一種路側(cè)事故監(jiān)測和報警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路事故監(jiān)測和信息自動采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種路側(cè)事故監(jiān)測和報警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車沖撞防護(hù)欄是高速公路上常見的安全事故之一，我國14%的道路交通事故由車輛側(cè)撞護(hù)欄造成，常因事故處理不及時而造成救援延誤，導(dǎo)致公路通行能力下降甚至局部公路運(yùn)輸癱瘓，并誘發(fā)二次事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。建立高速公路交通事故監(jiān)測系統(tǒng)，有利于及時發(fā)現(xiàn)交通事故，獲知事故發(fā)生地，從而加快事故處理響應(yīng)速度，減少經(jīng)濟(jì)損失，并可積累交通事故相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和深入分析，為交通管理部門避免事故的再發(fā)生提出有效的控制措施，為交通安全改進(jìn)方法的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。
[0003]目前，我國高速公路路側(cè)事故監(jiān)測方法主要包括電話上報、巡警巡邏和視頻監(jiān)控。群眾電話上報方式及時性差，且上報人難以描述事故發(fā)生的準(zhǔn)確位置;巡警巡邏的方式難以保證事故監(jiān)測的及時性，耗費(fèi)大量人力;視頻監(jiān)控減少了事故監(jiān)測的人力消耗，但監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)投資巨大，且存在監(jiān)控死角。總之，現(xiàn)有的事故監(jiān)測手段效率低下，人力財(cái)力成本高、難以保證事故處理的響應(yīng)速度和事故信息記錄的完整性和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種定位準(zhǔn)確、響應(yīng)快速、自動化程度高的路側(cè)事故監(jiān)測和報警系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種路側(cè)事故監(jiān)測和報警系統(tǒng)，包括通過無線網(wǎng)絡(luò)依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及事故信息發(fā)布模塊，
[0006]所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括用于采集路側(cè)護(hù)欄振動信息的加速度傳感器和Zigbee通信單元，所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過所述的Zigbee通信單元與數(shù)據(jù)處理模塊通信，加速度傳感器為電容式重力加速度傳感器。
[0007]所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括依次連接的數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)處理單元及3G遠(yuǎn)程單元，所述的數(shù)據(jù)接收單元用于接收加速度傳感器采集的加速度數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)處理單元用于分析處理加速度數(shù)據(jù)，所述的3G遠(yuǎn)程單元用于向事故信息發(fā)布模塊傳送加速度數(shù)據(jù)和報警信息，
[0008]所述的事故信息發(fā)布模塊用于接收和發(fā)布報警信息，并存儲加速度數(shù)據(jù)。
[0009]所述的數(shù)據(jù)采集模塊還包括相互連接的第一單片機(jī)和為第一單片機(jī)供電的第一電源，所述的Zigbee通信單元和加速度傳感器均與第一單片機(jī)連接，第一電源為3.6?5V的蓄電池，通過穩(wěn)壓芯片進(jìn)行供電。
[0010]所述的數(shù)據(jù)處理模塊還包括相互連接的第二單片機(jī)和為第二單片機(jī)供電的第二電源，所述的數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)處理單元及3G遠(yuǎn)程單元均與第二單片機(jī)連接，第二電源為3.6?5V的蓄電池，通過穩(wěn)壓芯片進(jìn)行供電。
[0011]所述的數(shù)據(jù)處理單元中設(shè)有用于處理加速度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器和用于生成報警信息的報警信息生成器。數(shù)據(jù)處理器根據(jù)碰撞判斷算法、定位算法及烈度分級算法處理加速度數(shù)據(jù)。事先將這些算法寫入數(shù)據(jù)處理器的芯片中。
[0012]所述的數(shù)據(jù)處理器的工作過程如下:
[0013](I)求出加速度數(shù)據(jù)的均方根值，并判斷是否發(fā)生碰撞，如果是，則執(zhí)行步驟(2)，否則，不做處理;若均方根超過設(shè)定值，則判定發(fā)生碰撞；
[0014](2)運(yùn)用三次樣條插值函數(shù)作出加速度均方根值沿空間坐標(biāo)的分布圖，找到極值點(diǎn)并作為碰撞點(diǎn)位置；
[0015](3)根據(jù)K-Means聚類算法對加速度均方根值進(jìn)行聚類分析，對應(yīng)不同程度的碰撞烈度。
[00? 0]所述的三次樣條插值函數(shù)中自然邊界條件取S”(x0) = S”(χη) = O。
[0017]所述的事故信息發(fā)布模塊包括依次連接的信息接收服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫單元及報警信息顯示單元。
[0018]所述的數(shù)據(jù)采集模塊按設(shè)定間距均勻布置在高速公路路側(cè)防護(hù)欄跨中部位的外側(cè)，實(shí)時檢測垂直于防護(hù)欄走向的水平加速度。
[0019]所述的數(shù)據(jù)采集模塊由高強(qiáng)度工程塑料保護(hù)外殼封裝，并向外延伸出天線。
[0020]所述的事故信息發(fā)布模塊設(shè)置在高速公路工作站。
[0021]本發(fā)明的第一單片機(jī)、Zigbee通信單元、加速度傳感器及第一電源均設(shè)置在一面包板上，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0022]本系統(tǒng)的工作過程如下:
[0023](I)選取合適的加速度傳感器、Zigbee通信單元和蓄電池，在面包板上制成數(shù)據(jù)采集豐吳塊；
[0024](2)將數(shù)據(jù)采集模塊固定于公路路側(cè)護(hù)欄的跨中外側(cè)部位，數(shù)據(jù)采集模塊布置的間距根據(jù)Zigbee通信單元的有效最大傳輸距離確定，并保證一定的冗余；
[0025](3)數(shù)據(jù)處理模塊的鋪設(shè)間距根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊中Zigbee通信單元的有效最大傳輸距離確定，其布置亦需保證一定的冗余度；
[0026](4)數(shù)據(jù)采集模塊不斷向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送加速度傳感器的檢測數(shù)據(jù)；
[0027](5)當(dāng)汽車撞擊路側(cè)護(hù)欄時，數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)處理單元將檢測到數(shù)據(jù)異常，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到包括碰撞點(diǎn)位置、碰撞烈度在內(nèi)的報警信息，并向管理中心發(fā)布事故警報；
[0028](6)事故警報通過3G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至高速公路工作站內(nèi)的事故信息發(fā)布模塊；
[0029](7)高速公路工作站接收到事故警報后，按數(shù)據(jù)處理模塊MAC地址(唯一標(biāo)識)獲取數(shù)據(jù)處理模塊位置，從而確定事故發(fā)生地位置，并進(jìn)行事故處理；
[0030](8)高速公路工作站接收的事故相關(guān)信息可自動存入數(shù)據(jù)庫單元，用于后續(xù)分析。[0031 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0032](I)本發(fā)明采用Zigbee通信單元和3G遠(yuǎn)程單元進(jìn)行無線傳輸，具有經(jīng)濟(jì)易行、無需布線、組網(wǎng)速度快等特點(diǎn)，成本低，易推廣；
[0033](2)本發(fā)明可克服傳統(tǒng)道路事故監(jiān)測方法人力物力耗費(fèi)大、效率低下的缺點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)高速公路交通事故監(jiān)測的智能化；
[0034](3)事故信息發(fā)布模塊中有數(shù)據(jù)庫單元能實(shí)現(xiàn)事故信息數(shù)據(jù)的自動存儲積累，可為事故原因分析提供有力的數(shù)據(jù)支持。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖；
[0037]圖3為數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖4為數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0039]圖5為雙向四車道高速公路上數(shù)據(jù)采集模塊布置示意圖；
[0040]圖中標(biāo)識為:A數(shù)據(jù)采集模塊，B數(shù)據(jù)處理模塊，C事故信息發(fā)布模塊，IZigbee通信單元，2第一單片機(jī)，3第一電源，4第二電源，5第二單片機(jī)，6數(shù)據(jù)接收單元，7數(shù)據(jù)處理單元，8 3G遠(yuǎn)程單元，9信息接收服務(wù)器，10數(shù)據(jù)庫單元，11報警信息顯示單元，12加速度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0042]如圖1所示，一種路側(cè)事故監(jiān)測和報警系統(tǒng)，包括通過無線網(wǎng)絡(luò)依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊A、數(shù)據(jù)處理模塊B及事故信息發(fā)布模塊C，如圖3所示，數(shù)據(jù)采集模塊A包括用于采集路側(cè)護(hù)欄振動信息的加速度傳感器12、Zigbee通信單元I，相互連接的第一單片機(jī)2和為第一單片機(jī)2供電的第一電源3，Zigbee通信單元I和加速度傳感器均與第一單片機(jī)2連接，第一電源3為3.6?5V的蓄電池，容量>6000mAh;通過穩(wěn)壓芯片進(jìn)行供電，數(shù)據(jù)采集模塊A通過Zigbee通信單元I與數(shù)據(jù)處理模塊B通信，本實(shí)施例中加速度傳感器12是型號為ADXL103的電容式重力加速度傳感器12，LLC封裝。Zigbee通信單元I是型號為CC2530F256的Zigbee芯片，支持2.4GHz IEEE 802.15.4協(xié)議數(shù)據(jù)收發(fā)；穩(wěn)壓芯片型號為AMSl 117_3.3，輸出電壓
3.3V，輸入電壓4.3-15V，S0T-223封裝。如圖3所示為本實(shí)施例數(shù)據(jù)采集模塊A的連接框圖。第一單片機(jī)2、Zigbee通信單元1、加速度傳感器12及第一電源3均設(shè)置在一面包板上，由高強(qiáng)度工程塑料保護(hù)外殼封裝，并向外延伸出天線，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并按設(shè)定間距均勻布置在高速公路路側(cè)防護(hù)欄跨中部位的外側(cè)，實(shí)時檢測垂直于防護(hù)欄走向的水平加速度。
[0043]數(shù)據(jù)采集模塊A工作時，加速度傳感器12建議頻率為20Hz，量程為±1g，精度為
0.1g(g為重力加速度)。
[0044]如圖4所示，數(shù)據(jù)處理模塊B包括依次連接的數(shù)據(jù)接收單元6、數(shù)據(jù)處理單元7、3G遠(yuǎn)程單元8及相互連接的第二單片機(jī)5和為第二單片機(jī)5供電的第二電源4，數(shù)據(jù)接收單元6用于接收加速度傳感器12采集的加速度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元7用于分析處理加速度數(shù)據(jù)，3G遠(yuǎn)程單元8用于向事故信息發(fā)布模塊C傳送加速度數(shù)據(jù)和報警信息，數(shù)據(jù)接收單元6、數(shù)據(jù)處理單元7及3G遠(yuǎn)程單元8均與第二單片機(jī)5連接，第二電源4為7?8V的蓄電池，容量〉100mAh，通過穩(wěn)壓芯片進(jìn)行供電，穩(wěn)壓芯片型號為LM1085，輸入電源電壓，輸出5.0V。1111117-厶0了，輸入5.(^，輸出4.(^4131117-3.3，輸入5.(^，輸出3.3￥。數(shù)據(jù)接收單元6是型號為CC2530F256的Zigbee芯片，支持2.4GHz IEEE 802.15.4協(xié)議數(shù)據(jù)收發(fā)，外圍電路簡單，擁有12位8通道ADC轉(zhuǎn)