一种移动的公路施工区警示及路锥收放系统

本实用新型涉及公路交通维护设备领域，具体涉及一种移动的公路施工区警示及路锥收放系统。

背景技术：

随着社会经济的发展和人们安全意识的提升，交通设备的智能化显得尤为重要。近年来，我国在轨道交通、高速智能监控、城市公共交通等领域取得了长足发展，但一些交通维护支持系统仍在沿用老旧技术，例如，高速公路的警示路锥收放工作仍采用人工操作的方式。公路养护作业面积小，车辆行驶速度高，作业车发放路锥效率低，再加上汽车尾气、噪音和超限超载等现象，这些不利因素共同导致了公路养护危险性系数高、工作环境恶劣、劳动力紧缺、人工管理难度大等问题。

目前已经落地的半自动化路锥收放装置，由一名工人在驾驶室负责车辆驾驶，另一名工人在车厢负责路锥的接收、堆垛和放置；由于车厢并非全封闭，故工作环境没有得到很大程度的改善，并且该类装置无法回收由于种种原因偏离原位置的路锥，需要人工干预回收，摆放间隔也是人为控制的，考虑到工作效率和安全系数提升、劳动力解放等需求，该类装置并不能得到很好的推广。

技术实现要素：

为解决以上问题，本实用新型提供一种移动的公路施工区警示及路锥收放系统，能够在公路施工区前方对来车作出有效警示，并实现路锥的自动摆放和回收，有效提高公路养护作业的安全性和工作效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。

一种移动的公路施工区警示及路锥收放系统，包括：路锥收放装置、警示测速装置、远程控制中心和运输设备；其中，所述公路施工区处的摄像头的信号输出端通过无线网与所述远程控制中心的第一信号输入端连接；所述远程控制中心的第一信号输出端通过无线网与所述路锥收放装置的信号输入端连接；

所述警示测速装置的信号输出端通过无线网与所述远程控制中心的第二信号输入端连接；

所述运输设备用于将所述路锥收放装置、警示测速装置运送至公路施工区。

作为优选的，所述公路施工区处的摄像头用于获取公路施工区的图像信息，并将获取的公路施工区的图像信息传递给所述远程控制中心；

所述远程控制中心根据接收的公路施工区的图像信息确定所述路锥收放装置的路锥收放路线、路锥收放间距和路锥收放数量；

所述路锥收放装置根据所述远程控制中心确定的路锥收放路线和间距自动摆放和回收路锥；

所述警示测速装置用于在所述公路施工区前向来车做出警示提醒，并实时获取来车的车速、车牌信息，同时将获取的来车的车速、车牌信息传递给所述远程控制中心。

作为优选的，还包括可变情报板，所述可变情报板用于在公路施工区前的警告区内发布警告信息。

作为优选的，所述路锥收放装置包含移动平台、仿生机械臂和立体码垛机；其中，所述仿生机械臂和立体码垛机固定于所述移动平台上；

所述移动平台用于根据所述远程控制中心确定的路锥收放路线进行移动；所述仿生机械臂和立体码垛机用于根据所述远程控制中心确定的路锥收放间距和路锥收放数量进行路锥的回收和摆放。

进一步作为优选的，所述移动平台包括车载电源模块、路线规划模块、平台驱动模块和运动控制模块；其中，所述车载电源模块用于向所述平台驱动模块和运动控制模块供电；

所述平台驱动模块用于根据所述远程控制中心确定的路锥收放路线搭载所述仿生机械臂和立体码垛机进行移动；

所述运动控制模块用于根据所述远程控制中心确定的路锥收放间距和路锥收放数量控制仿生机械臂和立体码垛机进行路锥的摆放和回收。

进一步作为优选的，所述车载电源模块为车载发电机或太阳能充电装置。

进一步作为优选的，所述路线规划模块为工控机。

进一步作为优选的，所述平台驱动模块包含车板，所述车板的底部分别对称安装四个滚轮，所述车板的两个前滚轮上分别设置有第一电机，所述第一电机用于驱动对应的滚轮转动，所述远程控制中心的信号输出端通过无线网与所述第一电机的控制端连接。

进一步作为优选的，所述运动控制模块包含控制器和第二电机，所述仿生机械臂和立体码垛机上分别安装第二电机，所述控制器的信号输出端分别与所述第二电机的信号输入端电连接，所述远程控制中心的信号输出端通过无线网与所述控制器连接。

优选的，所述警示测速装置包含警示机器人、速度传感器和数据接收中心；其中，所述警示机器人用于在施工区前向来车做出减速、靠某侧行驶提示，并获取来车的车型、车牌信息；所述速度传感器用于获取来车的车速信息；所述数据接收中心用于接收所述警示机器人获取的车型、车牌信息和速度传感器获取的车速信息，并上传至远程控制中心。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

(1)本实用新型的移动的公路施工区警示及路锥收放系统结构简单，通过移动平台、仿生机械臂和立体码垛机能够实现路锥的自动摆放和回收，改善了高速公路警示路锥摆放工人的工作环境，工人只需驾驶车辆至指定地点进行设备的简单搬运和监督即可，极大地解放了劳动力。

(2)通过可变情报板和警示机器人能够在公路施工区前方对来车作出有效警示，提高了高速公路施工区附近的道路安全系数，驾驶人可以通过可变情报板和警示机器人及时获得警示信息从而调整驾驶行为，提高了驾驶安全性，工人的工作环境也更加安全，提高公路养护作业的安全性和工作效率。

(3)警示机器人、速度传感器获取的信息通过数据接收中心返回远程控制中心，为以后的道路管理提供了实时信息，可以作为事故分析、公路管理等的依据。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的移动的公路施工区警示及路锥收放系统的结构示意图；

图2是图1中移动平台的结构示意图。

以上图中：1路锥收放装置；2警示测速装置；201警示机器人；202速度传感器；203数据接收中心；3远程控制中心；4运输设备；5可变情报板；6移动平台；601车载电源模块；602路线规划模块；603平台驱动模块；604运动控制模块；7仿生机械臂；8立体码垛机。

具体实施方式

参考图1-2，根据本实用新型的内容的实施例所提出的一种移动的公路施工区警示及路锥收放系统，包括：路锥收放装置1、警示测速装置2、远程控制中心3和运输设备4；其中，公路施工区处的摄像头的信号输出端通过无线网与远程控制中心3的第一信号输入端连接；远程控制中心3的第一信号输出端通过无线网与路锥收放装置1的信号输入端连接；警示测速装置2的信号输出端通过无线网与远程控制中心3的第二信号输入端连接；运输设备4用于将路锥收放装置1、警示测速装置2运送至公路施工区。

具体的，公路施工区处的摄像头用于获取公路施工区的图像信息，并将获取的公路施工区的图像信息传递给远程控制中心3。远程控制中心3根据接收的公路施工区的图像信息确定路锥收放装置1的路锥收放路线、路锥间距以及路锥数量。路锥收放装置1根据远程控制中心3确定的路锥收放路线、路锥间距以及路锥数量自动摆放和回收路锥，具体如下：

路锥收放装置1包含移动平台6、仿生机械臂7和立体码垛机8；其中，仿生机械臂7和立体码垛机8固定于移动平台6上。移动平台6用于根据远程控制中心3确定的路锥收放路线搭载仿生机械臂7和立体码垛机8进行移动。仿生机械臂7和立体码垛机8用于根据远程控制中心3确定的路锥收放间距以及路锥数量进行路锥的回收和摆放，仿生机械臂7用于完成路锥在立体码垛机8和路面之间的移动，立体码垛机8用于实现路锥的抓取和三维空间内的运输。

移动平台6具有自动驾驶传统的感知和行动能力，基于远程控制中心3或人为控制，可以实现简单的位置移动。参考图2，移动平台6包括车载电源模块601、路线规划模块602、平台驱动模块603和运动控制模块604。其中，车载电源模块601为车载发电机或太阳能充电装置，用于向平台驱动模块603和运动控制模块604供电。路线规划模块602主要指一个工控机，远程控制中心3的第一信号输出端通过无线网与工控机的信号输入端连接，远程控制中心3根据公路施工区处的摄像头获取的视频图像，结合实际情况设置并标志路锥收放路线、路锥收放间距和路锥收放数量，将标志有路锥收放路线的单帧视频图像传输至工控机，工控机根据远程控制中心3设定的路锥收放路线信息控制平台移动模块按照设定的路锥收放路线进行移动。

具体的，平台驱动模块603包括车板，车板上固定有仿生机械臂7和立体码垛机8；车板的底端四角对称安装有四个车轮，车板的两个前轮上分别安装有第一电机，第一电机用于驱动前轮转动，车板上固定有单片机，车载电源模块601用于向第一电机供电。工控机将远程控制中心3设定的路锥收放路线信息转换为车板上的两个第一电机的转速和转动次数的控制信息，通过单片机控制两个第一电机分别以设定的转速和转动次数控制车板的两个前轮进行转动，从而使车板按照远程控制中心3设定的路锥收放路线进行行驶；其中，设定的路锥摆放路线信息包含设定的转角以及单步前进距离信息。即当两个第一电机以不同的转速转动时，能控制车板按照设定的转角进行移动，从而控制车板的转向；控制两个电机的转动次数，能使车板按照设定的单步前进距离进行移动，从而控制车板的移动距离。车板的两个前轮上也可设置距离传感器，用于实时获取两个前轮的前进距离信息，并将获取的前轮的前进距离信息传递给单片机，单片机根据获取的前轮的前进距离信息实时调整第一电机的转速以及转动次数，从而控制车板按照设定的路锥收放路线进行行驶。

运动控制模块604包含控制器和第二电机；其中，仿生机械臂7和立体码垛机8上分别安装有第二电机；远程控制中心3的信号输出端与所述控制器的信号输入端通过无线网连接，控制器的信号输出端分别与第二电机的信号输入端连接。远程控制中心3将确定的路锥收放间距和路锥收放数量传给控制器，控制器根据获取的路锥收放间距和路锥收放数量信息分别向安装于仿生机械臂7和立体码垛机8的第二电机发出转动速度(决定路锥放置间隔)、转动次数(决定路锥放置数量)等指令，完成路锥的放置。仿生机械臂7用于完成路锥在立体码垛机8和路面之间的移动，立体码垛机8用于实现路锥的抓取和三维空间内的运输，由于仿生机械臂7和立体码垛装置在现代工程中应用较为广泛，故不对其具体结构进行说明。

警示测速装置2用于在公路施工区前向来车做出警示提醒，并实时获取来车的车速、车牌信息，同时将获取的来车的车速、车牌信息传递给远程控制中心3。具体的，警示测速装置2包含警示机器人201、速度传感器202和数据接收中心203；其中，警示机器人201内置电源，电力充足时可以用机械手臂作出减速、靠某侧行驶等简单的指挥动作。警示机器人201眼部装有微型摄像头，可以识别来车车型、车牌等信息，并通过无线网络传输至数据接收中心203。速度传感器202可以同步检测与显示来车速度，以提醒驾驶人控制车速，速度信息实时上传至数据接收中心203。数据接收中心203将获得的车速、车型、车牌信息整理后通过无线网络上传至远程控制中心3，为以后的路段管理提供现实数据参考。

运输设备4，运输设备4主要指带有自动升降台的工程车，升降台采用液压或电机驱动，用于运输路锥收放装置1、警示机器人201、速度传感器202、移动可变情报板5等实体部件。如可采用无人驾驶车辆，也可以由驾驶人驾驶工程车至施工点，并监督其他设备的运行，路锥摆放完成后将路锥收放装置1运回养护点，其他设备的运回视工期而定。

可变情报板5，采用悬臂式，包括led组件显示单元；按照公路养护安全标志设置标准，用于在施工警告区发布前方施工、禁止换道信息，起到提前警示的作用。需要说明的是，可变情报板5适用于突发的小型养护作业，可以在短期内收回；如果工程较大，工期较长，应安装固定的普通标志牌以节省费用。

本实用新型的移动的公路施工区警示及路锥收放系统的工作流程，包括以下步骤：

步骤1，高速公路远程控制中心3将养护命令下发至就近的养护点，养护点处的运输设备4如工程车载着路锥收放装置1(如移动平台6、仿生机械臂7和立体码垛机8)、警示测速装置2(如警示机器人201、速度传感器202)、可变情报板5等实体部件向施工区出发。

步骤2，工程车到达施工警示区后，工程车的升降台下降，放置可变情报板5，通过情报板发布前方施工、禁止换道等警示信息。

步骤3，工程车继续行进至施工区，升降台下降，路锥收放装置1中的移动平台6搭载仿生机械臂7和立体码垛机8按照远程控制中心3设定的路锥摆放路线信息进行移动，同时仿生机械臂7和立体码垛机8按照远程控制中心3设定的路锥摆放间距和摆放数量进行路锥的摆放。

步骤4，将警示机器人201和速度传感器202放置于施工区并启动工作，警示机器人201作出简单的指挥动作，如用机械手臂作出减速、靠某侧行驶等简单的指挥动作，并识别来车车型、车牌等信息。速度传感器202实时采集来车的车速信息。数据接收中心203接收警示机器人201获取的来车车型、车牌信息以及速度传感器202获取的车速信息并进行整理，然后上传至高速公路远程控制中心3，为以后的路段管理提供现实数据参考。至此完成路锥的自动摆放以及施工区的警示。

步骤5，根据工期长短决定是否返回移动的公路施工区警示及路锥收放系统。

此外，在路锥回收时，只需根据实时摄像机获取的视频图像进行二次路线规划，避免路锥由于种种原因发生的位置变动导致的回收不完全现象，具体过程与上述路锥放置过程相同，不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。