一种基于物联网的智能监控指挥系统的制作方法

本发明属于监控指挥，特别涉及高速公路监控指挥技术，具体为一种基于物联网的智能监控指挥系统。

背景技术：

1、高速公路是车辆密度较高、行驶速度较快的道路，极易引发交通事故，特别是在恶劣天气下、通行路况拥堵时，通过监控指挥可以及时发现道路上的事故、堵塞、违法行为等异常情况，并迅速采取措施应对，减少事故发生的可能性，保护驾驶员和乘客的生命安全。

2、然而现有技术中高速公路的监控指挥通常是当出现交通异常时由交警到达现场进行监控指挥，但交警到达现场需要一定的时间，可能会延迟到达，在这段延迟期间，交通异常可能已经造成了严重的影响，导致交通事故或交通拥堵进一步恶化，再者交警的人力、物力资源有限，无法实现对高速公路全程的实时监控。

3、另外当通行天气较为恶劣、通行较为拥堵时常规指挥措施为封闭高速入口，开放高速出口引导车辆从高速出口进入其他道路，由于高速公路的里程通常较长，在进行高速出入口的开封处理时一般是按照道路段进行处理，而现有技术中大多只针对交通异常路段进行高速出入口的开封处理，这种方式没有考虑到交通异常路段的分布特点，特别是相邻交通异常路段中交通正常路段的间隔问题，由于交通正常路段未进行高速出入口的开封处理，容易在间隔交通正常路段时车辆大量涌入交通正常路段，使得该路段的交通负荷急剧增加，进而在一定程度上增加了原本交通正常路段转变成交通异常路段的发生率，同时由于交通正常路段是间隔在相邻交通异常路段之间，使得涌入交通正常路段的车辆必然会进入到交通异常路段，现有交通异常情况可能会进一步加剧，进而给交通指挥疏导带来更大的困难，不利于交通异常的及时处理。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能监控指挥系统，有效解决了现有技术存在的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的智能监控指挥系统,包括以下模块：高速公路路段划分模块，用于统计高速公路上安装的车流监控设备数量，并定位各车流监控设备的安装位置，由此将高速公路进行路段划分，得到若干路段，并将划分的各路段按照距离高速公路起点由近到远的顺序进行编号，同时定位各路段内存在的高速入口、高速出口位置。

3、控制终端设置模块，用于在各路段设置气象监测终端、车辆感应终端和指挥终端，其中指挥终端包括显示大屏和语音提示器。

4、气象环境监测模块，用于利用各路段内的气象监测设备实时对各路段高速公路进行气象环境监测，得到各路段高速公路的气象环境信息。

5、通行环境恶劣分析模块，用于基于各路段高速公路的气象环境信息分析各路段高速公路对应的通行环境恶劣情况。

6、通行智能指挥模块，用于依据各路段高速公路对应的通行环境恶劣情况进行智能指挥。

7、道路车流监控模块，用于利用各路段内的车流监控设备实时对各路段进行车流监控，得到各路段的道路车流信息，其中道路车流信息包括车辆分布密度和车辆通行速度。

8、通行路况拥堵分析模块，用于依据各路段的道路车流信息分析各路段高速公路对应的通行路况拥堵情况。

9、通行智能引导模块，用于依据各路段高速公路对应的通行路况拥堵情况进行智能引导。

10、在一种可替换的实施方式中，所述将高速公路进行路段划分的实施过程如下：基于各车流监控设备的安装位置获取各车流监控设备对应的道路覆盖区域。

11、从道路覆盖区域中提取起点线和终点线，其中起点线和终点线构成了路段，由此将高速公路划分成各路段。

12、在一种可替换的实施方式中，所述气象环境信息包括能见度、降水量、降雪覆盖厚度和降雪覆盖面积。

13、在一种可替换的实施方式中，所述各路段高速公路对应的通行环境恶劣情况分析如下：从各路段对应的道路覆盖区域中获取各路段的道路面积。

14、将各路段高速公路的气象环境信息结合道路面积导入分析式：<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>q</mi><mi>i</mi></msub><mi>=</mi><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mi>−</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>6</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mfrac><msub><mi>vy</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow></msup><mo>+</mo><msup><mn>3</mn><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>rl</mi><mi>i</mi></msub><mi>−</mi><msub><mi>rl</mi><mrow><mi>i</mi><mn>0</mn></mrow></msub></mrow><msub><mi>rl</mi><mrow><mi>i</mi><mn>0</mn></mrow></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow></msup><mo>+</mo><msup><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>it</mi><mi>i</mi></msub><mi>−</mi><msub><mi>it</mi><mrow><mi>i</mi><mn>0</mn></mrow></msub></mrow><msub><mi>it</mi><mrow><mi>i</mi><mn>0</mn></mrow></msub></mfrac><mo>)</mo></mrow></msup><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>ia</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>s</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mi>−</mi><mn>2</mn></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow></msup></mrow></mfrac></mstyle>得到各路段高速公路对应的通行环境恶劣度，式中表示路段编号，，、、、分别表示第路段高速公路对应的能见度、降水量、降雪覆盖厚度、降雪覆盖面积，表示第路段高速公路的长度，表示第路段的道路面积，、分别表示第路段对应的适宜降水量阈值、适宜降雪覆盖厚度阈值，表示自然常数，其中的获取过程如下：定位各路段高铁公路所属行政区域，并将其与各气候类型对应的分布地区进行比对，得到各路段对应的气候类型。

15、将各路段对应的气候类型与各气候类型对应的降雨倾向因子和降雪倾向因子进行匹配，得到各路段对应的降雨倾向因子和降雪倾向因子。

16、从高速公路布局图中统计各路段对应的排水设施布设数量。

17、从高速公路的历史通行数据中提取各路段高速公路对应的常态交通流量。

18、将各路段对应的降雨倾向因子、排水设施布设数量和常态交通流量代入表达式：<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>rl</mi><mrow><mi>i</mi><mn>0</mn></mrow></msub><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mi>−</mi><mfrac><mrow><msub><mi>λ</mi><mi>i</mi></msub><mi>∗</mi><mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub></mstyle><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mi>∗</mi><mfrac><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac></mrow><msqrt><mn>1</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>∗</mi><msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>λ</mi><mi>i</mi></msub><mi>∗</mi><mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub></mstyle><msub><mi>d</mi><mi>i</mi></msub></mfrac><mi>∗</mi><mfrac><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></msqrt></mfrac></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>∗</mi><mi>r</mi><msup><mi>l</mi><mo>′</mo></msup></mstyle>得到各路段对应的适宜降水量阈值，式中、、分别表示第路段对应的降雨倾向因子、排水设施布设数量、常态交通流量，表示常规设定的降雨量阈值。

19、在一种可替换的实施方式中，所述的获取过程如下：基于各路段高速公路所属行政区域获取各路段对应的海拔高度。

20、将各路段对应的降雪倾向因子、海拔高度和常态交通流量代入表达式：<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>it</mi><mrow><mi>i</mi><mn>0</mn></mrow></msub><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mi>−</mi><mfrac><mrow><msub><mi>ε</mi><mi>i</mi></msub><mi>∗</mi><mfrac><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac><mi>∗</mi><mfrac><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac></mrow><msqrt><mn>1</mn><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>∗</mi><msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ε</mi><mi>i</mi></msub><mi>∗</mi><mfrac><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac><mi>∗</mi><mfrac><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mi>=</mi><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>p</mi><mi>i</mi></msub></mstyle></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></msqrt></mfrac></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>∗</mi><mi>i</mi><msup><mi>t</mi><mo>′</mo></msup></mstyle>得到各路段对应的适宜降雪覆盖厚度阈值，式中、分别表示第路段对应的降雪倾向因子、海拔高度，表示常规设定的降雪覆盖厚度阈值。

21、在一种可替换的实施方式中，所述依据各路段高速公路对应的通行环境恶劣情况进行智能指挥参见下述过程：将各路段高速公路对应的通行环境恶劣度与系统设置的一级允许通行环境恶劣度进行对比，若某路段高速公路对应的通行环境恶劣度大于一级允许通行环境恶劣度，则将该路段记为高危路段，反之则将该路段记为非高危路段。

22、获取高速公路的行进方向，进而将高危路段按照高速公路行进方向进行排列，由此识别相邻高危路段之间是否间隔非高危路段，若相邻高危路段之间间隔非高危路段，则获取相邻高危路段中存在的所有路段均作为目标路段，若相邻高危路段之间不间隔非高危路段，则将相邻高危路段作为目标路段，并与交管中心联动执行目标路段的高速入口封闭和高速出口开放操作，与此同时利用车辆感应终端进行目标路段的车辆感应，若感应到车辆，则启动目标路段的语音提示器引导车辆进入高速出口。

23、在一种可替换的实施方式中，所述依据各路段高速公路对应的通行环境恶劣情况进行智能指挥还包括下述过程：将各路段高速公路对应的通行环境恶劣度与系统设置的二级允许通行环境恶劣度进行对比，若某路段高速公路对应的通行环境恶劣度大于二级允许通行环境恶劣度且小于或等于一级允许通行环境恶劣度，则将该路段记为风险路段。

24、利用车辆感应终端进行风险路段的车辆感应，若感应到车辆，则启动风险路段的语音提示器进行行驶降速提示。

25、在一种可替换的实施方式中，所述各路段的道路车流信息获取过程如下：利用各路段安装的交通监测设备实时采集各路段的交通状态图像，得到当前采集时刻中各路段的交通状态图像，进而从图像中统计通行车辆数量，并记录各通行车辆的车牌号，同时定位各通行车辆的行车位置。

26、将当前采集时刻中各路段的通行车辆数量除以相应路段的道路面积得到当前采集时刻中各路段的车辆分布密度。

27、将当前采集时刻与上一采集时刻出现的通行车辆进行对比，从中筛选出对比一致的通行车辆，作为当前采集时刻对应的参照通行车辆。

28、将当前采集时刻对应参照通行车辆的行车位置进行对比，得到参照通行车辆的行车距离，并结合相邻采集时刻的间隔时长计算得到当前采集时刻对应各通行车辆的移动速度。

29、将当前采集时刻对应各通行车辆的移动速度进行均值计算，得到当前采集时刻对应的车辆通行速度。

30、在一种可替换的实施方式中，所述各路段高速公路对应的通行路况拥堵情况分析如下：获取当前采集时刻各路段对应的行驶限速值，进而将各路段的道路车流信息结合行驶限速值导入分析式：得到各路段高速公路对应的通行路况拥堵度，式中、分别表示第路段对应的车辆分布密度、车辆通行速度，表示当前采集时刻第路段对应的行驶降速值。

31、在一种可替换的实施方式中，所述依据各路段高速公路对应的通行路况拥堵情况进行智能引导参见下述过程：将当前采集时刻各路段高速公路对应的通行路况拥堵度与系统预配的允许通行路况拥堵度进行对比，进而将通行路况拥堵度大于允许通行路况拥堵度的路段记为拥堵路段。

32、统计当前采集时刻识别到的拥堵路段数量，并获取各拥堵路段的编号，同时将各拥堵路段按照编号由大到小的顺序进行排列，得到拥堵路段的排列结果，由此计算拥堵连续指数，计算表达式为，式中、分别表示排列结果中排在第、位拥堵路段的编号，表示拥堵路段的排位编号，，表示拥堵路段的排位总数量。

33、将拥堵连续指数与限定值进行对比，若拥堵连续指数大于限定值，则从拥堵路段的排列结果中提取排在未位和首位拥堵路段的编号，分别记为起始编号和结束编号，并取起始编号与结束编号之间所有的路段作为重点路段，反之若拥堵连续指数小于或等于限定值，则将拥堵路段作为重点路段，与此同时启动目标路段的语音提示器进行高速入口封闭和高速出口开放提示，进而与交管中心联动执行各重点路段的高速入口封闭和高速出口开放操作，并将采集的相应重点路段交通状态图像显示在该路段的显示大屏上。

34、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：（1）本发明通过将高速公路进行路段划分，并由各路段上设置的监控设备进行气象环境信息、车流信息的实时监控，由此分析各路段的通行环境恶劣情况和通行路况拥堵情况，进而依据分析结果利用各路段上设置的指挥终端进行交通指挥，不仅实现了高速公路上交通异常的及时识别，也实现了交通异常的及时指挥处理，大大规避了由交警到达现场进行监控指挥造成的延迟滞后性，不仅降低了交通异常进一步恶化的发生率，还最大限度节约了监控指挥的人力物力资源。

35、（2）本发明在依据各路段的通行环境恶劣情况和通行路况拥堵情况识别出交通异常路段时通过增加交通异常路段分布特点的获取，由此针对性选取需要进行高速出入口开封处理的路段，相比现有技术中只对交通异常路段进行高速出入口开封处理，该选取方式更加合理且符合实际需求，能够最大限度避免交通异常情况的进一步加剧，从而为交通疏导提供了极大便利性，有利于提高交通异常的处理效率。