道路交通护栏故障快速定位维护系统的制作方法

本发明涉及城市道路交通安全管理设施，具体涉及一种道路交通护栏故障快速定位维护系统。

背景技术：

道路交通护栏对城市道路交通安全起着不可替代的作用。道路交通护栏在使用过程中，因车辆碰刮倾倒、恶劣天气时被大风刮倒等各种原因造成道路交通护栏的倒塌损坏，而一旦交通护栏倒塌，如不能被交通管理部门及时发现和修复，则极易引发交通事故，给人民群众的生命财产带来不必要的损失。因此，城市道路交通护栏出现故障时，对出现故障的护栏及时发现、定位和修复显得十分重要。传统的对道路交通护栏的维护管理的方法多采用人工管理的方式，造成发现问题严重滞后，给交通安全带来严重隐患。

目前，道路交通护栏相对自动化、智能化的监管、管理系统或装置已见研究。如申请公布号为CN102063780A、名称为“基于物联网技术的公路护栏撞击定位和报警系统及方法”的中国专利文献，其公开了一种对道路交通护栏因撞击倾倒采取的实时监控定位报警系统，主要基于物联网传输信息，现场终端对各个监控模块采用轮询的方式进行检测；该系统的不足之处在于：结构比较复杂，成本较高，且采用轮询的方式，系统各部分始终处于工作状态，造成电能的浪费以及设备容易老化、出现故障；专利号为ZL201310245208.5、名称为“道路交通护栏智能管理系统”的中国专利文献，公开了一种只有当道路护栏发生倾斜达到预设定的角度时，才触发信息传输相关的装置开始工作、未发生倾斜时待机的依托视频监控的管理系统；授权公告号为CN204360541U ，发明创造名称为“一种物联网智能监控护栏”以及授权公告号为CN204836242U、发明创造名称为“基于道路护栏的分布式信息采集与快速响应系统”的中国专利文献，则提供了利用无线通信和短信方式进行信息传递的护栏管理系统或方式。

上述涉及道路交通护栏的管理系统或装置，其存在的共性问题有：①由于城市道路交通护栏数量大、距离长，因而安装在护栏上的监测单元数量众多，众多的监测单元均通过无线通信向后台发送监测信息，使得通信负荷沉重易发生拥堵、通信成本很高，难以真正投入大范围应用；②其在工作时对不同位置护栏的定位，依托相应固化烧结在各个监测单元内的护栏编号（编码）信息，而不能在施工现场对监测单元的参数进行设置，这使得在监测系统中的监测单元的初始安装工程和后期运行维护时均需要将安装在护栏上的监测单元和与其位置相对应的护栏进行反复核实，十分麻烦且容易造成安装不对应，从而在使用时造成定位混乱；③对安装在护栏上的监测单元自身状态是否完好没有相应的技术措施，监测单元自身失效难以发现，从而影响使用效果；④对护栏故障点的定位依靠监测单元向后台发送信息，后台处理后定位显示的是相应的故障护栏的编码信息，在使用时不够直观，监控人员需要进行数据比对后再通知护栏维护人员具体的故障护栏位置等信息，维护人员再查找确定故障护栏位置后前往维护，此种模式环节多、耗时长且不直观，从而影响故障维护的响应时间和效率。⑤系统或装置普遍成本过高。

技术实现要素：

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种安装及维护施工方便、使用时能大幅减轻通信负荷和通信成本、故障护栏定位准确直观且对故障点护栏维护实现地图导航的道路交通护栏故障快速定位维护系统。

本发明的技术方案是：本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，包括分设在道路交通护栏上的护栏状态检测单元；其结构特点是：还包括信息中继单元、参数配置单元和故障点定位及导航单元；

上述的信息中继单元与护栏状态检测单元配套设置，同一道路区段的若干个护栏状态检测单元配设1个共同归属的信息中继单元；

护栏状态检测单元；用于实时检测道路交通护栏状态，检测到护栏故障时就地声光报警并向所属信息中继单元发送故障信息报文；以及，按照设定周期向所属信息中继单元周期性发送自身工作状态报文；

信息中继单元，用于接收并向故障点定位及导航单元转发所辖护栏状态检测单元上报的故障信息报文、根据所辖各护栏状态检测单元是否上报自身工作状态报文判定各护栏状态检测单元自身是否故障，若判定所辖护栏状态检测单元发生自身工作故障，形成故障信息报文发送故障点定位及导航单元，以及，作为所辖各护栏状态检测单元的参数配置通道；信息中继单元与所辖各护栏状态检测单元无线通信；信息中继单元与故障点定位及导航单元通过GSM或GPRS网络通信；

故障点定位及导航单元，用于接收各信息中继单元发送的故障信息报文，解析后对故障护栏状态检测单元在地图上进行定位标注和显示，并生成前往维护的导航路径；

参数配置单元，用于道路交通护栏初始施工或运行维护时，现场对信息中继单元以及经由信息中继单元对其所辖的各护栏状态检测单元进行参数配置；参数配置单元与信息中继单元蓝牙通信。

进一步的方案是：上述的护栏状态检测单元包括传感器模块、检测信号处理模块、无线通信模块、现场报警模块和电源模块；

检测信号处理模块与传感器模块信号电连接；现场报警模块与检测信号处理模块信号电连接；检测信号处理模块与无线通信模块双向信号电连接；电源模块用于提供护栏状态检测单元的工作电源。

进一步的方案是：上述的护栏状态检测单元的传感器模块包括MPU6050型号的集成芯片；检测信号处理模块包括stm32f103c8t6型号的CPU。

进一步的方案是：上述的信息中继单元包括第一通信模块、信息处理模块、第二通信模块、蓝牙模块和第二电源模块；

信息处理模块分别与第一通信模块、第二通信模块以及蓝牙模块双向信号电连接；信息中继单元通过其第一通信模块与所属的护栏状态检测单元的无线通信模块无线通信；信息中继单元由其第二通信模块与故障点定位及导航单元通过GSM或GPRS网络通信；第二电源模块为信息中继单元提供工作电源。

进一步的方案是：上述的参数配置单元包括键盘、控制模块、显示屏、第二蓝牙模块和第三电源模块；

控制模块与键盘信号电连接；控制模块与第二蓝牙模块双向信号电连接；显示屏与控制模块信号电连接；第三电源模块为参数配置单元提供工作电源；参数配置单元由其第二蓝牙模块与信息中继单元蓝牙通信。

进一步的方案是：上述的故障点定位及导航单元包括通信模块、信息解析处理模块、定位标注模块、地图模块、导航模块、触摸屏和第四电源模块；

故障点定位及导航单元由其通信模块通过GSM或GPRS网络与各信息中继单元无线通信；信息解析处理模块与通信模块信号电连接；信息解析处理模块与触摸屏双向信号电连接；定位标注模块和导航模块分别与信息解析处理模块信号电连接；定位标注模块和导航模块分别与地图模块双向信号电连接；导航模块与定位标注模块信号电连接；触摸屏与地图模块信号电连接；第四电源模块为故障点定位及导航单元提供工作电源。

进一步的方案是：上述的故障点定位及导航单元为手机。

进一步的方案是：上述的信息中继单元管辖半径为500米，每个信息中继单元管辖的护栏状态检测单元不超过255个。。

进一步的方案还有：上述的参数配置单元现场对信息中继单元配置的参数包括信息中继单元的编号、GPS坐标、所辖护栏状态检测单元的编号、护栏状态检测单元汇报自身工作状态报文的时间周期以及故障点定位及导航单元通信的目标地址；参数配置单元现场通过信息中继单元中转对其所辖护栏状态检测单元配置的参数包括护栏状态检测单元的编号、GPS坐标、故障报警阈值、自身状态汇报时间周期以及归属的信息中继单元的编号。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其通过设置若干个信息中继单元，每个信息中继单元管辖设定数量的护栏状态检测单元，由信息中继单元与后台通信；使得护栏监控前端与后台间的通信呈几何级数减少，从而有效解决了现有技术中因每个护栏状态检测单元均直接与后台通信造成的通信负荷沉重易发生拥堵、通信成本很高的问题。（2）本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其在工作时，每个护栏状态检测单元除检测到故障时向其归属的信息中继单元发送信息报文外，还按照设定的时间周期向其所属的信息中继单元发送自身是否工作正常的报文，信息中继单元根据是否接收到管辖的护栏状态检测单元的自身工作状态报文判定其是否自身发生故障，从而有效解决了现有技术中当护栏状态检测单元自身故障失效难以发现从而影响使用效果的问题。（3）本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其通过设置与信息中继单元蓝牙通信的参数配置单元，在施工维护现场对护栏状态检测单元及信息中继单元的进行相关工作参数配置，使得初设施工和运行维护方便快捷，有效解决了现有技术中护栏状态检测单元参数预先固化设置带来的初始安装和后期运行维护时的麻烦，大幅提高施工效率。（4）本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其通过设置故障点定位及导航单元，使用时通过其触摸屏在地图上直观地显示故障护栏位置，并通过路径规划实现快速导航，引导维护人员用最优的路径和最快的速度前往故障护栏处进行修复，从而可大幅道路交通护栏故障修复响应速度，增补了现有技术的空白。（5）本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，作为优选的方式，其参数配置单元和故障点定位及导航单元均可采用手机实现，从而较之于现有技术，可大幅降低系统成本，并且道路交通护栏管理人员只需要通过手机即可方便地掌握所管辖的道路交通护栏状态，不但方便，而且提高系统的响应速度。（6）本发明的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其护栏状态检测单元通过设置现场声光报警模块，当护栏故障时，通过声光报警警示路人，提升系统安全性。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意框图；

图2为图1中护栏状态检测单元的电路结构框图；

图3为图1中信息中继单元的电路结构框图；

图4为图1中参数配置单元的电路结构框图；

图5为图1中故障点定位及导航单元的电路结构框图。

上述附图中的附图标记如下：

护栏状态检测单元1，传感器模块11，检测信号处理模块12，无线通信模块13，现场报警模块14，电源模块15；

信息中继单元2，第一通信模块21，信息处理模块22，第二通信模块23，蓝牙模块24，第二电源模块25；

参数配置单元3，键盘31，控制模块32，显示屏33，第二蓝牙模块34，第三电源模块35；

故障点定位及导航单元4，通信模块41，信息解析处理模块42，定位标注模块43，地图模块44，导航模块45，触摸屏46，第四电源模块47。

具体实施方式

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。

（实施例1）

见图1至图5，本实施例的道路交通护栏故障快速定位维护系统，主要由护栏状态检测单元1、信息中继单元2、参数配置单元3和故障点定位及导航单元4组成。

护栏状态检测单元1使用时分散固定设置在道路交通护栏的立柱上，且位于道路交通护栏立柱的中上部。护栏状态检测单元1的数量可根据实际需要进行设置。多个护栏状态检测单元1在道路交通护栏的立柱上可均匀设置，也可以根据道路交通护栏的实际情况非均匀地设置。

信息中继单元2使用时固定设置在道路两侧的路灯杆上端。信息中继单元2与护栏状态检测单元1配套设置，同一道路区段的若干个护栏状态检测单元1配设1个信息中继单元2，该信息中继单元2管辖该同一道路区段的若干个护栏状态检测单元1；信息中继单元2管辖的同一道路区段护栏状态检测单元1的数量由设定的护栏状态检测单元1与信息中继单元2间最大通信距离确定；本实施例中，优选信息中继单元2的管辖半径为500米，1个信息中继单元2管辖同一道路区段内护栏状态检测单元1总数最大不超过255个，各信息中继单元2相应设于其管辖的护栏状态检测单元1组的中间位置的路灯杆上端。

参数配置单元3和故障点定位及导航单元4为手持终端，使用时由道路交通护栏管理维护人员携带。

各信息中继单元2与其所辖的相应护栏状态检测单元1无线通信；参数配置单元3与各信息中继单元2无线通信；各信息中继单元2与故障点定位及导航单元4无线通信。

参见图2，护栏状态检测单元1主要由传感器模块11、检测信号处理模块12、无线通信模块13、现场报警模块14和电源模块15组成。

检测信号处理模块12与传感器模块11信号电连接；现场报警模块14与检测信号处理模块12信号电连接；检测信号处理模块12与无线通信模块13双向信号电连接；电源模块15用于提供护栏状态检测单元1的工作电源。

传感器模块11本实施例中优选采用MPU6050型号的集成芯片及其附属电路组成。检测信号处理模块12本实施例中优选采用stm32f103c8t6型号的CPU及附属电路组成，检测信号处理模块12的附属电路包括时钟电路。

参见图3，信息中继单元2主要由第一通信模块21、信息处理模块22、第二通信模块23、蓝牙模块24和第二电源模块25组成。

信息中继单元2的信息处理模块22分别与第一通信模块21、第二通信模块23以及蓝牙模块24双向信号电连接；信息中继单元2通过其第一通信模块21与所属的护栏状态检测单元1的无线通信模块13无线通信；第二电源模块25为信息中继单元2提供工作电源。第一通信模块21为与护栏状态检测单元1的无线通信模块13配套设置的无线通信模块；第二通信模块23为利用GSM或GPRS网络通信的无线通信模块。信息处理模块22本实施例中优选采用stm32f103c8t6型号的CPU及附属电路组成。

参见图4，参数配置单元3主要由键盘31、控制模块32、显示屏33、第二蓝牙模块34和第三电源模块35组成。

控制模块32与键盘31信号电连接；控制模块32与第二蓝牙模块34双向信号电连接；显示屏33与控制模块32信号电连接；第三电源模块35为参数配置单元3提供工作电源；参数配置单元3由其第二蓝牙模块34与信息中继单元2的蓝牙模块24无线通信。参数配置单元3可采用专门设计的手持终端，也可利用手机实现。本实施例中，参数配置单元3优选采用手机。

参见图5，故障点定位及导航单元4主要由通信模块41、信息解析处理模块42、定位标注模块43、地图模块44、导航模块45、触摸屏46和第四电源模块47组成。

故障点定位及导航单元4的通信模块41通过GSM或GPRS网络与各信息中继单元2的第二通信模块23无线通信；信息解析处理模块42与通信模块41信号电连接；信息解析处理模块42与触摸屏46双向信号电连接；定位标注模块43和导航模块45分别与信息解析处理模块42信号电连接；定位标注模块43和导航模块45分别与地图模块44双向信号电连接；导航模块45与定位标注模块43信号电连接；触摸屏46与地图模块46信号电连接；第四电源模块47为故障点定位及导航单元4提供工作电源。地图模块44包括现有的数字式地图。

故障点定位及导航单元4可采用专门设计的手持终端，也可利用网站服务器或手机予以实现。本实施例中，故障点定位及导航单元4优选采用手机。

本实施例的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其工作原理和过程如下述：

护栏状态检测单元1的传感器模块11，用于实时检测道路交通护栏的倾角以及因撞击产生的加速度信息并将检测信息发送给检测信号处理模块12；检测信号处理模块12对传感器模块11发送的检测信息进行处理后与内置的报警判断阈值进行比较分析和判断，当判断达到报警阈值时，判定本护栏状态检测单元1所在的道路交通护栏发生故障，检测信号处理模块12控制现场报警模块14启动就地声光报警；同时通过无线通信模块13将故障信息连同内置的本护栏状态检测单元1的GPS坐标信息和所属护栏编号一并发送给其所归属的信息中继单元2；另一方面，检测信号处理模块12内置有设定的自身状态汇报时间周期参数T，每当计时达到1个时间周期时，检测信号处理模块12通过无线通信模块13向其所归属的信息中继单元2发送1个包含自身位置编码信息的报文，以表示自身工作状态正常；本实施例中，自身状态汇报时间周期参数T优选设置为24小时。

信息中继单元2，由其第一通信模块21与所辖各护栏状态检测单元1的无线通信模块13通信，接收所辖各护栏状态检测单元1上报的故障信息以及周期性发送的自身工作状态报文并发送给信息处理模块22，信息处理模块22将接收的所辖各护栏状态检测单元1上报的故障信息及其GPS坐标信息连同信息处理模块2内置的本信息中继单元2的编号打包形成故障信息报文，通过第二通信模块23利用GSM或GPRS网络发送给故障点定位及导航单元4；信息处理模块22检查所辖各护栏状态检测单元1是否均按照设定的周期T发送自身工作状态报文，若未接到某一所辖护栏状态检测单元1的自身工作状态报文，信息处理模块22判定该护栏状态检测单元1自身工作故障，信息处理模块22将该自身工作故障的护栏状态检测单元1的GPS坐标信息和护栏编号连同本信息中继单元2的编号打包形成故障信息报文，通过第二通信模块23利用GSM或GPRS网络发送给故障点定位及导航单元4。

参数配置单元3，用于道路交通护栏初始施工或运行维护时，现场对信息中继单元2以及经由信息中继单元2对其所辖的护栏状态检测单元1进行参数配置；所需配置的参数由键盘31输入给控制模块32，控制模块32通过第二蓝牙模块34与信息中继单元2的蓝牙模块24通信，将配置的参数发送给信息中继单元2，显示屏33同步进行显示。参数配置单元3现场对信息中继单元2配置的参数包括：信息中继单元2的编号、GPS坐标、所辖护栏状态检测单元1的编号、护栏状态检测单元1汇报自身工作状态报文的时间周期以及故障点定位及导航单元4的目标地址，若故障点定位及导航单元4采用手机，则输入相应的手机号码；参数配置单元3现场通过信息中继单元2中转对其所辖护栏状态检测单元1配置的参数包括：护栏状态检测单元1的编号、GPS坐标、故障报警阈值、自身状态汇报时间周期T以及归属的信息中继单元2的编号。

故障点定位及导航单元4，用于接收信息中继单元2发送的故障信息报文，解析后对故障护栏状态检测单元1在地图上进行定位标注，并生成前往维护的导航路径。故障点定位及导航单元4由其通信模块41通过GSM或GPRS网络接收各信息中继单元2发送的故障信息报文并将接收的故障信息报文发送给信息解析处理模块42，信息解析处理模块42对故障信息报文进行解析处理后，将发生故障的护栏状态检测单元1的编号以及GPS坐标信息发送给定位标注模块43和导航模块45；定位标注模块43调用地图模块44完成故障护栏状态检测单元1在地图上定位标注并通过触摸屏46进行显示；导航模块45调用地图模块44，在地图上生成前往维护故障护栏状态检测单元1的推荐导航路径，并通过触摸屏46进行显示；触摸屏46用于人机交互。

从前述可以看出，本实施例的道路交通护栏故障快速定位维护系统，其一，通过设置若干个信息中继单元2，每个信息中继单元2管辖设定数量的护栏状态检测单元1，由信息中继单元2与后台通信；使得护栏监控前端与后台间的通信呈几何级数减少，从而有效解决了现有技术中因每个护栏状态检测单元均直接与后台通信造成的通信负荷沉重易发生拥堵、通信成本很高的问题；其二，工作时，每个护栏状态检测单元1除检测到故障时向其归属的信息中继单元2发送信息报文外，还按照设定的时间周期向其所属的信息中继单元发送自身是否工作正常的报文，信息中继单元2根据是否接收到管辖的护栏状态检测单元1的自身工作状态报文判定其是否自身发生故障，从而有效解决了现有技术中当护栏状态检测单元自身故障失效难以发现从而影响使用效果的问题；其三，通过设置与信息中继单元2蓝牙通信的参数配置单元3，在施工维护现场对护栏状态检测单元1及信息中继单元2的进行相关工作参数配置，使得初设施工和运行维护方便快捷，有效解决了现有技术中护栏状态检测单元参数预先固化设置带来的初始安装和后期运行维护时的麻烦，大幅提高施工效率；其四，通过设置故障点定位及导航单元4，使用时在地图上直观地显示故障护栏位置，并通过路径规划实现快速导航，引导维护人员用最优的路径和最快的速度前往故障护栏处进行修复，从而可大幅道路交通护栏故障修复响应速度，增补了现有技术的空白；其五，作为优选的方式，其参数配置单元3和故障点定位及导航单元4均可采用手机实现，从而较之于现有技术，可大幅降低系统成本，并且道路交通护栏管理人员只需要通过手机即可方便地掌握所管辖的道路交通护栏状态，不但方便，而且提高系统的响应速度；其六，护栏状态检测单元1通过设置现场声光报警模块，当护栏故障时，通过声光报警警示路人，提升系统安全性。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。