一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统的制作方法

1.本发明涉及智慧交通技术领域，具体是一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统。


背景技术：

2.我国高速公路总里程目前已经突破16万公里，随着我国国民经济的快速发展和汽车保有量的激增，我国高速公路交通安全形势十分严峻，高速公路危险路段作为交通事故的多发地段，交通事故数占总数的比例高达80％以上，在高速公路行驶的车辆遇到恶劣天气时，也会增加行车风险，并且直接影响整个路网的交通安全水平；如果车主在行车之前就能够清楚的了解高速公路实时路况信息，就能够提前做出合理行车安排，有效缓解交通压力，提高高速公路行车安全；因此，对高速公路路况进行采集并处理，并让用户获取高速公路路况预警信息，具有重要的理论和现实意义。
3.如何利用路网大数据对拥挤路段以及恶劣气候状况做出预警，通过大数据信息库和预警信息库，查询实时高速公路实时路况信息，并提前获知事故多发路段情况，提前做好路径规划，及时选择畅通安全路段行车，是我们需要解决的问题；为此，现提供一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，对高速公路路况实时情况做出分析，对拥挤路段、恶劣气候状况以及交通事故发生点做出预警，通过预警信息库，查询实时高速公路实时路况信息，并提前获知事故多发路段情况，提前做好路径规划，及时选择畅通安全路段行车。
5.本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种区别于现有高速公路预警系统的基于路网大数据的高速公路路况预警系统。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，包括监控中心，所述监控中心连接有信息采集模块、信息处理模块和路况预警模块；所述路况预警模块与用户的移动终端通信连接；所述信息处理模块包括信息分析单元、事故定位单元和信息存储单元；
8.对所获得的高速公路实时路况信息进行分析，判断是否发生事故，若发生事故，则通过所述事故定位单元对发生事故的具体位置进行定位，并将事故信息上传至信息存储单元，所述信息存储单元根据所获得的事故信息建立预警信息库；
9.所述信息采集模块用于获取高速公路实时路况信息；
10.所述高速公路实时路况信息包括高速公路路面实时视频信息、摄程范围内的车辆数量、实时气候信息以及车牌照片信息；
11.设置高清摄像头摄程范围，所述摄程范围为高清摄像头的半径a内，并且相邻两个高清摄像头之间的摄程范围有重叠；根据摄程范围，每间隔2a设置一个高清摄像头；并设置
高清摄像头的摄程周期；
12.对安装的高清摄像头按照行驶方向依次标号km，同时高清摄像头的摄程范围安装微型气象站；
13.通过高清摄像头获取高速公路路面实时视频信息、摄程范围内的车辆数量以及车牌照片信息；
14.通过微型气象站获取高速公路实时气候信息；
15.将所获得的高速公路实时路况信息上传至信息处理模块；
16.对所获得的高速公路实时路况信息进行分析和判断的过程包括：
17.根据微型气象站获取的实时气候信息，将气候信息划分为恶劣气候信息和正常气候信息；将一级气候、二级气候以及三级气候记作恶劣气候信息；
18.选取相邻的高清摄像头，并在一个摄程周期内，沿着高速公路行驶方向将高清摄像头依次标记为a点和b点；
19.获取一个事故周期内经过a点的车辆数目，并标记为s1，获取s1各个车辆的车牌照片信息；
20.获取一个事故周期内经过b点的车辆数目，并标记为s2，获取s2各个车辆的车牌照片信息；
21.比较经过a点和b点的车辆数目，设置车辆数目比m，则并设置阈值车辆数目比m0和m1；
22.当m0≤m≤m1时，表示该路段为畅通路段；
23.当m1＜m时，表示该路段有异常路况；将一个事故周期内a点经过的车辆依次标记为i，经过时间标记为ta，经过b点的时间标记为tb，获得车辆i通过ab路段的时间ti＝t
b-ta，设置时间差值t0，当t
i-t
i-1
≥t0时，表示该异常路况为拥堵路段；并将获得的拥堵路段信息标记为事故信息。
24.将获取的事故信息上传至事故定位单元，根据信息采集模块获取的高速公路实时视频信息标记的标号km，找到安装高清摄像头的对应位置，获得实时视频信息的具体位置，进而确定事故信息的具体位置。
25.根据建立的预警信息库，获取事故路段的图片和视频，获取每30天内上传的事故信息次数，并将其标记为p，设置阈值p0，当p≥p0时，将此路段标记为事故多发路段，并上传至路况预警模块，发出预警。
26.将获取的事故信息上传至路况预警模块；
27.所述路况预警模块对拥堵路段信息的预警过程包括：
28.获取车辆i通过ab路段的时间ti，以i为横坐标，ti为纵坐标，构建二维函数图像；
29.设置阈值函数为ti＝0、ti＝2以及ti＝i；
30.当函数图像在ti＝0和ti＝2之间，表示该路段畅通，车辆正常行驶；
31.当函数图像是在函数ti＝0和函数ti＝i之间的增函数时，表示该路段中度拥堵；上传预警信息为中度拥堵到移动终端；
32.获取用户到拥堵路段处的距离，当此距离之间没有进入拥堵段高速的入口时，根据获取的预警信息，选择继续行驶原道路或选择其他道路行驶；
33.当选择其他道路行驶时，将选择的其他道路标记为选择路线，获取该拥堵路段其他用户的选择路线，将可选择的选择路线数目标记为m，对选择路线根据s1+m＝s2+m时，并且满足t
i-t
i-1
＜t0时，选择路线畅通；当满足t
i-t
i-1
≥t0时，选择路线拥堵，则需要再重新选择选择路线，直至选择路线是畅通的；
34.当此距离之间有进入拥堵段高速的入口时，用户在驶入此高速前选择其他道路行驶，将可供选择的道路标记为j，统计选择j的用户选择数目h；并计算j的路线拥堵指数构建路线拥堵图，将用户选择的道路标记在图上，同时将道路对应的ydj标记在路线拥堵图上，将路线拥堵指数划分为三个区间，分别将j标记为绿色、黄色和红色，对应畅通模式、中度拥堵模式以及重度拥堵模式；并将ydj标记在路线拥堵图对应的道路上；并将路线拥堵图上传至移动终端，用户通过移动终端选择出畅通路段行驶；
35.当函数图像是在函数ti＝i和函数i＝0之间的增函数时，表示该路段严重拥堵；上传预警信息为严重拥堵到移动终端，获取此车到事故信息处之间的高速出口的位置，并驶离高速公路；
36.所述路况预警模块对恶劣气候信息的预警过程包括：
37.当获得的预警信息为一级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；
38.当获得的预警信息为二级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；根据获得的车辆位置，获取此车到事故信息处之间的高速出口的位置，并驶离高速公路；
39.当获得的预警信息为三级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；禁止车辆驶入该路段。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用路网大数据获取高速公路实时路况信息，并对获得的高速公路实时路况信息进行分析，判断是否发生事故，若发生事故，则通过所述事故定位单元对发生事故的具体位置进行定位，并将事故信息上传至信息存储单元，根据获得的事故信息建立预警信息库；对恶劣天气状况和事故多发路段做出预警；
41.对于不同拥挤程度的路段设计不同的行车选择，当用户到拥堵路段的距离之间没有高速入口时，用户通过移动终端获取预警信息并选择其他畅通道路行驶；当用户到拥堵路段的距离之间有高速入口时，通过构建路线拥堵图，直观展现用户选择其他道路的拥堵模式，并选择出畅通安全路段行驶，避免加重当前拥堵路段的拥堵程度，大大提高高速公路路况预警系统的能力。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明的原理图。
具体实施方式
44.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
45.为了克服现有高速公路路况预警系统存在的不足，本发明提供了一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，利用路网大数据，对高速公路路况实时情况做出分析，对拥挤路段、恶劣气候状况以及交通事故发生点做出预警，让司机获知准确高速公路实时路况信息，及时选择畅通安全路段行车，提高高速公路路况预警系统的能力；
46.如图1所示，一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，包括监控中心，所述监控中心连接有信息采集模块、信息处理模块和路况预警模块；所述路况预警模块与用户的移动终端通信连接；
47.所述信息处理模块包括信息分析单元、事故定位单元和信息存储单元；
48.对所获得的高速公路实时路况信息进行分析，判断是否发生事故，若发生事故，则通过所述事故定位单元对发生事故的具体位置进行定位，并将事故信息上传至信息存储单元，所述信息存储单元根据所获得的事故信息建立预警信息库；
49.所述信息采集模块用于获取高速公路实时路况信息；
50.所述信息采集模块包括高清摄像头和微型气象站；
51.设置高清摄像头摄程范围，所述摄程范围为高清摄像头的半径a内，并且相邻两个高清摄像头之间的摄程范围有重叠；
52.根据摄程范围，每间隔2a设置一个高清摄像头；并设置高清摄像头的摄程周期；
53.对安装的高清摄像头按照行驶方向依次标号km，m＝1，2，3，
……
，n，n为正整数，每个高清摄像头获取的视频信息均标记高清摄像头标号；同时根据高清摄像头的摄程范围安装微型气象站；
54.所述高速公路实时路况信息包括高速公路路面实时视频信息、摄程范围内的车辆数量、实时气候信息以及车牌照片信息；
55.通过高清摄像头获取高速公路路面实时视频信息、摄程范围内的车辆数量信息以及车牌照片信息；
56.通过微型气象站获取高速公路实时气候信息；
57.将所获得的高速公路实时路况信息上传至信息处理模块；
58.对所获得的高速公路实时路况信息进行分析和判断并确定为事故信息的过程如下：
59.根据微型气象站获取的实时气候信息，将气候信息划分为恶劣气候信息和正常气候信息；
60.将温度标记为t，设置阈值温度t0，当t＜t0时，路面结冰；
61.将风速标记为w，设置阈值风速w0，当w≥w0时，路面大风；
62.根据微型气象站获取高速公路能见度，将高速公路能见度标记为n，设置阈值能见度n0，当n≤n0时，路面能见度低；
63.对于t＜t0或w1≤w，满足一项将其标记为一级气候，满足两项将其标记为二级气
候；
64.对于t＜t0、n≤n0或w1≤w，满足三项将其标记为三级气候；
65.并将t0≤t、w0＞w以及n＞n0标记为正常气候；
66.将一级气候、二级气候以及三级气候记作恶劣气候信息；并将获取的恶劣气候信息标记为事故信息；
67.选取相邻的高清摄像头，并在一个摄程周期内，沿着高速公路行驶方向将高清摄像头依次标记为a点和b点；
68.获取一个事故周期内经过a点的车辆数目，并标记为s1，同时获取s1各个车辆的车牌照片信息；
69.获取一个事故周期内经过b点的车辆数目，并标记为s2，同时获取s2各个车辆的车牌照片信息；
70.比较经过a点和b点的车辆数目，设置车辆数目比m，则并设置阈值车辆数目比m0和m1；
71.当m0≤m≤m1时，表示该路段为畅通路段；
72.当m1＜m时，表示该路段有异常路况；将一个摄程周期内a点经过的车辆依次标记为i，其中i＝1，2，3，
……
，n，n为正整数；
73.当车辆i经过a点时，标记时间为ta，当车辆i经过b点时，标记时间为tb，获得车辆i通过ab路段的时间ti＝t
b-ta，其中ti＝t1，t2，t3，
……
，tn，n为正整数；设置时间差值t0，当t
i-t
i-1
≥t0时，表示该异常路况为拥堵路段；并将获得的拥堵路段信息标记为事故信息；
74.所述事故定位单元确定事故信息的具体位置过程如下：
75.将获取的事故信息上传至事故定位单元，根据信息采集模块获取的高速公路实时视频信息标记的标号km，找到安装高清摄像头的对应位置，获得实时视频信息的具体位置，进而确定事故信息的具体位置；
76.根据获取的事故信息和事故信息的具体位置，将其上传至信息存储单元，构建预警信息库；
77.根据建立的预警信息库，获取事故路段的图片和视频，获取每30天内上传的事故信息次数，并将其标记为p，设置阈值p0，当p≥p0时，将此路段标记为事故多发路段，并上传至路况预警模块，提前发出预警；
78.将获取的事故信息上传至路况预警模块；
79.所述路况预警模块用于对信息处理模块获得的事故信息进行预警，并将接收到的事故信息标记为预警信息，并通过移动终端与用户进行信息交互共享；所述移动终端包括智能手机、笔记本、平板电脑和车载电脑；
80.所述路况预警模块将高速公路实时路况信息和预警信息发送至移动终端；
81.根据车辆车牌照片信息，通过视频信息定位车辆位置，并与高清摄像头位置对比，获得车辆到事故信息处的距离；
82.当获取的预警信息为拥堵路段信息时，预警模块的预警过程如下：
83.获取车辆i通过ab路段的时间ti，以i为横坐标，ti为纵坐标，构建二维函数图像；
84.设置阈值函数为ti＝0、ti＝2以及ti＝i；
85.当函数图像在ti＝0和ti＝2之间，表示该路段畅通，车辆正常行驶；
86.当函数图像是在函数ti＝0和函数ti＝i之间的增函数时，表示该路段中度拥堵；上传预警信息为中度拥堵到移动终端；
87.获取用户到拥堵路段处的距离，当此距离之间没有进入拥堵段高速的入口时，根据获取的预警信息，选择继续行驶原道路或选择其他道路行驶；当选择其他道路行驶时，将选择的其他道路标记为选择路线，获取该拥堵路段其他用户的选择路线，将用户的选择路线数目标记为m，对选择路线根据s1+m＝s2+m时，并且满足t
i-t
i-1
＜t0时，表示选择路线是畅通的；当满足t
i-t
i-1
≥t0时，表示选择路线是拥堵的，则需要再重新选择路线，直至选择路线是畅通的；
88.当此距离之间有进入拥堵段高速的入口时，需要进入此段道路的用户根据获得的预警信息在进入此高速入口前选择其他道路行驶，将可供用户选择的道路标记为j，j＝1，2，3，
……
，n，n为正整数；对用户选择的道路j进行用户选择数目统计，将道路j的用户选择数目标记为h；
89.对选择的道路j进行路线拥堵指数计算，计算路线拥堵指数构建路线拥堵图，将用户选择的道路标记在图上，同时将道路对应的ydj标记在路线拥堵图上，设置路线拥堵指数阈值yd0，yd1，yd2，yd3；
90.当yd0≤ydj≤yd1时，将道路j标记为绿色，则此道路为畅通模式，并将ydj标记在路线拥堵图对应的道路上；
91.当yd1≤ydj≤yd2时，将道路j标记为黄色，则此道路为中度拥堵模式，并将路线拥堵指数ydj标记在路线拥堵图对应的道路上；
92.当yd2≤ydj≤yd3时，将道路j标记为红色，则此道路为重度拥堵模式，并将路线拥堵指数ydj标记在路线拥堵图对应的道路上；
93.并将路线拥堵图上传至移动终端，用户通过移动终端选择出畅通路段行驶，避免加重当前拥堵路段的拥堵程度；
94.当函数图像是在函数ti＝i和函数i＝0之间的增函数时，表示该路段严重拥堵；上传预警信息为严重拥堵到移动终端，获取此车到事故信息处之间的高速出口的位置，并驶离高速公路；
95.当获取的预警信息为恶劣气候信息时，预警模块的预警过程如下：
96.当获得的预警信息为一级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；
97.当获得的预警信息为二级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；根据获得的车辆位置，获取此车到事故信息处之间的高速出口的位置，并驶离高速公路；
98.当获得的预警信息为三级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；禁止车辆驶入该路段。
99.本发明提出一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，包括监控中心，所述监控中心连接有信息采集模块、信息处理模块和路况预警模块；所述信息处理模块包括信息分析单元、事故定位单元和信息存储单元。通过信息采集模块获取高速公路实时路况信
息，并上传至信息处理模块，通过信息处理模块中的信息分析单元获取高速公路实时路况信息中的事故信息，通过事故定位单元获取事故发生的具体位置，信息存储单元利用上传的事故信息建立预警信息库；并将处理后事故信息上传至路况预警模块，所述路况预警模块接收事故信息，并显示事故地点，事故发生时间以及实时视频信息，并与用户的移动终端通信连接，用户通过移动终端获取路况预警模块的事故信息。实现一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，利用路网大数据对路面拥挤路段以及恶劣天气状况做出预警，让司机获知准确高速公路实时路况信息，及时选择畅通安全路段行车，大大提高高速公路路况预警系统的能力。
100.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，包括监控中心，其特征在于，所述监控中心连接有信息采集模块、信息处理模块和路况预警模块；所述路况预警模块与用户的移动终端通信连接；所述信息采集模块用于获取高速公路实时路况信息；所述信息处理模块包括信息分析单元、事故定位单元和信息存储单元；通过信息分析单元对所获得的高速公路实时路况信息进行分析，判断是否发生事故，若发生事故，则通过所述事故定位单元对发生事故的具体位置进行定位，并将事故信息上传至信息存储单元，所述信息存储单元根据所获得的事故信息建立预警信息库；所述路况预警模块用于根据预警信息库内的事故信息生成对应的预警信息，并将所生成的预警信息与用户的移动终端进行信息交互共享。2.根据权利要求1所述的一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，其特征在于，所述信息采集模块包括高清摄像头和微型气象站，所述高速公路实时路况信息包括高速公路路面实时视频信息、摄程范围内的车辆数量、实时气候信息以及车牌照片信息；设置高清摄像头摄程范围，并且相邻两个高清摄像头之间的摄程范围有重叠；对安装的高清摄像头按照行驶方向依次标号k
m
，根据高清摄像头射程范围设置微型气象站；通过高清摄像头获取高速公路路面实时视频信息、摄程范围内的车辆数量以及车牌照片信息；通过微型气象站获取高速公路实时气候信息。3.根据权利要求2所述的一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，其特征在于，对获得的高速公路实时路况信息进行分析和判断的过程包括：根据微型气象站获取的实时气候信息，将气候信息划分为恶劣气候信息和正常气候信息；将一级气候、二级气候以及三级气候记作恶劣气候信息；选取相邻的高清摄像头，并在一个摄程周期内，沿着高速公路行驶方向将高清摄像头依次标记为a点和b点；获取一个事故周期内经过a点的车辆数目，并标记为s1，获取s1各个车辆的车牌照片信息；获取一个事故周期内经过b点的车辆数目，并标记为s2，获取s2各个车辆的车牌照片信息；比较经过a点和b点的车辆数目，设置车辆数目比m，则并设置阈值车辆数目比m0和m1；当m0≤m≤m1时，表示该路段为畅通路段；当m1＜m时，表示该路段有异常路况；将一个事故周期内a点经过的车辆依次标记为i，经过时间标记为t
a
，经过b点的时间标记为t
b
，获得车辆i通过ab路段的时间t
i
＝t
b-t
a
，设置时间差值t0，当t
i-t
i-1
≥t0时，表示该异常路况为拥堵路段；并将获得的拥堵路段信息标记为事故信息。4.根据权利要求3所述的一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，其特征在于，所述事故定位单元确定事故信息的具体位置过程包括：将获取的事故信息上传至事故定位单元，根据信息采集模块获取的高速公路实时视频
信息标记的标号k
m
，找到安装高清摄像头的对应位置，获得实时视频信息的具体位置，进而确定事故信息的具体位置。5.根据权利要求4所述的一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，其特征在于，所述信息存储单元利用上传的事故信息建立预警信息库过程包括：根据建立的预警信息库，获取事故路段的图片和视频，获取每30天内上传的事故信息次数，并将其标记为p，设置阈值p0，当p≥p0时，将此路段标记为事故多发路段，并上传至路况预警模块，发出预警。6.根据权利要求5所述的一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，其特征在于，所述路况预警模块对拥堵路段信息的预警过程包括：获取车辆i通过ab路段的时间t
i
；当该路段畅通，则车辆正常行驶；当该路段中度拥堵；获取用户到拥堵路段处的距离，当此距离之间没有进入拥堵段高速的入口时，选择继续行驶原道路或选择其他道路行驶；当选择其他道路行驶时，将选择的其他道路标记为选择路线，获取该拥堵路段其他用户的选择路线，将可选择的选择路线数目标记为m，对选择路线根据s1+m＝s2+m时，并且满足t
i-t
i-1
＜t0时，选择路线畅通；当满足t
i-t
i-1
≥t0时，选择路线拥堵，则需要再重新选择选择路线，直至选择路线是畅通的；当此距离之间有进入拥堵段高速的入口时，用户驶入此高速入口前选择其他道路行驶，将可供选择的道路标记为j，统计选择j的用户选择数目h；并计算j的路线拥堵指数构建路线拥堵图，将用户选择的道路标记在图上，同时将道路对应的ydj标记在路线拥堵图上，将路线拥堵指数划分为三个区间，分别将j标记为绿色、黄色和红色，对应畅通模式、中度拥堵模式以及重度拥堵模式；并将ydj标记在路线拥堵图对应的道路上；并将路线拥堵图上传至移动终端，用户通过移动终端选择出畅通路段行驶；当该路段严重拥堵；获取此车到事故信息处之间的高速出口的位置，并驶离高速公路。7.根据权利要求6所述的一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，其特征在于，所述路况预警模块对恶劣气候信息的预警过程包括：当获得的预警信息为一级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；当获得的预警信息为二级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；根据获得的车辆位置，获取此车到事故信息处之间的高速出口的位置，并驶离高速公路；当获得的预警信息为三级气候时，将此信息上传至路况预警模块，并显示在移动终端上；禁止车辆驶入该路段。

技术总结
本发明公开了一种基于路网大数据的高速公路路况预警系统，涉及智慧交通技术领域，包括监控中心，所述监控中心连接信息采集模块、信息处理模块和路况预警模块；所述信息处理模块包括信息分析单元、事故定位单元和信息存储单元；通过信息采集模块获取高速公路实时路况信息，并上传至信息处理模块进行处理，获得事故信息，构建预警信息库，并确定事故发生的具体位置，将事故信息上传至路况预警模块进行预警；从而实现对拥挤路段以及恶劣气候状况做出预警，让司机获知准确高速公路实时路况信息，及时选择畅通安全路段行车，大大提高高速公路路况预警系统的能力。路况预警系统的能力。路况预警系统的能力。


技术研发人员：邓文慧 王恩师 杨涛 魏斯玮 肖嵩松
受保护的技术使用者：武汉中交交通工程有限责任公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/9/13