CN217181676U - 高速公路异常路况监测及事故预防预警系统 - Google Patents

Abstract

高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，包括设置在高速公路两侧的立柱，在立柱上设有控制器，在控制器上通过探测器采集组件与拥堵探测组件相连，在控制器上通过警示器采集组件与内侧预警组件和外侧预警组件分别对应相连，在控制器上连接有供电组件，所述控制器通过供电采集组件与供电组件相连，在控制器上通过数据上传组件与远程管理设备相连，所述数据上传组件用于在控制器和远程管理设备之间建立网络通讯以将信息数据上传到远程管理设备，所述远程管理设备用于接收存储控制器上传的信息数据并设置工作参数；在控制器上还连接有红黄透雾灯组件，所述红黄透雾灯组件用于检测车辆通过警戒区域及停止状态并对来向车辆进行预警。

Description

高速公路异常路况监测及事故预防预警系统

技术领域：

本实用新型涉及高速公路异常路况监测及事故预防预警系统。

背景技术：

目前，全国公路总里程超过519.81万公里，二级及以上干线公路总里程超过67.2万公里，其中高速公路里程超过16万公里，随着高速公路的快速发展，大大缩短了省际之间、重要城市之间的时空距离，加快了区域间人员、商品、技术、信息的交流速度，有效降低了生产运输成本，在更大空间上实现了资源有效配置，拓展了市场，对提高企业竞争力、促进国民经济发展和社会进步都起到了重要的作用；今天，高速公路的速度和便利也已经走进了平常百姓的生活，正在改变着人们的时空观念和生活方式。

高速公路具有车速高、通行能力大、运输费用省、行车安全的明显优势，正常情况下行驶在高速公路上的机动车在是一直保持在一个较高的时速范围行驶的，当行驶过程中遇到前方有团雾而导致能见度下降或路面结冰等原因导致的追尾交通事故时，机动车司机则会立即降低车速；但是在高速公路上如果后方行驶机动车不能及时掌握前方的交通事故等异常情况，减速行驶，非常容易导致追尾事故或二次交通事故的发生；并且当追尾事故发生后，如何快速发现报警也是交通管理部门关注的难题。

现有常规的高速公路安全预警系统主要是依靠红蓝警示预警设备，只能按照一定时间一定频率的固定闪烁提醒，不能有针对性的改变工作状态来有效预防预警，无法实时监控、无法使多设备联动预警、无法实现事故点位前置预警，导致工作状态监控、预警效果不够理想。

实用新型内容：

本实用新型实施例提供了高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，结构设计合理，基于控制器的集成控制作用，配合连接多类型的电气元件，保证多设备联动预警，能够对高速公路异常状况进行实时监控，可以有针对性的改变工作状态来进行有效预防预警，从而提升整体预警效果，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，包括设置在高速公路两侧的立柱，在立柱上设有控制器，在控制器上通过探测器采集组件与拥堵探测组件相连，所述拥堵探测组件用于探测感知去向车辆的行车速度；在控制器上通过警示器采集组件与内侧预警组件和外侧预警组件分别对应相连，所述内侧预警组件用于对三车道以上的高速公路内侧车辆进行声光预警，所述外侧预警组件用于对高速公路外侧车辆进行声光报警；在控制器上连接有供电组件，所述供电组件用于为控制器及各个功能组件进行不间断平稳供电，所述控制器通过供电采集组件与供电组件相连，所述供电采集组件用于采集供电组件的运行状态参数；在控制器上通过数据上传组件与远程管理设备相连，所述数据上传组件用于在控制器和远程管理设备之间建立网络通讯以将信息数据上传到远程管理设备，所述远程管理设备用于接收存储控制器上传的信息数据并设置工作参数；在控制器上还连接有红黄透雾灯组件，所述红黄透雾灯组件用于检测车辆通过警戒区域及停止状态并对来向车辆进行预警。

所述控制器可通过有线通讯或无线通讯方式与各个功能组件相连，以采集各个功能组件的工作状态参数。

所述控制器为单片机，其型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚。

所述探测器采集组件、警示器采集组件和供电采集组件分别包括采集传感器和AD转换器，所述AD转换器的型号为AD8551，在AD转换器上设有8个引脚，所述AD转换器通过六号引脚与控制器相连，所述AD转换器通过三号引脚与采集传感器相连。

所述拥堵探测组件包括红外探测器、微波探测器、雷达和声音探测器；所述内侧预警组件包括声音警示器、灯光警示器、LED显示屏和预防视觉疲劳装置，所述外侧预警组件包括声音警示器、灯光警示器和LED显示屏；所述供电组件包括市电、太阳能发电板和蓄电池；所述数据上传组件包括以太网传输器、NB-IOT传输器和无线传输器。

所述无线传输器的型号为EC200S，采用LCC封装，包括数据通信接口、Cat1基带模块、Cat1射频模块、Cat1天线、存储模块和处理器；所述数据通信接口通过总线与所述处理器电性连接，用于接收传感器传输的数据；所述处理器分别与所述Cat1基带模块、存储模块电性连接；所述Cat1基带模块与所述Cat1射频模块电性连接，所述Cat1射频模块与所述Cat1天线电性连接。

所述红黄透雾灯组件包括驱动器、GPS时钟模块和红黄透雾灯，所述GPS时钟模块用于利用同步卫星信号，接收1pps和串口时间信息，将本地的时钟和定位卫星上面的时间进行同步，所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一电磁继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有功能接口，以连接红黄透雾灯来控制红黄透雾灯的开启和关闭。

本实用新型采用上述结构，通过控制器采用有线通讯或无线通讯的连接方式远程连接管理各个功能组件，采集各个功能组件的工作状态，将设备状态等信息数据上报到远程管理设备；通过拥堵探测组件探测感知去向车辆的行车速度，通过内侧预警组件对三车道以上的高速公路内侧车辆进行声光预警，通过外侧预警组件对高速公路外侧车辆进行声光报警；通过供电组件为控制器及各个功能组件进行不间断平稳供电，通过数据上传组件在控制器和远程管理设备之间建立网络通讯以将信息数据上传到远程管理设备，具有实用高效、操作简便的优点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的拥堵探测组件的结构示意图。

图3为本实用新型的内侧预警组件的结构示意图。

图4为本实用新型的外侧预警组件的结构示意图。

图5为本实用新型的供电组件的结构示意图。

图6为本实用新型的数据上传组件的结构示意图。

图7为本实用新型的控制器的电气原理图。

图8为本实用新型的AD转换器的电气原理图。

图9为本实用新型的红黄透雾灯组件的结构示意图。

图10为本实用新型的驱动器的电气原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-10中所示，高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，包括设置在高速公路两侧的立柱，在立柱上设有控制器，在控制器上通过探测器采集组件与拥堵探测组件相连，所述拥堵探测组件用于探测感知去向车辆的行车速度；在控制器上通过警示器采集组件与内侧预警组件和外侧预警组件分别对应相连，所述内侧预警组件用于对三车道以上的高速公路内侧车辆进行声光预警，所述外侧预警组件用于对高速公路外侧车辆进行声光报警；在控制器上连接有供电组件，所述供电组件用于为控制器及各个功能组件进行不间断平稳供电，所述控制器通过供电采集组件与供电组件相连，所述供电采集组件用于采集供电组件的运行状态参数；在控制器上通过数据上传组件与远程管理设备相连，所述数据上传组件用于在控制器和远程管理设备之间建立网络通讯以将信息数据上传到远程管理设备，所述远程管理设备用于接收存储控制器上传的信息数据并设置工作参数；在控制器上还连接有红黄透雾灯组件，所述红黄透雾灯组件用于检测车辆通过警戒区域及停止状态并对来向车辆进行预警。

所述控制器可通过有线通讯或无线通讯方式与各个功能组件相连，以采集各个功能组件的工作状态参数。

所述控制器为单片机，其型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚。

所述探测器采集组件、警示器采集组件和供电采集组件分别包括采集传感器和AD转换器，所述AD转换器的型号为AD8551，在AD转换器上设有8个引脚，所述AD转换器通过六号引脚与控制器相连，所述AD转换器通过三号引脚与采集传感器相连。

所述拥堵探测组件包括红外探测器、微波探测器、雷达和声音探测器；所述内侧预警组件包括声音警示器、灯光警示器、LED显示屏和预防视觉疲劳装置，所述外侧预警组件包括声音警示器、灯光警示器和LED显示屏；所述供电组件包括市电、太阳能发电板和蓄电池；所述数据上传组件包括以太网传输器、NB-IOT传输器和无线传输器。

所述无线传输器的型号为EC200S，采用LCC封装，包括数据通信接口、Cat1基带模块、Cat1射频模块、Cat1天线、存储模块和处理器；所述数据通信接口通过总线与所述处理器电性连接，用于接收传感器传输的数据；所述处理器分别与所述Cat1基带模块、存储模块电性连接；所述Cat1基带模块与所述Cat1射频模块电性连接，所述Cat1射频模块与所述Cat1天线电性连接。

所述红黄透雾灯组件包括驱动器、GPS时钟模块和红黄透雾灯，所述GPS时钟模块用于利用同步卫星信号，接收1pps和串口时间信息，将本地的时钟和定位卫星上面的时间进行同步，所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一电磁继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有功能接口，以连接红黄透雾灯来控制红黄透雾灯的开启和关闭。

本实用新型实施例中的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统的工作原理为：基于控制器的集成控制作用，配合连接多类型的电气元件，保证多设备联动预警，能够对高速公路异常状况进行实时监控，可以有针对性的改变工作状态来进行有效预防预警，从而提升整体预警效果，有效降低因恶劣天气或交通管制或交通堵塞引起的追尾以及二次交通事故的发生；除了高速公路，还能够适用于国道、省道、县道、乡镇道路的安全预警，有效降低因交通堵塞引起的追尾以及二次交通事故的发生，效果显著，便于推广。

在整体方案中，主要包括控制器，在控制器上通过探测器采集组件与拥堵探测组件相连，所述拥堵探测组件用于探测感知去向车辆的行车速度；在控制器上通过警示器采集组件与内侧预警组件和外侧预警组件分别对应相连，所述内侧预警组件用于对三车道以上的高速公路内侧车辆进行声光预警，所述外侧预警组件用于对高速公路外侧车辆进行声光报警；在控制器上连接有供电组件，所述供电组件用于为控制器及各个功能组件进行不间断平稳供电，所述控制器通过供电采集组件与供电组件相连，所述供电采集组件用于采集供电组件的运行状态参数；在控制器上通过数据上传组件与远程管理设备相连，所述数据上传组件用于在控制器和远程管理设备之间建立网络通讯以将信息数据上传到远程管理设备，所述远程管理设备用于接收存储控制器上传的信息数据并设置工作参数；在控制器上还连接有红黄透雾灯组件，所述红黄透雾灯组件用于检测车辆通过警戒区域及停止状态并对来向车辆进行预警。

对于远程管理设备，采用B/S架构，通过以太网和移动网络与控制器进行通信，支持多个控制器同时在线，并且控制器长期在线，定时上报工作状态，接收控制器上传的数据，显示工作模式、闪烁频率、亮度等工作状态，并可以设置模式、闪烁频率、亮度等工作参数、从其他设备或平台获取的有关能见度及路况信息，下发到控制器。

对于拥堵探测组件，包括红外探测器、微波探测器、雷达、声音探测器等，拥堵探测组件可感知去向车辆的行车速度以及车辆是否静止，探测距离不小于350米，并自动将速度值以及静止状态上报至远程管理设备和控制器，其数值与阈值对比，判定路面是否出现停车、压车、缓行等情况，用以做出相应的预警预防提示，实时更新监测，避免信息滞后。

对于控制器，可以通过有线通讯方式或无线通讯方式连接远程管理设备及各个功能组件，采集各功能组件的工作状态，将设备状态等信息通过以太网、4G、5G方式上报至远程管理设备，接收、采集拥堵探测组件、雾灯红外探测组件以及其他类型传感器上报的数据，并根据上报的车辆速度状态、车辆经过警戒区域事件、车辆停止状态及上报的其他数据是否小于设定的阈值来做出判断，根据以上接收到的信息以及平台传递过来的路况、天气信息，联动并改变当前及后方各个功能组件的工作状态。

特别说明的是，控制器优先选择LoRa远距离无线电技术进行通信，工作频率包括433、868、915MHz，使各个功能组件接收控制器发送的控制信号，并向驱动器传输操作指令。

对于红黄透雾灯，可以接收控制器的控制作用，并具有红外探测功能，可检测是否有车辆通过警戒区域，如有，则联动后方雾灯，发出红色闪烁，提醒后车保持安全车距防止追尾。如有车辆停止在警戒区域，则将数据上报到控制器，并接收控制器下发的预警信息，点亮后方雾灯以及路内外侧预警组件，警示后车前方通行异常或事故，减速避让。

控制器可以通过驱动器与红黄透雾灯相连，可以快速响应，精准控制红黄透雾灯的开启和关闭。

对于供电组件，包括市电供电、太阳能发电板和蓄电池，从而为控制器和气体功能组件进行不间断平稳供电。

对于数据上传组件，包括以太网传输器、无线传输器和NB-IOT传输器，可以根据实用应用场景来选取最为适宜的数据传输器来进行上传，无线传输器可以通过4G或5G进行传输；所述无线传输器优先选择移远EC200S，采用LCC封装，包括数据通信接口、Cat1基带模块、Cat1射频模块、Cat1天线、存储模块和处理器；所述数据通信接口通过总线与所述处理器电性连接，用于接收传感器传输的数据；所述处理器分别与所述Cat1基带模块、存储模块电性连接；所述Cat1基带模块与所述Cat1射频模块电性连接，所述Cat1射频模块与所述Cat1天线电性连接；从而将数据通信接口、Cat1基带模块、Cat1射频模块、Cat1天线、存储模块、处理器这些硬件模块配合软件构成高度集成、一体化的通讯系统。

综上所述，本实用新型实施例中的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统基于控制器的集成控制作用，配合连接多类型的电气元件，保证多设备联动预警，能够对高速公路异常状况进行实时监控，可以有针对性的改变工作状态来进行有效预防预警，从而提升整体预警效果，有效降低因恶劣天气或交通管制或交通堵塞引起的追尾以及二次交通事故的发生；除了高速公路，还能够适用于国道、省道、县道、乡镇道路的安全预警，有效降低因交通堵塞引起的追尾以及二次交通事故的发生，效果显著，便于推广。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：包括设置在高速公路两侧的立柱，在立柱上设有控制器，在控制器上通过探测器采集组件与拥堵探测组件相连，所述拥堵探测组件用于探测感知去向车辆的行车速度；在控制器上通过警示器采集组件与内侧预警组件和外侧预警组件分别对应相连，所述内侧预警组件用于对三车道以上的高速公路内侧车辆进行声光预警，所述外侧预警组件用于对高速公路外侧车辆进行声光报警；在控制器上连接有供电组件，所述供电组件用于为控制器及各个功能组件进行不间断平稳供电，所述控制器通过供电采集组件与供电组件相连，所述供电采集组件用于采集供电组件的运行状态参数；在控制器上通过数据上传组件与远程管理设备相连，所述数据上传组件用于在控制器和远程管理设备之间建立网络通讯以将信息数据上传到远程管理设备，所述远程管理设备用于接收存储控制器上传的信息数据并设置工作参数；在控制器上还连接有红黄透雾灯组件，所述红黄透雾灯组件用于检测车辆通过警戒区域及停止状态并对来向车辆进行预警。

2.根据权利要求1所述的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：所述控制器可通过有线通讯或无线通讯方式与各个功能组件相连，以采集各个功能组件的工作状态参数。

3.根据权利要求1所述的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：所述控制器为单片机，其型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚。

4.根据权利要求1所述的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：所述探测器采集组件、警示器采集组件和供电采集组件分别包括采集传感器和AD转换器，所述AD转换器的型号为AD8551，在AD转换器上设有8个引脚，所述AD转换器通过六号引脚与控制器相连，所述AD转换器通过三号引脚与采集传感器相连。

5.根据权利要求1所述的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：所述拥堵探测组件包括红外探测器、微波探测器、雷达和声音探测器；所述内侧预警组件包括声音警示器、灯光警示器、LED显示屏和预防视觉疲劳装置，所述外侧预警组件包括声音警示器、灯光警示器和LED显示屏；所述供电组件包括市电、太阳能发电板和蓄电池；所述数据上传组件包括以太网传输器、NB-IOT传输器和无线传输器。

6.根据权利要求5所述的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：所述无线传输器的型号为EC200S，采用LCC封装，包括数据通信接口、Cat1基带模块、Cat1射频模块、Cat1天线、存储模块和处理器；所述数据通信接口通过总线与所述处理器电性连接，用于接收传感器传输的数据；所述处理器分别与所述Cat1基带模块、存储模块电性连接；所述Cat1基带模块与所述Cat1射频模块电性连接，所述Cat1射频模块与所述Cat1天线电性连接。

7.根据权利要求1所述的高速公路异常路况监测及事故预防预警系统，其特征在于：所述红黄透雾灯组件包括驱动器、GPS时钟模块和红黄透雾灯，所述GPS时钟模块用于利用同步卫星信号，接收1pps和串口时间信息，将本地的时钟和定位卫星上面的时间进行同步，所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制相连，在驱动器的十六号引脚上连接有第一电磁继电器，在第一继电器上设有相并联的第一电阻和第一二极管，在第一继电器上设有功能接口，以连接红黄透雾灯来控制红黄透雾灯的开启和关闭。

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