一种公路交通工程施工用预警监控系统及装置的制作方法

本发明属于公路交通预警，具体涉及一种公路交通工程施工用预警监控系统及装置。

背景技术：

1、公路是现代术语，是可以行驶汽车的公用之路，汽车、单车、人力车、马等众多交通工具及行人都可以走。随着社会的发展，公路交通也越来越发达，但是公路交通网使用的过程中需要保养，从而使得道路的使用寿命能够不断的延长，在公路交通工程施工时，为了避免行人和车辆影响施工的正常进行，同时避免行人和车辆误入施工地造成危险，一般会在施工位置的四周放置预警监控装置。

2、在公开号为cn115376293a的中国专利中，提到了是一种用于施工工程监控预警的方法及系统，由基础数据库、现场传感器、施工过程控制和用户使用平台组成，施工过程控制包括预警规则及对应措施系统、运行数据采集及传输系统和信息总览系统，基础数据库与预警规则及对应措施系统无线通信连接；用户使用平台包括预警设置模块、运行采集模块和过程监控模块，预警规则及对应措施系统和预警设置模块无线通信连接，运行数据采集及传输系统和运行采集模块无线通信连接；预警设置模块和运行采集模块均与信息总览系统无线通信连接，信息总览系统和过程监控模块无线通信连；本发明能够实时监测左右线的状态，重点关注六个参数，超出阈值进行分级报警，并给出建议措施，尽管上述方案有益效果诸多，但是该方案中对于现场交通状态实时采集、分析和预测存在局限性，无法实时根据周边交通状况来实时调节，从而难以及时处理和应对突发事件。

3、对此，发明人提出一种公路交通工程施工用预警监控系统及装置，用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种公路交通工程施工用预警监控系统及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种公路交通工程施工用预警监控系统，包括：

4、智能预测分析模块，收集历史交通数据、天气数据、施工计划信息，并存储在数据库中，利用机器学习算法对历史数据进行分析，预测未来交通流量、拥堵情况和施工影响；根据预测结果生成相应的预警信息，如交通管制建议、施工时段推荐；

5、人工智能视频分析模块，在施工现场周围部署监控摄像头阵列，用于实时拍摄交通情况、施工进度以及周边环境，采用深度学习算法对实时视频流进行分析，识别交通违法行为、事故状况以及行人和车辆的异常行为，根据视频分析结果，生成异常事件报警信息；

6、无人机巡检模块，搭载高清摄像头、气象传感器设备的无人机，用于空中巡视施工现场及周边道路，将无人机拍摄到的视频实时传输到监控中心，供监控人员进行观察和分析；

7、飞行路径规划模块，基于预设的巡检任务和实时交通情况，自动规划无人机的飞行路径，确保对关键区域的全面覆盖；

8、数据集成分析模块，整合来自智能预测分析模块、人工智能视频分析模块和无人机巡检模块的数据，并将其发送至综合分析系统，对来自各个模块的数据进行综合分析，结合智能预测结果和实时视频分析结果，生成综合的交通预警信息，并提供相应的决策建议；

9、用户界面和交互平台，提供交互界面给监控人员，显示实时交通情况、预警信息以及无人机巡检视频内容，同时为驾驶员和行人提供移动应用程序，实时显示交通情况、施工预警信息，同时接收实时建议和路线规划。

10、优选的，所述机器学习算法具体为时间序列分析：

11、yt＝c+φ1yt-1+θ1εt-1+θ2εt-2+...+θpεt-p+εt

12、其中yt是时间t的交通流量；

13、c是常数项；

14、φ1是自回归系数，表示上一个时间点的交通流量对当前交通流量的影响；

15、θ1,θ2,...,θp是移动平均系数，表示过去p个时间点的误差对当前交通流量的影响；

16、∈t是白噪声项。

17、优选的，所述深度学习算法为faster r-cnn

18、cnn特征提取器：

19、假设输入图像为i，经过卷积神经网络提取的特征表示为f(i)；

20、region proposal network(rpn)：

21、对于每个位置(x,y)和每个锚框k，rpn通过一个局部滑动窗口对f(i)进行特征提取，然后分别计算锚框是否包含目标的置信度p(obj∣x,y,k)和修正边界框的偏移量δ(x,y,k)；

22、置信度和边界框偏移量可由两个子网络计算得到；

23、分类器和边界框回归器：

24、对于通过rpn提议的每个候选区域ri，通过roi池化将其映射到固定大小的特征图；

25、对每个roi，采用两个全连接层分别进行目标分类和边界框回归，分别计算分类概率p(class∣ri)和边界框偏移量δri。

26、优选的，所述决策建议包括交通管制建议：基于智能预测模块对未来交通流量、拥堵情况的预测结果，结合实时视频分析模块对当前交通状态的监测，提出交通管制的建议；

27、施工调整建议：根据智能预测模块对施工影响的预测结果，以及实时视频分析模块对施工现场周围交通状况的监测，提出施工调整的建议；

28、应急救援指引：根据实时视频分析模块对交通事故或异常行为的检测结果，结合智能预测模块对交通事故风险的预测，提供应急救援的指引；

29、路线规划建议：根据智能预测模块对交通流量和拥堵情况的预测，以及实时视频分析模块对路段实时情况的监测，提供路线规划的建议；

30、预警信息发布建议：将综合的交通预警信息及决策建议发布给相关部门、驾驶员和行人。

31、优选的，所述飞行路径规划模块包括栅格化地图，将巡检区域划分为网格或栅格，形成栅格化地，每个栅格代表一个巡检点或一个巡检区域；

32、路径搜索，利用搜索算法如a*算法，从起始点出发，搜索到达所有目标栅格的最短路径；

33、路径优化，对搜索到的路径进行优化，提供优化策略，以提高巡检效率和节约飞行时间；

34、飞行高度和速度规划，根据巡检任务的具体要求和地形条件，规划无人机的飞行高度和速度；飞行高度会受到地形高度、障碍物高度和飞行器的最大高度限制；而飞行速度则受到航程距离和时间要求因素影响；

35、安全考虑，在路径规划过程中，考虑安全因素，包括飞行器与障碍物的安全距离、飞行器之间的最小间距、飞行器的最大俯仰角和偏航角，以确保飞行器在巡检过程中不会发生碰撞或意外情况；

36、实时调整和重新规划，在飞行过程中，根据实时获取的数据和环境情况，可以对飞行路径进行实时调整和重新规划。

37、优选的，所述优化策略包括：

38、路径平滑化，通过消除路径中的一些急转弯，使路径更加平滑；

39、路径分段，将路径分为多个段落，并对每个段落进行独立的优化，以提高飞行效率；

40、避障处理：在路径规划过程中考虑避障，避免与障碍物发生碰撞。

41、优选的，所述异常事件报警信息包括交通事故预警和施工区域违规行为预警。

42、一种公路交通工程施工用预警监控装置，包括：

43、智能预测分析装置，用于收集历史交通数据、天气数据、施工计划信息，并存储在数据库中，利用机器学习算法对历史数据进行分析，预测未来交通流量、拥堵情况和施工影响；根据预测结果生成相应的预警信息，如交通管制建议、施工时段推荐；

44、人工智能视频分析装置，在施工现场周围部署监控摄像头阵列，用于实时拍摄交通情况、施工进度以及周边环境，采用深度学习算法对实时视频流进行分析，识别交通违法行为、事故状况以及行人和车辆的异常行为，根据视频分析结果，生成异常事件报警信息；

45、无人机巡检装置，搭载高清摄像头、气象传感器设备的无人机，用于空中巡视施工现场及周边道路，将无人机拍摄到的视频实时传输到监控中心，供监控人员进行观察和分析；

46、飞行路径规划装置，基于预设的巡检任务和实时交通情况，自动规划无人机的飞行路径，确保对关键区域的全面覆盖；

47、数据集成分析装置，整合来自智能预测分析模块、人工智能视频分析模块和无人机巡检模块的数据，并将其发送至综合分析系统，对来自各个模块的数据进行综合分析，结合智能预测结果和实时视频分析结果，生成综合的交通预警信息，并提供相应的决策建议；

48、用户界面和交互平台，提供交互界面给监控人员，显示实时交通情况、预警信息以及无人机巡检视频内容，同时为驾驶员和行人提供移动应用程序，实时显示交通情况、施工预警信息，同时接收实时建议和路线规划。

49、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

50、(1)本发明通过智能预测分析模块和人工智能视频分析模块，系统能够及时发现交通拥堵、事故等潜在风险，提前预警施工人员，有助于避免交通事故的发生，提高施工安全性，通过智能预测分析模块对未来交通流量、拥堵情况的预测，结合无人机巡检系统的飞行路径规划，能够优化施工计划，避开交通高峰期或拥堵路段，提高施工效率，减少施工时间和成本。

51、(2)本发明中系统能够及时发现施工现场周围的交通状况，并根据预警信息提前采取交通管制措施或调整施工计划，减少施工对周边交通的影响，缓解交通拥堵，提高交通通行效率，通过实时视频分析模块和无人机巡检系统，系统能够实时监测施工现场和周边交通状况，及时发现交通违法行为、事故等异常情况，增强监控能力，有助于及时处理和应对突发事件，系统能够为管理部门提供准确的交通数据和预警信息，有助于管理部门制定科学合理的交通管制措施和施工计划，提升决策水平和应对能力。