基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，包括无人机监控系统、路侧监控系统以及地理信息系统和预报系统，所述的无人机监控系统包括无人机、固定设置在无人机上的能见度检测仪和视频摄像机，以及用以与地理信息系统通讯的机载通讯模块；所述的路侧监控系统包括固定设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的固定式能见度检测仪，所述的预报系统包括与所述的地理信息系统通讯连接的路侧单元。本实用新型专利技术通过无人飞机和车路协同技术，实现了大区域的高速公路团雾的时间‑空间监测，可以分路段、分预警等级对个体车辆进行差异化的预警，可大大减低高速公路团雾气象条件下的运行风险，提高高速公路的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统
本技术涉及智能交通
，特别是涉及一种基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统。
技术介绍
团雾作为一种自然现象，在我国很多高速公路上出现过，由于团雾的出现，会造成行车能见度的急剧下降，由此极易导致交通事故的发生。团雾的形成与局部小气候环境关系密切相关。高速公路路面白天温度较高、昼夜温差大，有利于团雾形成。另外，秋季在高速公路附近焚烧秸秆，会显著增加污染物颗粒，有可能会诱发团雾。高速公路附近的河流、水库所在区域水汽大，也可能诱发团雾。此外，山区高速地势较高，气温较城镇低，植被覆盖多，水汽大，也会导致团雾发生。在雨、雪等恶劣天气后，天气转晴，气温迅速升高，也容易在夜间发生团雾。大型团雾可以覆盖五六公里长的高速公路，小团雾仅有一公里甚至几百米长。高速公路上的“团雾”现象，具有突发性、地段性、局部能见度低、难以预测等特征。在高速公路的日常管理中，主要依靠路侧架设的摄像机和路政巡逻车来监测团雾。由于摄像机的布设密度和路政巡逻的强度有限，导致团雾的时间-空间监测覆盖范围有限，造成团雾的监测和预警不及时。另外，我国部分高速公路，沿路间隔10-15km安装一套能见度检测仪，该检测仪仅能监测所在位置附近的能见度变化情况，而不能对狭长路段内的团雾进行监测。另外，一旦监测到团雾，高速公路管理部门往往采取封路禁行的交通管理措施，而未考虑团雾的时间-空间分布特性，造成“一段路有团雾、一条路封路禁行”的消极局面，降低了高速公路的运行效率，增加了高速公路运输的时间成本。中国专利文献CN103413442A公布了一种基于通视距离监测的高速公路团雾预警系统，该方法通过沿路布设的装置发射和接收激光，计算当前的通视距离，当该通视距离小于阈值，则认为有团雾发生，然后发布团雾预警信息。中国专利文献CN106097744A公布了一种GIS系统的高速公路团雾实时监测系统及方法，该方法在高速公路沿线布设摄像头、气象站点，摄像头所拍摄图像实时传输到GIS系统中，GIS系统每隔几分钟进行一次图像检测，当检测到雾的时候，通过显示屏对车辆发布减速、限速等提示。中国专利文献CN206497567U公布了一种高速公路团雾监测装置，该装置在高速公路沿线相隔一段距离，设置图像检测器和图像显示牌，图像检测器的检测面和图像显示牌的显示面相对应，通过视频识别的方法检测高速公路沿线的能见度，并发送给高速公路控制中心进行团雾判断。上述技术方面存在一些不足：(1)仅能监测检测设备所在点位附近的团雾情况；(2)仅能对雾的严重程度(如薄雾、中雾、大雾)进行监测，而无法确定团雾的时空覆盖范围；(3)监测到团雾以后，往往通过显示屏或高音喇叭对车流进行预警提示，而未考虑团雾的时间-空间分布特性，分路段、分预警等级对个体车辆进行差异化的预警。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统。为实现本技术的目的所采用的技术方案是：一种基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，包括无人机监控系统、路侧监控系统以及地理信息系统和预报系统，所述的无人机监控系统包括无人机、固定设置在无人机上的能见度检测仪和视频摄像机，以及用以与地理信息系统通讯的机载通讯模块；所述的路侧监控系统包括固定设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的固定式能见度检测仪，所述的预报系统包括与所述的地理信息系统通讯连接的路侧单元。在上述技术方案中，所述的路侧监控系统还包括气象环境传感器。在上述技术方案中，所述的预报系统还包括设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的显示屏。在上述技术方案中，所述的固定式能见度检测仪与所述的路侧单元相邻设置且直接通讯连接。在上述技术方案中，所述的机载通讯模块为3G、4G或5G通讯模块。在上述技术方案中，所述的气象环境传感器为风力传感器。在上述技术方案中，所述的气象环境传感器为日照传感器在上述技术方案中，所述的气象环境传感器为温度传感器。在上述技术方案中，路侧监控系统间隔500m-2000m设置。在上述技术方案中，能见度检测仪为便携式能见度检测仪。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过无人飞机和车路协同技术，实现了大区域的高速公路团雾的时间-空间监测，可以分路段、分预警等级对个体车辆进行差异化的预警，可大大减低高速公路团雾气象条件下的运行风险，提高高速公路的运行效率。附图说明图1是系统构成与功能图。图2是系统工作流程图。图3是无人飞机分区监测图。图4是能见度空间分布的特征图。图5是能见度时间分布的特征图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术的基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，包括无人机监控系统、路侧监控系统以及地理信息系统和预报系统，所述的无人机监控系统包括无人机、固定设置在无人机上的便携式能见度检测仪和视频摄像机，以及用以与地理信息系统通讯的机载通讯模块；便携式能见度检测仪的技术参数为：测量范围10-10000m，数据更新频率为5-30秒。视频摄像机的技术参数为：支持夜晚摄像功能，滤镜直径40-100mm，光圈值为2.6-4.8。所述的路侧监控系统包括固定设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的固定式能见度检测仪，所述的预报系统包括与所述的地理信息系统通讯连接的路侧单元，汽车上对应设置有与路侧单元对应的车载单元，其由车辆电子控制单元ECU、CAN总线模块、车载处理单元和通讯显示模块，车载单元通过DSRC(DedicatedShortRangeCommunications)专用短程通讯技术与路侧单元进行信息交互。优选地，所述的预报系统还包括设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的显示屏。其中，所述的预定路段即为重点路段，高速公路附近的河流、水库所在区域水汽大，可能诱发团雾，这些路段可作为重点路段；此外，年均发生3次以上团雾的高速公路路段，也作为重点路段，在这些位置安装地面固定式能见度检测仪。固定式能见度检测仪通过直接测量安装位置的散射光强，获取能见度数值。能见度检测仪的技术参数为：测量范围10-10000m，数据更新频率为5-30秒。本技术利用无人飞机对设定的监测路段进行空中移动监测，以获取更大范围的路段能见度信息；地面和空中监测的能见度信息通过3G、4G或5G通讯技术，传输到交通监控中心的地理信息系统；地理信息系统汇总能见度信息后，进行能见度分析与交通安全预警；交通安全预警信息通过3G、4G、5G通讯技术，发送给路侧单元和显示屏，路侧单元则将能见度预警信息发送给车辆的车载单元，显示屏显示交通预警信息，提高高速公路团雾监测的时-空覆盖范围，以及交通安全预警的针对性。作为其中一个具体实施，所述的路侧监控系统还包括气象环境传感器，如风力传感器、日照传感器及温度传感器。通过对气象环境的感测，可对团雾的发生进行提前预警以加强对该处区域的重点观测，或者对消散时间做出预计，以为交通疏导提供理论支持。其中，所述的固定式能见度检测仪与所述的路侧单元相邻设置且直接通讯连接。以减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，其特征在于，包括无人机监控系统、路侧监控系统以及地理信息系统和预报系统，所述的无人机监控系统包括无人机、固定设置在无人机上的能见度检测仪和视频摄像机，以及用以与地理信息系统通讯的机载通讯模块；所述的路侧监控系统包括固定设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的固定式能见度检测仪，所述的预报系统包括与所述的地理信息系统通讯连接的路侧单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，其特征在于，包括无人机监控系统、路侧监控系统以及地理信息系统和预报系统，所述的无人机监控系统包括无人机、固定设置在无人机上的能见度检测仪和视频摄像机，以及用以与地理信息系统通讯的机载通讯模块；所述的路侧监控系统包括固定设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的固定式能见度检测仪，所述的预报系统包括与所述的地理信息系统通讯连接的路侧单元。2.如权利要求1所述的基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，其特征在于，所述的路侧监控系统还包括气象环境传感器。3.如权利要求1所述的基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，其特征在于，所述的预报系统还包括设置在预定路段一侧且与所述的地理信息系统通讯连接的显示屏。4.如权利要求1所述的基于无人飞机和车路协同的高速公路团雾预警系统，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：关志伟，刘晓锋，宋裕庆，肖金坚，杜峰，王龙志，陈强，高婷婷，成英，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：新型
国别省市：天津,12