检测、调度管理的需要，从而导致当前道路日常管理工作存在严重的信息不足、并需要耗费大量的人力物力进行道路状态检测管理工作，严重提高了道路管理工作效率、质量，并同时导致道路车辆通行、维护施工管理、应急管理等工作间严重脱节，极易导致道路通行效率低下、道路修复维护不及时及严重的人工及物料浪费现象的发生。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的道路管理系统及方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种基于大数据的城市道路管理系统及其方法。

一种基于大数据的城市道路管理系统，统包括基于大数据数据处理服务器、通讯基站、道路监控终端及移动载具，通讯基站、道路监控终端均若干，各通讯基站通过通讯网络建立数据连接，且通讯基站另均分别通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器和道路监控终端建立数据连接，通讯基站、道路监控终端中，一个通讯基站和一个道路监控终端构成一个通讯监控组，且通讯监控组若干，各通讯监控组中的一部分分别位于道路交叉口处并与交通灯灯架连接，另一部分通讯监控组与移动载具连接，同时移动载具中，相邻两移动载具之间间距及移动载具与道路交叉口之间间距为100—1000米时，相邻两移动载具之间、移动载具与道路交叉口之间通过通讯基站建立数据连接，基于大数据数据处理服务器另与道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统间建立数据连接。

进一步的，所述的通讯基站包括承载壳、隔板、半导体制冷机构、引流风机、通讯天线、接线端子、通讯端口、多路稳压电源、通讯网关、无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置，所述承载壳为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，所述隔板为与承载壳同轴分布的网板状结构，嵌于承载壳内并将承载壳从上向下分割为若干工作腔，且各工作腔间通过隔板网孔连通，所述半导体制冷机构、引流风机、多路稳压电源、通讯网关、无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置分别嵌于各工作腔内并与隔板上端面连接，其中所述半导体制冷机构位于承载壳底端位置的工作腔内，且半导体制冷机构散热端位于承载壳底部外，所述引流风机嵌于承载壳顶部的工作腔内，且引流风机对应的承载壳顶部设排气口，所述通讯天线、接线端子、通讯端口均嵌于承载壳外表面，所述多路稳压电源分别与半导体制冷机构、引流风机、通讯网关、无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置、接线端子电气连接，所述通讯网关分别与无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置及通讯端口电气连接，所述无线数据通讯装置与通讯天线电气连接，所述光纤通讯交换机、串口通讯装置均与至少一个通讯端口电气连接。

进一步的，所述的道路监控终端包括CCD摄像头、激光投影灯、测速仪、噪声传感器、空气质量传感器、温湿度传感器、承载底座、检测头、无线数据通讯装置及驱动电路，所述承载底座为轴向截面呈矩形的空心柱状腔体结构，所述无线数据通讯装置及驱动电路均位于承载底座内，所述承载底座上端面通过转台机构与一个检测头连接，所述检测头包括立柱、横担，所述立柱与横担间连接并垂直分布，并构成“T”字形结构，所述激光投影灯若干，均嵌于横担前端面并沿横担轴线方向分布，且各激光投影灯间并联，其光轴与横担轴线垂直分布，并与水平面呈0°—60°夹角，所述CCD摄像头和测速仪嵌于立柱前端面，并沿立柱轴线从上至下分布，其中CCD摄像头光轴与激光投影灯轴线平行分布，测速仪轴线与水平面平行分布，所述噪声传感器、空气质量传感器、温湿度传感器均嵌于横担上端面并沿横担轴线方向均布，所述CCD摄像头、激光投影灯、测速仪、噪声传感器、空气质量传感器、温湿度传感器、无线数据通讯装置及转台机构均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的横担内设一个倾角传感器，横担两端均设至少一个测距仪，且所述测距仪通过转台机构与检测头的横担两端铰接，两测距仪轴线与横担轴线垂直分布，并与水平面呈0°—90°夹角，且所述倾角传感器、测距仪及转台机构均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的激光投影灯光斑为矩形网格的网状结构，且激光投影灯对应的横担位置设散热通道，所述散热通道与横担轴线平行分布，且散热通道对应的横担后端面设若干横担轴线均布散热孔，所述散热孔与散热通道垂直分布并沿散热通道轴线方向均布，且各散热孔轴线沿斜向下方向分布。

进一步的，所述的驱动电路为基于DSP芯片、FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设GNSS卫星定位装置，所述无线数据通讯装置为WIFI通讯装置、蓝牙通讯装置、RFID射频通讯装置、3G/4G/5G通讯装置中的任意一种或几种共用。

进一步的，所述的移动载具为有人驾驶车辆、飞行器及无人驾驶车辆、飞行器中的任意一种。

一种基于大数据的城市道路管理系统的道路管理方法，包括如下步骤：

S1，系统装配，首先在城市管理服务器处构建基于大数据数据处理服务器，然后将基于大数据数据处理服务器通过通讯网络分别与城市道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统平台建立数据连接，同时设定通讯基站、道路监控终端的数量，并将各通讯基站、道路监控终端通过通讯网络连接，并通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器建立数据连接，然后对通讯基站、道路监控终端与道路设施及移动载具进行安装连接，并在完成安装后向基于大数据数据处理服务器发送安装位置及所安装设备的识别信息，最后由基于大数据数据处理服务器为各通讯基站、道路监控终端分配独立的数据通讯地址，从而完成系统配置；

S2，初级道路管理，完成S1步骤后，首先由基于大数据数据处理服务器通过通讯网络从城市道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统平台中获取当前城市范围内气象环境、道路车辆通行状态信息、道路施工信息、交通事故处理信息、消防急救信息、交通管制进行采集，初步获得各路段运行状态；然后一方面根据获取的初步数据，向城市道路交通管理系统发送道路通讯管理指令，通过设置交通灯状态对道路车辆各路口通行效率、通行方向进行调控；另一方面根据气象条件，调度环卫工作进行道路清理、制备灌溉工作开展；

S3,现场勘测，在S2步骤进行道路管理的同时，一方面通过位于各路口位置的道路监控终端对路口车辆实际通行量、通行状态进行现场采集，同时对路口位置道路实际车流量、环境温度、湿度、噪声、空气质量及道路路面破损进行采集；另一方面通过移动载具携带道路监控终端沿道路实际状况进行行驶，并在行驶过程总对道路的实际车流量、环境温度、湿度、噪声及空气质量进行采集，同时对道路路面破损进行检测，从而获得精确路面数据及路况运行数据，然后根据检测的路况信息进行道路清理、制备灌溉、修复工作开展。

本发明系统构建简单，通用性、系统拓展性好，可有效的与道路管理相关各网络平台间进行协同运行，同时另可实现对道路现场定位检测及沿道路进行连续状态检测，从而得到精确的道路运行状态数据，从而实现根据道路数据精确指导开展道路运行管控、维护作业工作开展，提高道路整体管理效率，并克服当前因道路信息采集精度差而造成的道路管理、维护滞后及重复操作等导致的道路维护管理工作成本高、工作质量差的缺陷。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统局部结构示意图；

图2为通讯基站局部结构示意图；

图3为道路监控终端局部结构示意图；

图4为横担横断面局部结构示意图；

图5为本发明方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，一种基于大数据的城市道路管理系统，统包括基于大数据数据处理服务器1、通讯基站2、道路监控终端3及移动载具4，通讯基站2、道路监控终端3均若干，各通讯基站2通过通讯网络建立数据连接，且通讯基站2另均分别通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器1和道路监控终端3间建立数据连接，通讯基站2、道路监控终端3中，一个通讯基站2和一个道路监控终端3间构成一个通讯监控组，且通讯监控组若干，各通讯监控组中的一部分分别位于道路交叉口处并与交通灯灯架连接，另一部分通讯监控组与移动载具4连接，同时移动载具4中，相邻两个移动载具4之间间距及移动载具4与道路交叉口之间间距为100—1000米时，相邻两个移动载具4之间、移动载具4与道路交叉口之间通过通讯基站2建立数据连接，基于大数据数据处理服务器1另与道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统间建立数据连接。

参见图2，通讯基站2包括承载壳21、隔板22、半导体制冷机构23、引流风机24、通讯天线25、接线端子26、通讯端口27、多路稳压电源28、通讯网关29、无线数据通讯装置20、光纤通讯交换机201、串口通讯装置202，所述承载壳21为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，所述隔板22为与承载壳21同轴分布的网板状结构，嵌于承载壳21内并将承载壳21从上向下分割为若干工作腔203，且各工作腔203间通过隔板22网孔连通，所述半导体制冷机构23、引流风机24、多路稳压电源28、通讯网关29、无线数据通讯装置20、光纤通讯交换机201、串口通讯装置202分别嵌于各工作腔203内并与隔板22上端面连接，其中所述半导体制冷机构23位于承载壳21底端位置的工作腔203内，且半导体制冷机构23散热端位于承载壳21底部外，所述引流风机24嵌于承载壳21顶部的工作腔203内，且引流风机24对应的承载壳21顶部设排气口204，所述通讯天线25、接线端子26、通讯端口27均嵌于承载壳21外表面，所述多路稳压电源28分别与半导体制冷机构23、引流风机24、通讯网关24、无线数据通讯装置20、光纤通讯交换机201、串口通讯装置202、接线端子26电气连接，所述通讯网关29分别与无线数据通讯装置20、光纤通讯交换机201、串口通讯装置202及通讯端口27电气连接，所述无线数据通讯装置20与通讯天线25电气连接，所述光纤通讯交换机201、串口通讯装置202均与至少一个通讯端口27电气连接。

参见图3，道路监控终端3包括CCD摄像头31、激光投影灯32、测速仪33、噪声传感器34、空气质量传感器35、温湿度传感器36、承载底座37、检测头38、无线数据通讯装置20及驱动电路39，所述承载底座37为轴向截面呈矩形的空心柱状腔体结构，所述无线数据通讯装置20及驱动电路39均位于承载底座37内，所述承载底座37上端面通过转台机构30与一个检测头38连接，所述检测头38包括立柱381、横担382，所述立柱381与横担382间连接并垂直分布，并构成“T”字形结构，所述激光投影灯32若干，均嵌于横担382前端面并沿横担382轴线方向分布，且各激光投影灯32间并联，其光轴与横担382轴线垂直分布，并与水平面呈0°—60°夹角，所述CCD摄像头31和测速仪33嵌于立柱381前端面，并沿立柱381轴线从上至下分布，其中CCD摄像头31光轴与激光投影灯32轴线平行分布，测速仪33轴线与水平面平行分布，所述噪声传感器34、空气质量传感器35、温湿度传感器36均嵌于横担382上端面并沿横担382轴线方向均布，所述CCD摄像头31、激光投影灯32、测速仪33、噪声传感器34、空气质量传感器35、温湿度传感器36、无线数据通讯装置20及转台机构30均与驱动电路39电气连接。

参见图4，横担382内设一个倾角传感器383，横担382两端均设至少一个测距仪384，且所述测距仪384通过转台机构30与检测头38的横担382两端铰接，两个测距仪384轴线与横担382轴线垂直分布，并与水平面呈0°—90°夹角，且所述倾角传感器383、测距仪384及转台机构30均与驱动电路39电气连接。

进一步优化的，所述的激光投影灯32光斑为矩形网格的网状结构，且激光投影灯32对应的横担382位置设散热通道385，所述散热通道385与横担382轴线平行分布，且散热通道385对应的横担382后端面设若干横担382轴线均布散热孔386，所述散热孔386与散热通道385垂直分布并沿散热通道385轴线方向均布，且各散热孔386轴线沿斜向下方向分布。

透过在道路表面投射矩形网格光斑，当路面平整时，光斑各边线均为直线结构，当路面发生起伏或破损后，相应位置光斑则发生弯曲，从而达到快速识别道路破损状态的需求。

本实施例中，所述的驱动电路39为基于DSP芯片、FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设GNSS卫星定位装置，所述无线数据通讯装置为WIFI通讯装置、蓝牙通讯装置、RFID射频通讯装置、3G/4G/5G通讯装置中的任意一种或几种共用。

进一步优化的，所述的移动载具4为有人驾驶车辆、飞行器及无人驾驶车辆、飞行器中的任意一种。

参见图5，一种基于大数据的城市道路管理系统的道路管理方法，包括如下步骤：

S1，系统装配，首先在城市管理服务器处构建基于大数据数据处理服务器，然后将基于大数据数据处理服务器通过通讯网络分别与城市道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统平台间建立数据连接，同时设定通讯基站、道路监控终端的数量，并将各通讯基站、道路监控终端通过通讯网络连接，并通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器建立数据连接，然后对通讯基站、道路监控终端与道路设施及移动载具进行安装连接，并在完成安装后向基于大数据数据处理服务器发送安装位置及所安装设备的识别信息，最后由基于大数据数据处理服务器为各通讯基站、道路监控终端分配独立的数据通讯地址，从而完成系统配置；

S2，初级道路管理，完成S1步骤后，首先由基于大数据数据处理服务器通过通讯网络从城市道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统平台中获取当前城市范围内气象环境、道路车辆通行状态信息、道路施工信息、交通事故处理信息、消防急救信息、交通管制进行采集，初步获得各路段运行状态；然后一方面根据获取的初步数据，向城市道路交通管理系统发送道路通讯管理指令，通过设置交通灯状态对道路车辆各路口通行效率、通行方向进行调控；另一方面根据气象条件，调度环卫工作进行道路清理、制备灌溉工作开展；

S3,现场勘测，在S2步骤进行道路管理的同时，一方面通过位于各路口位置的道路监控终端对路口车辆实际通行量、通行状态进行现场采集，同时对路口位置道路实际车流量、环境温度、湿度、噪声、空气质量及道路路面破损进行采集；另一方面通过移动载具携带道路监控终端沿道路实际状况进行行驶，并在行驶过程总对道路的实际车流量、环境温度、湿度、噪声及空气质量进行采集，同时对道路路面破损进行检测，从而获得精确路面数据及路况运行数据，然后根据检测的路况信息进行调度环卫工作进行道路清理、制备灌溉、修复工作开展。

本发明系统构建简单，通用性、系统拓展性好，可有效的与道路管理相关各网络平台间进行协同运行，同时另可实现对道路现场定位检测及沿道路进行连续状态检测，从而得到精确的道路运行状态数据，从而实现根据道路数据精确指导开展道路运行管控、维护作业工作开展，提高道路整体管理效率，并克服当前因道路信息采集精度差而造成的道路管理、维护滞后及重复操作等导致的道路维护管理工作成本高、工作质量差的缺陷。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的基于大数据的城市道路管理系统包括基于大数据数据处理服务器、通讯基站、道路监控终端及移动载具，所述通讯基站、道路监控终端均若干，各通讯基站通过通讯网络建立数据连接，且所述通讯基站另均分别通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器和道路监控终端间建立数据连接，所述通讯基站、道路监控终端中，一个通讯基站和一个道路监控终端间构成一个通讯监控组，且通讯监控组若干，各通讯监控组中的一部分位于道路交叉口处并与交通灯灯架连接，另一部分通讯监控组与移动载具连接，同时所述移动载具中，相邻两移动载具之间间距及移动载具与道路交叉口之间间距为100—1000米时，相邻两移动载具之间、移动载具与道路交叉口之间通过通讯基站建立数据连接，所述基于大数据数据处理服务器另与道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统间建立数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的通讯基站包括承载壳、隔板、半导体制冷机构、引流风机、通讯天线、接线端子、通讯端口、多路稳压电源、通讯网关、无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置，所述承载壳为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，所述隔板为与承载壳同轴分布的网板状结构，嵌于承载壳内并将承载壳从上向下分割为若干工作腔，且各工作腔间通过隔板网孔连通，所述半导体制冷机构、引流风机、多路稳压电源、通讯网关、无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置分别嵌于各工作腔内并与隔板上端面连接，其中所述半导体制冷机构位于承载壳底端位置的工作腔内，且半导体制冷机构散热端位于承载壳底部外，所述引流风机嵌于承载壳顶部的工作腔内，且引流风机对应的承载壳顶部设排气口，所述通讯天线、接线端子、通讯端口均嵌于承载壳外表面，所述多路稳压电源分别与半导体制冷机构、引流风机、通讯网关、无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置、接线端子电气连接，所述通讯网关分别与无线数据通讯装置、光纤通讯交换机、串口通讯装置及通讯端口电气连接，所述无线数据通讯装置与通讯天线电气连接，所述光纤通讯交换机、串口通讯装置均与至少一个通讯端口电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的道路监控终端包括CCD摄像头、激光投影灯、测速仪、噪声传感器、空气质量传感器、温湿度传感器、承载底座、检测头、无线数据通讯装置及驱动电路，所述承载底座为轴向截面呈矩形的空心柱状腔体结构，所述无线数据通讯装置及驱动电路均位于承载底座内，所述承载底座上端面通过转台机构与一个检测头连接，所述检测头包括立柱、横担，所述立柱与横担间连接并垂直分布，并构成“T”字形结构，所述激光投影灯若干，均嵌于横担前端面并沿横担轴线方向分布，且各激光投影灯间并联，其光轴与横担轴线垂直分布，并与水平面呈0°—60°夹角，所述CCD摄像头和测速仪嵌于立柱前端面，并沿立柱轴线从上至下分布，其中CCD摄像头光轴与激光投影灯轴线平行分布，测速仪轴线与水平面平行分布，所述噪声传感器、空气质量传感器、温湿度传感器均嵌于横担上端面并沿横担轴线方向均布，所述CCD摄像头、激光投影灯、测速仪、噪声传感器、空气质量传感器、温湿度传感器、无线数据通讯装置及转台机构均与驱动电路电气连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的横担内设一个倾角传感器，横担两端均设至少一个测距仪，且所述测距仪通过转台机构与检测头的横担两端铰接，两测距仪轴线与横担轴线垂直分布，并与水平面呈0°—90°夹角，且所述倾角传感器、测距仪及转台机构均与驱动电路电气连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的激光投影灯光斑为矩形网格的网状结构，且激光投影灯对应的横担位置设散热通道，所述散热通道与横担轴线平行分布，且散热通道对应的横担后端面设若干横担轴线均布散热孔，所述散热孔与散热通道垂直分布并沿散热通道轴线方向均布，且各散热孔轴线沿斜向下方向分布。

6.根据权利要求2所述的一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的驱动电路为基于DSP芯片、FPGA芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设GNSS卫星定位装置，所述无线数据通讯装置为WIFI通讯装置、蓝牙通讯装置、RFID射频通讯装置、3G/4G/5G通讯装置中的任意一种或几种共用。

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市道路管理系统，其特征在于：所述的移动载具为有人驾驶车辆、飞行器及无人驾驶车辆、飞行器中的任意一种。

8.一种根据权利要求1所述基于大数据的城市道路管理系统的道路管理方法，其特征在于，所述的道路管理方法包括如下步骤：

S1，系统装配，首先在城市管理服务器处构建基于大数据数据处理服务器，然后将基于大数据数据处理服务器通过通讯网络分别与城市道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统平台间建立数据连接，同时设定通讯基站、道路监控终端的数量，并将各通讯基站、道路监控终端通过通讯网络连接，并通过通讯网络与基于大数据数据处理服务器建立数据连接，然后对通讯基站、道路监控终端与道路设施及移动载具进行安装连接，并在完成安装后向基于大数据数据处理服务器发送安装位置及所安装设备的识别信息，最后由基于大数据数据处理服务器为各通讯基站、道路监控终端分配独立的数据通讯地址，从而完成系统配置；

S2，初级道路管理，完成S1步骤后，首先由基于大数据数据处理服务器通过通讯网络从城市道路交通管理系统、气象服务系统及城市公共服务管理系统平台中获取当前城市范围内气象环境、道路车辆通行状态信息、道路施工信息、交通事故处理信息、消防急救信息、交通管制进行采集，初步获得各路段运行状态；然后一方面根据获取的初步数据，向城市道路交通管理系统发送道路通讯管理指令，通过设置交通灯状态对道路车辆各路口通行效率、通行方向进行调控；另一方面根据气象条件，调度环卫工作进行道路清理、制备灌溉工作开展；

S3,现场勘测，在S2步骤进行道路管理的同时，一方面通过位于各路口位置的道路监控终端对路口车辆实际通行量、通行状态进行现场采集，同时对路口位置道路实际车流量、环境温度、湿度、噪声、空气质量及道路路面破损程度进行采集；另一方面通过移动载具携带道路监控终端沿道路行驶，并在行驶过程中对道路的实际车流量、环境温度、湿度、噪声及空气质量进行采集，同时对道路路面破损程度进行检测，从而获得精确路面数据及路况运行数据，然后根据检测的路况信息进行调度环卫工作进行道路清理、制备灌溉、修复工作开展。

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