一种智慧公路管理系统
阅读说明：本技术 一种智慧公路管理系统 (Wisdom highway management system ) 是由 张培勇 唐秀清 高文 王世涛 唐海涛 孙丽 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种智慧公路管理系统,其解决了现有公路管理系统信息化管理较为薄弱的技术问题,其包括复合式电子警察系统、智能交通信号控制系统、道路智慧监控系统、制高点监控系统、交汇预警系统、智能前端信息采集系统、交通诱导系统、交通测速系统、公路气象灾害监测系统,各系统通过运营商网络进行无线或者有线传输；本发明可广泛应用于智能交通领域。(The invention provides an intelligent highway management system, which solves the technical problem that the information management of the existing highway management system is weak, and comprises a combined type electronic police system, an intelligent traffic signal control system, a road intelligent monitoring system, a height control point monitoring system, an intersection early warning system, an intelligent front-end information acquisition system, a traffic guidance system, a traffic speed measurement system and a highway meteorological disaster monitoring system, wherein each system is in wireless or wired transmission through an operator network; the invention can be widely applied to the field of intelligent traffic.)
技术领域
本发明涉及一种智能交通系统，尤其是涉及一种智慧公路管理系统。
背景技术
近年来，我国公路建设取得举世瞩目的成绩，以高速公路为骨架、国省干线公路为主体的全国公路网快速形成，但是当前的公路运营管理系统，信息化整体水平还不能适应现代交通运输业发展的需要，信息化发展尚未覆盖交通运输现代化建设全局，信息化与业务管理和服务的融合不足，信息资源开发利用程度不高，信息资源共享水平较低，动态信息采集能力相对薄弱，尚未在规范业务、流程再造等方面实现深化应用，对行业发展的贡献程度有待提升。
发明内容
本发明就是针对现有公路管理系统信息化管理较为薄弱的技术问题，提供一种信息化管理水平和信息资源利用率较高的智慧公路管理系统。
为此，本发明提供了一种智慧公路管理系统，包括复合式电子警察系统、智能交通信号控制系统、道路智慧监控系统、制高点监控系统、交汇预警系统、智能前端信息采集系统、交通诱导系统、交通测速系统、公路气象灾害监测系统，各系统通过运营商网络进行无线或者有线传输。
优选的，复合式电子警察系统、智能交通信号控制系统和道路智慧监控系统均采用前端系统、网络传输系统和后端管理系统实现对数据的采集、传输和管理。
优选的，交汇预警系统包括人与车交汇预警系统和车与车交汇预警系统。
优选的，人与车交汇预警系统用于检测甄别过往车辆的车速对行人的威胁，自动双向预警，包括检测触发单元、预警提示单元和过街轨迹警示单元。
优选的，车与车交汇预警系统包括设置在预警路段的车辆检测装置、道路边缘灯带和预警提示屏。
优选的，交通诱导系统包括信息采集子系统，网络传输子系统、中心分析子系统和信息发布子系统。
优选的，交通诱导系统的步骤如下：
(1)信息采集：
采集运算周期内经过不同采集点的数据信息，包括牌识数据、固定源数据、浮动车数据的车辆信息；
(2)信息分析：
对于牌识数据采集点，将顺序经过采集点的车牌进行筛选，作为合格的计算样本集合；
对于固定源采集点，根据道路通行能力、道路的自有留车速对数据进行筛选作为合格的计算样本集合；
对于浮动车采集点，把浮动车的GPS点和地图相匹配，得出对应的行车轨迹；
(3)数据计算：
对于牌识数据和浮动车数据，将样本集合中的车辆根据经过不同采集点的时间和路程计算车速；
对于固定源数据，利用统计的方法得出断面的交通参数；
(4)可信度分析；
根据牌识采集点的样本车辆的属性信息、固定源采集点的断面数据量及浮动车的行车轨迹，判断采集样本的车速可信度；
(5)数据再分析：
对于牌识采集点和浮动车采集点，进行车速融合，根据车速和可信度综合计算采集点的区间车速，并依据不同速度阀值作出路况预测；
对于固定源采集点，进行断面路况判断，利用断面交通参数和其可信度综合判断断面的实时路况，并作出路段的路况判断；
(6)数据融合：
将牌识数据、固定源数据、浮动车数据的计算结果进行两两匹配，得出综合融合实时路况；
(7)诱导信息发布：
依据事先定义的信息模板库和特出预案库来发布诱导信息。
优选的，智能前端信息采集系统，分为无线管控系统和电子围栏系统，通过前端采集设备搜集过往人员的手机信息，对持有手机的人员布防。
优选的，智慧公路管理系统还包括智慧管理软件，智慧管理软件包括智慧公路APP和智能交管APP。
优选的，智慧公路管理系统还包括中心存储系统，采用云存储方式实现各系统中信息的存储。
本发明实现了实时路况监测与记录、交通流量控制、交通态势评估、交通信息发布、综合预警五大业务应用；实现了对道路情况全面监控，通过车辆的信息抓拍，车辆交通违章检测，信号灯控制，人与车、车与车交会预警，路面气象监测预警，诱导信息发布，APP信息发布等功能，多维度的展现了道路情况，更加有利于道路管控以及提高道路行车的安全性。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为复合式电子警察系统的系统框图；
图3为智能交通信号控制系统的系统框图；
图4为道路智慧监控系统的系统框图；
图5为人与车交汇预警系统的原理框图；
图6为车与车交汇预警系统的系统框图；
图7为交通诱导系统的系统框图；
图8为定点测速系统的系统框图；
图9为区间测速系统的系统框图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供了一种智慧公路管理系统，其包括复合式电子警察系统、智能交通信号控制系统、道路智慧监控系统、制高点监控系统、人与车交汇预警系统、车与车交汇预警系统、智能前端信息采集系统、交通诱导系统、交通测速系统、公路气象灾害监测系统、智慧管理软件、中心存储系统，各系统通过运营商网络进行无线或者有线传输，最后汇聚到公安以及公路部门后端平台。
复合式电子警察系统，包含电子警察抓拍系统与反向卡口系统，反向卡口系统对通过车辆进行车头抓拍，获取车辆的基本信息，车辆的基本信息包括牌照号、牌照类型、车型、车身颜色、是否系安全带等；电子警察抓拍系统对通过路口车辆进行违章检测抓拍，包括闯红灯、压线、不按规定车道行驶等违法行为。
如图2所示，复合式电子警察系统包括前端系统、网络传输系统和后端管理系统，前端系统负责完成前端数据的采集、分析、处理、存储与上传，主要由电警抓拍单元、卡口抓拍单元、高速球、补光单元、信号灯检测单元、网络传输设备构成，电警抓拍单元采用高像素一体化智能高清摄像机，实现图像采集、成像控制、车辆检测、车牌识别、违章检测，并通过4G网络传送到网络传输设备，可支持SD卡前端存储；卡口抓拍单元采用高像素一体化智能高清摄像机实现驾驶人面部特征采集的功能，通过4G网络传送到网络传输设备；补光单元包括内置于电警抓拍单元和卡口抓拍单元的补光灯、外置于电警抓拍单元的环境补光灯、外置于卡口抓拍单元的闪光灯，补光灯选用LED灯作为光源，主要用以环境补光，有效提高夜间图像显示效果和标识标线的显示效果，闪光灯用于卡口抓拍单元抓拍补光，辅助摄像机捕获到驾驶人员的人脸信息；信号灯检测单元采用海康威视TLD-2016信号灯检测器，实时检测红灯信号，将红灯维持状态、红灯切换至绿灯脉冲信号、绿灯切换至红灯脉冲信号，发送给电警抓拍单元，单台信号灯检测器最大可以支持16路红灯信号接入，多相位红灯信号接口，可根据不同车道设置红灯信号和组合红灯信号；高速球采用星光红外网络高速智能球，实时监控路口周围的情况，通过光纤收发器传送到网络传输设备；网络传输设备采用海康威视DS-TP50终端服务器，实现各路口数据的汇聚，同时完成违法车辆正背向图片匹配、合成功能，支持前端数据暂存和数据上传。
网络传输系统负责完成数据、图片、视频的传输与交换，主要由路口局域网、接入线路和中心网络组成，路口局域网主要由点到点裸光纤、光纤收发器组成，将路口所有的设备通过光纤和网线汇聚到落地机柜中光纤收发器，光纤收发器通过光纤将前端网络传输设备的数据统一传回中心网络；接入线路采用光纤传输，将路口局域网和中心网络连接，采用千兆网络保证前端系统与中心网络的网络带宽；中心网络主要由接入层交换机以及核心交换机组成，路口局域网回传的网络信号直接接入中心网络的交换设备，以保证前端与中心的通讯带宽。
后端管理系统采用现有的智能交通综合管控平台，配合前端系统实现多种信息的整合、查询、分析功能，且增加云存储系统，用于存储前端采集信息。
如图3所示，智能交通信号控制系统，由前端系统、网络传输系统以及后端管理系统三部分组成，实现对路***通信号配时方案的自动控制、优化，同时系统还兼具交通参数采集功能，能够实时采集、统计交通流信息，供配时优化软件使用。
前端系统包括信号机、车辆检测器、信号灯；车辆检测器采用iDS-TCD2NX视频车检器，应用车辆检测器获得的交叉***通信息，完成道路交叉***通参数的采集和上传，车辆检测器支持车流量、平均车速、车头间距、车头时距、车道空间占有率、车道时间占有率、车辆排队长度等交通参数的采集输出；信号机采用XHJ-CW-GA系列智能交通信号机，读取与之连接的车辆检测器检测到的数据，计算并保存相关参数，通过网络与相邻交叉口信号机交换数据，用参数动态调整信号相位的绿信比，实现交叉***通信号灯的自适应控制；信号灯负责交通信号的显示，是系统对外输出的直接体现。
网络传输系统负责数据的传输与交换，主要由路口局域网、接入线路和中心网络组成；路口局域网，将信号机网络接入到路口的复合式电子警察系统的落地机柜，使用同一链路与中心网络通讯；接入线路采用光纤传输，将路口局域网和中心网络连接，采用千兆网络保证前端系统与中心网络的网络带宽，中心网络采用原有的网络架构，前端光纤汇聚到中心网络后直接接入网络接口以保证通讯带宽。
后端管理系统实现对道路交通信号控制设备的管理，系统采用C/S架构，主要功能有：系统管理、路口监控、绿波监控、特勤路线、运行监控、查询统计等。
如图4所示，道路智慧监控系统，由前端系统、网络传输系统以及后端管理系统三部分组成，实现对路段与路口的全天24小时监控，监控交通情况并抓拍道路交通违法行为。
前端系统包括智慧监控单元、高清监控单元及补光单元，应用智慧监控单元和高清摄像机完成对常规道路断面的全覆盖监控和全天候监控，同时实现车辆捕获、车牌识别、车型识别、车身颜色识别等智能分析功能，智慧监控单元采用低照度一体化智能高清摄像机，内置目标检测与特征识别算法，可实现图像采集、车辆特征识别等，支持SD卡前端存储；环境补光灯选用LED灯作为光源，用以环境补光，有效提高夜间图像显示效果和标识标线的显示效果。
网络传输系统负责完成数据、图片、视频的传输与交换；主要由路口局域网、接入线路和中心网络组成，路口设备通过交换机组成局域网；中心网络由接入层交换机以及核心交换机组成。
后端管理系统负责实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享，由中心管理平台和存储系统组成。
制高点监控系统，设置在道路的制高点部位，采用9米立杆，将激光云台摄像机垂直安装到杆体顶端，实现对道路全局的监控，也可对某一特定目标抵近监控，同时不受建筑物和树木的阻挡，制高点处设置避雷针，由前端监控箱统一防雷接地，每个前端监控点配置220V电源防雷模块和电源信号视频二合一防雷模块，提供防雷功能。
如图5所示，人与车交汇预警系统，利用人工智能、机器识觉技术自动识别行人、非机动车过路行为，检测甄别过往车辆的车速对行人的威胁，自动双向预警，在提醒驾驶员降速避让行人时，同步提醒行人过路注意观察高速驶来的车辆，从而很有效的避免发生交通事故，包括检测触发单元、预警提示单元和过街轨迹警示单元，预警提示单元包括车辆预警提示单元和行人预警提示单元，车辆预警提示单元设置于路口前方，用于对驶来车辆发出注意行人的警示，行人预警提示单元设置于路口，用于对过往行人发出注意车辆的警示，并进行语音播报提醒；过街轨迹警示单元由多个地灯组成，多个地灯间隔固定于道路斑马线的两侧，用于对车辆进行警示；检测触发单元包括车辆检测触发单元和行人检测触发单元，车辆检测触发单元设置于车辆预警提示单元前方，用于检测车辆速度及距离；行人检测触发单元设置于路口，用于检测是否有人将要穿越路口。
人与车交汇预警系统，通过在路口设置检测触发单元，有效地实现了对有行人即将穿越马路的检测；通过设置于路口前方的车辆预警提示单元发出的预警信号，可实现对驶来车辆的有效提醒，通过设置于路口斑马线上的过街轨迹警示单元，利用地面上地灯的发光和闪烁来实现对司机的进一步提醒，确保在夜间和视线受阻的情况下，司机可获知前方路口有行人穿出，最大限度地避免了交通事故的发生。
如图6所示，车与车交汇预警系统，包括设置在预警路段(弯道或视线受阻路段)的车辆检测装置、道路边缘灯带和预警提示屏，车辆检测装置采用ZL-HC-CJ10系列检测触发单元，对车辆进行检测；采用道路边缘灯带和预警提示屏对行车人员发出预警提示。
当辅路或者对向来车时通过声光的方式警示主路车辆小心避让的系统，当辅路车辆即将汇入主路时或者当对向有车辆进入或即将进入预警路段时，会被车辆检测装置检测到，将车辆行驶信息发送到预警提示屏上同时点亮道路边缘轨迹灯带，通过预警提示屏，驾驶员在会车前就能获知到前方对向车道的车辆行驶情况，利用预警提示屏、道路边缘灯带对进入预警路段的车辆进行会车自动双向预警，提醒车辆进行减速、靠右行驶，更好了保障了车辆会车安全，有效避免弯道或视线受阻路段交通事故的发生。
智能前端信息采集系统，通过前端采集设备搜集过往人员的手机信息，通过采集的信息实现对持有手机的人员布防，分析某台设备出现的频率，结合视频监控、卡口抓拍系统，描述可疑人员，为公安执法办案做出有力支撑；系统分为无线管控系统和电子围栏系统。
无线管控系统基于Wifi探针技术，系统以无线热点的方式采集附近手机的MAC地址信息，结合卡口、监控系统对人员进行定位及深度分析，系统将前端采集到数据传输到后端平台进行分析，通过分析描绘出人员出现的地点、时间、频率等信息。
电子围栏系统主要采集手机的IMEI与IMSI两种串号，通过对手机的串号以及SIM卡的串号采集，可以更精确的定位一个人的活动轨迹，协助公安破案。
如图7所示，交通诱导系统，检测道路上的车流量与路面上的状况，发布路段行车、路口行车的交通路况状态，并通过路口布置的交通诱导可变信息标志为交通参与者选择合理的出行路线发布诱导信息，包括信息采集子系统，网络传输子系统、中心分析子系统和信息发布子系统。
信息采集子系统通过各路口摄像机进行车辆信息的采集，并通过网络传输子系统将信息传送到中心分析子系统，中心分析子系统通过服务器对信息进行分析，为交通管理者提供道路行车数据分析及统计信息、道路异常信息的报警，分析结果通过信息发布子系统中交通诱导屏显示出来，为指挥调度提供可视化的数据支持，达到有效预防和缓解交通拥堵、实现路网交通流的均衡分配，减少车辆在道路上的行程时间等目的。
交通诱导系统，其诱导原理如下：
(1)信息采集
采集运算周期内经过不同采集点的数据信息，包括牌识数据、固定源数据、浮动车数据的车辆信息。
(2)信息分析
对于牌识数据采集点，将顺序经过采集点的车牌进行筛选，作为合格的计算样本集合；
对于固定源采集点，根据道路通行能力、道路的自有留车速对数据进行筛选作为合格的计算样本集合；
对于浮动车采集点，把浮动车的GPS点和地图相匹配，得出对应的行车轨迹。
(3)数据计算
对于牌识数据和浮动车数据，将样本集合中的车辆根据经过不同采集点的时间和路程计算车速；
对于固定源数据，利用统计的方法得出断面的交通参数。
(4)可信度分析
根据牌识采集点的样本车辆的属性信息、固定源采集点的断面数据量及浮动车的行车轨迹，判断采集样本的车速可信度。
(5)数据再分析
对于牌识采集点和浮动车采集点，进行车速融合，根据车速和可信度综合计算采集点的区间车速，并依据不同速度阀值作出路况预测；
对于固定源采集点，进行断面路况判断，利用断面交通参数和其可信度综合判断断面的实时路况，并作出路段的路况判断。
(6)数据融合
将牌识数据、固定源数据、浮动车数据的计算结果进行两两匹配，得出综合融合实时路况。
(7)诱导信息发布
依据事先定义的信息模板库和特出预案库来发布诱导信息。
交通测速系统，分为定点测速与区间测速，定点测速依靠雷达联动测速相机实时测得车辆通过速度并抓拍图片；区间测速原理为在路段两头设置相机，相机抓拍后测得通过时间，从而计算平均车速。
如图8所示，定点测速系统由前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成，实现对通行车辆信息的采集、传输、处理、分析与集中管理。
如图9所示，区间测速系统，通过记录封闭路段车辆进出路段的时间、距离而计算其平均行驶速度，通过实时记录过车信息，通过中心统一的区间测速服务器实现平均速度计算、速度与过车数据匹配的方式完成。
公路气象灾害监测系统，自动采集各观测要素，对采集的数据进行预处理并进行相关统计和存储，由主控系统、传感器、机箱、支架、避雷针组成。
主控系统由控制单元、采集单元、处理单元、通信单元、防雷单元、供电单元及其它辅助单元组成，主控系统置于机箱内，对各个功能模块合理布局，具有良好的密封性。
传感器包括雨量传感器、风向风速传感器、能见度传感器、温湿度传感器、道面状况传感器，分别采集雨量、风向风速、能见度、温湿度、道面干/湿/雨/雪状况等信息，并将信息传送到主控系统；各类型传感器装配在支架上；避雷针的长度(接闪器的高度)满足各类传感器所需要的保护范围的要求。
智慧管理软件包括智慧公路APP和智能交管APP，智慧公路APP用于公路局，公路局工作人员通过智慧公路APP随时查看公路情况；智能交管APP服务于交警与社会大众，后端平台位于交管部门，交警随时通过后台发布道路等相关信息，社会大众人员可通过APP查看已发布的信息，快速了解最新资讯，掌握法律法规最新规定。
中心存储系统，采用云存储方式实现各系统中信息的存储，支持图片、视频的混合直存，采用抓拍机产生的图片直写存储设备；采用集群方案解决单节点失效问题，并利用负载均衡技术充分利用各存储节点的性能；采用统一接口与平台对接，降低平台维护和用户管理的复杂度；视频云存储管理软件在各中心机房以集群方式进行部署，通过监控管理统一平台软件实现监控点的统一管理。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。