CN218647527U - 一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，包括间隔安装在高速护栏上的声波震动检测报警机构，其特征在于：声波震动检测报警机构包括壳体，壳体内封装有声波震动传感器、信号放大电路、单片机以及用于为各部分进行供电的电源，单片机设置有NBIot通信模块，声波检测器可检测1kHz声波并转化为电信号通过信号放大电路接收放大并发送给单片机，单片机识别后将有效电信号转化为报警数据通过NBIot通信模块利用NB网络发送出去。本实用新型用于辅助识别高速公路交通事故，基于碰撞监测感知预警，进行车辆伴随式诱导，对外发出预警信息，及时通知后方车辆减速避让，避免二次事故发生。

Description

一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置

技术领域

本实用新型涉及高速公路及物联网技术领域，具体涉及一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置。

背景技术

随着国民经济快速发展，我国高速公路建设异常迅猛，同时高速公路交通流量也持续增加，伴随而来的交通事故也频频发生，经过调研发现，大部分的高速事故都和护栏相关，为了能快速进行事故定位并进行事故报警和预警，高速公路护栏碰撞监测可以起到很好的效果。

通过监测高速公路护栏的碰撞事件，实现高速公路事故的监测、记录和上传，通过高速公路运行管理平台进行集中管控、精细化处置，可为事故救援提供及时报警信息以实现更加快速的救援，同时为后方车辆安全行驶提供及时的报警提示信息，避免二次事故发生。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，用于高速公路波形护栏被车辆撞击的声波检测和报警，进行车辆伴随式诱导，对外发出预警信息，及时通知后方车辆减速避让，避免二次事故发生。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

提供一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，包括间隔安装在高速护栏上的声波震动检测报警机构，声波震动检测报警机构包括壳体，壳体内封装有声波震动传感器、信号放大电路、单片机以及用于为各部分进行供电的电源，单片机设置有NBIot通信模块，声波检测器可检测1kHz声波并转化为电信号通过信号放大电路接收放大并发送给单片机，单片机识别后将有效电信号转化为报警数据通过NBIot通信模块利用NB网络发送出去。

本实用新型可以通过声波震动传感器进行感应，从而实现监测护栏碰撞事件，声波检测通过放大器将信号放大，使其更具观察性。可配合预先应用机器学习模型确定车辆撞击声波的波形和持续时间，如果声波震动传感器监测范围内护栏发生碰撞，通过传感器发出报警电信号，经放大电路放大后传给单片机进行二次识别，如波形与持续时间符合车辆撞击特征，转化为可处理报警信息，通过无线网络将报警信息上传进行报警。

市面上现有碰撞检测技术主要有视频事件检测、压力检测、振动检测等多种，更多的用于车端进行碰撞检测，而安装在护栏上的少之又少。而且一些技术大多数受天气、成本、公路干扰源的影响严重，不适合在护栏上进行碰撞检测。本实用新型利用声波进行检测，因在车辆与护栏发生碰撞时会产生很大的碰撞声，而且声音与其他声音的频谱不尽相同，通过采样分析比对公路护栏周围的声音信号来源，通过大数据机器学习建立车辆碰撞检测模型，在实际应用中过滤车辆噪音、雨声、雷电声等干扰噪音，获取特定频谱的车辆碰撞声音完成车辆碰撞识别，不受外界环境的声源干扰。而且，跟进护栏材质的特性，声音在护栏上传递的效果更好，能够更加精准和远距离获取车辆碰撞信息，节约了设备布设成本。

进一步的，NBIot通信模块通过NB网络与高速公路管理平台通讯连接。

通过NB网络将报警信息传递给高速管理平台，高速管理平台联动相应位置的摄像头进行拍摄，视频控制等操作，将事故发生的地点，事故发生的情况及时反馈到高速管理平台，与高速公路警示灯光形成应急联动，对事故进行提前预警，让后方来车及时减速避让，避免二次事故发生。

进一步的，外壳上设置有强磁铁，并通过磁吸安装在护栏上。

通过外壳设置强磁铁，可利用强磁吸附作用将整体吸附到护栏上，不要单独安装抱箍，安装方便。

进一步的，声波震动检测报警机构还包括封装在壳体内的唤醒与低功耗模块，唤醒与低功耗模块使得声波震动检测报警机构正常情况下进入低功耗模式，单片机接收电信号并监测持续时间大于1s时，进入唤醒模式，电信号转化为报警数据。

事故发生碰撞时，护栏产生特征波形，震动声波传感器将采集到的电信号通过放大电路传送到单片机，同时触发单片机退出低功耗模式，进行电信号接收和判断。单片机接收电信号并监测持续时间，如果电信号持续时间小于1s，则直接丢弃报警电信号，不做转化和处理。如果持续时间大于1s，则将电信号转化为报警信息，并触发NBIot通信模块退出低功耗模式，等待NBIot通信模块重新联网后，将报警信息通过NBIot通信模块传到高速公路管理平台。

进一步的，信号放大电路包括信号放大器和信号放大器供电控制电路。

本实用新型的有益效果：

一、兼容各类护栏的不同规格，弥补现有业务场景的不足，可解决当前高速公路上护栏种类多、厂商多、标准不一问题。

二、该设备专门用于高速公路波形护栏被车辆撞击的声波检测和报警，

可用于辅助识别高速公路交通事故，作为智慧高速系统感知层中的一部分。

三、护栏报警器可作为智慧高速影像监控系统的补充，可弥补影像监控在能见度低时的不足，以及提升监控系统发现事故的及时触达，在海量视频内容的查阅中，提供有效时间点依据，解决了视频查阅的困难。

四、通过高速公路管理平台，奖励道路安全全要素高可信感知监测与智能管控规则，构建防碰撞道路安全模型，基于碰撞监测感知预警，进行车辆伴随式诱导，对外发出预警信息，及时通知后方车辆减速避让，避免二次事故发生。

附图说明

图1为本实用新型声波震动检测报警机构的内部结构示意图。

图2为本实用新型的信号报警逻辑示意图。

图3为本实用新型的安装布设示意图。

图中所示：

1、外壳，2、强磁铁，3、声波检测器，4、信号放大电路，41、信号放大器，42、信号放大器供电控制电路，5、NBIot通信模块，6、单片机，7、电源，8、高速公路管理平台，9、高速护栏，10、声波震动检测报警机构。

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，对本方案进行阐述。

一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，包括间隔安装在高速护栏9上的声波震动检测报警机构10，声波震动检测报警机构10包括壳体1，壳体1内封装有声波震动传感器3、信号放大电路4、单片机6以及用于为各部分进行供电的电源7，单片机设置有NBIot通信模块5，信号放大电路4包括信号放大器41和信号放大器供电控制电路42。

声波检测器3可检测1kHz声波并转化为电信号通过信号放大电路4接收放大并发送给单片机6，单片机6识别后将有效电信号转化为报警数据通过NBIot通信模块5利用NB网络发送出去。NBIot通信模块5通过NB网络与高速公路管理平台8通讯连接。高速公路管理平台8对公众提醒是以外平台形式，更加容易对接高速公路现有设备，例如摄像机、情报板或者用户出行APP等。在上报报警信号后，高速管理平台联动相应位置摄像头进行拍摄，视频控制等操作，将事故发生的地点，事故发生的情况及时反馈到高速管理平台，与高速公路警示灯光形成应急联动，对事故进行提前预警，让后方来车及时减速避让，避免二次事故发生。

声波震动检测报警机构10还包括封装在壳体1内的唤醒与低功耗模块，唤醒与低功耗模块使得声波震动检测报警机构10正常情况下进入低功耗模式，单片机6接收电信号并监测持续时间大于1s时，进入唤醒模式，电信号转化为报警数据。

在实用新型中，声波检测器3用于护栏碰撞监测，检测1kHz声波并转化为电信号；高速公路护栏9分为两种，一种为双波护栏，一种为三波护栏，个别高速会采用双波护栏叠加的方式实现4波护栏。护栏在发生碰撞时，会产生一定频率的声波并沿着护栏进行一定范围的传播。按照1kHz特征波形进行计算，双波护栏传输距离能达到200m左右，三波护栏传输距离在150m左右。

信号放大电路4能够接收电信号并放大，将放大的电信号发送给单片机6进行二次识别。

单片机6能识别放大的电信号，处理和判断信号有效性，将有效电信号转化为报警数据发送给NBIot通信模块5。

NBIot通信模块5可以接收报警数据，并通过NB网络将报警信息发送到高速公路管理平台8进行报警。

电源7主要为设备的正常运行提供动力来源。

外壳1上设置有强磁铁2，并通过磁吸安装在护栏9上，使其紧贴护栏9，更好的检测声波震动，产品外壳1根据波形护栏的结构进行贴合式设计。

因为声波震动监测有一定的范围要求，一个设备不可能监测整个高速路段，因此需要根据监测范围布置多个设备监测点。按照1kHz特征波形进行计算，双波护栏传输距离能够达到200m左右，三波护栏传输距离在150m左右。所以三波护栏需要300m间隔布点，双波护栏需要400m间隔布点，双波护栏布点示意如下图3所示。

高速公路一般双向四条护栏，按照上面的数据进行计算，双波护栏每公里需要12台设备布点，三波护栏每公里需要16个左右的设备进行布点。本实用新型采用震动声波传感器设计震动声波传导识别设备，通过强磁铁2吸附和定制挂耳，紧贴安装于波形护栏表面，震动声波传导识别设备内置信号放大电路4、单片机6、NBIot通信模块5和电源7，整体结构如图1所示。 本实用新型实现逻辑：当事故发生碰撞时，护栏9产生特征波形，震动声波传感器3将采集到的电信号通过放大电路4传送到单片机6，同时触发单片机6退出低功耗模式，进行电信号接收和判断。

单片机6接收电信号并监测持续时间，如果电信号持续时间小于1s，则直接丢弃报警电信号，不做转化和处理。如果持续时间大于1s，则将电信号转化为报警信息，并触发NBIot通信模块5退出低功耗模式，等待NBIot通信模块5重新联网后，将报警信息通过NB网络传到高速公路管理平台，NB网络走运营商的网络，减少成本。

报警信息传送完毕后，如果20s内没有接收到新的报警信号，单片机6和NBIot通信模块5将进入低功耗模式，保持正常运行。

本实用新型的信号报警逻辑如图2所示。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，包括间隔安装在高速护栏上的声波震动检测报警机构，其特征在于：声波震动检测报警机构包括壳体，壳体内封装有声波震动传感器、信号放大电路、单片机以及用于为各部分进行供电的电源，单片机设置有NBIot通信模块，声波检测器可检测1kHz声波并转化为电信号通过信号放大电路接收放大并发送给单片机，单片机识别后将有效电信号转化为报警数据通过NBIot通信模块利用NB网络发送出去。

2.根据权利要求1所述的高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，其特征在于：NBIot通信模块通过NB网络与高速公路管理平台通讯连接。

3.根据权利要求1所述的高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，其特征在于：外壳上设置有强磁铁，并通过磁吸安装在护栏上。

4.根据权利要求1所述的高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，其特征在于：声波震动检测报警机构还包括封装在壳体内的唤醒与低功耗模块，唤醒与低功耗模块使得声波震动检测报警机构正常情况下进入低功耗模式，单片机接收电信号并监测持续时间大于1s时，进入唤醒模式，电信号转化为报警数据。

5.根据权利要求1所述的高速护栏集中管控碰撞监测的报警装置，其特征在于：信号放大电路包括信号放大器和信号放大器供电控制电路。

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