智慧公路無人巡檢系統的應用研究

關志宇

【摘 要】智慧公路無人巡檢系統是通過對公路的環境檢測、積水檢測、可見度監測、地下水監測設置自動監測站，通過云平臺的GIS地理信息系統、預警系統進行安全提示，通過GPRS/4G/北斗衛星等無線通訊技術、結合數字傳感技術、數字圖像技術公路監測數據與圖像的云管理，實現WEB發布預警。可以登錄互聯網查看相關信息，并且可以支持手機APP遠程操作和路況信息瀏覽，通過手機進行查看相關位置與信息，以期達到無人巡檢的目的。

【關鍵詞】智慧公路;環境檢測;無線通訊;數字傳感;WEB發布

正文：

1、主要研發內容

智慧公路無人巡檢系統監測內容包括風速、風向、空氣溫濕度、降雨降雪等路面情況，包括積水情況、揚塵情況、可見度情況、路面高溫、路面結冰等內容，根據各地區不同的公路現狀設置多個自動監測站，通過無線通訊方式定期將信息回傳到云服務器，通過采集到的數據發布預警情況，出行人員可登錄網絡或者查看手機APP查看到相關信息，并根據發布的數據信息安排出行計劃，以保證安全出行。

自動監測站的通訊采用無線通訊技術，依托GPRS網絡、4G網絡、北斗衛星通訊網絡，根據不同地區的信號覆蓋情況，切換到不同的網絡信號，具有主備網絡切換功能，可以實現當一種網絡信號不佳時可以自動切換到另外一種網絡信號，保證監測站的數據回傳質量。

所以，智慧公路無人巡檢系統，是將原來由人定期巡檢改為由物實時巡檢，實現物物相連，通過云服務器將這些信息進行匯總分析，將不同測站的信息顯示在對應的位置上。通過分析計算對比，可以第一時間發現問題并且發出報警提示信息。相關的主管部門就可以第一時間處理問題，為公路的安全出行、公路的道路檢測維護提供了第一手資料，是公路部門的智慧小助手。

2、研究方法

本系統通過大量的現場考察，收集各種使用環境的資料，完成數據的采集工作，建立了基于云平臺的數據庫。同時根據相關信息化項目的經驗、與相關高速公路管理人員的溝通，找出目前在公路安全、公路巡檢、公路養護中遇到的問題，結合大量書籍、查詢調查報告等資料的查閱，確定具體的技術指標體系。

目前計算機技術、物聯網技術、無線通訊技術、傳感采集技術都比較成熟，將這些技術融入貫通到我們的項目中，結合目前國內相關可用的產品，加上吸收國外的先進經驗，制定出研究計劃與路線。通過調查本地區的公路及高速公路情況，并且根據當地水利局調查地下水分布情況及地下水走勢，確定將地面以上的信息與地面以下的信息數據相結合的方式，將WEB技術、SQLserver數據庫、單片機技術、太陽能、風能供電技術、智能傳感技術相融合，用數據說話，實現公路安全運行監測、智能巡檢監測“智慧公路無人巡檢系統”。

3、創新點

本系統用物聯網技術將環境監測、公路安全運行、公路的自動巡檢養護整合起來，運用傳感器技術、云計算、互聯網技術實現公路的無人巡檢，讓傳統的公路巡檢變成數據說話，將一個個孤島的信息變成了綜合的信息平臺并且可以對大眾發布。

本系統充分應用現代信息技術成果，集成應用計算機與網絡技術、物聯網技術、太陽能發電技術、無線通信技術、圖像處理技術及專家智慧與知識，實現公路可視化遠程診斷等智能管理。

本系統是集INTERNET互聯網、移動互聯網、云計算和物聯網技術為一體，依托部署在公路現場的各種傳感節點（微氣象與路面情況）和無線通信網絡實現公路安全環境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析，為公路的安全運行、安全養護、公路巡檢提供了幫助。

4、技術指標：

智慧公路無人巡檢系統是由分布在高速公路沿線的若干個公路自動監測站聯網組成，對公路沿線的能見度、風向、風速，氣溫、濕度，雨量，路面狀況（表面溫度、干燥、潮、濕、雪、冰）等進行自動監測，在惡劣或極端氣象條件下能及時發出警示信息，以多種方式告知管理人員和駕駛員，以提高高速公路的安全行車水平。

4.1系統由公路自動監測站、數據傳輸無線網絡、數據處理應用中心組成。

4.2公路自動監測站可以觀測的氣象要素包括常規氣象要素（風、溫、濕、雨、壓）、能見度和路面狀況（路面溫度、干濕狀況、雪、結冰等）。采用世界上最先進的激光測量技術，實現對冰與雪的高精度測量，其厚度可以達到1米以上（國際同類產品最高只能達到1厘米），可以準確測量路面的積雪厚度。遠距離遙感檢測路面狀況，即使在交通擁擠的情況下也可以精確檢測。

4.3無線網絡通訊功能，監測站配無線通訊設備，通過GPRS/4G網可實現遠距離布網監測或異地遙測數據。不受距離限制，每個氣象監測網點配備一個無線通訊端口，由氣象中心監測站的主控微機對網點內所有自動監測站的數據進行統一監控，以達到整個網點內氣象數據整合及統計。對于無網絡信號的場合，可以升級成北斗衛星通訊模式。

4.4數據處理應用中心系統的設計是基于4G/CPRS 數據傳輸技術和網絡技術之上的，軟件開發采用B/S結構設計，監控中心人員使用瀏覽器訪問系統完成所有操作，采用B/S體系結構。B/S結構具有良好的擴充性，對客戶端沒有任何特殊要求，對用戶數也沒有限制，只需支持網絡并具有瀏覽器功能即可。B/S模式只在服務器安裝應用程序，客戶端不須安裝程序，直接打開瀏覽器即可使用，修改應用程序只與服務器有關，客戶端不作任何改動，操作簡單，維護方便。

4.5系統軟件采用Web技術，局域網用戶可通過內網訪問，廣域網用戶可通過公網訪問系統，經認證用戶名和密碼后進入相應級別管理系統，進行相關操作與管理。同時支持手機APP查看。

5、總結

隨著我國公路事業的高速發展，國內的公路使用里程數不斷上漲，隨之帶來的交通安全隱患也令高速公路狀況實時監控的需求水漲船高。但由于目前交通視頻監控源的數據過于龐大，導致了監控圖像質量、傳輸時延都受到了一定程度的影響，增加了實時監控系統的建設難度和經費。

智慧公路無人巡檢系統產品成本低廉，圖像獲取快捷方便;機動性強，工作連續性好;不受氣象、地理條件的影響，抗干擾能力強;無縫對接視頻監控系統。項目成果應用后可以第一時間發現道路問題并且發出報警提示信息，減少人力、資金成本。相關主管部門能夠第一時間處理問題，為公路的安全出行、公路的道路檢測維護提供了第手資料，是公路部門的智慧小助手。

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