交通安全預警系統上位機信息處理研究及設計

林秋梅

（廣東省廣播電視網絡股份有限公司江門新會分公司，廣東 江門 529100）

1 系統設計背景及意義

我國各方面的發展帶動著交通事業的建設。20世紀80年代，瀘嘉高速公路的建設，標志著我國高速公路建設的新起點，并在20世紀90年代進入高速發展階段。2000年，我國高速公路里程達16 000 km，躍進世界第三；2001年增長到19 000 km；2003年達29 700 km；2004年達34 200 km，躍進世界第二。可見，我國公路一直在迅速發展，為我國經濟、文化、政治的發展提供了良好的交通途徑，更好地服務于運輸、物流等行業，全面提高了國民的生活質量。

然而，道路在給人們帶來服務的同時，也存在著潛在危險。在公路成為日常交通途徑的情況下，道路的安全保障成為人們關注的焦點，建立完善的安全保障系統成為人們的迫切需求。公路上，中國尚未使用類似的交通預警系統。因此，設計交通安全預警系統具有重大的時代意義。工作人員可以通過控制中心掌握路面情況，一旦發生事故，即可清楚獲取出事車型、事發時間和事發現場的詳細信息，根據具體的信息采取最佳的處理方案，有效達到資源的合理利用，避免因不了解狀況而造成人力、財力的浪費，有利于避免公路因突發事故而導致的塞車情況，有利于達到安全預警的效果，降低公路上因事故造成的損失，保障人們的行駛安全。

2 上位機的總體設計

交通安全預警系統上位機負責接收路由轉發的信息，并對信息進行識別處理，分別進行出事車型和事故類型的識別，最終以文字和圖像的形式，直觀顯示在上位機界面上。上位機與下位機實現串口通信，不僅可接收下位機傳輸信息，還可傳輸信息到下位機。路由在信息傳輸的過程中承擔重要的作用，車載和上位機的信息傳輸依賴于路由轉發。上位機的界面設計主要由登錄窗口和系統窗口組成。登錄系統主窗口后，打開串口，上位機不斷接收路由發送的信息。上位機根據接收的信息進行有效處理，工作人員便可通過界面直觀查看文字和圖片顯示的路面情況。

系統的上位機是一個遠程無線數據采集與傳輸系統的上位機數據處理機顯示界面，能接收并存儲車載節點實時傳輸乘客發出的各種信息，配相應的顯示及告警功能，有數據（含實時時間）存儲功能。上位機通過近距離無線通信裝置（包括車載無線收發信裝置、公路信標點無線收發信裝置和相關傳感器等）和組網技術完成信息的采集，并對數據進行有效處理，輸出可靠的文字和圖片信息，融合近距離的無線通信、信息傳輸及存儲技術。

3 通信系統介紹

車載、路邊路由和協調器配有STR-30無線通信模塊，應用點對點無線通信，如圖1所示。三者組網成為完整的無線通信系統，實現無線遠程信息傳輸。STR-30無線傳輸模塊是系統實現無線通信功能的重要器件。

圖1 點對點無線通信

交通安全預警系統由終端（上位機）、路由（信標點）、車載和協調器組成[1]。上位機處理的數據將分為兩大部分：一部分是接收下位機傳輸的信息，另一部分是把信息傳送到下位機。車載與終端的通信需要通過路邊的路由轉發。例如，當發生突發事件的時候，車載可向最近的路邊信標點發送信息，該路邊信標點再把信息通過點對點組網的形式進行傳輸，通過其他的信標點轉發出去，最終將信息傳輸至終端，即車載向上位機發送信息的過程。上位機向車載傳輸信息的過程相同。上位機接收到路由轉發的路面信息后，立即自動返回信息，表示已成功接收路面信息。返回信息也要經過路由方可轉發至車載，如果車載接收到上位機的返回信息，則證明發送數據成功，否則發送失敗，車載會自動響起蜂鳴器，并顯示控制中心失去數據。當遇到這種情況時，車載需重新發送路面信息。交通安全預警系統終端和車載可暢通地進行通信，其中路邊信標點在信息傳輸的過程中起到至關重要的作用，可協助信息準確地轉發至車載或終端。簡化的通信系統框圖，如圖2所示。

圖2 簡化的通信系統

4 上位機的功能

交通安全預警系統上位機實現與下位機組成串口通信系統，可無線接收下位機遠程傳輸的信息，并對其進行數據處理和存儲，識別出車載傳輸的信息內容，分析出出事車輛的車型、事故類型和事故地點，并轉換成文字和圖片，直觀呈現路面的狀況，將相應警告顯示在上位機界面[2]。為了增強系統功能的全面性，交通安全預警系統不僅對道路信息進行實施監控，并根據實際情況對車內進行二氧化碳監測。一旦車內二氧化碳濃度超標，威脅車內人員的人身安全，車載自動向上位機報警，并顯示CO2濃度超標，要求車內人員停車處理。上位機接收車載傳輸的信息后，自動給予恢復，車載收到回復后不再重復發送，保證系統信息傳輸無丟失。上位機在系統中承擔著控制中心的作用。正常情況下，路邊路由的數目巨大，路由的質量和工作狀態關系到整個無線通信系統的質量。為了對路由進行有效管理，上位機設置檢查路由的功能，在控制中心便可獲知道路上路由的工作情況。上位機界面可顯示詳細可靠的事故信息，工作人員可根據具體的事故情況、車輛大小等進行應急處理，提高道路處理事故的效率，分析具體情況制訂合適的應急方案，節約人力、物力，保障道路快速恢復通車，防止擁塞，降低造成二次事故的機率。

4.1 上位機信息處理

上位機與下位機連接工作時，終端不斷接收信息，并對接收的信息進行立即處理和存儲。上位機信息的處理分為兩大部分，一部分是處理接收的信息，另一部分是處理發送的信息。上位機識別接收信息的信息類型后再進行相應的處理。終端不僅可接收下位機傳輸的信息，還可向下位機發送信息。下位機接收信息后，將立即執行相應的指令。

交通安全預警系統工作時，上位機將針對不同的信息類型進行不同的處理。終端接收的信息類型大致將分為3種[3]：（1）車載傳輸的路面信息；（2）車載傳輸的車內CO2嚴重超標信息，上位機顯示如圖3所示；（3）路由向終端報道傳輸的信息，如圖4所示。

圖3 上位機顯示車內CO2嚴重超標信息

圖4 上位機處理接收信息框圖

4.2 發送指令模塊

為了使上位機的功能更加智能化，交通安全預警系統的界面設計增加發送指令模塊，使上位機不僅能接收下位機傳送的信息，還可向下位機傳輸信息，可進行相互收發。發送指令模塊主要有4個按鍵構成。其中，3個按鍵的功能設置為當上位機接收到車載信息后可按下按鍵返回信息，讓車載得知發送信息成功。按鍵根據系統車型分為汽車信息、客車信息和貨車信息；第7個按鍵是“檢測路由”，工作人員按下這個按鍵，上位機立即向路邊路由發送信息，正常工作的路由收到指令后馬上返回信息，向上位機報道[4]。

5 結 論

交通安全預警系統上位機是結合公路實際情況，利用合適的CPU（或PC）和無線傳輸模塊，設計一個遠程無線信息采集與傳輸系統的上位機數據處理機顯示界面。上位機與下位機實現無線通信，能接收并存儲車載節點實時傳輸乘客發出的各種信息，配相應的顯示及告警功能，有數據（含實時時間）存儲功能，操作簡便。車載、路由和上位機構成的交通安全預警系統，支撐公路智能化治理，保障網絡的基礎和神經中樞。在先進的通信技術基礎上，運用多傳感器信息融合技術，研究如何利用自組織的無線傳感器網絡的多傳感器進行數據融合，研究如何利用高速的自組織無線傳感器網絡的多傳感器數據融合，實時檢測公路安全信息預警，建立和完善一個無線電子監控、無線通信技術支撐的全方位的路面事故檢測預警機制。交通安全預警系統最終實現組網，數據傳輸和存儲，達到實時監控路面情況的效果，完成預期的計劃。