一种公路智能监管系统的制作方法

本发明涉及交通控制，尤其涉及一种公路智能监管系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速，道路交通问题日益严重，如交通拥堵、交通事故、违规驾驶等问题频发。传统的公路监管方式主要依赖于人工巡逻和监控设备，不仅效率低下，而且无法实时处理突发情况。因此，如何提高公路监管的效率和准确性，减少交通事故，保障道路交通安全，成为了当前亟待解决的问题。

2、中国专利公开号：cn104269051a公开了一种高速公路监控管理系统，它包括监控中心、信息采集系统和信息发布与控制系统，信息采集系统包括信息采集及监控系统、交通事件自动检测系统和视频监控系统，信息发布与控制系统包括交通控制系统和交通诱导系统；信息采集及监控系统、交通事件自动检测系统、视频监控系统、交通控制系统和交通诱导系统分别与监控中心连接。本发明不仅能改善高峰期间车辆行驶的平均速度，增加高峰期间的交通量，减少交通堵塞程度和车辆延滞时间，同时也能大大减少交通事故和保证交通安全，节约燃料和减少车辆的磨损，缩短运输时间，减少污染，发挥高速公路快速、安全、舒适和高效率的功能，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益；由此可见，该方案在对公路进行监管时，仅针对车流量与环境因素进行分析，在对高海拔地区公路进行管理时，存在公路的监控管理效率低、交通安全性低的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种公路智能监管系统，用以克服现有技术中公路的监控管理效率低、交通安全性低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种公路智能监管系统，所述系统包括，数据采集模块，用以采集车辆信息、道路信息与环境信息；

3、流量分析模块，用以根据流量监测周期内采集的车辆信息与道路信息对车流量进行分析，还用以根据流量监测周期内采集的各路段的上坡坡度与海拔高度对车流量的分析过程进行优化；

4、流量预测模块，用以根据流量监测周期内车流量的分析结果与车辆数量的历史数据对下一流量监测周期的车辆数量进行预测；

5、公路监测模块，用以对事故监测周期内各路段的平均车速进行监测，并根据监测结果对各路段进行事故风险分析，还用以根据事故监测周期内采集的降水量对各路段事故风险分析的过程进行优化；

6、公路管理模块，用以根据流量监测周期内各路段车辆数量的预测结果与各路段事故风险分析结果对各路段的事故风险预警与下一监测周期各线路的限速进行管理；

7、管理更新模块，用以根据管理周期内各线路事故风险预警的结果对下一管理周期各线路限速的管理过程进行更新。

8、进一步地，所述流量分析模块设有速度分析单元，所述速度分析单元用以将流量监测周期内采集的各路段的平均车速与预设车速进行比对，并根据比对结果对各路段车速的异常性进行分析，其中：

9、当vi≤v0时，所述速度分析单元判定第i路段的车速异常；

10、当vi＞v0时，所述速度分析单元判定第i路段的车速正常；

11、其中，vi为第i路段的平均车速，v0为预设车速。

12、进一步地，所述流量分析模块设有流量分析单元，所述流量分析单元用以根据流量监测周期内各路段车速异常性的分析结果与各路段车辆数量对车流量的异常性进行分析，其中：

13、当第i路段的车速正常时，若mi≤m0，所述流量分析单元判定当前流量监测周期第i路段的车流量正常；若mi＞m0，所述流量分析单元判定当前流量监测周期第i路段的车流量异常；

14、当第i路段的车速异常时，若mi≤m0×[1-sin(v0-v1)/(v0+vi)]，所述流量分析单元判定当前流量监测周期第i路段的车流量正常；若mi＞m0×[1-sin(v0-v1)/(v0+vi)]，所述流量分析单元判定当前流量监测周期第i路段的车流量异常；

15、其中，mi=(m1i+m2i)/2，mi为流量监测周期内第i路段的车辆数量，m1i为流量监测周期内进入第i路段车辆的数量，m2i为流量监测周期内离开第i路段车辆的数量，m0为预设车辆数量。

16、进一步地，所述流量分析单元设有调整单元，所述调整单元将采集的各路段的上坡坡度θi0与预设角度θ1进行比对，并根据比对结果对各路段车速异常性的分析过程进行调整，其中：

17、当θi0≤θ1时，所述调整单元判定第i路段的上坡坡度角正常，不进行调整；

18、当θi0＞θ1时，所述调整单元判定第i路段的上坡坡度角异常，并对各路段车速异常性的分析过程进行调整，将调整后的预设车速设为v0’，设定v0’=v0×cos{(π/2)×[(θi0-θ1)/(θi0+θ1)]0.5}。

19、进一步地，所述流量分析模块设有优化单元，所述优化单元用以将采集的各路段的海拔高度hi0与预设高度h1进行比对，并根据比对结果对各路段车速异常性的分析过程的调整过程进行优化，其中：

20、当hi0≤h1时，所述优化单元判定第i路段的海拔高度正常，不进行优化；

21、当hi0＞h1时，所述优化单元判定第i路段的海拔高度异常，并对各路段车速异常性的分析过程的调整过程进行优化，将优化后的预设角度设为θ1’，设定θ1’=θ1×{1-(π/2)×arctan[sin(hi0-h1)/(hi0+h1)]}。

22、进一步地，所述流量预测模块根据流量监测周期内各路段车流量异常性的分析结果与各路段车辆数量的历史数据对下一流量监测周期各路段的车辆数量进行预测，其中：

23、当第i路段的车流量正常时，所述流量预测模块将下一流量监测周期第i路段车辆数量的预测值设为q1i，设定q1i=z1×ni+z2×mi；

24、当第i路段的车流量异常时，所述流量预测模块将下一流量监测周期第i路段车辆数量的预测值设为q2i，设定q2i=z3×ni+z4×mi；

25、其中，ni为第i路段在当前流量监测周期对应的历史车辆数量数据的平均值，z1为第一权重，z2为第二权重，z3为第三权重，z4为第四权重。

26、进一步地，所述公路监测模块设有监测单元，所述监测单元用以将事故监测周期内各线路各路段的平均车速vi与预设速度v0进行比对，并根据比对结果对各路段进行事故风险分析，其中：

27、当vi≤v0时，所述监测单元判定当前事故监测周期第i路段的平均车速异常，有事故风险；

28、当vi＞v0时，所述监测单元判定当前事故监测周期第i路段的平均车速正常，无事故风险；

29、所述公路监测模块还设有监测优化单元，所述监测优化单元用以将事故监测周期内采集的降水量d0与预设降水量d1进行比对，并根据比对结果对各路段事故风险分析的过程进行优化，其中：

30、当d0≤d1时，所述监测优化单元判定当前事故监测周期降水量正常，不进行优化；

31、当d0＞d1时，所述监测优化单元判定当前事故监测周期降水量异常，并对各路段事故风险分析的过程进行优化，将优化后的预设速度设为v0’，设定v0’=v0×{1-{exp{sin(d0-d1)×(π/2)/(d0+d1)}-1}/2}。

32、进一步地，所述公路管理模块设有第一管理单元，所述第一管理单元根据流量监测周期内各路段车辆数量的预测结果与各路段事故风险分析结果对各路段的事故预警进行分析，其中：

33、当qqi≤q0时，所述第一管理单元判定第i路段的车辆数量的预测值正常，若bi1/b0≤s，所述第一管理单元判定当前流量监测周期内第i路段事故风险低，不进行事故风险预警，若bi1/b0＞s，所述第一管理单元判定当前流量监测周期内第i路段事故风险高，并向用户进行第i路段事故风险预警；

34、当qqi＞q0时，所述第一管理单元判定第i路段的车辆数量的预测值异常，若bi1/b0≤s×[1-(qqi-q0)/(qqi+q0)]，所述第一管理单元判定当前流量监测周期内第i路段事故风险低，不进行事故风险预警，若bi1/b0＞s×[1-(qqi-q0)/(qqi+q0)]，所述第一管理单元判定当前流量监测周期内第i路段事故风险高，并向用户进行第i路段事故风险预警；

35、其中，qqi为第i路段车辆数量的预测值，q0为预设标准数量，bi1为流量监测周期内第i路段有事故风险的事故监测周期的数量，b0为流量监测周期内事故监测周期的数量。

36、进一步地，所述公路管理模块设有第二管理单元，所述第二管理单元根据各线路中各路段的事故风险预警结果与各路段车辆数量的预测值对下一流量监测周期各线路的限速进行管理，其中：

37、当uj/u0≤a时，所述第二管理单元判定第j线路的异常路段数量正常，若pj/u0≤β，所述第二管理单元将第j线路下一流量监测周期的限速上限设为rj1，设定rj1=rj0；若pj/u0＞β，所述第二管理单元将第j线路下一流量监测周期的限速上限设为rj2，设定rj2=rj0×[1-γ×(pj/u0-β)/(pj/u0+β)]；

38、当uj/u0＞a时，所述第二管理单元判定第j线路的异常路段数量异常，若pj/u0≤β，所述第二管理单元将第j线路下一流量监测周期的限速上限设为rj3，设定rj3=rj0×[1-α×(uj/u0-a)/(uj/u0+a)]；若pj/u0＞β，所述第二管理单元将第j线路下一流量监测周期的限速上限设为rj4，设定rj4=rj0×[1-α×(uj/u0-a)/(uj/u0+a)-γ×(pj/u0-β)/(pj/u0+β)]；

39、其中，uj为第j线路车辆数量预测值异常路段的数量，pj为第j线路在流量监测周期内进行事故风险预警的路段的数量，u0为各线路路段的预设数量，a为预设异常占比，rj0为第j线路的限速上限阈值，α为预设调节系数。

40、进一步地，所述管理更新模块将管理周期内各线路事故风险预警的结果对下一管理周期各线路限速的管理过程进行更新，其中：

41、当dj≤d0时，所述管理更新模块判定当前管理周期第j线路的事故风险预警数量正常，不进行更新；

42、当dj＞d0时，所述管理更新模块判定当前管理周期第j线路的事故风险预警数量异常，并对下一管理周期第j线路的限速管理过程进行更新，将更新后的预设标准数量设为q0’，设定q0’=q0×{1+[ln(dj-d0)/(dj+d0)+1]}；

43、其中，d0为预设异常数量。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述流量分析模块通过设置预设车速以提高各路段车速异常性分析的准确性，通过设置预设车辆数量以提高车流量异常性分析的准确性，通过设置预设角度以减少因上坡坡度过大对车速的影响，从而提高各路段车速异常性分析的准确性，进而提高车流量异常性分析的准确性，通过设置预设海拔高度以减少因海拔高度过高导致车量性能下降对车速的影响，从而提高各路段车速异常性分析的准确性，进而提高车流量异常性分析的准确性，从而提高各路段车辆数量预测值的准确性，所述流量预测模块通过对车流量的实时监测结果与历史数据设置不同权重以提高各路段车辆数量预测值的准确性，最终提高了公路的监管效率，减少了交通事故的发生率，所述公路监测模块通过设置预设速度以提高线路事故风险预警分析的准确性，进而提高了各线路的限速管理的准确性，通过设置预设降水量以减少因降水量过多对车速的影响，从而提高线路事故风险预警分析的准确性，进而提高了各线路的限速管理的准确性，所述公路管理模块通过设置预设标准数量与预设预警异常系数以提高线路事故风险预警分析的准确性，通过设置预设异常占比以提高下一流量监测周期各线路的限速管理的准确性，进而提高了公路的监管效率，减少了交通事故的发生率；所述管理更新模块通过设置预设异常数量以提高线路事故风险预警分析的准确性，进而提高了各线路的限速管理的准确性，进而提高了公路的监管效率，减少了交通事故的发生率。