一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统的制作方法

本发明涉及公路隧道监测、预警和控制技术领域，特别是涉及一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统。

背景技术：

随着公路隧道数量的增多，交通安全事故发生的数量也随之增加。大量公路隧道建设和运营情况表明，在隧道交通事故中车辆相撞(包括碰撞和追尾)为主要事故类型，另外车辆撞向隧道内壁、火灾、车辆侧翻等事故也时有发生。并且寒区公路隧道由于长期处于低温环境下，低温引起的冻害对隧道结构造成了严重的破坏，为汽车运行安全埋下了重大的安全隐患，从而进一步增加交通事故的发生。

目前，公路隧道会安装部署交通监控系统、火灾报警系统、电力监控系统、环境监测系统等子系统。但上述子系统通常都处于独立工作状态，并不能很好的进行数据实时共享及联动自动报警。此外，由于建设时资金技术的缺乏，隧道安全系统建设得不到足够的重视，在长期的运营中设备损坏、功能缺失、数据失准等问题得不到彻底的解决。

综上所述，本领域亟需一种隧道监测、预警和控制系统，以减少长大公路隧道交通事故及隧道结构的损坏，为长大公路隧道的安全运行提供切实可行的安全监测、预警和控制技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统，实时监测隧道内结构安全及行车动态并进行预警及控制，从而降低隧道结构损坏、降低交通事故发生的概率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统，包括：监测模块、预警模块和控制模块；

所述监测模块用于实时的监测并采集隧道两端的风速和温度数据以及隧道信息，并将数据发送至所述预警模块；其中，所述隧道信息包括车辆驾驶人员的交通违章信息、隧道结构信息和隧道路面信息；

所述预警模块用于对所述隧道信息进行接收、存储和分析，判断是否出现异常事件，并将所述异常事件发送至所述控制模块；所述控制模块用于将接收到的所述异常事件发送至应急管理部门，并将所述异常事件通过显示屏进行显示；所述异常事件包括：异常交通事件、隧道路面异常和隧道结构异常；所述异常交通事件包括：追尾、违章停车、违章换道和违章超时；

所述预警模块还用于对所述隧道两端的风速和温度数据进行接收、存储和分析，并判断是否出现气象环境异常，并将所述隧道两端的风速和温度数据以及所述气象环境异常发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述气象环境异常时的风速和温度数据控制空气幕的开闭，并将所述隧道两端的风速和温度数据通过显示屏进行显示。

可选的，所述监测模块包括：多个摄像头；各所述摄像头设置在隧道顶部，用于采集隧道内的隧道信息，并将所述隧道信息发送至所述预警模块。

可选的，所述监测模块还包括：多个风速传感器和多个温度传感器；各所述风速传感器均设置在所述隧道两端，用于采集隧道两端的风速数据，并将所述风速数据发送至所述预警模块；各所述温度传感器均设置在所述隧道两端，用于采集隧道两端的温度数据，并将所述温度数据发送至所述预警模块。

可选的，所述控制模块包括：数据传输单元；

所述数据传输单元和所述预警模块连接，用于将所述异常事件通过无线方式发送至所述应急管理部门。

可选的，所述控制模块还包括：控制器和多个所述空气幕；

各所述空气幕设置在所述隧道两端，所述控制器分别与所述空气幕和所述预警模块连接，所述控制器用于根据所述气象环境异常时的风速和温度数据控制空气幕的开闭。

可选的，所述控制器为plc控制器。

可选的，所述显示屏为多个，各所述显示屏设置在所述隧道内，用于将所述异常事件以及所述隧道两端的风速和温度数据进行显示。

可选的，所述显示屏为电子显示屏。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统，包括监测模块、预警模块和控制模块，监测模块动态采集隧道两端的风速和温度数据、隧道结构信息、隧道路面信息以及隧道内交通信息，预警模块对隧道结构异常、隧道路面异常、气象环境异常和异常交通事件进行预警，控制模块根据气象环境异常时的温度和风速数据对空气幕进行控制，阻隔外界寒冷气温侵入隧道内部；控制模块将异常事件发送至应急管理部门，以及时进行处理；通过显示屏进行显示使驾驶人员能够知道前方路况，实现交通诱导控制，有效保障长大公路隧道的通行安全。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统中监测模块结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统中预警模块结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统中控制模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统，实时监测隧道内结构安全及行车动态并进行预警及控制，从而降低隧道结构损坏、降低交通事故发生的概率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统包括：监测模块、预警模块和控制模块，如图1-图3所示。

所述监测模块用于实时的监测并采集隧道两端的风速和温度数据以及隧道信息，并将数据发送至所述预警模块；其中，所述隧道信息包括车辆驾驶人员的交通违章信息、隧道结构信息和隧道路面信息。本发明实施例中隧道结构信息是指隧道内衬砌结构状况，隧道路面信息是指隧道内路面病害情况，交通违章信息是指隧道内交通流参数。本发明实施例中采集的是隧道两端的洞口的风速和温度数据。

所述预警模块用于对所述隧道信息进行接收、存储和分析，并判断是否出现异常事件，并将所述异常事件发送至所述控制模块；所述控制模块用于将接收到的所述异常事件发送至应急管理部门，并将所述异常事件通过显示屏进行显示；所述异常事件包括：异常交通事件、隧道路面异常和隧道结构异常；所述异常交通事件包括：追尾、违章停车、违章换道和违章超时。具体的，预警模块对视频进行分析，得到路面裂缝和隧道衬砌衬砌裂缝等情况，当路面裂缝和隧道衬砌衬砌裂缝超过路面和衬砌结构维护标准时，发出异常预警信息。

所述预警模块还用于对所述隧道两端的风速和温度数据进行接收、存储和分析，并判断是否出现气象环境异常，并将所述隧道两端的风速和温度数据以及所述气象环境异常发送至所述控制模块；所述控制模块用于根据所述气象环境异常时的风速和温度数据控制空气幕的开闭，并将所述隧道两端的风速和温度数据通过显示屏进行显示。

作为一种可选的实施方式，本发明所述监测模块包括：多个摄像头；各所述摄像头设置在隧道顶部，用于采集隧道内的隧道信息(隧道内视频数据)，并将所述隧道信息发送至所述预警模块。所述监测模块还包括：多个风速传感器和多个温度传感器；各所述风速传感器均设置在所述隧道两端即隧道洞口，用于采集隧道两端的风速数据，并将所述风速数据发送至所述预警模块；各所述温度传感器均设置在所述隧道两端即隧道洞口，用于采集隧道两端的温度数据，并将所述温度数据发送至所述预警模块。具体的，本发明中摄像头的安装数量依据隧道长度和视频清晰度来确定，实现对长大公路隧道的无死角全程监控。

作为一种可选的实施方式，本发明所述控制模块包括：数据传输单元；所述数据传输单元和所述预警模块连接，用于将所述异常事件通过无线方式发送至所述应急管理部门。当隧道内衬砌结构有损坏、隧道内路面有病害情况或隧道内出现交通事故，通过无线方式将这些情况发送至应急管理部门，由就近的隧道抢修单位进行现场抢修，防止更大事故的发生。其中，将所述异常事件发送的同时也会发送处理措施和病害位置信息等。

所述控制模块还包括：控制器和多个所述空气幕；各所述空气幕设置在所述隧道两端，所述控制器分别与所述空气幕和所述预警模块连接，所述控制器用于根据所述气象环境异常时的风速和温度数据控制空气幕的开闭。具体的，所述控制器为plc控制器，以隧道内空气温度和风速数据为依据，一方面智能控制空气幕的开启台数及射流角度与速度，阻隔外界寒冷气温侵入隧道内部，从而确保隧道内部温度达到0℃以上；另一方面对空气幕等设备进行智能诊断，实现系统故障预警，确保系统安全可靠运行。

作为一种可选的实施方式，本发明所述显示屏为多个，各所述显示屏设置在所述隧道内，用于将所述异常事件以及所述隧道两端的风速和温度数据进行显示。具体的，所述显示屏为电子显示屏。所述电子显示屏用于显示预警模块传递的隧道内车辆违章追尾、违章停车、违章换道、违章超速、极端天气和隧道路面结构损坏等异常信息，将安全预警信息实时发布给驾驶员，对汽车传递行驶路径的诱导信息。

本发明的处理流程为：

步骤1)、在隧道顶部安装多个摄像头用于监测隧道内的实时视频，在隧道前端安装多个风速传感器和温度传感器用于监测隧道内外风速和温度情况，并将信息实时发送至预警模块。

步骤2)、预警模块对实时视频、风速和温度进行分析，并与监测模块和控制模块进行实时数据交互。

步骤3)、当步骤2)视频分析中出现违章追尾、违章停车、违章换道或违章超速时，发出异常交通事件预警并发送至控制模块，控制模块通过电子显示屏发布防追尾预警、停车预警、换道预警或超速预警，动态的向驾驶员发布交通预警及诱导信息，并通过无线技术传输报送路面交通事故。

步骤4)、当步骤2)视频分析中检测到隧道路面裂缝时，发出隧道路面异常预警并发送至控制模块，控制模块通过电子显示屏发布进行隧道内路面病害预警，动态的向驾驶员发布交通预警及诱导信息，并通过无线技术传输报送路面病害信息，包括处理措施和病害位置信息等。

步骤5)、当步骤2)风速和温度实测数据分析中检测到外界温度低于0℃时，根据外界风速和温度开启一道或多道空气幕，通过空气幕阻隔外界寒冷气流进入洞内，使隧道内温度保持零度以上，以达到预防隧道路面和隧道衬砌结冰的效果。

本发明涉及一种长大公路隧道—路面—交通流监测、预警和控制系统，包括监测模块、预警模块和控制模块，用于对隧道结构异常、隧道路面异常、气象环境异常和异常交通事件进行预警，所述监测模块用于动态采集隧道洞口的风速和温度、隧道内衬砌结构损坏状况、隧道内路面病害情况和隧道内交通流参数，所述控制模块用于空气幕控制、数据传输控制和交通诱导控制。本发明主要用于长大公路隧道-路面-交通流监测、预警和控制，有效保障长大公路隧道的通行安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。