基于nfc的高速公路交通异常事件的预警方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高速公路异常事件预警技术领域，具体涉及基于NFC的高速公路交通异常事件的预警方法及其系统。
【背景技术】
[0002]进入21世纪以来我国高速公路进入一个飞速发展时期，截止2013年，通车总里程已达104468公里，是世界上规模最大的高速公路系统。高速公路也已经成为衡量一个国家交通现代化的重要标志。高速公路的发展有效的促进了我们国家经济的发展，保障了我们国家的安全和社会稳定。
[0003]但是近年来伴随着我们国家人民生活水平的提高，小汽车产业和交通事业的飞速发展，不可避免使高速公路车流量越来越大，同时由于过量的交通拥挤导致交通事故频繁发生，尤其是近年来重特大恶性事故比例较大，事故处理难度大，这给高速公路管理者带来了诸多困扰，而且给国家和社会也带来了不必要的损失。以陕西省为例，2012年陕西高速公路发生交通事故1107起，死亡306人，直接经济损失1850万元人民币。其中发生一次死亡3至9人的交通事故18起，尚速公路范围内就发生8起。可见尚速公路发生的交通事故所占比重也在逐年增加。高速公路由于车辆运行速度较快，车流量大，加上路面封闭，空间有限，一旦发生事故，堵塞车辆难以及时疏散，极易形成拥堵。更由于交通事故处理不及时，极易引发二次事故，引发车辆碰撞连锁反应。
[0004]目前，我们国家的高速公路监控的日常管理模式主要有以下几种，一种依赖于传统的电话报警信息，但是经常由于报警人对于事故具体地理位置不确定，造成交警和救援车辆缓慢到达事发地，严重影响了处理事故的效率。另外一种主要依赖于监控设备采集到高速公路一些视频、数据，这种处理方式通常是由人工监控，而人工面对海量的数据和视频，有时候也是无从下手，同样影响高速公路异常事件的效率。那么如何快速、准确的检测交通异常事件产生的时间、地点，对后续车辆进行及时的预警和诱导变得尤为重要。
[0005]高速公路异常事件预警系统的发展现状；
在高速公路异常事件预警系统研究方面，西方发达国家发展较早。科学家们把在ITS方面的研究成果，最先应用于高速公路的日常管理中，对于高速公路管理过程中异常事件的预警监测，从而保证高速公路的正常通过性。另外，在工程实践中成功应用包括恶劣天气预警系统、对在线位移监控系统和异常事件监测处理系统，这些系统能够对高速公路自身和周边环境进行实时的检测和预警。
[0006]与西方发达国家相比，中国在高速公路交通安全预警系统建设方面一直比较落后，有关高速公路交通事故预警系统的关键技术理论研究内容也少之又少。下面是最近几年国内关于交通事故预警系统研究的一些研究成果。
[0007]2004年，胡铁红的高速公路追尾及侧向碰撞预警系统模型的研究成果展示了一种新型车辆防撞报警系统;2005年，邵祖峰将道路交通安全预警技术引入到城市交通管理中的理论方法，设计了城市道路交通安全预警的指标体系与计算方法，论文绘制了预警指标信号图和预警危机对策，但预警技术不成熟;2006年，宇仁德等将高速公路安全预警系统划分为危机判定、道路交通预估预测、道路交通安全评价和报警4个子系统，在综合分析预警相关理论的基础上，提出建立预警系统的结构框架和建设步骤；2007年，王初的博士论文《公路路域生态环境安全评价与预警研究》也提出了一些对于路域生态环境分析，针对预警系统提出一些指标，但没有提出具体预警方案;2010年，赵勇的《高速公路交通异常事件预警系统研究》提出了一种基于RFID技术和控制器局域网的预警系统模型和具体架构，分析了系统的工作原理及关键技术。2011年，吴建霞的硕士论文《基于台风天气的高速公路安全预警系统研究》就特殊天气下对行车安全的主要影响气象因子，分析特殊天气下对高速公路行车安全产生的影响，构建了基于台风天气下的车辆不发生侧滑为目标的相互作用模型预警系统。2011年，温惠英、张文标的《基于离散选择分析的山区公路安全预警系统研究》论文，通过采用离散选择分析方法建立了道路交通状态检测的判断模型以及分路段交通预警模型，最终建立了基于山区公路安全预警系统。
[0008]国家高技术研究发展863计划也启动了一些关于高速公路交通事故预警系统的研究，包括高速公路交通事故影响传播分析与控制项目，启动《综合交通运输系统与安全技术》专题，主要针对综合交通资源优化配置、智能化交通控制、交通安全预警救援与保障、综合交通运输信息资源共享及协同服务等关键技术进行布局。最近山东大学研究的高速公路事故预警系统，也是为保障高速公路行车安全而设置的装置，装置由发射端和接收端组成。发射端持续发出激光，接收端收到信号则一切正常。若大雾使能见度降低到一定限度，就阻隔激光致使接收端收不到信号，接受端立即自动点亮黄色警示灯并发出警示音，要求司机减速至合理速度，以预防连环相撞事件发生。另外，接受端还可将路况信息通过有线或无限通讯手段及时反馈给交通指挥中心，供交通指挥中心参考指挥行车，但此项目尚处于研发状态当中，迟迟得不到实际的应用。
[0009]综上所述，中国的高速公路交通安全预警理论研究起步较晚，关于交通的预警理论研究虽有开展，但研究内容形式单一，完整的预警系统理论尚未形成，对预警系统的实施方案也很少涉及，大部分方案也没有被应用于工程实践中。目前阶段对于高速公路的安全研究主要是包括从山区公路、生态、气象等对公路安全预警系统的研究，对于高速公路安全预警系统尚未从交通流理论角度开始研究。
【发明内容】
[0010]为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于NFC的高速公路交通异常事件的预警方法及其系统，在异常事件发生前采取预防措施，降低和避免异常事件的发生;在发生异常事件时，及时发现并采取合适的应急救援措施，使人员伤亡和财产损失最小，并尽量降低事件导致的交通延误等影响，在最短时间恢复到正常交通状态。
[0011 ]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:基于NFC的高速公路交通异常事件的预警方法，包括以下步骤:
1)将手机客户端与NFC标签相连，服务器端与设在高速公路上的警示灯、雾灯及信息提示牌相连；
2)进入高速公路时，手机客户端的NFC标签与跟服务器端相连的刷卡器感应通信，刷卡器将个人信息读入服务器的数据库，同时记录起始信息； 3)在发生交通异常事件时，由事件当事人或目击者通过NFC标签触发通信软件，向服务器端发送事件相关位置和信息；
4)服务器端对事件信息进行分析处理，并向位置附近的预警节点装置发送预警信息，点亮高速公路来车方向可控距离范围内的预警灯，将提示信息发送至信息提示牌；
5)服务器端还将上述预警信息发送给管理人员，并将该预警信息显示在服务器端的显示器上；
6)当事件处理完毕时，由管理人员通过服务器端发出信息指令，撤销预警信息，恢复车辆通行，同时将该信息发送给手机客户端；
7)当高速公路遭遇极端天气时，管理人员通过服务器端向沿线信号灯发出指令，点亮防雾灯，引导车辆安全通行。
[0012]一种实现上述基于NFC的高速公路交通异常事件的预警方法的系统，包括有手机客户端和服务器端，其特征在于，手机客户端设有NFC标签，NFC标签内设有数据采集模块，数据采集模块通过GPS模块与通信卫星相连;数据采集模块通过数据处理模块与通信模块相连;通信模块与服务器端相连;服务器端通过预警装置节点与预警装置相连。
[0013]所述的服务器端包括有与数据库相连的显示屏，服务器端发布的控制信息包括提示信息、雾灯信息和警示灯信息。
[0014]所述的预警装置节点包括有单片机控制器模块，单片机控制器模块分别与系统自检模块、GPRS收发模块、GPS定位模块、摄像头监控模块、语音提示模块及LED显示模块相连。
[0015]本发明的有益效果是:
本发明采用NFC近场通信技术作为升级版的RFID技术，手机客户端的NFC标签可保存更多的信息;其次，本发明将移动互联网、手机客户端、服务器端及相关的预警设备相结合;地理位置服务是手机与当今城市生活融合的又一热点。它包括两大功能:首先是确定手机用户所在的地理位置;其次是提供与位置相关的各类信息服务。其核心是借助无线网络，在手机用户之间完成定位和服务。
[0016]通过NFC手机刷卡，记录起始信息以及个人信息，在发生交通异常事件时，由事件当事人或目击者通过手机标签触发Android软件，向预警系统中心发送事件相关位置和信息，高速公路预警系统中心对事件信息进行分析处理，并向相关预警装置节点发送预警信息，点亮高速公路来车方向可控距离范围内的预警灯。同时，预警系统中心接收到预警信息后，及时给予管理人员警示信息，并在预警系统中心软件界面上实时显示相关事件信息。当事件处理完毕时，由管理人员发出信息指令，撤销预警信息，恢复车辆通行。当高速公路遭遇极端天气时，管理人员通过服务器端软件向沿线信号灯发出指令，点亮防雾灯，诱导车辆安全通行。
[0017]综上所述，利用NFC技术和手机终端应用程序来实现高速公路异常事件的预警，是本申请的核心，采用本发明可实现:
1)揭示高速公路异常事件预警系统的原理、