一种公路施工区安全联控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种公路施工区安全联控系统及方法，其包括：预先设置安全联控系统；由预置在车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块；车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；当风险评估为有风险时，开启两层闯入检测设备：雷达和智能检测道钉，并进入下一步；根据风险等级无线信号开启三层闯入检测设备。

【技术实现步骤摘要】
一种公路施工区安全联控系统及方法
本专利技术涉及一种公路安全生产
，特别是关于一种公路施工区安全联控系统及方法。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，高速公路的养护和改扩建工程逐渐增多，高速公路的施工区也因此而越来越多。在高速公路养护过程中，常常采用边通车边养护的方式，在养护工程的施工区范围内和其上下游布设相关安全设施，保障养护作业人员的安全，提醒过往车辆注意减速避让；而在高速公路的改扩建工程中，更是常常对现有车道进行较大范围的封闭，使用诸如隔离水马、防撞隔离墩等设施保障施工区的安全，施工往往周期很长。以上的两种施工情况下，现有的交通安全设施能够起到一定的提醒和隔离作用，但却无法在驾驶员操作不当、车辆失控、酒驾、疲劳驾驶引发的闯入施工区事故中起到关键的提前预警作用，包括对驾驶员的预警和对施工区作业人员的预警。现有的用于施工区的交通安全设施有安全锥、警示牌、路障、声光报警器、情报板、限速标牌、隔离墩、水马等等，这些设施基本不具备强有力的防撞作用，特别是在施工作业人员无法提前预知危险的情况下，车辆闯入发生时设施无法有效降低施工区人员的危险，施工作业人员更无法有效的避让。同时，具备一定防撞能力的设施往往较为笨重，难以布设，而且成本较高，制约了它们在一些施工场景下的使用。而且在现有的施工区事故中，施工管理中心常常处于信息闭塞的状态，事故发生时，施工区无法留下有效的事故原因分析图像和视频资料，为施工管理中心对事故即时处置、事故原因调查取证提供了一定的困难。因此，为施工区作业人员提供一种能够兼顾施工区外车辆状态监测提醒、施工区闯入预警、施工区闯入事件监控的公路施工区安全联控系统非常有必要，它可以作为一种施工单位为施工作业人员提供安全保障的交通安全系统。用于公路施工区安全系统的现有专利，大都针对的闯入预警这个目标。例如，长安大学申请的公开号为CN201867932U、名称为“用于施工路段的车辆红外感应预警系统”专利文献中，如图1所示，其描述的预警系统包含施工区前部的红外漫反射式的检测单元，施工区内有报警装置，可在检测单元检测到车辆闯入时主动报警。其存在以下缺陷：1、系统的前端检测的红外检测单元，其检测能力受制于红外漫反射原理，检测距离较近，可能会有漏检的风险；红外漫反射原理也容易受到环境的影响，产生误报现象。2、系统仅仅是对于车辆闯入提供一种检测和报警的功能，无法提示驾驶员车辆驾驶情况，对驾驶员无预警能力。3、系统的检测是在施工区较近的位置进行的，此时车辆闯入即时检测到了，留给施工区作业人员逃生的时间也比较少，制约了该系统的使用效果。4、检测系统均采用了电池供电，使用时间有限，无法适应长期施工的场景。5、该系统也不具备闯入事故发生当下的数据采集和远程报警能力，无法为管理中心提供事故信息和图像视频资料。哈尔滨工业大学申请的公开号为CN105427638A、名称为“面向高速公路施工作业区的人机交互式车速控制预警系统”的专利文献中，如图2所示，公开了一种用于交通信号控制的预警系统，能自动检测和显示高速公路施工作业区入口处的车辆速度，为驾驶员提供作业区入口位置的车流速度信息，从而提前进行速度控制，能减少高速公路交通事故，提高高速公路作业区行车安全和行车效率，不利于施工管理中心对于施工的远程监控、即时处置、事后取证。其存在以下缺陷：1、系统起到了对于车辆驾驶员提示前方施工区交通流信息的作用，然而却无法规避车辆由于各种原因闯入施工区后施工人员无法得到提前有效的提醒的风险。2、其检测单元智能桶是非标准物品，在施工区布设属于额外布设的设施，很可能与现有的安全锥产生重叠，造成混淆，非标产品直接布设与路上也会有一些安全风险。3、通过智能桶检测车流量，会因为车辆重叠产生较大误差，势必会干扰最后的情报准确性，影响预警效果。4、智能桶采用电池供电，检测车流、无线传输属于功耗较大的功能，因此，必然制约该系统的使用时间，无法适应长期施工的场景。5、同样，该系统也不具备闯入事故发生当下的数据采集和远程报警能力，无法为管理中心提供事故信息和图像视频资料，不利于施工管理中心对于施工的远程监控、即时处置、事后取证。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种公路施工区安全联控系统及方法，其对于施工区外的行驶车辆驾驶员提供车辆状态检测和状态提醒功能；对于施工区内的作业人员，提供施工区闯入检测、闯入报警、报警事件实时上传功能；对于施工管理单位，提供报警事件提醒、闯入视频获取、远程监控等功能。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种公路施工区安全联控方法，其包括以下步骤：1)预先设置一安全联控系统；由设置在公路施工区上游的安全联控系统中车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块，提示前方施工区与驶来车辆之间的相距距离、车辆预计到达施工区的时间长度、车辆速度、是否超速；2)车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；3)当风险评估为有风险时，车辆监测预警模块通过无线模块开启智能检测道钉和红外闯入检测器两层闯入检测设备，并持续检测，判断有无闯入事件；当检测到闯入事件时，开启随身报警器、固定式报警器报警，并开启远程监控模块提供现场视频监控；4)当风险评估为有严重风险时，开启智能检测道钉和红外闯入检测器，并继续检测闯入事件，同时直接开启随身报警器、固定式报警器和远程监控模块，提醒施工人员注意危险。进一步，所述步骤1)中，所述安全联控系统包括施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述闯入检测报警及信号中继单元包括具有三层闯入检测设备的车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块；所述施工区车辆提示和监测预警单元包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块；所述主控制器及远程监控单元包括远程监控模块和主控制器。进一步，所述步骤2)中，风险评估模型依据停车视距来判断闯入风险，依据停车视距和车辆实际距施工区边缘的最短距离两个值的差距大小，分为无风险、有风险和有严重风险。进一步，停车视距用S表示，车辆实际距施工区边缘的最短距离用D表示，当D≥S时，闯入风险等级为无风险，表示以当前车辆状态可通过正常驾驶操作使车辆在施工区外及时停止；当D<S且0<(S-D)/D≤0.4时，闯入风险等级为有风险，表示当前车辆会闯入施工区但不会造成大的事故；当D<S且0.4<(S-D)/D，闯入风险等级为有严重风险，表示当前车辆会闯入施工区并且产生较大事故。进一步，所述步骤3)中，当风险评估为有风险时，由车辆监测预警模块控制智能检测道钉开启闪烁提示功能，能够显示出施工区的外轮廓，提示车辆注意减速和避让。进一步，所述智能检测道钉、红外闯入检测器和雷达通过各自的闯入检测判断算法实时检测，智能检测道钉通过车胎压过产生的震动是否超过设定值判断是否闯入施工区；红外闯入检测器通过红外对射光束是否被闯入车辆遮挡判断是否有车辆闯入施工区；车辆监测预警模块通过其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种公路施工区安全联控方法，其特征在于包括以下步骤：1)预先设置一安全联控系统；由设置在公路施工区上游的安全联控系统中车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块，提示前方施工区与驶来车辆之间的相距距离、车辆预计到达施工区的时间长度、车辆速度、是否超速；2)车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；3)当风险评估为有风险时，车辆监测预警模块通过无线模块开启智能检测道钉和红外闯入检测器两层闯入检测设备，并持续检测，判断有无闯入事件；当检测到闯入事件时，开启随身报警器、固定式报警器报警，并开启远程监控模块提供现场视频监控；4)当风险评估为有严重风险时，开启智能检测道钉和红外闯入检测器，并继续检测闯入事件，同时直接开启随身报警器、固定式报警器和远程监控模块，提醒施工人员注意危险。

【技术特征摘要】
1.一种公路施工区安全联控方法，其特征在于包括以下步骤：1)预先设置一安全联控系统；由设置在公路施工区上游的安全联控系统中车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块，提示前方施工区与驶来车辆之间的相距距离、车辆预计到达施工区的时间长度、车辆速度、是否超速；2)车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；3)当风险评估为有风险时，车辆监测预警模块通过无线模块开启智能检测道钉和红外闯入检测器两层闯入检测设备，并持续检测，判断有无闯入事件；当检测到闯入事件时，开启随身报警器、固定式报警器报警，并开启远程监控模块提供现场视频监控；4)当风险评估为有严重风险时，开启智能检测道钉和红外闯入检测器，并继续检测闯入事件，同时直接开启随身报警器、固定式报警器和远程监控模块，提醒施工人员注意危险。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述安全联控系统包括施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述闯入检测报警及信号中继单元包括具有三层闯入检测设备的车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块；所述施工区车辆提示和监测预警单元包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块；所述主控制器及远程监控单元包括远程监控模块和主控制器。3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤2)中，风险评估模型依据停车视距来判断闯入风险，依据停车视距和车辆实际距施工区边缘的最短距离两个值的差距大小，分为无风险、有风险和有严重风险。4.如权利要求3所述方法，其特征在于：停车视距用S表示，车辆实际距施工区边缘的最短距离用D表示，当D≥S时，闯入风险等级为无风险，表示以当前车辆状态可通过正常驾驶操作使车辆在施工区外及时停止；当D<S且0<(S-D)/D≤0.4时，闯入风险等级为有风险，表示当前车辆会闯入施工区但不会造成大的事故；当D<S且0.4<(S-D)/D，闯入风险等级为有严重风险，表示当前车辆会闯入施工区并且产生较大事故。5.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤3)中，当风险评估为有风险时，由车辆监测预警模块控制智能检测道钉开启闪烁提示功能，能够显示出施工区的外轮廓，提示车辆注意减速和避让。6.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述智能检测道钉、红外闯入检测器和雷达通过各自的闯入检测判断算法实时检测，智能检测道钉通过车胎压过产生的震动是否超过设定值判断是否闯入施工区；红外闯入检测器通过红外对射光束是否被闯入车辆遮挡判断是否有车辆闯入施工区；车辆监测预警模块通过其自身的雷达监测车辆实时位置判断是否闯入施工区；当有车辆闯入施工区时，检测到闯入事件的闯入检测设备通过本地无线模块发送报警信号到随身报警器、固定式报警器和主控制器，随身报警器和固定式报警器开启报警，主控制器汇集报警信号信息，通过主控制器上的NB-IOT无线模块将报警信息传送至施工管理中心，并开启远程监控模块，进行本地录制。7.一种实现如权利要求1至6任一项所述方法的公路施工区安全联控系统，其特征在于：包括施...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭一鸣，李承昌，谢军，柴华，朱立伟，孙晓红，张征宇，张华永，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11