用于公路养护管理全路线巡查监控预警方法、系统及设备与流程

本发明属于视频监控，具体涉及一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警方法、系统及设备。

背景技术：

1、当前已经在城市道路中通过设置监控摄像头来获取道路交通情况，但高速公路具有车速快、路段长等特点，为较好的对行驶路段进行监控，为此现有技术中提出了如下监控方案，如中国专利文件cn113206979a公开了一种高速公路巡逻机器人，该机器人装配有监控摄像头，在将该机器人安装在高速公路的护栏上后，通过驱动轮组件控制机器人在护栏内侧行走，实现了监控地点的动态移动，从而可以根据需要变更高速公路中的监测点；又例如中国专利文件cn117440130a公开了一种高速公路巡检系统，该系统通过巡检机器人、无人机或选件车等获取监控视频，通过5g网络传输并在监控大屏等接收设备中实时显示，从而大大提高了巡检力度。

2、然而，上述两种方案的巡检设备均只有视频监控功能，那么在判断是否出现交通拥堵时，只有通过巡逻设备回传的监控视频图像并辅以人工进行处理，并且在确定存在交通拥堵后，还需要人工远程控制巡检机器人移动以确定拥堵发生点及原因，基于上述描述，现有技术中的巡检机器人还存在使用不便的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警方法、系统及设备，以解决现有技术中的巡检机器人还存在使用不便的问题。

2、为了达到上述的发明目的，本发明提出一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警方法，包括：

3、固定点位的采集终端和间隔布设于高速公路上的预警设备，采集终端和预警设备调整自身位置以获得最佳监控画面；

4、在预警设备处于第一状态下，以第一帧率录制道路视频并上传，同时检测经过车辆的行驶速度，当检测到连续多台车辆的所述行驶速度小于第一阈值时，预警设备将自身切换为第二状态，定义自身为第一设备，所述第一设备在所述第二状态下以第二帧率录制所述道路视频，所述第一帧率小于所述第二帧率；

5、将所述第一设备在第一方向且位置相邻的预警设备定义为第二设备，所述第一方向为高速公路的行驶方向；

6、若所述第二设备处于所述第一状态，则获取所述第一设备和所述第二设备的之间的相隔距离，若所述相隔距离小于第二阈值，则控制所述第一设备朝向所述第一方向移动，否则控制所述第一设备和所述第二设备朝向彼此移动；

7、基于所述第一设备或所述第二设备定位目标位置，所述目标位置为拥堵起点；

8、分析所述目标位置的所述最佳监控画面，以识别拥堵原因。

9、进一步地，获取车辆的所述行驶速度包括以下步骤：

10、获取所述最佳监控画面中的亮度，若所述亮度大于等于第三阈值，则使用车辆追踪算法获取所述最佳监控画面中的车辆位置及车辆信息，将所述最佳监控画面拆分为多个第一子区域，在所述第一子区域中设置定位区域，定位车辆出现在所述定位区域的第一时间点；

11、若所述亮度小于所述第三阈值，设置多种灰度等级，每种所述灰度等级对应一种灰度范围，根据所述第一子区域的灰度平均值为所述第一子区域分配所述灰度等级，定义所述最佳监控画面中所述灰度等级出现预定顺序变化的所述第一子区域为关注区域，若所述关注区域在所述最佳监控画面中自右向左依次出现，则分析所述关注区域以获取其中包含的所述车辆信息，同时获取车辆出现在所述定位区域中的所述第一时间点；

12、基于雷达获取在车辆经过预警设备时的所述行驶速度和第二时间点，将所述第一时间点与所述第二时间点匹配，以将所述车辆信息和所述行驶速度匹配。

13、进一步地，识别拥堵原因包括以下步骤：

14、将所述最佳监控画面投影至平面中，获得道路平面图，预警设备基于预设特征点抓取车辆的移动轨迹并映射在所述道路平面图中，在所述道路平面图中建立坐标系，并将所述道路平面图切割为多个第二子区域；

15、基于第一公式生成第n个所述第二子区域的方向向量，所述第一公式为：，其中，为所述预设特征点在第n个所述第二子区域中最后一次出现时的坐标，为所述预设特征点在第n个所述第二子区域中首次出现时的坐标；

16、在所述道路平面图中沿所述第一方向设定参考向量，计算所述方向向量与所述参考向量之间的夹角，若所述夹角大于预设数值，则将所述方向向量标记为避让向量，计算针对同一车辆所述避让向量数量和所述方向向量数量的比值，将所述比值作为偏移量，若所述偏移量大于第四阈值，则定义为避让车辆，若所述避让车辆数量大于第五阈值，则认为拥堵原因为障碍物拥堵，否则为幽灵拥堵。

17、进一步地，若存在所述第一子区域的所述灰度等级升高且不再变化时，将其定义为违停区域，分析所述违停区域以获取其中包含的所述车辆信息，上传所述车辆信息并发出违停警告。

18、进一步地，获得所述最佳监控画面包括以下步骤：

19、获得不包含车辆的目标图像，设置像素范围，将所述目标图像中像素值位于所述像素范围的像素点定义为路面像素点，基于所述路面像素点识别道路轮廓，将位于所述道路轮廓内的所有像素点定义为道路像素点；

20、将所述目标图像沿横向拆分为多个第三子区域，基于第二公式计算当前拍摄视角的评价值，所述第二公式为：，其中，m为所述第三子区域的数量，和分别为第m个所述第三子区域中像素点的总数量和所述道路像素点的数量，在水平平面内转动预警设备，获得新的拍摄视角，继续通过所述第二公式获得新拍摄视角的所述评价值，重复本步骤，直至转动次数达到预定次数，将预警设备转动至所述评价值最高时对应的拍摄视角，定义为第一拍摄视角；

21、预警设备在所述第一拍摄视角下，在竖向平面内转动，并基于所述第二公式获得多个拍摄视角的所述评价值，将所述评价值最接近临界数值的拍摄视角定义为所述最佳监控画面。

22、进一步地，在所述第一状态下，预警设备每间隔第一时间以所述第二帧率录制所述道路视频，定义为样本视频，从所述样本视频中获取所述目标图像。

23、进一步地，将所述道路视频上传包括以下步骤：

24、为每台预警设备沿所述第一方向编号，每当预警设备内录制的所述道路视频到达第一时长，将所述道路视频上传，当编号为k的预警设备上传完成后，记录传输时长，编号为k+1的预警设备在经过延迟时间后开始上传所述道路视频，所述延迟时间基于第三公式计算，所述第三公式为：，其中，是编号为k预警设备的所述第一时长，是编号为k预警设备的所述延迟时间。

25、本发明还提供了一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警系统，该系统用于实现上述所述的一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警方法，该系统包括：

26、调整模块，所述调整模块用于调整预警设备和采集终端位置以获得最佳监控画面；

27、侦测模块，在预警设备处于第一状态下，以第一帧率录制道路视频并上传，同时检测经过车辆的行驶速度，当检测到连续多台车辆的所述行驶速度小于第一阈值时，预警设备将自身切换为第二状态，定义自身为第一设备，所述第一设备在所述第二状态下以第二帧率录制所述道路视频，所述第一帧率小于所述第二帧率；

28、移动模块，将所述第一设备在第一方向且位置相邻的预警设备定义为第二设备，所述第一方向为高速公路的行驶方向，若所述第二设备处于所述第一状态，则获取所述第一设备和所述第二设备的之间的相隔距离，若所述相隔距离小于第二阈值，则控制所述第一设备朝向所述第一方向移动，否则控制所述第一设备和所述第二设备朝向彼此移动；

29、分析模块，基于所述第一设备或所述第二设备定位目标位置，所述目标位置为拥堵起点，分析所述目标位置的所述最佳监控画面，以识别拥堵原因。

30、本发明还提供了一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警装置，该系统用于实现上述所述的一种用于公路养护管理全路线巡查监控预警方法，该装置包括：

31、动力系统，所述动力系统包括风力叶片轮、行进驱动轮一体装置、蓄电池和太阳能电池板，太阳能电池板和风力叶片轮通过太阳能和风能向蓄电池充电，蓄电池用于向行进驱动轮一体装置供电，预警设备通过行进驱动轮一体装置进行移动；

32、雷达系统，用于对车速进行采集；

33、摄录系统，包括高清红外摄像头和录音机，高清红外摄像头用于录制并生成道路视频，录音机用于录制道路视频中的声音；

34、感应系统，包括温度传感器和振动传动器，温度传感器用于检测道路环境温度，振动传感器用于检测道路震动；

35、传输系统，包括5g传输芯片和无线网络传输芯片，通过5g传输芯片和无线网络传输芯将所述道路视频进行上传；

36、灯光系统，包括黄色报警灯、红色警示灯和轮廓灯带；

37、语音系统，包括扬声器，通过扬声器对外播放语音和警告；

38、遥控系统，用于远程控制预警设备。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

40、本发明在公路两侧（中间）护栏上设置可以行进巡逻的智能终端设备，智能终端设备具有数据采集、传输、监测、灯光警示、广播、语音对讲等功能的。并且自带太阳能板、小型风电机、行走驱动等系统，在隧道、桥梁、高边坡、急弯、视距不良、易受雨雪天气影响等重点路段，设置固定点位的影像、环境变化、地形地貌、路况实时等数据监测感应设备采集端，通过可行进的采集设备和各固定点位的采集终端，本发明可实现对公路全线全方位进行监测管理，把涉及的路况实时变化、天气环境影响、行驶安全状态、隧道、桥梁、高边坡、急弯等变形变化使用状态等管理数据及时采集、整理、传输给监测指挥管理平台，公路各级养护和安全管理职能部门可以通过网络实时对公路管理各项在线监测数据、影像的查看。

41、本发明首先在高速公路上间隔布设多个预警设备，并在预警设备中安装测速装置，从而在多个地点实现对车辆速度测量，在此基础上，若预警设备检测到多台车辆的行驶速度过小，则认为发生了拥堵；为了快速获取拥堵发生地点画面，本发明还根据实际情况确定只移动第一设备来确定拥堵地点，还是同时移动第一设备和第二设备来确定拥堵地点，如此在无须人工操作的情况下，预警装置也可以自动向拥堵地点的方向移动，并确定拥堵原因，从而大大提升了预警设备的使用便利性。