高速公路交通事故现场预警机器人的制作方法

本发明涉及事故现场防护装备，尤其是一种高速公路交通事故现场预警机器人，属于道路交通安全的技术领域。

背景技术：

现有高速公路交通事故现场警示手段通常采用静态警示的方法，由工作人员按照国家相关标准的规定在一定距离上设置警示标志。此方法设置繁琐，劳动强度大，设置过程存在安全风险。而且，现有警示手段相对单一，不能起到较好的警示预警效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种高速公路交通事故现场预警机器人，具有可沿应急车道远距离移动巡视的检测预警平台，本身集成文字警示、灯光警示和语音警示等安全预警技术，实现对事故现场的远距离可移动式安全预警与防护；而且多种手段联动预警，警示效果明显，可大大提高事故现场的安全防护水平，对于保障现场工作人员生命安全、提高救援效率，具有重要意义。本发明采用的技术方案是：

一种高速公路交通事故现场预警机器人，其主要改进之处在于，包括能够相互通信的检测预警平台和控制报警平台；

检测预警平台用于布设在交通事故警戒区前方的应急车道内，能够向来车方向移动，以在距离事故警戒区的一个安全距离上警示来车方向的机动车驾驶人；

控制报警平台用于监控检测预警平台的工作状态，对检测预警平台进行设置和控制，并接收检测预警平台发送的预警信号和/或报警信号，对事故警戒区内的工作人员进行警示。

具体地，

检测预警平台包括：运载模块、图像采集模块、主控模块、第一电源模块、第一电量管理模块、车辆检测模块、碰撞检测模块、灯光警示模块、语音警示模块、文字警示模块、第一无线收发模块；

主控模块分别连接运载模块、图像采集模块、第一电量管理模块、车辆检测模块、碰撞检测模块、灯光警示模块、语音警示模块、文字警示模块、第一无线收发模块；

第一无线收发模块用于与控制报警平台进行通信；

主控模块用于控制检测预警平台的活动，并解析第一无线收发模块接收到的控制报警平台的控制指令；

运载模块用于安装放置检测预警平台的各个部件模块，运载模块底部包含行走机构；

图像采集模块用于采集图像信息；

主控模块包含自动导航单元，自动导航单元根据图像采集模块、车辆检测模块采集的信息，生成检测预警平台在高速公路应急车道内的移动路径，并控制运载平台的行走机构按此移动路径行走；

车辆检测模块用于对探测范围内的车辆车速进行检测以及障碍检测，当检测到经过车辆的车速超过设定阈值，则由主控模块通过第一无线收发模块向控制报警平台发送预警信号；当检测到检测预警平台周围的运动障碍时，则向主控模块发送预警信号，为自动导航单元生成移动路径提供参考；

碰撞检测模块用于感知检测预警平台受到的外部撞击，并由主控模块通过第一无线收发模块向控制报警平台发送报警信号；

文字警示模块用于显示事故警示信息；

语音警示模块用于播放警示语音；

灯光警示模块用于闪光警示；

第一电源模块通过第一电量管理模块与检测预警平台的其他各个模块连接，用于提供工作电源。

具体地，

控制报警平台包括主控板、第二无线收发模块、触控操作模块、图像显示模块、网络通讯模块、声音警示模块、第二电源模块、第二电量管理模块；

主控板分别连接第二无线收发模块、触控操作模块、图像显示模块、网络通讯模块、声音警示模块、第二电量管理模块；

第二无线收发模块用于与检测预警平台进行通信；

控制报警平台通过第二无线收发模块监控检测预警平台的工作状态，接收预警、报警信号，并通过主控板控制声音警示模块发出报警声响；控制报警平台还用于对检测预警平台进行遥控设置和控制；

触控操作模块包括触控屏，用于显示检测预警平台发送的除图像外的各种数据，并用于接收外部输入的控制指令；

图像显示模块用于显示检测预警平台采集的图像信息；

第二电源模块通过第二电量管理模块与控制报警平台的其他各个模块连接，用于提供工作电源；

网络通讯模块与后台控制器连接，将检测预警平台发送给控制报警平台的信息转发给后台控制器。

进一步地，高速公路交通事故现场预警机器人通过第二无线收发模块与交通安全防护智能预警装置无线连接，并用于发送报警信号。

具体地，检测预警平台上，

运载模块包括主体框架和轮式行走机构；轮式行走机构安装在主体框架上，包括转向轮和驱动轮，用于实现检测预警平台的动作功能；

第一无线收发模块安装在主体框架上；

文字警示模块安装在主体框架上部，包括信息显示屏和可折叠支撑架；信息显示屏的下端通过旋转关节与主体框架连接；可折叠支撑架首尾两端通过旋转关节分别与主体框架的上部和信息显示屏的侧部连接；

主控模块、第一电源模块、碰撞检测模块安装在主体框架内部；

图像采集模块包括主摄像头和视觉传感器，视觉传感器安装在主体框架的前部，主摄像头安装在信息显示屏的顶部；

车辆检测模块包括超声传感器，超声传感器安装在主体框架的前部；

灯光警示模块安装在主体框架的侧面；

语音警示模块安装在主体框架前端顶部，在主控模块的控制下播放设定的语音警示信息。

更佳地，检测预警平台还包括照明模块，所述照明模块安装在主体框架前端顶部。

进一步地，图像采集模块的视觉传感器采用双目视觉传感器，碰撞检测模块采用加速度传感器。

进一步地，检测预警平台具有两种移动模式，通过控制报警平台设置：自主移动模式，主控模块的自主导航单元与运载模块连接，控制运载模块的行走机构，实现检测预警平台运动所需的动作功能；人工遥控模式，控制报警平台通过第二无线收发模块给检测预警平台的主控模块发送命令，控制运载模块的行走机构，实现检测预警平台运动所需的动作功能。

进一步地，第一无线收发模块、第二无线收发模块采用双频段工作模式：正常通讯频段和应急通讯频段；正常通讯频段可收发所有信号，应急通讯频段可收发除视频信号以外的其他控制或状态信号。

进一步地，灯光警示模块具有两种闪光模式：正常警示模式和危险报警模式；当车辆检测模块的监控车速超过设定阈值，则通过主控模块控制灯光警示模块处于危险报警模式。

本发明的优点在于：

1.本发明的高速公路交通事故现场预警机器人，采用无线通讯的方式将事故现场的动态警示距离进一步延伸，提高事故现场的安全防护水平。

2.本发明的高速公路交通事故现场预警机器人，具有人工遥控模式和自主移动模式，有利于工作人员根据现场状况更灵活、更快速的进行布设，操作便捷简单。

3.本发明的高速公路交通事故现场预警机器人，能够采集多种信息（视觉信息、车速信息、碰撞信息），便于工作人员全面掌握现场状况，提高现场安全等级。

4.本发明的高速公路交通事故现场预警机器人具有较高的智能化程度和环境适应性，对高速公路的机动车驾驶人能起到较好的警示效果，具有广泛的应用前景和重要的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的无线收发模块和网络通讯模块工作示意图。

图3为本发明的检测预警平台一种具体实现形式示意图。

图4为本发明的高速公路交通事故现场工作场景示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提出的高速公路交通事故现场预警机器人，包括检测预警平台和控制报警平台；检测预警平台包括：运载模块、图像采集模块、主控模块、第一电源模块、第一电量管理模块、车辆检测模块、碰撞检测模块、灯光警示模块、语音警示模块、文字警示模块、第一无线收发模块；控制报警平台包括控制板、第二无线收发模块、触控操作模块、图像显示模块、网络通讯模块、声音警示模块、第二电源模块、第二电量管理模块；检测预警平台用于在高速公路应急车道内自主巡逻警戒；控制报警平台用于监控检测预警平台的工作状态并可对其进行遥控设置和操作；

（一）检测预警平台；

第一无线收发模块采用双频段工作模式：正常通讯频段和应急通讯频段；正常通讯频段可收发所有信号，应急通讯频段可收发除视频信号以外的其他控制或状态信号；第一无线收发模块用于与控制报警平台进行通信；

主控模块用于控制检测预警平台的所有活动，也可解析第一无线收发模块接收到的控制报警平台的控制指令；

运载模块用于安装放置检测预警平台的各个部件模块，运载模块底部包含行走机构；

检测预警平台具有两种移动模式，通过控制报警平台设置：自主移动模式，主控模块的自主导航单元与运载模块连接，控制运载模块的行走机构，实现检测预警平台运动所需的前进、后退、转弯以及原地转向等动作功能；人工遥控模式，控制报警平台通过第二无线收发模块给检测预警平台的主控模块发送命令，控制运载模块的行走机构，实现检测预警平台运动所需的前进、后退、转弯以及原地转向等动作功能；

图像采集模块用于采集图像信息；

主控模块包含自动导航单元，自动导航单元根据图像采集模块、车辆检测模块采集的信息，生成检测预警平台在高速公路应急车道内的移动路径，并控制运载平台的行走机构按此移动路径行走；

车辆检测模块用于对探测范围内的车辆车速进行检测以及障碍检测，当检测到经过车辆的车速超过设定阈值，则由主控模块通过第一无线收发模块向控制报警平台发送预警信号；当检测到检测预警平台周围的运动障碍时，则向主控模块发送预警信号，为自动导航单元生成移动路径提供参考；车辆检测模块包含雷达、电磁传感器等，可对一定距离内的机动车进行感知和监控；车辆检测模块还进一步包括图3中的用于障碍检测的超声传感器602；

碰撞检测模块用于感知检测预警平台受到的外部撞击，并由主控模块通过第一无线收发模块向控制报警平台发送报警信号；碰撞检测模块主要包括三轴加速度传感器，通过检测的加速度值来判断是否发生碰撞；

文字警示模块用于显示事故警示信息；文字警示模块包括信息显示屏和可折叠支撑架；文字警示模块通过可折叠支撑架与运载模块上部连接；非工作工作状态下，可折叠支撑架处于收缩状态，信息显示屏紧贴运载模块上部；工作状态下，可折叠支撑架打开，信息显示屏处于竖起状态；信息显示屏的显示内容内置于主控模块中，由控制报警平台设置显示内容，因此显示的警示信息可变；

语音警示模块包括扩音器、喇叭等，安装于运载模块前部，可播放警示语音，播放内容存储于主控模块中，由控制报警平台设置播放内容；

灯光警示模块安装于运载模块的侧面，用于闪光警示；具有两种闪光模式：正常警示模式和危险报警模式；当车辆检测模块的监控车速超过设定阈值，则通过主控模块控制灯光警示模块处于危险报警模式，此时闪光频率变快；

第一电源模块通过第一电量管理模块与检测预警平台的其他各个模块连接，用于提供工作电源；第一电量管理模块通过主控模块监控检测预警平台的其他各个模块工作状态，结合第一电源模块的电量计算剩余工作时间，并通过第一无线收发模块发送给控制报警平台；

（二）控制报警平台；控制报警平台通常采用手持式终端样式，方便携带和操作；

第二无线收发模块用于与检测预警平台进行通信，采用与第一无线收发模块相同的双频段工作模式；

控制报警平台通过第二无线收发模块监控检测预警平台的工作状态，接收预警、报警信号，并通过主控板控制声音警示模块发出报警声响；控制报警平台还可以对检测预警平台进行遥控设置和控制；

触控操作模块包括触控屏，可以显示检测预警平台发送的除图像外的各种数据，也用于接收外部输入的控制指令；

图像显示模块用于显示检测预警平台采集的图像信息；

第二电源模块通过第二电量管理模块与控制报警平台的其他各个模块连接，用于提供工作电源；第二电量管理模块通过主控板监控其他各个模块工作状态，结合第二电源模块的电量计算剩余工作时间；

如图2所示，高速公路交通事故现场预警机器人可通过第二无线收发模块与交通安全防护智能预警装置无线连接，当碰撞检测模块检测到受到外部撞击，可通过第二无线收发模块向交通安全防护智能预警装置发送报警信号；交通安全防护智能预警装置是一种交通事故现场的报警装置，可安放在锥筒上，接收到报警信号后其可以发出声光报警，以对事故警戒区内的工作人员进行警示。

高速公路交通事故现场预警机器人可通过网络通讯模块与后台控制器连接，将检测预警平台发送给控制报警平台的信息转发给后台控制器。

（三）检测预警平台的一种具体结构；

如图3所示，为检测预警平台的一种具体实现形式；

运载模块包括主体框架1和轮式行走机构2；检测预警平台的其它各个模块都安装在主体框架1上；轮式行走机构2安装在主体框架1上，包括转向轮201和驱动轮202，实现检测预警平台的前进、后退、转向等动作功能；

第一无线收发模块101安装在主体框架1上，包括市售2.4g无线通讯模块和433m无线通讯模块，2.4g无线通讯模块作为正常通讯频段的工作模块，可将机器人工作状态信息、图像信息、环境信息、控制指令等传送给控制报警平台；433m无线通讯模块作为应急通讯频段的工作模块；两种通讯模式在非正常工作状态下自动切换；第二无线收发模块同第一无线收发模块；

文字警示模块3安装在主体框架1上部，包括信息显示屏301和可折叠支撑架302；信息显示屏301的下端通过旋转关节与主体框架1连接，信息显示屏301包括红蓝双色led点阵和文字编辑器；可折叠支撑架302的主体结构为空气弹簧，首尾两端通过旋转关节分别与主体框架1的上部和信息显示屏301的侧部连接；可将空气弹簧收缩，或拉伸，使得信息显示屏301分别处以贴服于运载模块上部或竖起状态；文字编辑器可接收主控模块发送的信号，将相应内容通过led点阵显示；

主控模块4安装在主体框架1内部，采用嵌入式电脑，通过rs232结构与各功能模块连接；

第一电源模块5安装在主体框架1内部，采用可充电锂电池；

图像采集模块包括主摄像头603和双目视觉传感器601，用于采集图像信息；双目视觉传感器601安装在主体框架1的前部，主摄像头603安装在信息显示屏301的顶部；

车辆检测模块包括安装在主体框架1前部的超声传感器602；还包括对一定距离内的机动车进行感知和监控的雷达；

主控模块4内包含自动导航单元，自动导航单元根据图像采集模块、车辆检测模块采集的信息，生成检测预警平台在高速公路应急车道内的移动路径，并控制运载平台的行走机构按此移动路径行走；

车辆检测模块用于对探测范围内的车辆车速进行检测以及障碍检测，当检测到经过车辆的车速超过设定阈值，则由主控模块通过第一无线收发模块向控制报警平台发送预警信号；当检测到检测预警平台周围的运动障碍时，则向主控模块发送预警信号，为自动导航单元生成移动路径提供参考；

碰撞检测模块7安装在主体框架1内部，可检测主体框架1的加速度信息，超过一定阈值则认定为受到外部撞击，随之向主控模块4发送报警信号；

照明模块8主要包括两组高亮度led灯和亮度调节部件，led灯安装在主体框架1前端顶部两侧，主要用于夜间照明；

灯光警示模块9主要包括红蓝警示灯，安装在主体框架1的左右两侧，用于警示高速公路上的机动车驾驶人；

语音警示模块10包括两组40w高音喇叭，安装在主体框架1前端顶部两侧，在主控模块的控制下可播放设定的语音警示信息；

文字显示模块3、灯光警示模块9和语音警示模块10共同作用，用于警示来车方向的机动车驾驶人；提醒“前方事故、减速慢行”；

（四）如图4所示，为本发明在高速公路交通事故现场的应用案例。

在一个双向四车道的高速公路上，两辆轿车在第二车道发生碰撞；利用间隔设置的反光锥筒在事故现场围成警戒区，在警戒区的前端布设了交通安全防护智能预警装置。

本发明提出的高速公路交通事故现场预警机器人包含检测预警平台和控制报警平台。事故处理人员将检测预警平台放置于事故警戒区前方的应急车道内，上电后建立控制报警平台和检测预警平台之间的通讯链接，将检测预警平台的文字警示模块竖起，显示内容默认为：“前方事故”、“减速慢行”交替闪烁。通过控制报警平台设置移动模式，在自主移动模式下，自主导航单元规划检测预警平台的运动路径，前进距离控制在800米即可保证安全距离，最大移动速度不超过每小时10公里；前进距离可通过控制报警平台预先设定；在人工遥控模式下，工作人员通过控制报警平台的触控模块控制检测预警平台的行走机构。检测预警平台的自主导航单元可自动识别高速公路应急车道的车道线作为运动空间的边界，无论自主移动模式还是人工遥控模式下，检测预警平台都不能逾越应急车道的车道线。当检测预警平台的车辆检测模块感知到附近有车辆超速，立即通过第一无线收发模块向控制报警平台发送预警信号。当碰撞检测模块感知到检测预警平台受到外部撞击，立即通过第一无线收发模块向控制报警平台发送报警信号。当控制报警平台接收到检测预警平台的预警信号或报警信号，通过声音警示模块对警戒区内的工作人员进行警示。

控制报警平台上的声音警示模块可内置于控制报警平台，或外置；当采用外置方式时，通过无线连接控制报警平台的主控板；声音警示模块外置时，可采用多组便携式设计，如手机形状，工作人员统一佩戴，也可采用单组大功率固定式设计，例如圆筒形，安装或吸附于警车上，发送高分贝报警声音。

本发明将多种警示模式与可自主移动的平台相结合，能有效警示事故现场来车方向机动车驾驶人，预防二次事故发生，保障事故现场交警和其他工作人员的生命安全。