基于物联网和压力感应的城郊及乡村道路交通预警系统的制作方法

本发明涉及一种城郊及乡村道路交通预警系统，尤其是一种基于压力感应和物联网技术的城郊及乡村道路交通预警系统，属于道路车辆的交通控制系统领域。

背景技术：

随着我国城乡经济和交通业的不断发展，近年来城乡及乡村机动车辆和非机动车辆不断增多，城乡之间以及乡村之间的车流量和人流量不断增加，再加上城乡道路和乡村道路上的公共交通设施不够完善，导致各种道路交通事故频发，另一方面也促进了相关道路交通预警技术的发展。

现有最基本的道路预警方法是依靠交通警察、交通信号灯以及地面交通标志线来引导车辆行人；进一步地，出现了通过采集车辆图像以及距离等信息，进行三维建模生成预警信息的道路预警方法，还出现了能够对车辆进行引导以及道路预警的一种基于卫星定位的道路预警方法系统，以及一种将蜂鸣警报器、电子字幕显示屏和警示灯结合起来进行预警的技术方法。

通过查阅资料对比发现，单纯的传统交通信号灯以及交通标志难以有效地对道路上的非机动车和行人起到很好的警示效果，尤其是在远离交通信号灯的道路段上，非机动车道上的非机动车和行人完全不能够预见可能突然发生的交通事故，在交通事故中，受伤最严重的往往是非机动车和行人，而处于高速行驶的机动车中的乘客有安全带和车身的一定程度上的保护。

在城乡及乡村道路上，由于人流量和车流量相对较少，部分机动车驾驶员、非机动车驾驶员以及行人遵守交通规则的意识相对单薄或直接无视交通规则，存在肆意违反交通规则的一些行为，扰乱了城乡及乡村交通秩序；再加上这些地区交通监管力度不如城市道路强，经常有渣土车等工程车辆行经，导致路况较差，所以也很容易造成程度不同的交通事故。

通过采集车辆和道路的图像进行分析再给出预警信息的方法面临着需要复杂的图像分析处理过程的问题，对于道路上瞬息万变的交通形势，此方法可能会大大降低预警效率以及预警的准确性和时效性，同时恶劣天气也会对图像拍摄的效果造成不同程度的影响；通过卫星系统对车辆进行定位的方法造价成本高，而且仅仅能够对车辆之间的运动分布情况进行分析处理，不能够有效地减轻行驶中的车辆对非机动车道上的非机动车和行人的危险性，应用范围具有很大的局限性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，城乡及乡村道路上高速行驶的车辆可能对路边行人、非机动车辆以及相邻车道机动车辆造成潜在危险的情况，提供一种基于物联网和压力感应的城郊及乡村道路交通预警系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于物联网和压力感应的城郊及乡村道路交通预警系统，包括城郊及乡村地面交通线、城郊及乡村交通数据接收处理中心、城郊及乡村交通数据库系统、交管部门终端，所述城郊及乡村地面交通线由若干个首尾相连的城郊及乡村交通线模块装置组成，每个城郊及乡村交通线模块装置为的立体的扁平的的模块化装置，其长度为1m至2m之间，并嵌固在城郊及乡村道路地面以下，露出表面且上部同地面齐平；每个城郊及乡村交通线模块装置中设置有蜂鸣器、警报灯、压力传感器，城郊及乡村交通线模块装置中的压力传感器接收机动车车轮碾压的信息，判断每个时刻是否有机动车压线行驶，当有机动车压到城郊及乡村交通线模块装置时，城郊及乡村交通线模块装置通过城乡及乡村交通数据接受处理中心将此信号传递至城郊及乡村交通线模块装置中的蜂鸣器和警报灯，使蜂鸣器和警报灯开始工作；每个城郊及乡村交通线模块装置中的压力传感器将机动车对城乡及乡村交通线产生压力获得的实时数据，连同其城郊及乡村交通线模块装置的身份编号一起上传至城乡及乡村交通数据库系统，城乡及乡村交通数据库系统通过接收数据信息，分析得出机动车所在的位置所对应的城乡及乡村交通线模块装置编号，从而获得机动车压线行驶的位置；所述城乡及乡村交通数据库系统与物联网相连接，能够进行相关数据信息的交换共享；所述城乡及乡村交通数据库系统与交管部门相连接，所述交管部门终端通过城乡及乡村交通数据库系统中每个城乡及乡村交通模块装置上传上来的数据，得到相应时刻机动车的压线位置，以及持续违规行驶的机动车的实时位置信息，并通过城乡及乡村交通数据库系统起动道路上设置的高清摄像头拍摄违规机动车的车牌号、车型图像以供交管部门备案；所述城郊及乡村地面交通线感应接收前后100m内的机动车压线位置信号，并亮警示灯和响蜂鸣器，对更远处的车辆和人进行提醒，适用于车流量小、车速快、交通信号灯少的城郊及乡村道路；所述城郊及乡村交通线模块装置呈平面扇环形状，用于城郊及乡村道路的拐弯处，或呈树杈状，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。

所述城乡及乡村道路上每隔一段距离设置电子显示屏，电子显示屏与城乡及乡村交通数据库系统相连，所述高清摄像头拍摄到的图像经由城乡及乡村交通数据库系统处理过后，输送至电子显示屏，把违规机动车的车牌号显示在电子显示屏上以提醒驾驶员。

所述警报灯和蜂鸣器可根据不同等级城郊及乡村道路上限速的不同设置警报灯随距离变化的闪灯频率，以及蜂鸣器随距离变化的警报声频率。

所述城郊及乡村地面交通线为用以代替机动车道与非机动车道之间的白色交通线或用于正反向车道之间的双黄线或单黄线，以便及时对压线行驶或者逆向压线的司机进行警告。

所述城郊及乡村地面交通线中的的城郊及乡村交通线模块装置连接在一个太阳能电池板上，通过太阳能电池板将太阳能转化成电能来提供城郊及乡村交通线模块装置的用电量，可保证城郊及乡村交通线模块装置在遇到下雨天和停电情况下的正常运行。

本发明的有益效果是：

本发明将原始的城乡及乡村交通线设计成一段段扁平的近似长方体状的模块装置，它们之间首尾相连接，通过城乡及乡村交通线模块装置中的压力传感器接收通行车辆的位置信息，并将其转化成电信号向两侧不断传递给相邻的模块装置，并且将所有模块装置收集到的数据信号都集中上传至一个城乡及乡村交通数据库系统；同时上传至物联网，以便分析得出压线通行的车辆的位置，也可供交管部门对道路交通数据信息进行动态分析及日常备案；通过分析车辆连续通过多条城乡及乡村交通线的综合数据，得到车辆的行驶速度；通过在机动车道和非机动车道之间设置一条具有警示灯和警报功能的城乡及乡村交通线，能够根据后方车辆碾压城乡及乡村交通线位置以采取不同闪灯频率和警报声频率提醒前方一定距离内的非机动车和行人，以便及时采取避让等措施，同时也警告了驾驶员；城乡及乡村交通线能够定位压线机动车所在位置地点，通过相应位置高清摄像机拍摄持续违规违章行驶的机动车，并在相应电子字幕显示屏上警告，这样即使在恶劣天气条件下无法清晰拍摄图像，也能够通过城乡及乡村交通线来警示驾驶员，同时能够提醒非机动车和行人；设置城乡及乡村交通线每一段距离为一小段，机动车在城乡及乡村交通线上向前行驶的过程中，每一段交通线的闪灯频率和警报声频率随着机动车体的靠近而提高，实现了对道路上有可能给非机动车道形成潜在危险的交通情况的及时预警；系统具有双向预警功能，能够防止车辆逆行带来的危险；每一段城乡及乡村交通线出现故障都能够单独更换修理，不会对整个城乡及乡村交通线的功能造成影响；城乡及乡村道路上每隔一段距离设置一个太阳能发电板以给这一段道路上的交通线、摄像机以及电子显示屏供电，能够避免恶劣天气或者紧急情况对道路供电系统的破坏。

附图说明

图1为本发明的基于物联网和压力感应的城郊及乡村道路交通预警系统结构图；

图2为本发明的基于物联网和压力感应的城郊及乡村道路交通预警系统数据信息传递流程图；

图3为城郊及乡村地面交通线呈树杈状示意图；

其中，(a)为直树杈状，(b)为斜树杈状。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，2所示，一种基于物联网和压力感应的城郊及乡村道路交通预警系统，包括城郊及乡村地面交通线、城郊及乡村交通数据接收处理中心、城郊及乡村交通数据库系统、高清摄像机、电子显示屏、交管部门终端等。

城郊及乡村地面交通线由若干个独立的实体模块装置组成，每个装置的外观为长度为1m至2m，宽15cm，高5cm的扁平状盒状物，每个实体模块装置中安装有一个蜂鸣器，一个警报灯，一个压力传感器。

每个模块装置都嵌固在地面以下，露出表面且上部同地面齐平。每个独立的模块装置首尾相连接，一定数量的模块装置同时工作即可形成一条城乡及乡村交通线。每个模块装置通过安装在其中的压力传感器接收机动车车轮碾压的信息，判断每个时刻是否有机动车压线行驶。当有机动车压到模块装置时，此模块装置中的城乡及乡村交通数据接受处理中心会将此信号传递至此模块装置中的蜂鸣器和警报灯，并下达工作的命令，即时起，蜂鸣器和警报灯开始工作。每个模块装置中的城乡及乡村交通数据接受处理中心接收到有机动车压线行驶的数据信号时，同时会沿着城乡及乡村交通线向前后两个方向同时进行数据信号的传递，相邻的模块装置中的城乡及乡村交通数据接受处理中心之间相互传递信息，并且这个传递方向是双向的。每个接受到相邻模块装置传递过来数据信息的模块装置，都会立刻将相关信息传递给本模块装置中的蜂鸣器和警报灯，并下达工作命令使其开始工作。每个模块装置在接收到相邻模块装置传递过来的数据信息，同时将信息沿着原传递方向继续传递下去。每个模块装置中的城乡及乡村交通数据接受处理中心都会将所有接受到的信息数据，包括相邻模块装置传递过来的数据信息和自身模块通过压力传感器接收到的数据信息，全部上传到上一级的城乡及乡村交通数据接受处理中心。每个模块装置在上一级的城乡及乡村交通线数据库系统中都有各自唯一的编号，所有传输到城乡及乡村交通数据库系统中的数据信息都会携带所属模块装置的身份编号信息。每个模块装置中的压力传感器能够将机动车对城乡及乡村交通线产生压力获得的实时数据，连同其模块装置的身份编号一起上传至城乡及乡村交通数据库系统，城乡及乡村交通数据库系统通过接收数据信息，分析得出机动车所在的位置所对应的城乡及乡村交通线模块装置编号，从而获得机动车压线行驶的位置。城乡及乡村交通数据库系统与物联网相连接，能够进行相关数据信息的交换共享。交管部门终端通过城乡及乡村交通数据库系统中由每个模块装置上传上来的数据，得到相应时刻机动车的压线位置，以及持续违规行驶的机动车的实时位置信息。此信息将会发送给道路上设置的高清摄像头以拍摄违规机动车的车牌号、车型等图像以供交管部门备案。城乡及乡村道路上每隔一段距离设置的电子显示屏与城乡及乡村交通数据库系统相连，高清摄像头拍摄到的图像经由城乡及乡村交通数据库系统处理过后，将会把违规机动车的车牌号显示在电子显示屏上以提醒驾驶员。一条道路上每一定数量的模块装置连接在一个太阳能电池板上，通过太阳能电池板将太阳能转化成电能来提供与它连接的所有模块装置的电量，这样，遇到下雨天和停电情况，也能保证城乡及乡村交通线模块装置正常运行不受影响。

城郊及乡村交通线模块装置呈平面扇环形状，用于城郊及乡村道路的拐弯处，或呈树杈状，如图3(a)，(b)所示，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。

本发明的具体特点是：

1、城乡及乡村地面交通线不再是传统的一层涂料，而是变成一个立体的扁平的模块化装置，长度控制在1m至2m之间，每个城乡及乡村交通线模块装置中设置有压力传感器、蜂鸣警报器、闪烁警报灯，各个模块化装置之间首尾相连接。每个城乡及乡村交通线实体模块装置的长度设置在1m至2m之间，具体情况可参照城乡及乡村道路及路口车流量等情况灵活设置，如在人流量车流量较大的地方以及城乡及乡村道路口设置交通线模块装置的长度较小，反之设置为较大值，也能够设置为每段长度相同。

2、警报器和警报灯能够根据压力传感器接收并分析得到的车辆位置信息，确定警报器声频率、响度和警报灯闪烁频率、亮度、颜色。

3、相邻城乡及乡村交通线模块装置之间互相传递车辆信息，比如车辆在a位置，编号为a的模块装置就会将此信息传给模块装置b，b接收到之后再传给c，以此类推，每隔很短时间(如0.001s至0.005s)就会进行一次信息传递，以便每个城乡及乡村交通线模块装置都能接受到最新的车辆信息。

4、城乡及乡村交通线模块装置之间的信号传递是双向的，从车辆压过的模块装置开始向两侧传递，同时每个模块装置把数据信息通过电信号传送到一个城乡及乡村交通数据库系统。

5、从距离车辆最近的城乡及乡村交通线模块装置开始朝两个方向，距离越远，警报声频率越低响度越小，警报灯闪烁频率越低亮度越低越暗。

6、城郊及乡村道路车流量相比与城市道路较小，但是车速较城市道路快，交通信号灯较少，所以需要对更远处的车辆和人进行提醒，所以在城乡及乡村道路交通预警系统中，只控制机动车压线位置前后100m内的模块装置进行报警，包括亮警示灯和响蜂鸣器。

7、每个城乡及乡村交通线模块装置之间为一个独立的实体，能够单独拆卸维修或更换。

8、城乡及乡村交通线模块装置之间在线路上为并联连接，某一个交通线模块装置出现故障时，不会影响到其他交通线模块装置正常工作。

9、所有的城乡及乡村交通线模块装置都由太阳能电池板供电，每间隔一段距离设置一个。

10、每个模块装置都有自己的编号和在整个城乡及乡村交通线中的位置信息，所有的城乡及乡村交通线模块装置都将数据传送到车联网系统，以便分析得出压线通行的车辆的位置，也可供交管部门对道路交通数据信息进行动态分析及日常备案。

11、得到违规车辆位置信息之后，还能够通过车辆位置前方道路设置的电子显示屏对驾驶员进行提醒。

12、可根据不同等级城乡及乡村道路上限速的不同，设置警报灯变化随距离的变化频率，以及蜂鸣器声音变化随距离的变化频率。

13、城乡及乡村实体模块装置不仅能够用以代替机动车道与非机动车道之间的白色交通线，还能够用于机动车道上以代替传统的交通虚线，也能够用于正反向车道之间的双黄线或单黄线，以便及时对压线行驶的司机警告。

14、城乡及乡村实体模块装置的外形根据道路实际情况需要来确定，比如拐弯处可根据情况采用扇环形状的。

15、各个城乡及乡村实体模块装置之间首尾相连，但是一定数量的模块装置组合起来并不只能够形成一条直线或者有拐弯处的曲线，还能够形成树杈状等形状，能够在车辆跨线而不压线行驶的情况下仍然正常地起到预警的作用。