专利名称：高速公路实时车流监测预警诱导管理系统和监测方法
技术领域：
本发明涉及智能交通管理领域，尤其涉及用于高速公路的实时车流监测预警诱导 管理系统和监测方法。
背景技术：
随着国民经济的高速发展，高速公路的建设已初具规模。而随着汽车运输的发展， 准确掌握高速公路车流量的迅速增长对于高速公路管理和发展都十分重要，这也使得实现 高速公路交通的监测控制，尤其是实时车流状况的监测控制已经成为一项重要的管理内容。目前，对道路交通情况(实时车流状况)的了解方法主要有(1)视频监视的方法如授权公告日为2009年1月21日，授权公告号为 CN100454355C的发明专利《实时采集道路车流量信息的视频方法》采用对比度失真和亮度 失真作为道路车流量检测的特征参数。该方法算法复杂，且受天气的影响，精度不高。视频 监视的方法存在如下缺点视频检测是一种宏观的方法，无法得出具体到每一个路段、某一 个具体时间点的微观车流信息，比如无法直接得出每条道路在某个时间段内车辆通过的频 率，无法得出某个路段出现堵车现象的频度和时间规律等。(2)在高速公路上每隔一定距离安装检测装置来监测授权公告日为2006年12 月20日、授权公告号为CN1291238C的发明专利《智能交通中车流量监控的雷达射频装置及 测定方法》根据汽车行驶过雷达照射区域的时间和波形的变化一级信号处理器内部定时器 记录的数值计算出车流量和车速。通过沿高速公路每隔一定距离安装检测装置的方法，可 比较精确得到各个监测点的断面实时车流信息，通过对比相邻两组检测装置车流量数据， 能够得出该相邻检测点之间的车流变化，从而为处理突发异常状况提供参考，但不能精确 得到高速路段上任意点的断面实时车流信息，不能在第一时间发现高速公路任意地点，任 意时间发生事故或者抛锚的车辆，并进行预警。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种以单一车辆为基本单元的高速公 路实时车流监测预警诱导管理系统和方法，能够在高速公路任意地点、任意时间有车辆发 生事故或者抛锚时第一时间进行自动预警，能够精确得到高速路段上任意点的断面实时车 流信息，能够在第一时间检测到车流变化，能直接得出每条道路在某个时间段内车辆通过 的频率信息。本发明的技术方案是一种高速公路实时车流监测预警诱导管理系统，包括设置 在车辆上的车辆跟踪器和与车辆跟踪器进行无线通信的监控中心；所述车辆跟踪器包括用 于接收实时车辆信息的GPS模块、用于通过无线网络发送实时车辆信息给监控中心的无线 通信模块、和对GPS模块接收的数据进行分析，并控制无线通信模块发送车辆信息的处理 器；所述监控中心包括用于和车辆跟踪器进行无线通信的通信模块、用于存储车辆信息的存储模块、用于对路段上的车辆信息进行分析的数据分析模块、以及用于设置分析参数和 显示分析结果的输入输出模块；所述通信模块、存储模块、数据分析模块和输入输出模块依 次相连。进一步的，上述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统中，所述车辆跟踪器的GPS模块包括计算车速的装置，所述处理器包括判断车辆速度是否超速的装置；所述车 辆跟踪器还包括和处理器相连的提示模块。进一步的，上述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统中，所述车辆跟踪器 还包括和处理器分别相连的用于提示车辆即将到达高速公路收费站的提示模块和存储有 收费站位置信息库的存储器。本发明还提出了一种高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法，涉及 包括设置在车辆上的车辆跟踪器1和与车辆跟踪器1进行无线通信的监控中心2的高速公 路实时车流监测预警诱导管理系统，所述车辆跟踪器包括GPS模块、无线通信模块和处理 器，所述监控中心包括通信模块、存储模块、数据分析模块和输入输出模块，所述监测方法 包括如下步骤步骤1 在待监测车辆上安放车辆跟踪器，车辆跟踪器开始工作；步骤2 车辆跟踪器的GPS模块实时接收实时车辆信息，并反馈给处理器，处理器 控制无线通信模块将实时车辆信息通过无线网络发送给监控中心；步骤3:监控中心的通信模块接收到实时车辆位置信息，并将信息存储到存储模 块；步骤4:监控中心的数据分析模块从存储模块中提取数据，分析指定路段上的车 流量，并通过输入输出模块显示。进一步的，上述高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法还包括如下 步骤监测人员在输入输出模块上设置分析参数，所述分析参数包括待分析的指定路段和 待分析的指定时间段。进一步的，上述高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法还包括如下 步骤监控中心对高速公路上的车辆的实时位置信息进行比较，当发现在设定时间内有车 辆位置未发生变化或行驶速度小于限值时进行报警。进一步的，所述车辆跟踪器还包括提示模块，所述监测方法的步骤2中还包括如 下步骤车辆跟踪器的GPS模块将计算的实时车速信息反馈给处理器，处理器对车速信息 进行分析判断，在车辆超速时，处理器控制提示模块进行超速提示。进一步的，所述车辆跟踪器还包括提示模块和存储有高速公路收费站位置信息库 的存储器，所述处理器将车辆实时位置信息和存储器中的收费站位置信息进行比较，当发 现车辆驶向收费站方向，且相隔一定距离时，处理器控制提示模块进行提示。本发明的优点是本发明以高速公路上单一通行车辆为基本检测单元，及时采集 高速公路车流的各种数据和信息，对高速公路车流实现全程、实时、不间断的精细化监控。 能够使监控中心在第一时间知道高速公路任意地点，任意时间发生事故或者抛锚的任何车 辆，对交通事故、突发状况等能做出快速反应，迅速排除事故根源，采取相应的应急措施，提 供救援服务，把意外交通事件对交通状况的影响降到最低。在第一时间检测到车流变化情 况，迅速做出有针对性的处理和优化控制方案，能够精确得到高速路段上任意点的断面实时车流信息，能直接得出每条道路在某个时间段内车辆通过的频率信息，根据已掌握的车 流量记录，建立高速公路车流量数据库，用以支持道路运行状况评价，为改善道路经营和交 通管理的决策提供数据支持。本发明在高速公路智能交通领域的作用主要有以下几方面1.作为一个高速公路交通控制和引导中心，对高速公路交通进行中央集中控制及 引导，提高高速公路交通的安全和效率，保证干道交通的畅通。2.作为一个高速公路交通信息中心，收息、采集、存储并提供有关道路网络及交通 历史数据，并且管理、不断更新这些数据，可通过交通广播、互联网、手机短信等方式向社会 和公众发布实时高速公路交通信息。3.作为一个高速公路交通规划中心，收集、统计分析交通需求方面的数据，建立和 维护高速公路交通需求模型以及道路网络模型，给政府部门和决策人员对城市高速公路交 通的规划、设计、建设和运行方案的比选提供科学依据。4.作为一个显示汇报中心，给决策者提供动态的、形象逼真的和反映实际的高速 公路交通流与交通设施、交通管理和交通控制间的动态关系和相互影响的直观演示，使决 策者对交通规划措施的实施作出正确的判断和决策。5.作为一个绿色低碳出行支持中心，能够使高速公路交通出行整体对能源量的需 求减少，为社会节约大量的能源；进而减少对污染治理所需要的费用；可减少车辆的速度 变化频率和停车次数，进而降低交通造成的噪声污染；使用本系统可使现有高速公路道路 的实际通行能力得到充分发挥，路网的利用率提高，相对减少路网规划中新建、扩建的道路 数量，从而节省修建道路所占用的土地资源。6.作为一个安全行车保障中心，高速公路实时车流监测预警诱导管理系统中的车 辆跟踪器在车辆超速行驶时进行提醒并上报，降低因超速造成的事故，提高高速公路行车 安全；在快到收费站时给予提醒，以便司机提早做好缴费准备。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明的实施例的高速公路实时车流监测系统的系统结构图；图2为本发明的实施例1的车辆跟踪器的结构图；图3为本发明的实施例的监控中心的结构图；图4为本发明的实施例3的车辆跟踪器的结构图；图5为本发明的实施例1的高速公路实时车流监测系统的工作流程图。其中1车辆跟踪器；11GPS模块；12处理器；13无线通信模块；14提示模块；15存 储器；2监控中心；21通信模块；22存储模块；23数据分析模块；24输入输出模块。
具体实施例方式实施例如图1所示，是本实施例的以单一车辆为基本单元的高速公路实时车流 监测预警诱导管理系统，包括一个监控中心2和若干个车辆跟踪器1。一个车辆跟踪器可 以跟踪一辆车辆，因此一个监控中心2可以得到若干辆车辆的数据信息，理论上，监控中心 2可以得到所有安装车辆跟踪器的车辆的信息。
目前，在车辆通过高速路段入口收费站的时候会领取一张缴费IC卡，在本实施例 中，每辆车辆还会领取一个车辆跟踪器1，使进入高速路段的每辆车子上都配备有车辆跟踪 器，保证车流监测的准确性。车辆跟踪器1和缴费IC卡可以是分别单独的设备，也可以集 成在同一个装置中。在车辆到达高速路段出口收费站时，交还缴费IC卡和车辆跟踪器1。车辆跟踪器1包括依次相连的GPS模块11、处理器12和无线通信模块13。GPS模 块11用于接收卫星定位信号，即实时车辆信息，并反馈给处理器12。处理器控制将车辆信 息传输给无线通信模块13，车辆信息包括实时车辆位置信息(经度、纬度信息)、实时车速 信息、实时行驶方向信息、实时车辆信息的采集时间，以及车辆跟踪器的ID号。无线通信模 块13通过无线网络将车辆信息发送给监控中心。本实施例的无线通信模块13可以为GPRS模块、CDMA模块、3G模块、4G模块、WiFI 模块或WiMAX模块等，从而分别通过GPRS网络、CDMA网络、3G网络、4G网络、WiFI网络或 WiMAX网络与远端监控中心2通信。其中GPRS网络最为常用，性价比较高。下面以GPRS网 络通讯作为本实施例的通讯方式。本实施例的无线通信模块-GPRS模块发送的消息数据由二进制8比特数据包构 成，将二进制数据包构建成最终用于无线传输的数据报文的过程为首先构建二进制消息 体，然后组合消息头和消息体并发送。每条消息由消息头和消息体组成，消息头在前，消息 体在后。消息体包括的信息有纬度、经度、速度、方向、时间等。如下表 所述监控中心2和Internet网络有线连接。传输到移动运营商的GPRS网络的数 据通过Internet网络有线传输到监控中心2。GPRS网络和Internet网络之间的数据交换 是现有技术。监控中心2接入GPRS网络有四种方式(1)监控中心采用计算机加互连网固定IP地址(如宽带接入)的方式。
(2)监控中心采用计算机加互连网固定域名解析(如宽带接入)的方式监控中 心先与DNS服务商联系开通动态域名，监控中心先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由 DNS服务器找到监控中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费 用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规 模应用。(3)监控中心采用计算机加移动APN专线，所有点都采用内网固定IP 此种方案监 控中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定 IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为监控中心分配 专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使 用其他APN。得到APN后，给监控中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间 采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在 防火墙上进行IP地址和端口过滤。方案3无论实用性，安全性和稳定性都较好，适合于安 全性要求较高、数据点比较多、实用性要求较高的应用环境，是在资金允许的情况下的最佳 组网方式。(4)监控中心采用计算机加GPRS MODEM的方式(APN专网固定IP)监控中心先与 移动申请APN专网业务。移动为监控中心分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于 GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给监控中心分配移 动内部固定IP。监控中心2包括依次相连的通信模块21、存储模块22、数据分析模块23和输入输 出模块24。通信模块21用于接收从无线网络传过来的车辆信息，并传输给存储模块22储存。 存储模块22为海量存储器，用于建立高速公路车流量数据库，包含所有在高速路上行驶车 辆的位置信息、速度信息、时间信息。数据分析模块23用于对路段上的车辆信息进行分析， 得到具体某指定路段、实时的或指定时间段的高速公路车流信息。输入输出模块24用于设 置车流分析参数和向监控中心端的监控人员显示分析结果。本实施例的以车为基本检测单元的高速公路实时车流监测系统的监测方法如 下步骤1 在待监测车辆上安放车辆跟踪器1，即车辆在进入高速公路入口时领取车 辆跟踪器，并放置在车辆内，车辆跟踪器开始工作。步骤2 车辆跟踪器1的GPS模块11实时接收实时车辆位置信息，并反馈给处理 器12，处理器12控制无线通信模块13将实时车辆信息通过移动运营商的无线网络发送给 和Internet网络连接的监控中心2。步骤3 监控中心2的通信模块21接收到实时车辆信息，并将信息存储到存储模 块22。步骤4 监测人员在输入输出模块24上设置分析参数，分析参数包括待分析的指 定路段和待分析的指定时间段等。步骤5 监控中心2的数据分析模块23从存储模块22中提取数据，分析指定路段 上的、实时的或指定时间段的高速公路车流信息，并通过输入输出模块24显示。其中，数据分析模块23根据设定的指定路段和时间段，从存储模块中提取在该时间段位于该指定路段的车辆信息，可以得到在该时间段位于该指定路段的车辆数；提取某 一时间段内通过某一路段断面的车辆信息，可以得到在该时间段通过该路段断面的车辆 数。本系统可以任意设定指定时间段和指定路段，因此，能够精确得到高速路段上任意点的 断面实时车流信息，能够在第一时间检测到车流变化。监控中心对高速公路上的车辆的实 时位置信息进行比较，当发现在设定时间内有车辆位置未发生变化或速度低于速度下限值 时，说明该车在高速路上抛锚了或发生了故障，则在监控中心端进行报警，提醒工作人员做 出处理。当发现某一路段在某一时间内车辆数较大时，且车速明显降低时，说明该路段在该 时间段发生了拥堵，也在监控中心端进行报警。实施例2 本实施例的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统除了包含实施例 1的所有设备外，车辆跟踪器1还包括和处理器12相连的提示模块14，GPS模块11包括计 算车速的装置，处理器12包括判断车辆是否超速的装置。车辆跟踪器1的GPS模块11根据接收的位置信息和时间信息计算出实时车速信 息，并反馈给处理器12，处理器对车速信息进行分析判断，在车辆速度超过车速上限值时， 处理器12控制提示模块14进行超速提示。所述的提示模块14是一块显示屏，显示超速提 示信息；或是一个扬声器，语音提示超速；或是一个喇叭，发出鸣叫声。实施例3 本实施例的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统除了包含实施例 1或实施例2中的所有设备外，车辆跟踪器1包括分别和处理器相连的存储器15和提示模 块14，存储器中存储有高速公路收费站位置信息库，提示模块14用于在车辆驶向收费站， 并到达离收费站一定距离处进行提示。处理器12将车辆实时位置信息和存储器15中的收费站位置信息进行比较，并判 断当车辆的行驶方向为朝向收费站方向，且在车辆离收费站还有一定距离时，处理器12控 制提示模块14进行提示。本实施例中的提示模块14是一块显示屏，显示离收费站的距离 等信息；或是一个扬声器，语音提示前方有收费站。本实施例可以方便司机提早做好缴费准 备。以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明覆盖的保护范围。
权利要求
一种高速公路实时车流监测预警诱导管理系统，其特征在于包括设置在车辆上的车辆跟踪器(1)和与车辆跟踪器(1)进行无线通信的监控中心(2)；所述车辆跟踪器(1)包括用于接收实时车辆信息的GPS模块(11)、用于通过无线网络发送实时车辆信息给监控中心(2)的无线通信模块(13)、和对GPS模块(11)接收的数据进行分析，并控制无线通信模块(13)发送车辆信息的处理器(12)；所述监控中心(2)包括用于和车辆跟踪器(1)进行无线通信的通信模块(21)、用于存储车辆信息的存储模块(22)、用于对路段上的车辆信息进行分析的数据分析模块(23)、以及用于设置分析参数和显示分析结果的输入输出模块(24)；所述监控中心(2)的通信模块(21)、存储模块(22)、数据分析模块(23)和输入输出模块(24)依次相连。
2.根据权利要求1中所述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统，其特征在于 所述车辆跟踪器(1)的GPS模块(11)包括计算车速的装置，所述处理器(12)包括判断车 辆速度是否超速的装置；所述车辆跟踪器(1)还包括和处理器(12)相连的提示模块(14)。
3.根据权利要求1中所述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统，其特征在于 所述车辆跟踪器(1)还包括和处理器(12)分别相连的用于提示车辆即将到达高速公路收 费站的提示模块(14)和存储有收费站位置信息库的存储器(15)。
4.一种高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法，涉及包括设置在车辆上 的车辆跟踪器(1)和与车辆跟踪器(1)进行无线通信的监控中心(2)的高速公路实时车流 监测预警诱导管理系统，所述车辆跟踪器(1)包括GPS模块(11)、无线通信模块(13)和处 理器(12)，所述监控中心(2)包括通信模块(21)、存储模块(22)、数据分析模块(23)和输 入输出模块(24)，其特征在于所述监测方法包括如下步骤步骤1 在待监测车辆上安放车辆跟踪器(1)，车辆跟踪器(1)开始工作；步骤2:车辆跟踪器(1)的GPS模块(11)实时接收实时车辆信息，并反馈给处理器 (12)，处理器(12)控制无线通信模块(13)将实时车辆信息通过无线网络发送给监控中心 (2)；步骤3:监控中心(2)的通信模块(21)接收到实时车辆位置信息，并将信息存储到存 储模块(22)；步骤4 监控中心(2)的数据分析模块(23)从存储模块(22)中提取数据，分析指定路 段上的车流量，并通过输入输出模块(24)显示。
5.根据权利要求4中所述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法，其 特征在于还包括如下步骤监测人员在输入输出模块(24)上设置分析参数，所述分析参数 包括待分析的指定路段和待分析的指定时间段。
6.根据权利要求4中所述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法，其 特征在于还包括如下步骤监控中心(2)对高速公路上的车辆的实时位置信息进行比较， 当发现在设定时间内有车辆位置未发生变化时或行驶速度小于限值时进行报警。
7.根据权利要求4中所述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法，其 特征在于所述车辆跟踪器(1)还包括提示模块(14)，所述监测方法的步骤2中还包括如 下步骤车辆跟踪器(1)的GPS模块(11)将计算的实时车速信息反馈给处理器(12)，处理 器对车速信息进行分析判断，在车辆超速时，处理器(12)控制提示模块(14)进行超速提7J\ ο
8.根据权利要求4中所述的高速公路实时车流监测预警诱导管理系统的监测方法，其 特征在于所述车辆跟踪器(1)还包括提示模块(14)和存储有高速公路收费站位置信息 库的存储器(15)，所述处理器(12)将车辆实时位置信息和存储器(15)中的收费站位置信 息进行比较，当发现车辆驶向收费站方向，且相隔一定距离时，处理器(12)控制提示模块 (14)进行提示。
全文摘要
本发明公开了一种高速公路实时车流监测预警诱导管理系统及其监测方法，以单一车辆为基本单元，包括设置在车上的车辆跟踪器和与车辆跟踪器进行无线通信的监控中心；车辆跟踪器的GPS模块接收实时车辆位置信息，并在处理器的控制下由无线通信模块通过无线网络发送实时车辆信息给监控中心，监控中心的通信模块接收车辆信息并存储在存储模块，数据分析模块对车辆信息进行分析并通过输入输出模块显示分析结果。本发明能够精确得到高速路段上任意点的断面实时车流信息，能在第一时间发现高速公路任意地点任意时间发生事故或抛锚的车辆，把意外交通事件对交通状况的影响降到最低，且为高速公路的日常维护保养、运营、管理和发展提供精确的参考数据。
文档编号G08G1/01GK101840636SQ20101018799
公开日2010年9月22日 申请日期2010年6月1日 优先权日2010年6月1日
发明者邹平 申请人:苏州位置科技有限公司