一种基于多源数据的高速公路交通通行状态监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及高速公路交通领域，尤其涉及一种基于多源数据的高速公路交通通行状态监测系统。


背景技术：

2.道路网络是一个复杂的系统，车辆在道路上的行驶状态受到天气、道路条件、车辆状态等多种因素制约。随着信息技术的迅猛发展和大数据时代的到来,高速公路数据采集来源不断丰富，众多隶属于不同系统体系、采集不同类型数据的终端监测设备会产生海量多源数据，这些数据通过不同的侧面可以在一定程度上反映出高速公路各时段、各路段的交通状态，包括道路事件状态、道路环境状态、道路行驶状态、设备运行状态。现有的高速公路交通状态监测预警系统对多源高速公路交通数据的采集、处理、发布功能不够全面，在时效性、准确性方面有待提升，不能充分满足高速公路管理人员与司乘人员的数据需求，影响高速公路体系的运行效率与安全效果。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于多源数据的高速公路交通通行状态监测系统，能够对多源高速公路交通数据进行采集、处理、发布，为高速公路管理人员与司乘人员提供多角度、全面的高速公路交通通行状态信息，从而提升高速公路体系的运行效率与安全效果。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
5.一种基于多源数据的高速公路交通通行状态监测系统，包括控制模块、设置在高速公路检测路段的通信单元以及数据采集设备与数据展示设备，所述数据采集设备与数据展示设备包括工作人员信息终端、门架etc监测设备、道路气象监测设备、地感线圈检测设备、门架摄像监测设备、电子标牌显示设备以及设置在车内的车载无线通信设备，所述控制模块与所述通信单元连接，所述通信单元分别与所述工作人员信息终端、所述门架etc监测设备、所述道路气象监测设备、所述地感线圈检测设备、所述门架摄像监测设备、所述电子标牌显示设备以及所述车载无线通信设备连接。
6.进一步地，所述通信单元包括有线通讯模块、无线通讯模块、无线广播模块和工控机，所述有线通讯模块的网络输入端分别与所述控制模块、所述门架etc监测设备、所述道路气象监测设备、所述地感线圈检测设备、所述门架摄像监测设备和所述电子标牌显示设备相连接；所述有线通讯模块的网络输出端分别与所述控制模块和所述电子标牌显示设备相连接；所述无线通讯模块的网络输入输出端与所述工作人员信息终端相连接；所述无线广播模块的本地输出端与所述车载无线通信设备相连接；所述工控机的本地输入输出端分别与所述有线通讯模块、所述无线通讯模块、所述无线广播模块本地输入输出端电连接。
7.进一步地，所述有线通讯模块为网卡，所述无线通讯模块为4g蜂窝网络通信设备，所述无线广播模块为调频广播设备，所述工控机为微处理器。
8.进一步地，所述有线通讯模块和所述无线通讯模块用于将数据采集设备获取的多源高速公路交通数据通过本地输出端发送至所述工控机，所述工控机用于对不同来源的数据进行打包，标注数据获取时间与获取区域；所述工控机还用于将打包标注后的多源高速公路交通数据通过本地输出端发送至所述有线通讯模块，所述有线通讯模块还用于将打包标注后的多源高速公路交通数据通过网络输出端发送至所述控制模块。
9.进一步地，所述控制模块包括网络通信模块、数据存储模块和计算处理模块；所述网络通信模块的网络输入输出端与所述通信单元的网络输入输出端连接，所述网络通信模块的本地输入输出端与所述数据存储模块的本地输入输出端电连接，所述数据存储模块的本地输入输出端与所述计算处理模块的本地输入输出端电连接。
10.进一步地，所述网络通信模块为企业级网络交换机，所述数据存储模块为磁盘存储阵列，所述计算处理模块为企业级服务器。
11.进一步地，所述网络通信模块用于将接收的打包标注后的多源高速公路交通数据按照标注的获取时间、获取区域分类存储至所述数据存储模块；所述计算处理模块用于从所述数据存储模块读取各时段和各区域多源高速公路交通数据，并根据其计算得到各区域高速公路交通状态数据。
12.进一步地，还包括，高速公路通行状态监测中心，所述高速公路通行状态监测中心与所述控制模块通过以太网连接。
13.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
14.1.可对多源高速公路交通数据进行采集，从多个角度反映高速公路交通通行状态，提供全面的监测预警服务，驾驶员可及时掌握前方道路的交通事件情况，以便于提前做出相应的驾驶对策，更好的防止交通事故的发生。
15.2.通过多种来源采集的数据可互相印证、补充，避免偶然因素导致数据的不完整与缺失，提高监测结果的准确性。
16.3.可对高速公路交通状态数据进行下发，各路段内数据采集设备、数据展示设备均与本路段的通信单元连接，将实时路况信息精准通过网络、广播、电子标牌多种手段传达至对应路段内的工作人员与司乘人员。
17.4.考虑了某一数据展示设备失效的状况，将该设备应展示的信息于临近的上游数据展示设备展示，提高了系统的可靠性。
18.5.可按照不同数据展示设备的用途和特点发送不同的信息，从而实现对司乘人员、管理人员、一线操作人员等不同群体的特色信息支持功能，满足各类场景下对各类高速公路交通状态数据的需求。
19.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型一种基于多源数据的高速公路交通通行状态监测系统结构示意图；
22.图2为图1中单个通信单元的结构示意图；
23.图3为图1中控制模块的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
25.作为本实用新型的某一具体实施方式，如图1所示，一种基于多源数据的高速公路交通通行状态监测系统，包括高速公路通行状态监测中心1、控制模块2、多个通信单元3、数据采集设备与数据展示设备；其中，高速公路通行状态监测中心1与控制模块2通过以太网相连接，控制模块2与多个通信单元3通过以太网相连接；多个通信单元3均匀分布在单向多车道高速公路的一侧。数据采集设备与数据展示设备包括工作人员信息终端4、门架etc监测设备5、道路气象监测设备6、地感线圈检测设备7、门架摄像监测设备8、电子标牌显示设备10以及设置在车内的车载无线通信设备9，控制模块2与通信单元3连接，通信单元3分别与工作人员信息终端4、门架etc监测设备5、道路气象监测设备6、地感线圈检测设备7、门架摄像监测设备8、电子标牌显示设备10以及车载无线通信设备9连接。
26.如图2所示，多个通信单元3的每个个体均包含有线通讯模块301、无线通讯模块302、无线广播模块303和工控机304。有线通讯模块301为网卡，无线通讯模块302为4g蜂窝网络通信设备，无线广播模块303为调频广播设备，工控机304为微处理器。
27.有线通讯模块301网络输入端与控制模块2、门架etc监测设备5、道路气象监测设备6、地感线圈检测设备7、门架摄像监测设备8、电子标牌显示设备10相连接；有线通讯模块301网络输出端与控制模块2、电子标牌显示设备10相连接；无线通讯模块302网络输入输出端与工作人员信息终端4相连接；无线广播模块303本地输出端与车载无线通信设备9相连接；工控机304本地输入输出端与有线通讯模块301、无线通讯模块302、无线广播模块303本地输入输出端电连接。
28.多个通信单元3通过有线通讯连接或无线通讯连接自本区域数据采集设备获取多源高速公路交通数据，通过以太网将多源高速公路交通数据发送至本区域控制模块2；多个通信单元3通过以太网自控制模块2获取高速公路交通状态数据，并将高速公路交通状态数据发布至数据展示设备；其中工作人员信息终端4、电子标牌显示设备10既是数据采集设备也是数据展示设备，门架etc监测设备5、道路气象监测设备6、地感线圈检测设备7、门架摄像监测设备8仅为数据采集设备，车载无线通信设备9仅为数据展示设备。
29.具体地说，有线通讯模块301和无线通讯模块302自数据采集设备获取多源高速公路交通数据，具体包括：自工作人员信息终端4获取的道路事件数据，包括事件类型、事件起始时间、预计结束时间、事件地点；自道路气象监测设备6获取的道路环境数据，包括风速、降水量、路面温度、能见度；自门架etc监测设备5、地感线圈检测设备7与门架摄像监测设备8获取的道路行驶数据，具体包括：门架etc监测设备5采集的车牌号、车辆类型；地感线圈检
测设备7采集的经过车辆数；门架摄像监测设备8采集的车牌号、车辆类型、车辆速度；自电子标牌显示设备10获取的设备运行数据，包括设备运行参数。
30.有线通讯模块301和无线通讯模块302将获取的多源高速公路交通数据通过本地输出端发送至工控机304，由工控机304对不同来源的数据进行打包，标注数据获取时间与获取区域；工控机304将打包标注后的多源高速公路交通数据通过本地输出端发送至有线通讯模块301；有线通讯模块301将打包标注后的多源高速公路交通数据通过网络输出端发送至控制模块2。
31.如图3所示，控制模块2包含网络通信模块201、数据存储模块202和计算处理模块203；其中，网络通信模块201网络输入输出端与多个通信单元3网络输入输出端连接，网络通信模块201本地输入输出端与数据存储模块202本地输入输出端电连接，数据存储模块202本地输入输出端与计算处理模块203本地输入输出端电连接。网络通信模块201为企业级网络交换机，数据存储模块202为磁盘存储阵列，计算处理模块203为企业级服务器。
32.控制模块2通过以太网自多个通信单元3获取打包标注后的多源高速公路交通数据，对其处理得到高速公路交通状态数据，并将高速公路交通状态数据通过以太网上传至高速公路通行状态监测中心1、下发至多个通信单元3。
33.具体地说，网络通信模块201将接收到的打包标注后的多源高速公路交通数据按照标注的获取时间、获取区域分类存储至数据存储模块202；计算处理模块203自数据存储模块202读取各时段、各区域多源高速公路交通数据，并根据其计算得到各区域高速公路交通状态数据，包括各类高速公路交通状态监测值与高速公路交通状态预警等级，其中：高速公路交通状态监测值包括道路事件状态监测值、道路环境状态监测值、道路行驶状态监测值、设备运行状态监测值；高速公路交通状态预警等级包括道路事件状态预警等级、道路环境状态预警等级、道路行驶状态预警等级、设备运行状态预警等级。
34.高速公路交通状态监测值与高速公路交通状态预警等级具体计算过程包括如下：
35.读取全部道路事件数据，根据事件地点判断该事件所属通信单元区域，判断各区域当前时间有无道路事件如道路养护、交通事故等，如没有道路事件则该区域道路事件状态监测值为空，道路事件状态预警等级为正常；如有道路事件则该区域道路事件状态监测值为对应的道路事件数据(事件类型、事件起始时间、预计结束时间、事件地点)，该区域道路事件状态预警等级为预警。
36.读取各区域道路气象数据，计算各区域道路环境状态监测值。具体包括：根据过去24小时内的风速数据计算得出各区域6、12、24小时平均风力；根据过去24小时内的降水量计算得出各区域3、6、12小时累计降水量；获取当前路面温度；获取当前能见度。根据各区域道路环境状态监测值判断得出各区域道路环境状态预警等级。
37.读取各区域近30分钟道路行驶数据，计算各区域道路行驶状态监测值。具体包括：根据门架etc监测设备5采集的车辆类型统计7座及以下客车数量n1，根据门架etc监测设备5采集的车牌号与门架摄像监测设备8采集的车牌号、车辆类型统计未安装etc设备的7座及以下客车数量n2，根据地感线圈检测设备采集的经过车辆数统计总车辆数n，根据公式μ＝n1+n2/n计算7座及以下客车占比μ；根据总车辆数n与统计时间段长度t得到车流量；根据车辆速度计算得到平均速度。根据各区域道路行驶状态监测值判断得出各区域道路行驶状态预警等级。
38.读取各区域设备运行数据，根据设备运行参数判断该区域电子标牌显示设备是否正常工作，获取设备运行状态监测值。若设备正常工作则设备运行状态预警等级为正常，若设备无法正常工作则设备运行状态预警等级为预警。
39.根据高速公路交通状态监测值判断高速公路交通状态预警等级的具体条件如表1所示。
40.表1
[0041][0042][0043]
其中，拥堵预警等级具体判别数据如表2所示。
[0044]
表2
[0045]
[0046]
计算处理模块203将计算得到高速公路交通状态数据包括各类高速公路交通状态监测值与高速公路交通状态预警等级存储至数据存储模块202；
[0047]
网络通信模块201自数据存储模块202读取高速公路交通状态监测数据，并根据各区域高速公路交通状态预警等级分别发送至高速公路通行状态监测中心1和多个通信单元3，分发规则如表3所示。工作人员可通过高速公路通行状态监测中心1实时监控并管理控制模块2并查看相应数据，针对正常运行情况或预警情况做出应对处理。
[0048]
表3
[0049][0050]
多个通信单元3将接收到的高速公路交通状态数据通过有线通讯或无线通讯发送至工作人员信息终端4、车载无线通信设备9、电子标牌显示设备10，发送判断规则如表3所示。
[0051]
具体地说，有线通讯模块301通过网络输入端获取高速公路交通状态数据，并通过本地输出端发送至工控机304；工控机304对接收到的高速公路交通状态数据进行判断，将高速公路交通状态数据的不同组成部分按照其表3所示规则进行分类，将需要下发至电子标牌显示设备10的数据通过本地输出端发送至有线通讯模块301、将需要下发至工作人员信息终端4的数据通过本地输出端发送至无线通讯模块302、将需要广播的数据通过本地输出端发送至无线广播模块303；有线通讯模块301将通过本地输入端接收到的数据下发至电子标牌显示设备10，无线通讯模块302将通过本地输入端接收到的数据下发至工作人员信息终端4，无线广播模块303将通过本地输入端接收到的数据通过广播传达至车载无线通信设备9。
[0052]
工作人员信息终端4、车载无线通信设备9、电子标牌显示设备10通过声音信号、光信号展示高速公路交通状态数据。具体地说，工作人员信息终端4接收到高速公路交通状态
监测数据后，通过显示屏显示工作人员所处临近区域各类高速公路交通状态监测值与高速公路交通状态预警等级，在地图界面标注交通事件地点及对应的道路事件状态监测值、在发生各类预警时发出警示音；车载无线通信设备9通过无线广播接收设备接收到fm调制的包含高速公路交通状态数据的无线广播，通过车载音响播放解调后得到的语音信息；电子标牌显示设备10通过led显示屏分区域轮播接收到的各类高速公路交通状态监测值与高速公路交通状态预警等级，包括当前风速、当前路面温度、当前能见度、当前车流量、当前平均车速及各类预警等级。
[0053]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。