一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，包括：高速公路的行驶车辆使用车载装置每隔t秒收集行驶数据并进行预处理；计算综合数据值并按照时间先后顺序依次存入团雾数据存储队列；综合数据值大于或等于阈值TH表示当前路段有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全，根据综合数据值得到团雾覆盖区域数据集合；起始基站构建拟合归一模型，将团雾覆盖区域数据集合输入到拟合归一模型得到团雾预警信息；起始基站将团雾预警信息发送给通讯基站，通讯基站将团雾预警信息发送给高速公路上的行驶车辆以及交通管理部门进行预警；本发明专利技术能够通过计算得到影响行车安全的团雾核心区域，并能有效解决高速公路团雾实时监测和安全预警问题。安全预警问题。安全预警问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法


[0001]本专利技术涉及计算机边缘计算领域，特别是涉及一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法。

技术介绍

[0002]近年来高速公路上出现团雾的频率越来越高，由团雾引发的交通事故也逐渐变多。当团雾突发引起外部环境变化时，驾驶员视野变狭窄，能见度降低，无法快速应对前方可能出现的各种突发情况，容易出现因为缺乏驾驶经验或者情绪紧张而出现不安全的驾驶行为，产生不良应激反应的几率增加；若驾驶员提前得到预警信息，则可以提前做好应对团雾的准备，这样将会极大的降低危险驾驶行为发生的概率，同时减少发生高速车祸的可能性；但现有的高速公路团雾预警方式不够灵活，无法针对团雾的突变性以及对团雾的范围进行有效判断，对高速上的车辆进行有效预警，从而无法有效的降低交通事故发生的概率。
[0003]公开号为CN102968904A，名称为一种高速公路团雾预警系统专利文献，通过使用高速公路团雾实时监测仪，对高速公路区段进行实时检测，使用GSM通讯模块判断能见度值是否小于报警阈值，当出现团雾时通过GSM网络发送实时预警信息至通讯基站及中心控制室，通讯基站再通过手机短信发送预警信息至预警区域。该专利技术公开数据传输较快且数据稳定性较高，可以起到一定的团雾预警作用，但是无法对团雾的范围进行有效判断，且监测仪可监测范围有限，若团雾完全覆盖检测仪，则不能对团雾的精确路段进行有效监测，从而无法发布准确的团雾预警信息。
[0004]公开号为CN104700629A，名称为一种高速公路团雾的监测预警系统及方法，通过使用能见度检测单元、传感器模块、信息处理模块、数据存储模块、GPRS数据传输模块、本地显示模块、语音报警器和远程上位机组成的团雾监测预警系统对高速公路团雾进行监测预警，该专利技术公开使用的设备成本低廉，布设灵活，维护较为方便，可以广泛应用于高速公路沿线区域，但是监测数据的传输较慢，并且预警信息发布渠道较为狭窄，并且不能实时对团雾进行监测和判断团雾所覆盖的具体范围，时效性较差。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，该方法包括：S1.高速公路的行驶车辆使用车载装置每隔t秒收集行驶数据，并对所述行驶数据进行预处理；S2.根据所述行驶数据计算得到综合数据值，创建团雾数据存储队列，将所述综合数据值按照时间先后顺序依次存入所述团雾数据存储队列中；S3.遍历所述团雾数据存储队列中的综合数据值，判断所述综合数据值是否小于阈值TH，若是，表示当前路段无团雾覆盖或者覆盖的团雾不影响行车安全；若否，则表示当前路段有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全，根据所述综合数据值得到团雾覆盖区域数
据集合；S4.起始基站构建拟合归一模型，将所述团雾覆盖区域数据集合输入到所述拟合归一模型得到团雾预警信息；S5.起始基站将所述团雾预警信息发送给通讯基站，所述通讯基站将所述团雾预警信息发送给高速公路上的行驶车辆以及交通管理部门进行预警；所述起始基站为第一个接收到综合数据值的基站；所述通讯基站为起始基站的前一个基站，负责进行通讯和发送预警信息。
[0006]进一步的，所述车载装置包括：气象传感器、GPRS模块、数据计算传输模块和数据存储模块；所述行驶数据包括：大气湿度、温度、PM2.5浓度、PM10浓度和位置信息；所述基站配备一个拥有计算和缓存功能的边缘服务器，基站服务覆盖范围的直径为N，N的大小为1km；所述预处理指对行驶数据进行清洗处理，包括：检查数据一致性、去除无效值和缺失值。
[0007]进一步的，所述S2，包括：S21.对PM2.5浓度和PM10浓度进行归一化，得到归一化后的PM2.5浓度FD
M
和归一化后的PM10浓度FO
N
；S22. 计算综合数据值SD，所述综合数据值SD的计算公式如下所示：；
[0008]其中，w1，w2表示综合权值，ρ(k)表示k时刻的大气湿度，T(k)表示k时刻的温度，T
C
表示昼夜温差；S23.创建团雾数据存储队列G
i
，将行驶车辆Car
i
的综合数据值按照时间先后顺序依次存储到团雾数据存储队列G
i
中，所述Car
i
表示序号为i的行驶车辆，G
i
表示序号为i的行驶车辆的团雾数据存储队列，i为大于或等于1的正整数。
[0009]进一步的，所述S3，包括：S31.当行驶车辆Car
i
行驶到基站服务覆盖范围内时，依次遍历所述行驶车辆Car
i
的团雾数据存储队列G
i
中的综合数据值，判断所述综合数据值是否小于阈值TH，若是，表示所述行驶车辆Car
i
经过的位置没有团雾覆盖或者覆盖的团雾不影响行车安全；若否，则表示所述行驶车辆Car
i
经过位置有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全，所述阈值TH大小为1；S32.找出所述团雾数据存储队列G
i
中第一个大于或等于阈值TH的综合数据值，将所述综合数据值标记为起始综合数据值，并记录所述起始综合数据值对应的时刻c的位置坐标Local
c
及c
‑
t时刻的位置坐标Local
c
‑
t
，得到所述行驶车辆Car
i
的团雾起始区域Local
start,i
=[Local
c
‑
t
, Local
c
]，所述团雾起始区域表示团雾从无到有，将所述起始综合数据值和团雾起始区域上传到起始基站；S33.继续遍历所述团雾数据存储队列G
i
，找到所述团雾数据存储队列G
i
中大于或等于阈值TH后第一次小于或等于阈值TH的综合数据值，将所述综合数据值标记为结束综合
数据值，记录所述结束综合数据值对应时刻m的位置坐标Local
m
及m
‑
t时刻的位置坐标Local
m
‑
t
，得到所述行驶车辆Car
i
的团雾结束区域Local
end,i
=[Local
m
‑
t
, Local
m
]，所述团雾结束区域表示团雾从有到无；S34.判断所述结束综合数据值对应的邻近基站是否为起始基站，若是，将所述结束综合数据值和团雾结束区域上传到起始基站；若否，则表示当前团雾结束位置不在起始基站服务覆盖范围内，而在行驶车辆Car
i
的邻近基站服务覆盖范围内，此时将所述结束综合数据值和团雾结束区域上传到邻近基站，邻近基站再将所述团雾结束区域共享到起始基站上，所述邻近基站为行驶方向上距离行驶车辆最近的基站；S35.起始基站得到所述行驶车辆Car
i
的团雾覆盖区域数据Cdata
i
，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，其特征在于，包括：S1.高速公路的行驶车辆使用车载装置每隔t秒收集行驶数据，并对所述行驶数据进行预处理；S2.根据所述行驶数据计算得到综合数据值，创建团雾数据存储队列，将所述综合数据值按照时间先后顺序依次存入所述团雾数据存储队列中；S3.遍历所述团雾数据存储队列中的综合数据值，判断所述综合数据值是否小于阈值TH，若是，表示当前路段无团雾覆盖或者覆盖的团雾不影响行车安全；若否，则表示当前路段有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全，根据所述综合数据值得到团雾覆盖区域数据集合；S4.起始基站构建拟合归一模型，将所述团雾覆盖区域数据集合输入到所述拟合归一模型得到团雾预警信息；S5.起始基站将所述团雾预警信息发送给通讯基站，所述通讯基站将所述团雾预警信息发送给高速公路上的行驶车辆以及交通管理部门进行预警；所述起始基站为第一个接收到综合数据值的基站；所述通讯基站为起始基站的前一个基站，负责进行通讯和发送预警信息。2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，其特征在于，所述车载装置包括：气象传感器、GPRS模块、数据计算传输模块和数据存储模块；所述行驶数据包括：大气湿度、温度、PM2.5浓度、PM10浓度和位置信息；所述基站配备一个拥有计算和缓存功能的边缘服务器，基站服务覆盖范围的直径为N，N的大小为1km；所述预处理指对行驶数据进行清洗处理，包括：检查数据一致性、去除无效值和缺失值。3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，其特征在于，所述S2，包括：S21.对PM2.5浓度和PM10浓度进行归一化，得到归一化后的PM2.5浓度FD
M
和归一化后的PM10浓度FO
N
；S22. 计算综合数据值SD，所述综合数据值SD的计算公式如下所示：；其中，w1，w2表示综合权值，ρ(k)表示k时刻的大气湿度，T(k)表示k时刻的温度，T
C
表示昼夜温差；S23.创建团雾数据存储队列G
i
，将行驶车辆Car
i
的综合数据值按照时间先后顺序依次存储到所述团雾数据存储队列G
i
中，所述Car
i
表示序号为i的行驶车辆，G
i
表示序号为i的行驶车辆的团雾数据存储队列，i为大于或等于1的正整数。4.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，其特征在于，所述S3，包括：S31.当行驶车辆Car
i
行驶到基站服务覆盖范围内时，依次遍历所述行驶车辆Car
i
的团雾数据存储队列G
i
中的综合数据值，判断所述综合数据值是否小于阈值TH，若是，表示所述
行驶车辆Car
i
经过的位置没有团雾覆盖或者覆盖的团雾不影响行车安全；若否，则表示所述行驶车辆Car
i
经过位置有团雾覆盖且覆盖的团雾影响行车安全，所述阈值TH大小为1；S32.找出所述团雾数据存储队列G
i
中第一个大于或等于阈值TH的综合数据值，将所述综合数据值标记为起始综合数据值，并记录所述起始综合数据值对应的时刻c的位置坐标Local
c
及c
‑
t时刻的位置坐标Local
c
‑
t
，得到所述行驶车辆Car
i
的团雾起始区域Local
start,i
=[Local
c
‑
t
, Local
c
]，所述团雾起始区域表示团雾从无到有，将所述起始综合数据值和团雾起始区域上传到起始基站；S33.继续遍历所述团雾数据存储队列G
i
，找到所述团雾数据存储队列G
i
中大于或等于阈值TH后第一次小于或等于阈值TH的综合数据值，将所述综合数据值标记为结束综合数据值，记录所述结束综合数据值对应时刻m的位置坐标Local
m
及m
‑
t时刻的位置坐标Local
m
‑
t
，得到所述行驶车辆Car
i
的团雾结束区域Local
end,i
=[Local
m
‑
t
, Local
m
]，所述团雾结束区域表示团雾从有到无；S34.判断所述结束综合数据值对应的邻近基站是否为起始基站，若是，将所述结束综合数据值和团雾结束区域上传到起始基站；若否，则表示当前团雾结束位置不在起始基站服务覆盖范围内，而在行驶车辆Car
i
的邻近基站服务覆盖范围内，此时将所述结束综合数据值和团雾结束区域上传到邻近基站，邻近基站再将所述团雾结束区域共享到起始基站上，所述邻近基站为行驶方向上距离行驶车辆最近的基站；S35.起始基站得到所述行驶车辆Car
i
的团雾覆盖区域数据Cdata
i
，所述团雾覆盖区域数据Cdata
i
包括：团雾起始区域Local
start,i
和团雾结束区域Local
end,i
。5. 如权利要求4所述的一种基于边缘计算的高速公路团雾预警方法，其特征在于，还包括：对正向车道上的所有行驶车辆Car
i
（0<i<n）都进行S3的步骤，则正向车道的起始基站得到团雾正向起始区域集合Local
start
={ Local
start,1
, Local
start,2
,
…
, Local
start,n
}和团雾正向结束区域集合Local
end
={ Local
end,1
, Local
end,2
,
…
, Local
end,n
}；对反向车道上的所有行驶车辆Car
i'
（0<i<n）都进行S3的步骤，则反向车道的起始基站得到团雾反向起始区域集合Local
start'
={ Local
start,1'
, Local
start,2'
,
…
,Local
start,n'
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玲蒙，马勇，邹健，张林，马菁，赵从俊，刘驰，马慧生，钱辉，牛新征，周新宇，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：