一种基于物联网的道路交通协调管控系统的制作方法

1.本技术涉及道路监控系统，特别涉及一种基于物联网的道路交通协调管控系统。


背景技术：

2.汽车现在已经成为每家每户必不可少的代步工具，在享受汽车所带来的便利的同时，也必须解决其带来的相关的问题。例如交通堵塞、交通事故和违规行驶，物联网技术可很大程度上对亟待解决的问题提出解决方案。交通信号灯是交通信号的重要组成部分，由绿灯（开启表示允许通行）、红灯（开启表示禁止通行）、黄灯（开启表示警示)组成，适用于十字、丁字等交通复杂的路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人安全有序地通行。
3.然而，现行的交通通行管理系统中，存在一定的不完善，交通信号灯仅仅起到引导交通车辆的通行的作用，无法处理路口发生的某些状况。但是车辆总会出现一些故障。如果驾驶员处理不当，不但会影响车道车辆的通行，还会增加交通事故的发生几率。


技术实现要素：

4.（一）申请目的基于此，为了解决车辆出现故障时，驾驶员处理不当导致发生交通事故的问题，本技术公开了以下技术方案。
5.（二）技术方案本技术公开了一种基于物联网的道路交通协调管控系统，包括多个设置于道路上的道路机电设备，所述道路机电设备包括依次连接的道路数据采集模块、车牌识别模块、无线传输模块、中继器模块、中央总控制模块与物联网应用模块，其特征在于：所述道路数据采集模块用于前端数据的采集、分析、处理、存储与上传；所述车牌识别模块用于接收所述前端数据，对所述前端数据进行拍照定位、字符分割与字符识别，得到车牌识别结果；所述无线传输模块用于提供所述道路数据采集模块与所述物联网应用模块之间无线传输路径；所述中央总控制模块用于查询所述道路机电设备的工作状态和传感器数值，对用户和权限进行统一管理分配，对违法记录进行登记处理；所述物联网应用模块用于故障车辆的判定和故障信息的上报，对所述故障车辆后方的等待车辆的车牌识别信息进行存储和调用，对所述等待车辆绕行所述故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理，且监控交通事件的处理进况，以及时恢复正常通行。
6.在一种可能的实施方式中，所述道路采集模块由非机动车一体化电警抓拍单元、反向人脸卡口抓拍单元、补光单元、综合管控一体机组成。
7.在一种可能的实施方式中，所述车牌识别模块包括：拍照定位单元：对所述前端数据中具有拍照特征的区域划定为候选区域，并对所
述候选区域进行分析和判断，选取最优区域作为拍照区域进行图像分离；字符分割单元：对所述拍照区域进行字符分割，得到精定位车牌区域；字符识别单元：获取车牌字符库，利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，得到车牌识别结果。
8.在一种可能的实施方式中，所述候选区域进行分析和判断，选取最优区域作为拍照区域进行图像分离，包括：采集关于车牌图像的正样本集和负样本集，提取所述正样本集和负样本集的类哈尔haar特征以训练车牌分类器，并使用所述车牌分类器粗定位待检测图像中的车牌区域，得到拍照区域。
9.在一种可能的实施方式中，所述拍照区域进行字符分割，得到精定位车牌区域，包括：将所述拍照区域转化为灰度图，并分析垂直以及水平投影信息以确定车牌的上下边界和左右边界，获得精定位车牌区域。
10.在一种可能的实施方式中，获取车牌字符库，利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，得到车牌识别结果，包括：采集包含预定车牌字符的车牌字符集，利用超正方体tesseract引擎分析所述车牌字符集中预定车牌字符的字符特征并训练得到车牌字符库，并利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，以确定所述精定位车牌区域的最优区域，得到车牌识别结果。
11.在一种可能的实施方式中，所述中继器模块由连接有线网络的tcp/ip接口、连接商用移动网络的4g/5g接口、连接无线监控终端的无线通讯单元和arm控制系统组成，用于控制所述道路机电设备。
12.在一种可能的实施方式中，所述中央总控制模块包括：信息显示查询单元：显示当前道路机电设备的工作状态和传感器数值，用户通过设定区域、设定时段、设定类别查询；系统管理单元：由大数据平台实现统一登录、统一入口、统一展现，实现用户和权限的统一管理分配，功能包括用户管理、部门管理、权限管理、角色管理和区域管理，实现对人员、部门的授权和认证管理；登记受理单元：对违法记录审核、处理、撤销、查询、统计处理。
13.在一种可能的实施方式中，所述物联网应用模块包括：及时故障单元：对长时间未移动或者极短距离移动车辆进行故障判定，并将故障信息上传到交管部门；交通信号控制单元：若在识别范围内，判定的故障车辆后方有等待车辆，对所述等待车辆的车牌识别信息进行存储，并调用所述等待车辆的车牌识别信息，对所述等待车辆绕行故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理；无线监控单元：对处理所述故障车辆的交警进行定位监控，当所述交警的位置不在事发地，则取消违法行为不进行拍照处理的命令，恢复正常通行。
14.在一种可能的实施方式中，所述道路机电设备还包括电源供电模块，所述电源供电模块与所述道路数据采集模块连接，用于为所述道路机电设备供电。
15.（三）有益效果
1、本发明中，利用了物联网技术，同时结合了无线通信的技术，让物联网应用模块与道路数据采集模块进行短距离无线通信，既可以让后车驾驶员能够快速通行，也能对故障车辆予以快速的应对，可最大程度的缩短通行时间，避免造成大规模交通拥堵，让智慧城市的建设步伐更加快速。
16.2、车牌识别模块模块和中央总控制模块配合使用，对违法驾驶行为进行了拍摄，使用智慧机动车管理系统借助物联网和人工智能等技术，辅助非机动车交通违法管控，不仅能够有效遏制非机动车交通违法行为，还能减少现场违法查处警力的投入，减轻警务工作压力，从而提高了整体系统的运行效率，对相关驾驶者起到了更好的监督约束效果。
附图说明
17.以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本技术，而不能理解为对本技术的保护范围的限制。
18.图1是本技术公开的一种基于物联网的道路交通协调管控系统的结构框图；图2是本技术公开的车牌识别模块的结构框图；图3是本技术公开的中央总控制模块的结构框图；图4是本技术公开的物联网应用模块的结构框图。
具体实施方式
19.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
20.下面参考图1详细描述本技术公开的一种基于物联网的道路交通协调管控系统实施例。本实施例公开的系统包括多个设置于道路上的道路机电设备，所述道路机电设备包括依次连接的电源供电模块、道路数据采集模块、车牌识别模块、无线传输模块、中继器模块、中央总控制模块与物联网应用模块。
21.道路数据采集模块用于前端数据的采集、分析、处理、存储与上传；车牌识别模块用于接收所述前端数据，对所述前端数据进行拍照定位、字符分割与字符识别，得到车牌识别结果；无线传输模块用于提供所述道路数据采集模块与所述物联网应用模块之间无线传输路径；中央总控制模块用于查询所述道路机电设备的工作状态和传感器数值，对用户和权限进行统一管理分配，对违法记录进行登记处理；物联网应用模块用于故障车辆的判定和故障信息的上报，对所述故障车辆后方的等待车辆的车牌识别信息进行存储和调用，对所述等待车辆绕行所述故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理，且监控交通事件的处理进况，以及时恢复正常通行。
22.本发明利用了物联网技术，同时结合了无线通信的技术，让物联网应用模块与道路数据采集模块进行短距离无线通信，既可以让后车驾驶员能够快速通行，也能对故障车辆予以快速的应对，可最大程度的缩短通行时间，避免造成大规模交通拥堵，让智慧城市的建设步伐更加快速，且车牌识别模块模块和中央总控制模块配合使用，对违法驾驶行为进行了拍摄，使用智慧机动车管理系统借助物联网和人工智能等技术，辅助非机动车交通违
法管控，不仅能够有效遏制非机动车交通违法行为，还能减少现场违法查处警力的投入，减轻警务工作压力，从而提高了整体系统的运行效率，对相关驾驶者起到了更好的监督约束效果。
23.优选的，道路采集模块由非机动车一体化电警抓拍单元、反向人脸卡口抓拍单元、补光单元、综合管控一体机组成。
24.在优选的实施方式中，将本管控系统设置在灯控路口场景，管控系统通过信号灯检测器控制非机动车一体化电警抓拍单元自动抓拍闯红灯的非机动车。非机动车一体化电警抓拍单元采用内置深度学习算法的高清摄像机，实现非机动车违法行为识别、违法过程图片抓拍、车牌信息采集和人脸图像采集，终端服务器可实现前端违法图片、数据及视频的接收、存储、查询和转发，将前端数据上传至车牌识别模块模块。
25.优选的，如图2所示，车牌识别模块包括：拍照定位单元：对所述前端数据中具有拍照特征的区域划定为候选区域，并对所述候选区域进行分析和判断，选取最优区域作为拍照区域进行图像分离；其中，拍照特征指车辆出现了相关需要进行拍照的情况，此时可以根据该类拍照特征控制进行拍照。
26.字符分割单元：对所述拍照区域进行字符分割，得到精定位车牌区域；字符识别单元：获取车牌字符库，利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，得到车牌识别结果。具体的，字符识别主要依赖于人工神经网络算法、模板匹配算法，其中，若字符识别单元通过人工神经网络算法识别，需经过提取字符特征或将图像输入网络，才能获得车牌识别结果；若字符识别单元通过模板匹配算法识别，需要对分割字符进行一定的二值化，缩放字符的大小，比较模板中的字符，匹配到最终的车牌识别结果。
27.更为优选的，对候选区域进行分析和判断，选取最优区域作为拍照区域进行图像分离，包括：采集关于车牌图像的正样本集和负样本集，提取所述正样本集和负样本集的类哈尔haar特征以训练车牌分类器，并使用所述车牌分类器粗定位待检测图像中的车牌区域，得到拍照区域。
28.更为优选的，对拍照区域进行字符分割，得到精定位车牌区域，包括：将所述拍照区域转化为灰度图，并分析垂直以及水平投影信息以确定车牌的上下边界和左右边界，获得精定位车牌区域。
29.更为优选的，获取车牌字符库，利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，得到车牌识别结果，包括：采集包含预定车牌字符的车牌字符集，利用超正方体tesseract引擎分析所述车牌字符集中预定车牌字符的字符特征并训练得到车牌字符库，并利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，以确定所述精定位车牌区域的最优区域，得到车牌识别结果。
30.在优选的实施方式中，车牌识别模块对候选区域的车牌识别时，可能道路数据采集模块在拍摄时，发生车牌被遮挡的情况，此时车牌识别模块的处理流程为：对可能发生故障的车牌候选区域进行初步可能发生故障的车牌识别，输出包括初步识别字符及初步识别字符对应的置信度的初步识别结果；根据所述初步识别结果进行判断，对满足预设遮挡条件的可能发生故障的车牌候选区域进行深度学习识别，获得深度学习识别得到的字符个数及字符的位置信息；当所述字符个数处于预设字符个数范围内时，确定可能发生故障的车牌候选区域存在可能发生故障的车牌遮挡，并获得所述可能发生故
障的车牌候选区域中存在遮挡的字符数量；根据所述初步识别字符、所述初步识别字符对应的置信度、所述字符数量及所述字符的位置信息，确定遮挡字符在可能发生故障的车牌中的位置，在所述初步识别结果中用特殊符号替换所述遮挡字符，输出最终识别结果；其中，预设遮挡条件为：所述初步识别结果为有可能发生故障的车牌，单个字符的最低置信度与单个字符的最高置信度相差大于设定的阈值dif_thres，且单个字符的最低置信度低于设定的低阈值low_char_thres，单个字符的最高置信度高于设定的高阈值high_char_thres；或/和，所述初步识别结果为无可能发生故障的车牌，且该可能发生故障的车牌候选区域中各字符置信度之和在该可能发生故障的车牌候选区域所在图像的所有可能发生故障的车牌候选区域中最高。
31.优选的，中继器模块由连接有线网络的tcp/ip接口、连接商用移动网络的4g/5g接口、连接无线监控终端的无线通讯单元和arm控制系统组成，用于控制所述道路机电设备。其中，arm控制器内部自带256k高速flash和64ksram以提高管控系统的工作速度；在arm控制器的控制下，由无线终端（传感器）传送来的监测信息，通过tcp/ip或4g/5g的方式上传到中央控制系统；由中央控制系统下达的控制指令，通过tcp/ip或4g/5g的方式下传到中继器，再由中继器的无线通讯模块转发到对应的无线监控终端，利用物联网技术和无线通信技术从而实现对每台道路机电设备的控制。
32.优选的，无线传输模块使用zigbee技术进行无线传输，zigbee技术支持mesh网络，在无线mesh网络中，任何无线网络节点都可以同时作为ap和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。
33.优选的，如图3所示，中央总控制模块包括：信息显示查询单元：显示当前道路机电设备的工作状态和传感器数值，用户通过设定区域、设定时段、设定类别查询；其中，该单元有三种显示查询方式，第一种是基于gis地图的显示查询方式，将道路机电设备的位置和工作状态信息等直接标注在道路gis地图上，比较形象和直观；第二种是基于表格的显示查询方式，信息容量大，便于统计分析；第三种是综合显示查询方式，用户可以设定查询显示条件，便于查询显示用户最关心的信息；系统管理单元：由大数据平台实现统一登录、统一入口、统一展现，实现用户和权限的统一管理分配，功能包括用户管理、部门管理、权限管理、角色管理和区域管理，实现对人员、部门的授权和认证管理；登记受理单元：对违法记录审核、处理、撤销、查询、统计处理。
34.更为优选的，将管控系统与电警平台对接，及时接收电警平台推送的非机动车违法信息，包括文本和照片。当违法次数超过规定次数时，系统会发送短信提醒。
35.优选的，如图4所示，物联网应用模块包括：及时故障单元：对长时间未移动或者极短距离移动车辆进行故障判定，并将故障信息上传到交管部门；交通信号控制单元：若在识别范围内，判定的故障车辆后方有等待车辆，对所述等待车辆的车牌识别信息进行存储，并调用所述等待车辆的车牌识别信息，对所述等待车辆绕行故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理；其中，交通信号控制单元的传感器的输出信号经a/d变换后由无线通讯模块通过
网络向中央控制系统报送；由中继器转发而来的控制指令经arm系统处理后通过固态继电器或plc控制设备的动作，每个无线监控终端可以配接两个传感器、控制两个机电设备的开停，还可以通过串行通信接口连接一台plc设备；无线监控终端内置的基于ieee802.15.4标准的无线通讯模块，使得无线监控终端可以自动组网，信息在网络内自动寻找路径传递。使用物联网进行信息的传输，通信没有固定路由，个别网络节点的故障并不影响其他节点的通信，系统会自动规划新的路由，绕开故障节点，采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接受方的确认信息，保证信息传递的准确可靠。
36.无线监控单元：对处理所述故障车辆的交警进行定位监控，当所述交警的位置不在事发地，则取消违法行为不进行拍照处理的命令，恢复正常通行。
37.在优选的实施方式中，当车辆行驶到红绿灯路口，等待通行，监控设备对在识别范围内的车辆进行车牌识别，将识别出的信息存储到数据库。当绿灯亮起时，前车突然出现故障无法移动，如果发现该车停在实线范围内，或者处在导致后车无法正常通行的地方，此时，路口的监控设备持续对故障车辆车牌进行识别，监控该车动态，并对该车通过路口的时间进行计时，如果长达30s该车还未移动或者极短距离移动，则将该车判定为故障车辆，此时与服务器进行通信，及时的调出或识别出故障车辆后面等待车辆的车牌信息，对其不进行压实线拍照和未按规定行车违法拍照，即后车在允许的时间范围内可以压实线绕过故障车辆借用相邻车道进行通行，并不触发道路数据采集模块进行拍照，直行和右转车辆只能从故障车辆的左侧绕行，如果是最左侧车辆出现状况，则后车可借用其右侧车道绕开故障车辆通行，但不能引起其他交通事故，否则同样视为借道车的责任。除被故障车辆占用的车道外，其他车道的车辆依然得受正常情况下的制度制约，不可跨线行驶。如果红灯亮起，所有车依然需要按照正常秩序通行。当第二次绿灯亮起，如果车牌识别模块依然识别出之前的故障车，则不进行计时，直接发出命令，不进行压实线拍照和不按规定行车拍照，直到交警到达事发地，该循环结束。同时，在确定该车为故障车辆后，立即向交管部门的服务器上报情况，交管部门的服务器立刻发出通知，让附近的交警尽快到事发地进行交通疏导，并对故障车辆进行处理，以防止出现大面积的交通堵塞。同时交警身上带有与总服务器相关联的gps定位设备，服务器能够实时的对交警的地理位置进行监控，当系统识别出交警的位置已经在事发地，则取消不进行压实线拍照的命令，此时，该段路口的通行恢复原来的情况，事发车道的车辆不可再压实线通行，道路数据采集模块恢复原来的状态对路口进行监控；以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
39.在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
40.本文中的模块、单元或组件的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，在实际实现时可以有其他的划分方式，例如多个模块和/或单元可以结合或集成于另一个系统中。作为分离部件说明的模块、单元、组件在物理上可以是分开的，也可以是不分开的。作为单元显示的部件可以是物理单元，也可以不是物理单元，即可以位于一个具体地方，也可以分布到网格单元中。因此可以根据实际需要选择其中的部分或全部的单元来实现实施例的方案。
41.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于物联网的道路交通协调管控系统，包括多个设置于道路上的道路机电设备，所述道路机电设备包括依次连接的道路数据采集模块、车牌识别模块、无线传输模块、中继器模块、中央总控制模块与物联网应用模块，其特征在于：所述道路数据采集模块用于前端数据的采集、分析、处理、存储与上传；所述车牌识别模块用于接收所述前端数据，对所述前端数据进行拍照定位、字符分割与字符识别，得到车牌识别结果；所述无线传输模块用于提供所述道路数据采集模块与所述物联网应用模块之间无线传输路径；所述中央总控制模块用于查询所述道路机电设备的工作状态和传感器数值，对用户和权限进行统一管理分配，对违法记录进行登记处理；所述物联网应用模块用于故障车辆的判定和故障信息的上报，对所述故障车辆后方的等待车辆的车牌识别信息进行存储和调用，对所述等待车辆绕行所述故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理，且监控交通事件的处理进况，以及时恢复正常通行。2.如权利要求1所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述道路采集模块由非机动车一体化电警抓拍单元、反向人脸卡口抓拍单元、补光单元、综合管控一体机组成。3.如权利要求1所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述车牌识别模块包括：拍照定位单元：对所述前端数据中具有拍照特征的区域划定为候选区域，并对所述候选区域进行分析和判断，选取最优区域作为拍照区域进行图像分离；字符分割单元：对所述拍照区域进行字符分割，得到精定位车牌区域；字符识别单元：获取车牌字符库，利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，得到车牌识别结果。4.如权利要求3所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述候选区域进行分析和判断，选取最优区域作为拍照区域进行图像分离，包括：采集关于车牌图像的正样本集和负样本集，提取所述正样本集和负样本集的类哈尔haar特征以训练车牌分类器，并使用所述车牌分类器粗定位待检测图像中的车牌区域，得到拍照区域。5.如权利要求4所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述拍照区域进行字符分割，得到精定位车牌区域，包括：将所述拍照区域转化为灰度图，并分析垂直以及水平投影信息以确定车牌的上下边界和左右边界，获得精定位车牌区域。6.如权利要求5所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，获取车牌字符库，利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，得到车牌识别结果，包括：采集包含预定车牌字符的车牌字符集，利用超正方体tesseract引擎分析所述车牌字符集中预定车牌字符的字符特征并训练得到车牌字符库，并利用所述车牌字符库识别所述精定位车牌区域，以确定所述精定位车牌区域的最优区域，得到车牌识别结果。7.如权利要求1所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述中继器模块由连接有线网络的tcp/ip接口、连接商用移动网络的4g/5g接口、连接无线监控终端的无线通讯单元和arm控制系统组成，用于控制所述道路机电设备。8.如权利要求1所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述中央总控制模块包
括：信息显示查询单元：显示当前道路机电设备的工作状态和传感器数值，用户通过设定区域、设定时段、设定类别查询；系统管理单元：由大数据平台实现统一登录、统一入口、统一展现，实现用户和权限的统一管理分配，功能包括用户管理、部门管理、权限管理、角色管理和区域管理，实现对人员、部门的授权和认证管理；登记受理单元：对违法记录审核、处理、撤销、查询、统计处理。9.如权利要求1所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述物联网应用模块包括：及时故障单元：对长时间未移动或者极短距离移动车辆进行故障判定，并将故障信息上传到交管部门；交通信号控制单元：若在识别范围内，判定的故障车辆后方有等待车辆，对所述等待车辆的车牌识别信息进行存储，并调用所述等待车辆的车牌识别信息，对所述等待车辆绕行故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理；无线监控单元：对处理所述故障车辆的交警进行定位监控，当所述交警的位置不在事发地，则取消违法行为不进行拍照处理的命令，恢复正常通行。10.如权利要求1所述的道路交通协调管控系统，其特征在于，所述道路机电设备还包括电源供电模块，所述电源供电模块与所述道路数据采集模块连接，用于为所述道路机电设备供电。

技术总结
本申请公开了一种基于物联网的道路交通协调管控系统，包括多个设置于道路上的道路机电设备，道路机电设备包括依次连接的道路数据采集模块、车牌识别模块、无线传输模块、中继器模块、中央总控制模块与物联网应用模块，其特征在于：车牌识别模块用于接收所述前端数据，得到车牌识别结果；物联网应用模块用于故障车辆的判定和故障信息的上报，对故障车辆后方的等待车辆的车牌识别信息进行存储和调用，对等待车辆绕行所述故障车辆过程中的违法行为不进行拍照处理，且监控交通事件的处理进况。本发明能够有效遏制非机动车交通违法行为，还能减少现场违法查处警力的投入，从而提高了整体系统的运行效率。系统的运行效率。系统的运行效率。


技术研发人员：刘聪 宋延 贾春华 常书金 修辉
受保护的技术使用者：北京华录高诚科技有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/21