基于车联网的高速公路团雾精确警示、诱导系统及方法与流程

本发明属于车辆网技术领域，尤其涉及一种基于车联网的高速公路团雾精确警示、诱导系统及方法。

背景技术：

团雾是指受局部地区微气候环境的影响，在浓雾中数十米到上百米的局部范围内，出现的雾气更浓能见度更低的雾。由于高速公路路面白天在太阳曝晒下温度很高，昼夜温差大，加上尾气排放造成的污染颗粒增加，更加有利于团雾的形成。驾驶员从正常路段突然进入团雾路段时，由于能见度突降，致使驾驶员对前方交通信息的视认出现障碍，极易造成车辆追尾等交通事故，通常被称为公路的“流动杀手”。

为保障高速公路交通安全，提升高速公路团雾区段通行能力，国内外学者在交通管理、团雾监测监控及预防管理等方面展开研究并取得一定成果。美国联邦公路局根据气候特点，提出了适用于雨雪、雾等恶劣天气条件下的高速公路管理技术;意大利结合现代化电子技术信息技术及空间技术提出了针对高速公路团雾的监测监控预防管理技术;日本则采取主动性预防措施，在团雾高发路段采用能见度监测限制速度及设置警告标志等措施;而国内同济大学交通部科学研究院开展了灾害天气的预防管理系统和交通安全保障预案研究，建立了团雾区段监测、监控、预防及管理一体化交通安全保障。

总体来看，现有公开文献技术针对雾的研究主要集中在对大雾天气气候特征的统计分析、对平流雾或辐射雾的生消过程进行数值模拟、诊断分析及对雾的识别和监测等方面。

在专利文献方面，申请号为cn202010184967的中国发明专利申请提出一种基于物联网的高速公路团雾预警装置，包括外体壳，所述外体壳的后端表面靠近左侧固设有马达，所述外体壳的内部左端靠近后侧安装有齿轮，所述齿轮的右端表面靠近安装有第一转齿，所述第一转齿的右端表面安装有第二转齿，所述第二转齿的上端表面安装有推杆，所述推杆的右端表面固设有转杆。该高速公路团雾预警装置能够通过其分辨空气中气溶胶粒子相态来进行团雾识别探测，将探测信号传输给信号采集器，由其通过网络进行云端备份与汇报，进行声光预警和提示，保障行人的安全，通过推动推杆来改变激光发射体距离扩束镜的距离，扩大对空气中气溶胶粒子相态的检测范围，提高团雾物联网检测的精准性。

申请号为cn201610666601的中国发明专利申请提出一种gis系统的高速公路团雾实时监测系统及方法，所述系统包括设置于计算机内的gis系统、设置于高速公路上的若干个摄像头、若干个气象站点、若干个环境监测站点以及显示屏，gis系统中设置有图像识别模块，每个摄像头分别与周围距离最近的一个气象站点和一个环境监测站点相连接后与gis系统的输入端相连接，显示屏与gis系统的输出端相连接。该发明充分利用了现有的高速公路摄像头数据以及免费的环境监测站点的雾霾数据和气象站点的气象数据，并结合gis系统的空间分析技术，有效的区分监测“雾霾”、“雾”、“团雾”。

然而，一方面，团雾具有范围小、能见度低、突发性高、局地性强、变化不连续等特点，上述现有技术均无法处理“局地性强、变化不连续”的问题；另一方面，团雾通常出现在高速公路的较偏僻位置，例如弯道山区。在这些区域布置相关硬件设备，如果不间断的进行连续性监测，设备耗能存在较大问题。一旦设备供电不足，上述方案将失去作用，因此，如何在保证设备监测效果的同时，同时使得设备尽可能实现低功耗节能，从而长久的工作，也是团雾监测和预警领域存在的另一个技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于车联网的高速公路团雾精确警示、诱导系统及方法。所述警示系统包括多个行驶车辆以及安装于所述高速公路预定目标雾区路段的多个警示终端；行驶车辆配置有具备无线数据通信功能的导航app；警示终端配置有光源发射器和光源接收器。所述精确诱导系统包括云控制数据中心与移动控制站，其连接所述警示系统。云控制数据中心为所述导航app的后台数据中心；当所述云控制数据中心监测到存在接收到警示信号的导航app时，将所述警示信号广播给与所述接收到警示信号的导航app对应的车辆距离在预定范围内的其他车辆的导航app，并发布反馈信号给所述移动控制站。所述方法基于所述精确警示、诱导系统实现。

本发明的技术方案通过采用光强衰减信号控制警示终端的节能状态，并采用低功耗并支持指令交互的双模蓝牙组件通信，能够使得设备尽可能实现低功耗节能，从而长久的工作；此外，本发明基于车联网技术，依托云数据中心采集的app数据，使得在远端软件和现场硬件两个层面进行高速公路的团雾预警和监测，能够实现精确的团雾警示和车辆诱导。

具体来说，在本发明的第一个方面，提供一种基于车联网的高速公路团雾精确警示系统，所述警示系统包括通过无线通信互联的多个行驶车辆以及安装于所述高速公路预定目标雾区路段的多个警示终端；

作为第一个优点，所述行驶车辆配置有智能行车监控终端，所述智能行车监控终端安装有配置无线数据通信功能的导航app；

所述多个行驶车辆通过所述导航app共享自身配置的智能行车监控终端获取的至少部分监控和提醒信息；

所述安装于所述高速公路预定目标雾区路段的多个警示终端配置均配置有光源发射器和光源接收器；

作为再一个优点，在本发明中，基于第一警示终端与该第一警示终端相邻的至少一个第二警示终端对应的光源发射器的发射光强度与光源接收器的接收光强度，生成警示信号或者关闭所述第一警示终端或者第二警示终端中的至少一个；

将所述警示信号以预定频率广播，以使得接近所述第一警示终端或者第二警示终端的至少一个所述行驶车辆的所述导航app接收到所述警示信号。

其中，所示警示终端和所述智能行车监控终端均配置双模蓝牙通信组件模块。

所述第二警示终端的位置相对于所述第一警示终端位于所述高速公路的前进方向；

若所述第一警示终端的光源发射器的发射光强度与所述第二警示终端的光源接收器的接收光强度的强度阈值小于第一预定标准值，则关闭所述第一警示终端的所述第一光源发射器，其中，。

若所述第一警示终端的光源发射器的发射光强度与所述第二警示终端的光源接收器的接收光强度的强度阈值大于第二预定标准值，则生成所述警示信号，并通过所述第一警示终端配置的可见光显示屏显示动态限速标记。

在本发明的第二个方面，提供一种基于车联网的高速公路团雾精确诱导系统，所述精确诱导系统包括多个移动控制站，所述移动控制站与前述的精确警示系统无线通信，其特征在于：

每个所述移动控制站与安装于所述高速公路预定目标雾区的第一路段的多个警示终端通过双模蓝牙通信组件进行指令交互和数据传输；

作为进一步的改进，所述精确诱导系统还包括云控制数据中心，所述云控制数据中心为所述导航app的后台数据中心；

当所述云控制数据中心监测到存在接收到警示信号的导航app时，将所述警示信号广播给与所述接收到警示信号的导航app对应的车辆距离在预定范围内的其他车辆的导航app，并发布反馈信号给所述移动控制站；

基于所述反馈信号，所述移动控制站通过双模蓝牙通信组件控制所述第一路段的所有多个警示终端开启可见光显示屏显示动态限速标记。

基于所述反馈信号，所述移动控制站在所述高速公路预定目标雾区的第一路段的前景方向上以发射可见光的形式向前移动。

所述反馈信号包括所述接收到警示信号的导航app对应车辆的多个行驶位置信息；

所述发布反馈信号给所述移动控制站，进一步包括：

在所述云控制数据中心内置的移动控制站数据库中查找所述多个行驶位置信息对应的移动控制站。

使用上述的精确警示系统和所述精确诱导系统，可以实现高速公路团雾路段的车辆精确警示和诱导方法，因此，在本发明的第三个方面，提供一种高速公路团雾精确警示与诱导方法，所述方法包括如下步骤：

采用所述的精确警示系统生成警示信号；

基于所述警示信号，所述的精确诱导系统执行车辆诱导。

具体实施时，预先在所述高速公路预定目标雾区的多个路段安装所述警示终端与所述移动控制站；

所述警示终端与所述移动控制站均配置有低功耗双模蓝牙通信组件。

本发明的优点至少体现在：

（1）能够从多方面精确监测到目标雾区路段可能发生的团雾，包括现场硬件监测和云端数据分析；

（2）采用多种节能技术，确保硬件本身能够长久长效工作，包括双模蓝牙低功耗技术和采用光强衰减信号控制警示终端的节能状态；

（3）基于车联网技术，依托云数据中心采集的app数据，使得在远端软件和现场硬件两个层面进行高速公路的团雾预警和监测，能够实现精确的团雾警示和车辆诱导。

本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明一个实施例的一种基于车联网的高速公路团雾精确警示系统的主体框架图；

图2是图1所述系统中车辆的模块结构以及数据传输、控制示意图；

图3是图1所述系统中体现车联网数据传输的示意图；

图4是基于图1-图3所述系统实现的高速公路团雾精确警示与诱导方法主体流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

参见图1，是本发明一个实施例的一种基于车联网的高速公路团雾精确警示系统的主体框架图。

在图1中，所述警示系统包括通过无线通信互联的多个行驶车辆以及安装于所述高速公路预定目标雾区路段的多个警示终端；

所述行驶车辆配置有智能行车监控终端，所述智能行车监控终端安装有配置无线数据通信功能的导航app；

所述多个行驶车辆通过所述导航app共享自身配置的智能行车监控终端获取的至少部分监控和提醒信息。

更具体的，所述警示终端均包含光源接收器和光源发射器。

在图1中，特意标出了多个警示终端中的第一警示终端和第二警示终端。

然而，所述第一警示终端和第二警示终端可以是任意两个相邻的警示终端，只要所述第二警示终端的位置相对于所述第一警示终端位于所述高速公路的前进方向。

基于第一警示终端与该第一警示终端相邻的至少一个第二警示终端对应的光源发射器的发射光强度与光源接收器的接收光强度，生成警示信号或者关闭所述第一警示终端或者第二警示终端中的至少一个；

将所述警示信号以预定频率广播，以使得接近所述第一警示终端或者第二警示终端的至少一个所述行驶车辆的所述导航app接收到所述警示信号。

更具体的，若所述第一警示终端的光源发射器的发射光强度与所述第二警示终端的光源接收器的接收光强度的强度阈值小于第一预定标准值，则关闭所述第一警示终端的所述第一光源发射器，其中，。

实际实施中，所述关闭可以是关闭预定时间长度，在预定时间长度之后自动再次打开，重复上述监测过程。当然，还可以采用其他方式，本发明对此不作限制。本发明的重点在于检测到小于第一预定标准值后，至少能够使的所述第一警示终端处于节能状态，最大程度的节省电能，因为发射光的功耗相对较高。

若所述第一警示终端的光源发射器的发射光强度与所述第二警示终端的光源接收器的接收光强度的强度阈值大于第二预定标准值，则生成所述警示信号，并通过所述第一警示终端配置的可见光显示屏显示动态限速标记。

可见，本实施例中，不仅采用光强衰减信号监测团雾天气，还同时控制警示终端的节能状态。

由于团雾造成交通危害的原因是由于雾气的消光效益，表现为能见度的急剧下降。因此，可通过测量团雾路段的能见度，即根据所发射光的透射光强的衰减程度来判断是否存在团雾，具体方法可参见其他现有技术，因此，所述第一预定标准值、第二预定标准值可通过参考相关光强信号随雾气浓度、雾气的消光效益参数、能见度下降值等确定。

为了更准确的测量更多的参数参数，在图1的基础上参见图2，所述安装于所述高速公路预定目标雾区路段中间路段的部分警示终端配置有多源传感器组件，所述多源传感器包括湿度传感器以及红外传感器；

若所述湿度传感器监测到的环境湿度大于第三预定标准值，则开启所述湿度传感器对应的警示终端对应的光源接收器和光源发射器；

若所述红外传感器检测到有车辆长时间遮挡红外信号，则生成所述警示信号，并通过所述红外传感器对应的警示终端以及该警示终端前后相邻的其他警示终端配置的可见光显示屏显示动态限速标记。

在图2中，所述导航app对应的所述智能行车监控终端安装有双模蓝牙通信组件。

所述智能行车监控终端获取的至少部分监控和提醒信息，包括所述警示信号信息和视频图像监控信息；

所述视频图像监控信息包括所述智能行车监控终端在接收到所述预定频率的广播后，通过摄像组件获取的车辆前方的多个视频帧图像。

在图1-2基础上，参见图3。

图3示出一种基于车联网的高速公路团雾精确诱导系统的车联网数据传输示意图。

所述精确诱导系统包括多个移动控制站（图3仅示出一个），所述移动控制站图1-图2所述的精确警示系统无线通信。

在图3中，每个所述移动控制站与安装于所述高速公路预定目标雾区的第一路段的多个警示终端通过双模蓝牙通信组件进行指令交互和数据传输；

所述精确诱导系统还包括云控制数据中心，所述云控制数据中心为所述导航app的后台数据中心；

当所述云控制数据中心监测到存在接收到警示信号的导航app时，将所述警示信号广播给与所述接收到警示信号的导航app对应的车辆距离在预定范围内的其他车辆的导航app，并发布反馈信号给所述移动控制站；

基于所述反馈信号，所述移动控制站通过双模蓝牙通信组件控制所述第一路段的所有多个警示终端开启可见光显示屏显示动态限速标记。

基于所述反馈信号，所述移动控制站在所述高速公路预定目标雾区的第一路段的前景方向上以发射可见光的形式向前移动。

所述反馈信号包括所述接收到警示信号的导航app对应车辆的多个行驶位置信息；

所述发布反馈信号给所述移动控制站，进一步包括：

在所述云控制数据中心内置的移动控制站数据库中查找所述多个行驶位置信息对应的移动控制站。

在上述实施例中，所述行驶车辆也通过所述双模蓝牙通信组件与所述多个警示终端进行指令交互和数据通信。

发明人发现，经典蓝牙(classicbluetooth)模块仅支持蓝牙协议3.0及以下版本的模块，功耗高、传输数据量大、传输距离只有10米；而低功耗蓝牙模块(bluetoothlowenergy，ble)指支持蓝牙协议4.0及以上版本的模块，具有低功耗，数据量小，传输速率快，距离50米左右的特点，低功耗蓝牙的直线通信距离约50米，比wifi、4g等大数据量的通信协议更实用。此外，经典蓝牙只能进行数据传输，而无法实现指令交互。

因此，本发明人首次考虑了所述行驶车辆与警示终端存在较远距离的数据交互，并且要求所述警示终端能够尽可能的节能降低功耗，因此为其配置支持数据传输和指令交互功能的双模蓝牙组件，同时，所述移动控制站与所述警示终端之间需要进行指令交互，同时也需要节能降耗，因此，二者均通过双模蓝牙组件进行通信。双模蓝牙组件可以是在大部分的经典蓝牙的基础上，添加ble蓝牙，从而可以发送操作指令。

最后，图4示出了基于图1-图3所述系统实现的高速公路团雾精确警示与诱导方法主体流程图。

图4为一种高速公路团雾精确警示与诱导方法，所述方法包括如下步骤：

采用图1所述的的精确警示系统生成警示信号；

基于所述警示信号，采用所述图3的精确诱导系统执行车辆诱导。

在具体实施上述各个实施例时，需要预先在所述高速公路预定目标雾区的多个路段安装所述警示终端与所述移动控制站；所述警示终端与所述移动控制站均配置有低功耗双模蓝牙通信组件。

所述高速公路预定目标雾区可以通过气象统计资料预先得到。

综上所述，本发明的技术方案能够从多方面精确监测到目标雾区路段可能发生的团雾，包括现场硬件监测和云端数据分析；同时采用多种节能技术，确保硬件本身能够长久长效工作，包括双模蓝牙低功耗技术和采用光强衰减信号控制警示终端的节能状态；并且基于车联网技术，依托云数据中心采集的app数据，使得在远端软件和现场硬件两个层面进行高速公路的团雾预警和监测，同时实现精确的团雾警示和车辆诱导。

实践证明，本发明提出的基于车联网的高速公路团雾精确警示、诱导系统以及系统实施方式都具较高的可行性和操作性。本系统的应用将能够降低团雾的交通危害，提高高速公路运行的科学管理水平和运营效益，具有广泛应用前景。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。