CN114059474A - 智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法，包括事故感知模块用于感知护栏被撞产生的震动产生碰撞振动电信号和接收交通事故发生时产生的声音产生碰撞声音电信号；还包括通讯模块、定位模块、电源模块、数据存储器、处理器模块、防拆壳；碰撞振动电信号或碰撞声音电信号传递至处理器模块，由处理器模块执行数据存储器存储的指令判断并执行是否通过通讯模块将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器。本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法，能够使高速公路监控中心在极短的时间内直接或间接的掌握和了解高速公路当前位置、片区的路况、事故现场的情况。

Description

智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法

技术领域

发明涉及高速公路设施技术领域，尤其涉及智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法。

背景技术

国内高速公路大规模建设初期，各高速公路路段为了保障路段的通畅、 行车安全，普遍都采用了24小时全天候不间断巡逻制度。巡逻人员除了要及 时收集有关交通讯息，遇到必要情况需现场处置。由于受当时信息技术、经 济条件等限制，为了完成“保通畅、防安保”任务，只能采取如此原始的方 式。

中国专利CN107604853B公开了一种智能高速公路防护栏碰撞装置及其控制方法，其通过可与控制中心信息交互的震动感知终端来实现及时发现交通事故的效果，但其存在如下问题：

1.其为防止误报，通过采集图像、识别图像的方式去判断是否有真实事故发生或通过某段车流量的变化来辅助判断，但在实际实施时，使用高清图像采集摄像头会大幅度提高成本，高密度铺设时不具有成本优势，低密度铺设时，无法实现全路段准确感知；使用一般摄像头图像采集效果差，并且由谁来通过识别图像去判断是否有事故发生也未给出具体指示。同时结合车流量的变化来辅助判断是否有事故发生也存在不少问题，现在车流量一般是通过在高速上间隔数公路设置的门架上安装的传感器或摄像头来统计，一般只有绵延数公路的堵车才能通过车流量动态监测感知到差异，堵车相比交通事故的发生具有滞后性，且低流量路段的高速公路即使发生车辆撞坏护栏也可能很难发生堵车；由于上述缺陷的存在，导致该专利在实际实施过程中无法有效的提高判断准确率。

2.其只能是在车辆撞击护栏后才能感知到碰撞信号，也就是说只能判断出车撞护栏的事故，无法识别未撞击护栏的事故，如车撞车、车撞入侵物但未撞击护栏的事故等。

发明内容

发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法，可解决上述问题。

为实现上述目的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，包括：事故感知模块，包括振动传感器和第一麦克风，振动传感器用于感知护栏被撞或由于共振产生的振动产生碰撞振动电信号，第一麦克风用于接收交通事故发生时产生的声音产生碰撞声音电信号；通讯模块，通讯模块用于与云端服务器发生信号传递；定位模块，用于产生位置数据；电源模块，用于提供电力；数据存储器，用于存储电子数据，包括但不限于指令、音频数据或事故感知模块、通讯模块传递来的数据；处理器模块，用于分析处理数据；事故感知模块、数据存储器、通讯模块、定位模块、电源模块均与处理器模块电信号连接；碰撞振动电信号或碰撞声音电信号传递至处理器模块，由处理器模块执行数据存储器存储的指令判断并执行是否通过通讯模块将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器；防拆壳，防拆壳用于为事故感知模块、处理器模块、数据存储器、通讯模块、通讯模块、定位模块和电源模块提供安装基础或支撑。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述防拆壳设置有第一壳、第二壳和防拆开关，防拆开关设置于第一壳、第二壳之间且与处理器模块电信号连接。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，还包括磁控开关和语音通话模块，语音通话模块包括语音功放和通话麦克风；磁控开关和语音通话模块均与处理器模块电连接。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述处理器模块包括电信号连接的前端处理单元和中央处理器，振动传感器、磁控开关、电源模块、防拆开关均与前端处理单元电信号连接；数据存储器、通讯模块、语音功放、通话麦克风、定位模块、电源模块均与中央处理器电信号连接。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述电源模块包括蓄电池和太阳能电池板，太阳能电池板与蓄电池电连接。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，还包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器模块电连接。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述定位模块包括北斗定位模块和GPS定位模块。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述振动传感器包括0805贴片封装器件，内部设置有滚珠。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述振动传感器接偏置电路R78和R79、限流电阻R77、滤波电容C70；滤波电容C70对撞击信号进行滤波、去耦，振动传感器电路输出端接入前端处理单元，前端处理单元接收到振动传感器发来的不定型信号。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，还包括光诱导模块，光诱导模块包括多个LED灯，LED灯与所述处理器模块电连接。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，包括：

A .建立映射关系，根据历史交通事故的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号数据，建立碰撞振动电信号、碰撞声音电信号和交通事故类型映射关系，

B . 将映射关系存储于数据存储器，具体的包括如下四种交通事故情况下的碰撞振动电信号和碰撞声音电信号的映射关系：a、车辆撞击车辆；b、车辆撞击护栏；c、车辆撞击人或体重大于一定数值的物体；d、车辆撞击高速公路地面；

C .当事故感知模块接收到护栏被撞或由于共振产生的振动时，撞击传感器根据内部滚珠子在器件腔内滚动的次数和频率区分是否为交通事故下产生的振动，非交通事故下干扰触发如风力或滚落的石块撞击护栏产生的碰撞等，同时处理器根据碰撞振动电信号、碰撞声音电信号是否满足映射关系来判断是否发生交通事故；

D .判断为发生交通事故时，处理器模块执行数据存储器存储的指令执行通过通讯模块将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器，同时在交通事故路段内的本发明的装置激发光诱导模块，产生光信号提醒车辆避让。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，所述云端服务器根据通讯模块上传的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号及高速公路控制中心对事故进行的人工判断、处置数据进行匹配形成交通事故判断模型数据；云端服务器根据通讯模块新上传的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号及高速公路控制中心对事故进行的人工判断、处置数据进行匹配更新形成新的交通事故判断模型数据；通讯模块从云端服务器下载新的交通事故判断模型数据及处理指令，处理器模块根据新的交通事故判断模型数据及处理指令处理新接收到的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号。

发明的有益效果：本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置及方法，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，当事故感知模块接收到护栏被撞或由于共振产生的振动时，撞击传感器根据内部滚珠子在器件腔内滚动的次数和频率区分是否为交通事故下产生的振动，非交通事故下干扰触发如风力或滚落的石块撞击护栏产生的碰撞等，同时处理器根据碰撞振动电信号、碰撞声音电信号是否满足映射关系来判断是否发生交通事故；判断为发生交通事故时，处理器模块执行数据存储器存储的指令执行通过通讯模块将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器，可供高速公路监控中心快速获取交通事故信息，以便尽快组织救援和交通疏导，在交通事故参与人无法报警的重大交通事故中的紧急警报发挥关键作用。

附图说明

图1为本发明装置的结构框图。

图2为是本发明装置的麦克风放大电路图。

图3是本发明装置的数据存储器电路图。

图4是本发明装置的中央处理器电路图。

图5是本发明装置的音频功放电路图。

图6是本发明装置的碰撞传感器电路图。

图7是本发明装置的防拆开关电路图。

图8是本发明装置的LED灯光诱导模块电路图。

附图标记包括：

前端处理单元1、中央处理器2、碰撞传感器10、磁控开关11、LED灯12、温湿度传感器13、防拆开关14、定位模块21、数据存储器22、通话麦克风23、语音功放24、通讯模块25、太阳能板100、蓄电池101。

具体实施方式

以下结合附图对发明进行详细的描述。

如图1-8所示，作为一种实施方式，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，包括：事故感知模块，包括振动传感器和第一麦克风，振动传感器用于感知护栏被撞或由于共振产生的振动产生碰撞振动电信号，第一麦克风用于接收交通事故发生时产生的声音产生碰撞声音电信号；通讯模块25，通讯模块25用于与云端服务器发生信号传递；定位模块21，用于产生位置数据；电源模块，用于提供电力；数据存储器22，用于存储电子数据，包括但不限于指令、音频数据或事故感知模块、通讯模块25传递来的数据；处理器模块，用于分析处理数据；事故感知模块、数据存储器22、通讯模块25、定位模块21、电源模块均与处理器模块电信号连接；碰撞振动电信号或碰撞声音电信号传递至处理器模块，由处理器模块执行数据存储器22存储的指令判断并执行是否通过通讯模块25将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器；防拆壳，防拆壳用于为事故感知模块、处理器模块、数据存储器22、通讯模块25、通讯模块25、定位模块21和电源模块提供安装基础或支撑。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，当事故感知模块接收到护栏被撞或由于共振产生的振动时，撞击传感器根据内部滚珠子在器件腔内滚动的次数和频率区分是否为交通事故下产生的振动，非交通事故下干扰触发如风力或滚落的石块撞击护栏产生的碰撞等，同时处理器根据碰撞振动电信号、碰撞声音电信号是否满足映射关系来判断是否发生交通事故；判断为发生交通事故时，处理器模块执行数据存储器22存储的指令执行通过通讯模块25将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器，可供高速公路监控中心快速获取交通事故信息，以便尽快组织救援和交通疏导，在交通事故参与人无法报警的重大交通事故中的紧急警报发挥关键作用。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，通过多种改良设计方案对比，实现了成品出产质量可靠、误报率低、安装实施价格低廉的效果。具体的，在高速公路路侧的护栏或护栏立柱等相关位置按每10米～50米的间距安装本装置，实现高速公路目前路侧装置广覆盖的真正涵义，使在高速公路上出现问题的司乘人员实现短时间内直接与高速公路监控中心的联系，弥补了目前高速公路各项目实现报警难、定位难的短板问题，解决了当下高速公路路侧设备盲点多问题。本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，正式加入将来国家高速公路网，实现智慧的路、可靠的网、高效的云。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述防拆壳设置有第一壳、第二壳和防拆开关14，防拆开关14设置于第一壳、第二壳之间且与处理器模块电信号连接。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，还包括磁控开关11和语音通话模块，语音通话模块包括语音功放24和通话麦克风23；磁控开关11和语音通话模块均与处理器模块电连接。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述处理器模块包括电信号连接的前端处理单元1和中央处理器2，振动传感器、磁控开关11、电源模块、防拆开关14均与前端处理单元1电信号连接；数据存储器22、通讯模块25、语音功放24、通话麦克风23、定位模块21、电源模块均与中央处理器2电信号连接。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述电源模块包括蓄电池101和太阳能电池板，太阳能电池板与蓄电池101电连接。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，还包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器模块电连接。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述定位模块21包括北斗定位模块21和GPS定位模块21。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述振动传感器包括0805贴片封装器件，内部设置有滚珠。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，所述振动传感器接偏置电路R78和R79、限流电阻R77、滤波电容C70；滤波电容C70对撞击信号进行滤波、去耦，振动传感器电路输出端接入前端处理单元1，前端处理单元1接收到振动传感器发来的不定型信号。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，还包括光诱导模块，光诱导模块包括多个LED灯12，LED灯12与所述处理器模块电连接，可在交通事故路段内的本发明的装置激发光诱导模块，产生光信号提醒车辆避让。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，通过各实施方式或其结合可实现如下功能：

1、震动报警功能：通过前端处理单元1对振动传感器送来的车辆撞击护栏产生的震动信号或第一麦克风送来的由车辆相撞产生的高分贝声音进行分量判别，将该声音信号与预存声音信号比对。当交通事故车辆相撞产生的高分贝声音大于装置预设阀值时触发实时报警，中央处理器2执行指令通过通讯模块25将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器，云端服务器可设置于高速公路监控中心；高速公路监控中心收到信息后，可以通过本装置的语音通话模块对现场情况进行呼叫，并根据现场情况，立刻作出判断后实施相关的救援、疏通工作。

2、实时通话功能：本装置自带磁控按钮，触发磁控按钮实现通过语音通话模块与高速公路监控中心接通，实现通话报警或阐述当前现场情况，由高速公路监控中心工作人员作出判断后，通知相关部门实施相关的救援、疏通工作。

3、LED灯12光诱导功能：通过PWM调制及实时控制方法解决太阳能电源供电能量的缺陷。当路段区域出现事故问题或天气变化可能影响能见度时，通过光诱导模块的红、绿、蓝高亮度LED灯12光，实现红色、绿色、蓝色、黄色、白色进行安全行驶诱导功能或产生红蓝的爆闪灯警示效果。

4、预置语言诱导功能：数据存储器22内设置大容量FLASH，存储了部分使用频率较高的语音信息。出现交通事故后，为避免围观问题，高速公路监控中心下发指令至该区域的所有装置，发出相同的语音，提醒司乘人员注意安全，有序、快速的通过事故现场。

5、区域或路段广播功能：使用通讯速率高的通讯模式，解决语音宽带大的通讯问题。出现拥堵情况下，通过装置的广播功能，通知司乘人员注意安全及时播报前方路况的实时情况，避免司乘人员由于拥堵产生的心里问题，从而避免二次事故的发生，对保障道路的畅通起到辅助的作用。

6、高精度定位功能：本装置使用了北斗、GPS双定位模块21，实现精确定位的目的。当高速公路当前位置出现问题时，再也不用司乘人员在报警时提供具***置了，从而改变了之前报警人没法说清楚问题的具***置，导致救援时间延长、接警人员束手无策的尴尬局面。

7、网络通讯功能：本发明的通讯模块25使用目前通讯功能强大、覆盖面广的CAT 1通讯模式做装置的网络信息传输。避免了使用目前市场应用广泛的NB_IOT网络，NB_IOT网络目前在广大的城市以外区域盲点多或者完全没有覆盖的问题、且也即将面临退网的风险；另有自组网通讯带来的通讯不稳定及维护困难等问题。

8、太阳能供电功能：本装置通过防拆壳的顶部太阳能板100吸收太阳能转换成电能存储于设备内部的蓄电池101，供装置内所有电路部分提供电源，解决通过外部供电的工程施工难度和将来的维护难度。

9、多项辅助功能：本装置通过吸收以往各项目研发经验，解决了装置的太阳能失效报警；储能电池电量显示；装置位置点温湿度；装置防盗窃报警；私自拆卸、破坏、移动本装置位置报警等等功能。

通过本装置的各项技术功能，能够使高速公路监控中心在极短的时间内直接或间接的掌握和了解高速公路当前位置、片区的路况、事故现场的情况。高速公路监控中心就能通过事故现场的实时状况，有选择性的即时通知路政部门、交警部门或医疗***从当前发生状况的位置，通过最短交通路径解决问题。从而能在最短时间内的保证道路的通畅。高速公路监控中心还能立刻使用广播、诱导灯功能，对过往事故现场的司乘人员进行声光诱导，进一步能避免事故现场的二次发生，解决之前高速公路司乘人员对交通事故处理时间长、处理事故过程复杂、方法盲目等痛点。

作为一种实施方式，为防止装置误报，可选择监控中心接到报警信息后，通过路段设置视频监控实时查看配合识别现场是否为真实事故，辅助判断是否为其他原因引起的误报，以便提高装置报警提示的准确性。

作为一种实施方式，本发明的振动传感器、数据存储器22、光诱导模块、定位模块21、通讯模块25、语音通话模块、电源模块、前端处理单元1、中央控制器分别包含碰撞传感器10的触发电路、数据存储电路、LED灯12光模拟控制电路、北斗&GPS定位模块21、通讯电路、语音通话电路、太阳能电源控制电路、前端处理单元电路、中央控制电路。加入前端处理单元1的目的是处理一些频繁触发、消耗电池能量相对较低的外设请求，避免中央处理器2频繁被唤醒，浪费电池能源。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，当触发电路接收到撞击振动产生碰撞振动电信号，第一麦克风接收到高分贝物体碰撞的声音产生碰撞声音电信号，所产生的碰撞振动电信号和碰撞声音电信号送到前端处理单元1，经过处理单元与内置相应的阀值对比进行判断是否属于本装置位置范围内的交通事故信号，若是则通过串口通讯唤醒中央处理器2和通讯模块25，中央处理器2执行指令发送收集的碰撞振动电信号和碰撞声音电信号给云端服务器，否则装置继续进入休眠状态；

当磁控开关11被按下时引发前端处理单元1被唤醒，前端处理单元1通过串口通讯唤醒中央处理器2、通讯模块25，中央处理器2执行指令发送本装置位置的通话请求信息至云端服务器，中央处理器2开启内置语音播报相关内容；

当定位模块21接收的位置信息发生改变，中央处理器2通过通讯模块25直接发送本装置现有的位置信息和应在的位置信息至云端服务器。

振动传感器可为碰撞传感器10。

上述各单元电路的实现功能关系如下：在高速公路护栏或护栏柱相关位置的本装置，在车辆正常运行时，振动传感器是通用0805贴片封装器件，可直接焊接于本装置的电路底板，内部原理采用滚珠万向触发的方式，工作中可能会发出一定的误触发信号，经过前端处理单元1的比对后，装置处理完毕会继续进入待机。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，包括：

A .建立映射关系，根据历史交通事故的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号数据，建立碰撞振动电信号、碰撞声音电信号和交通事故类型映射关系，

B . 将映射关系存储于数据存储器22，具体的包括如下四种交通事故情况下的碰撞振动电信号和碰撞声音电信号的映射关系：a、车辆撞击车辆；b、车辆撞击护栏；c、车辆撞击人或体重大于一定数值的物体；d、车辆撞击高速公路地面；

C .当事故感知模块接收到护栏被撞或由于共振产生的振动时，撞击传感器根据内部滚珠子在器件腔内滚动的次数和频率区分是否为交通事故下产生的振动，非交通事故下干扰触发如风力或滚落的石块撞击护栏产生的碰撞等，同时处理器根据碰撞振动电信号、碰撞声音电信号是否满足映射关系来判断是否发生交通事故；

D .判断为发生交通事故时，处理器模块执行数据存储器22存储的指令执行通过通讯模块25将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器，同时在交通事故路段内的本发明的装置激发光诱导模块，产生光信号提醒车辆避让。

进一步的，本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，所述云端服务器根据通讯模块25上传的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号及高速公路控制中心对事故进行的人工判断、处置数据进行匹配形成交通事故判断模型数据；云端服务器根据通讯模块25新上传的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号及高速公路控制中心对事故进行的人工判断、处置数据进行匹配更新形成新的交通事故判断模型数据；通讯模块25从云端服务器下载新的交通事故判断模型数据及处理指令，处理器模块根据新的交通事故判断模型数据及处理指令处理新接收到的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号。

本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，可自动判断某路段是否发生交通事故，及事故的类型，同时可根据不断更新的交通事故判断模型数据不断提高判断准确率，降低误判率。

本发明的装置被撞击力正中冲击造成装置的移位、防拆开关14安装于用铝合金浇铸而成的底盒，即为第一壳，与采用PE注塑而成的第一壳面板中间被冲散落，此时防拆开关14触发、整个装置被强度超大的外力，控制器电路部分工作失能，电池失效，通讯模块25失效，从而导致装置损毁，这种可能将发出正常的撞击信号、防拆信号、移位信号或在设置的时间内没有心跳信号发出了，通过这些信息，***就可以判断本装置位置是属于离线的情况，***当发现此类问题，便通过连续查找方式进行多次重复发送查询信息进行该位置装置的设备查找指令，如果一直处于失联状态，***经过与之前的正常状态的时间轴进行运算比对，发出该位置装置被撞击或损毁的报警处理；3、本装置位置没有发生碰撞问题，只是路过人员欲通过本装置位置发出需要的求助信号。本装置可以通过按下磁控开关11，即时发出装置位置需要求助的信号。

如图6，碰撞传感器10接偏置电路R78、R79，限流电阻R77，滤波电容C70。滤波电容C70对微弱的撞击信号进行滤波、去耦，碰撞传感器10电路输出端接入前端处理单元1的Pin17，前端处理单元1接收到碰撞传感器10发来的微弱不定型信号，高低电平是随机，经过前端处理单元1的Pin17实现脉冲宽度、数量的判断是否属于撞击信号，最后由中央处理器2进行信号发送；磁控开关11直接接前端处理单元1的Pin13；当磁控开关11按下，产生一个低电平，前端处理单元1的Pin13接收到这个电平后通过串口发送数据给中央处理器2进行信号的发送；LED灯12共有3组，每组由红、绿、蓝独立的三颗Φ5超高亮LED灯12组成，在装置外壳面罩的结构设计上，每组LED灯12采用外加特制高反射聚光灯杯，提高LED灯12组的亮度，LED灯12组外外罩采用多组棱镜组合，使LED灯12发出的光通过聚光后，再经过多组棱镜进行折射、反射，使LED灯12光线索进行多次叠加，亮度倍增，改善LED灯12组的发光效果，从而取得低能量下，使发光效率显著提升，显示、警示效果进一步的得到提高。LED灯12的红色阴极直接接前端处理单元1的Pin3，LED灯12的绿色阴极直接接前端处理单元11的Pin2，LED灯12的蓝色阴极直接接前端处理单元1的Pin1。

图8，LED灯12三组红色D90的阳极经电阻R90接电流放大器Q1; 红色D91的阳极经电阻R91接电流放大器Q1; 红色D92的阳极经电阻R92接电流放大器Q1; 绿色D93的阳极经电阻R93接电流放大器Q1; 绿色D94的阳极经电阻R94接电流放大器Q1; 绿色D95的阳极经电阻R95接电流放大器Q1; 蓝色D96的阳极经电阻R96接电流放大器Q1; 蓝色D97的阳极经电阻R97接电流放大器Q1; 蓝色D98的阳极经电阻R98接电流放大器Q1，Q1通过降压限流电阻R4接前端处理单元11的Pin16，接受前端处理单元11的PWM调制功能，实现LED灯12的亮度、颜色调整，可以显示红色、绿色、蓝色、黄色、白色等各种颜色；温湿度传感器13接分压R12，去耦电容C8后接前端处理单元1的Pin4，当前端处理单元1每次被唤醒，就进行数据采集一次，数据暂存前端处理单元1的RAM中，以随时备用；

图7，防拆开关14通过限流电阻R60直接接前端处理单元1的Pin14，前端处理单元1接收来自于防拆开关14的低电平触发，防拆开关14正常状态是高电平，受撞击防拆开关14安装于外壳之一用铝合金浇铸而成的底盒，与外壳之二采用PE注塑而成的面板两者之间，装置破壳后产生低电平，触发前端处理单元1；北斗/GPS单元通过串口通讯与中央处理器2连接，由中央处理器2发出定位读取指令；数据存储器22通过SPI接口连接中央处理器2，由中央处理器2进行读写数据存储器22；麦克风23电路由LM358运放前置放大电路，由MIC采集的声音经麦克风23电路放大到一定的电压后送由中央处理器2的ADC接口，进行实时ADC声音采集，转换后的声音数据流通过中央处理器2经通讯模块25发送出去；语音功放24由XS9871A及***电路组成，声音数据经由中央处理器2进行DAC转换后进入语音功放24进行功率放大，连接阻抗4Ω/1.5寸的全音喇叭，功率可以达到3W左右；通讯模块25通过串口连接中央处理器2的专用接口，完成中央处理器2的数据对外发送的工作需要。

前端处理单元1采用8051单片机。中央处理器2采用STM32系列ARM中央处理器2，在单片机配合下可处理频繁唤醒的信号，保证中央处理器2不被频繁唤醒，中央处理器2节约能更多的能源。

数据存储器22采用W25Q256，可以实现预存至少50个预置语音节目的存储空间。麦克风23电路23由双运放LM358组成，两级运放的放大能力，足以实现20米内的声音可以被清晰的拾听到。北斗/GPS单元采用北斗、GPS双模块，精度厘米级。通讯模块25采用CAT1通讯模块25。太阳能板100采用70mm*70mm滴胶封装，太阳能板100在正常太阳下能产生6V/110mA的能源。蓄电池101在南方环境可以采用耐高低温的18650三元锂电池组成蓄电池101，蓄电池101在南方，当太阳能板100完全不工作的情况下，可以维持25天左右的工作时间；蓄电池101在北方地区只能使用3个AA镍氢电池串联组成蓄电池101，蓄电池101在北方，当太阳能板100完全不工作的情况下，可以维持7天左右的工作时间。

综上所述可知发明乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上内容仅为发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对发明的限制。

Claims (9)

1.智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于，包括：

事故感知模块，包括振动传感器和第一麦克风，振动传感器用于感知护栏被撞或由于共振产生的振动产生碰撞振动电信号，第一麦克风用于接收交通事故发生时产生的声音产生碰撞声音电信号；

通讯模块，通讯模块用于与云端服务器发生信号传递；

定位模块，用于产生位置数据；

电源模块，用于提供电力；

数据存储器，用于存储电子数据，包括但不限于指令、音频数据或事故感知模块、通讯模块传递来的数据；

处理器模块，用于分析处理数据；事故感知模块、数据存储器、通讯模块、定位模块、电源模块均与处理器模块电信号连接；碰撞振动电信号或碰撞声音电信号传递至处理器模块，由处理器模块执行数据存储器存储的指令判断并执行是否通过通讯模块将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器；

防拆壳，防拆壳用于为事故感知模块、处理器模块、数据存储器、通讯模块、通讯模块、定位模块和电源模块提供安装基础或支撑。

2.根据权利要求1所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于：所述防拆壳设置有第一壳、第二壳和防拆开关，防拆开关设置于第一壳、第二壳之间且与处理器模块电信号连接。

3.根据权利要求1所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于：还包括磁控开关和语音通话模块，语音通话模块包括语音功放和通话麦克风；磁控开关和语音通话模块均与处理器模块电连接。

4.根据权利要求3所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于：所述处理器模块包括电信号连接的前端处理单元和中央处理器，振动传感器、磁控开关、电源模块、防拆开关均与前端处理单元电信号连接；数据存储器、通讯模块、语音功放、通话麦克风、定位模块、电源模块均与中央处理器电信号连接。

5.根据权利要求1所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于：所述振动传感器包括0805贴片封装器件，内部设置有滚珠。

6.根据权利要求1所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于：所述振动传感器接偏置电路R78和R79、限流电阻R77、滤波电容C70；滤波电容C70对撞击信号进行滤波、去耦，振动传感器电路输出端接入前端处理单元，前端处理单元接收到振动传感器发来的不定型信号。

7.根据权利要求1所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，其特征在于：还包括光诱导模块，光诱导模块包括多个LED灯，LED灯与所述处理器模块电连接。

8.智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，其特征在于：使用本发明的智慧高速公路事故感知与智能诱导安保装置，包括：

A .建立映射关系，根据历史交通事故的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号数据，建立碰撞振动电信号、碰撞声音电信号和交通事故类型映射关系，

B . 将映射关系存储于数据存储器，具体的包括如下四种交通事故情况下的碰撞振动电信号和碰撞声音电信号的映射关系：①车辆撞击车辆；②车辆撞击护栏；③车辆撞击人或体重大于一定数值的物体；④车辆撞击高速公路地面；

C .当事故感知模块接收到护栏被撞或由于共振产生的振动时，撞击传感器根据内部滚珠子在器件腔内滚动的次数和频率区分是否为交通事故下产生的振动，非交通事故下干扰触发如风力或滚落的石块撞击护栏产生的碰撞等，同时处理器根据碰撞振动电信号、碰撞声音电信号是否满足映射关系来判断是否发生交通事故；

D .判断为发生交通事故时，处理器模块执行数据存储器存储的指令执行通过通讯模块将碰撞振动电信号、碰撞声音电信号、位置数据发送至云端服务器，同时在交通事故路段内的本发明的装置激发光诱导模块，产生光信号提醒车辆避让。

9.根据权利要求8所述的智慧高速公路事故感知与智能诱导方法，其特征在于：所述云端服务器根据通讯模块上传的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号及高速公路控制中心对事故进行的人工判断、处置数据进行匹配形成交通事故判断模型数据；

云端服务器根据通讯模块新上传的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号及高速公路控制中心对事故进行的人工判断、处置数据进行匹配更新形成新的交通事故判断模型数据；

通讯模块从云端服务器下载新的交通事故判断模型数据及处理指令，处理器模块根据新的交通事故判断模型数据及处理指令处理新接收到的碰撞振动电信号、碰撞声音电信号。

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