一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统及方法
阅读说明：本技术 一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统及方法 (Traffic operation site safety early warning system and method based on LoRa ad hoc network ) 是由 刘韬 杨敏 骆俊晖 黄海峰 谢成 米俭辉 李华 廖来兴 畅振超 吴春伟 莫鹏 于 2021-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统及方法,包括前置装置、警报系统、后台系统、调度系统、信息共享系统五部分组成,通过安装在施工区域安全范围处的前置装置,为道路作业安全进行预警,通过自动检测来往车辆的车辆速度,变换预警等级,并能够在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置,通过警报及时提醒施工作业人员撤离事故现场并向来往车辆发出警报,防止二次事故的发生。(The invention relates to a traffic operation site safety early warning system and method based on a LoRa ad hoc network, which comprises a front device, an alarm system, a background system, a scheduling system and an information sharing system, wherein the front device arranged in the safety range of a construction area is used for early warning for road operation safety, the vehicle speed of vehicles coming and going is automatically detected, the early warning grade is changed, the moving position can be automatically controlled or controlled by the background system after the vehicle speed deviates from a preset position, construction operators are timely reminded to evacuate from an accident site through the alarm, and the alarm is sent to the vehicles coming and going, so that the occurrence of secondary accidents is prevented.)
技术领域
本发明属于交通安全
技术领域
，特别提供一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统及方法背景技术
目前我国高速公路的总里程与覆盖率达到了前所未有的高度，汽车的保有量也居于近二十年的最高位置，但随着密集的公路网的快速发展，随之而来的就是高速公路的养护难度加剧，高速公路养护工作人员在进行高速公路养护作业时养护事故的发生也在逐年递增。
为了减少此类事件的发生，经过在高速公路养护公司的实地走访，发现高速公路养护作业事故中最常出现的情形就是由于高速公路上发生交通事故导致高速工作养护人员受伤甚至威胁生命。所以如果能够提前探测到车辆距离施工区域的距离并及时预警能够实用地减少此类事故地发生。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统和方法，能够通过智能的道路装置探测到车辆的距离位置信息，并通过LoRa自组网无线传输系统传输到后台系统，对来往车辆以及施工人员发出警告，避免交通作业现场工作的工作人员以及来往车辆的驾驶员受到人身以及财产安全的威胁。
本发明技术方案如下：一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统和方法，包括：
前端装置，用于交通作业现场的施工安全信息的数据收集与数据处理；
警报系统，用于提醒施工人员不能越过安全区域，以及提醒非施工人员勿进入施工区域，同时兼具发生车辆碰撞的施工区域的隔离装置的预警功能；
调度系统，用于指挥现场施工人员自救或处理事故；
信息共享系统，用于将事故信息传递给道路上行驶车辆的车载导航系统或司机手机上的导航系统，并可以将路况等信息传递给所述后台系统；
后台系统，用于接收所述前端装置传出的施工安全信息、对所接收的信息进行储存、分析。
进一步的，所有系统之间能够无线连接，且通过LoRa自组网实现信息传递，具有能够在远距离传递信号的功能。
进一步的，所述前端装置包括利用智能锥桶设备识别安全风险，并传递给其他系统，前端装置够根据后台系统传递的信息变换预警等级。
各所述智能锥桶设备分别设置在交通作业现场的安全距离处；
所述智能锥桶用于向后台系统发出车辆碰撞等预警信息，并能够在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置。
进一步的，所述警报系统包括三色灯和智能手环设备；
各所述三色灯设备分别设置在所述交通作业现场安全施工范围的各边界处的明显位置；
各所述智能手环设备分别设置在所述安全施工范围内的各个施工人员身上；
所述三色灯设备用于提醒人员及车辆不要靠近交通作业现场安全施工区域；
所述智能手环设备用于向工作人员传递后台系统发出的工作指令，并能够定位工作人员的位置，向后台系统实时传递。
进一步的，所述信息共享系统通过LoRa技术作为通讯方法，用于将交通作业施工信息以及事故信息传递给道路上行驶车辆的车载导航系统或者司机手机上的导航系统。
一种基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警方法，其特征在于，包括：
前端装置能够探测车辆距离施工区域的距离，在车辆碰撞等交通事故发生时能够定位并发送事故发生地的位置信息并根据后台系统的指令变换预警等级；
警报系统能够接收前端装置以及后台系统的预警信息，向施工人员发出警告。
后台系统能够分析前端装置所检测到的车辆距离信息，前置装置检测到车辆进入施工区域，距离施工安全区域500m时，变换预警等级二级预警，发出灯光提醒驾驶人员，在车辆进入威胁施工安全范围100m时或碰撞到施工区域的前置装置时，变换预警等级为一级预警，发出灯光以及声音提醒驾驶人员，并提醒施工人员注意，通过信息共享系统将事故信息传递给道路上行驶车辆的车载导航系统或者司机手机上的导航系统。
作为上述实施例的优选，所述前置装置包括智能锥桶，所述锥桶上设置有定位模块、、摄像机模块、LoRa通信模块和灯光喇叭模块，用于对交通安全施工区域的位置确定以及对车辆距离的检测。
附图说明
图1为基于LoRa自组网的交通作业现场安全预警系统架构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方法作进一步描述。该实施例勇于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参见图1，本实施例包括前端装置，该装置用于交通作业现场的施工安全信息的数据收集与数据处理，警报系统，用于提醒施工人员不能越过安全区域，以及提醒非施工人员勿进入施工区域，同时兼具发生车辆碰撞的施工区域的隔离装置的预警功能，调度系统，用于指挥现场施工人员自救或处理事故，信息共享系统，用于将事故信息传递给道路上行驶车辆的车载导航系统或司机手机上的导航系统，并可以将路况等信息传递给所述后台系统，后台系统，用于接收所述前端装置传出的施工安全信息、对所接收的信息进行储存、分析。通过报警，提醒来车司机干预驾驶和提醒公路养护工人躲避，确保养护作业安全，减少安全事故的发生。利用智能锥桶设备识别安全风险，并传递给其他系统，前端装置够根据后台系统传递的信息变换预警等级。向后台系统发出车辆碰撞等预警信息，并能够在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置。在不影响交通通行下，自动实时监测、收集数据，自动分级报警，记录实时路况。通过报警，提醒来车司机干预驾驶和提醒公路养护工人躲避，确保养护作业安全，减少安全事故的发生。
为实现上述结构应用，按以下步骤进行实施：
第一步：前置装置开发设计
1.前置装置采用智能锥桶装置，本装置具有碰撞前预警装置汇总安装有激光雷达和伺服式加速度传感器装置，能够在车辆碰撞前提前感知，及时发出预警信息，可实现全天候的高速、高精度测距、测速。并能够在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置，现有的激光雷达和伺服式加速度传感器后期处理速度太慢，用于本装置中的激光雷达与伺服式加速度传感器必须要进行优化，采用LoRa信号传输方法，提高安全预警的时间。
2.警报系统包括三色灯和智能手环设备，三色灯设备用于提醒人员及车辆不要靠近交通作业现场安全施工区域，提醒人员及车辆不要靠近交通作业现场安全施工区域，智能手环设备分别设置在所述安全施工范围内的各个施工人员身上，用于向工作人员传递后台系统发出的工作指令，并能够定位工作人员的位置，向后台系统实时传递位置信息。
3.信息共享系统通过LoRa技术作为通讯方法，用于将交通作业施工信息以及事故信息传递给道路上行驶车辆的车载导航系统或者司机手机上的导航系统。
4.后台系统能够分析前端装置所检测到的车辆距离信息，在遇到各种突发情况时，变换预警等级。
第二步：前置装置安装实测
以高速公路养护使用为例，在靠近施工区域为传感器检测区域，智能锥桶装置放置在检测区域的安全距离处。挡行驶车辆到达该全职装置检测区域，激光雷达与伺服式加速传感器对该车辆进行实时监测：车速、车距、行车方向。通过计算判断车辆是否闯入施工区域。
激光雷达与伺服式加速传感器安装在前置装置上，在检测区域内，检测到异常车辆时向警报系统发出警报信号。工作人员在接受警报后迅速撤离工作区域，减少安全事故的发生，并能够在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置。
第三步：变换预警等级检测值的设定
以公路养护作业中，经常出现的车辆类型货车为例，当车辆以120Km/Hour的速度行驶时，1秒钟车辆移动的距离经过换算为33.33m。车辆每移动1m需要的时间是0.03S。
前置装置检测到车辆进入施工区域，距离施工安全区域500m时，变换预警等级二级预警，安全预警时间为15S，在车辆进入施工安全区域100m时或碰撞到施工区域的前置装置时，变换预警等级为一级预警，安全预警时间为3S。
第四步：警报的应急预案
1、距离施工安全区域500m
(1)前置装置提示警报(爆闪灯高频闪烁、高音喇叭低频鸣响)，提醒来车司机注意安全距离。
(2)警报装置将进入施工安全区域的车辆位置、速度信息显示在施工人员的智能手环的显示屏上，三色灯装置发出低频闪烁，提醒工作人员注意施工安全。
2、距离施工安全区域100m
(1)前置装置提示警报(爆闪灯高频闪烁、高音喇叭高频鸣响)提醒来车司机注意前方施工区域。
(2)警报装置将进入施工安全区域的车辆位置、速度信息显示在施工人员的智能手环的显示屏上，三色灯装置发出高频闪烁，提醒工作人员迅速撤离。
3、车辆与施工区域碰撞
(1)前置装置提示警报(爆闪灯高频闪烁、高音喇叭高频鸣响)提醒来车司机注意前方事故发生区域，在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置。
(2)警报装置将发生事故的车辆位置、速度信息显示在施工人员的智能手环的显示屏上，三色灯装置发出高频闪烁，提醒工作人员迅速撤离。
(3)信息共享系统将事故信息传递给道路上行驶车辆的车载导航系统或司机手机上的导航系统，提醒来往车辆注意前方事故发生区域，防止发生二次事故。
第五步：系统的应用效果
本实施例应用于某高速养护作业交通安全监测，使用激光雷达传感器与伺服式加速传感器组成智能锥桶装置实时检测道路养护道路前端车辆的运行轨迹，并能够在偏离预定位置后自动或通过后台系统控制移动位置，对施工安全区域进行保护，当系统检测到车辆进入施工安全范围时，及时发出警报消息，提醒来车司机前方正在进行道路养护，预防追尾和闯入施工区事故发生；并且提醒养护工人在事故发生前安全撤离，从而实现安全事故发生前的应急防范。以及在事故发生后提醒周围车辆，防止二次事故的发生。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：基于车路协同的自动驾驶通过高速收费站方法及装置