CN117275250A - 一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法，涉及交通安全领域，解决了现有的高速公路雾区诱导的预警方式往往采用人工的方式获取高速雾区数据，当雾区已经在高速公路上形成才开始发布预警，且不能有效判断雾区的移动路径，使得雾区进行预警的过程中，存在一定的滞后性的问题，预警装备包括数据获取模块、数据处理模块和交通预警模块，数据获取模块获取雾区数据，数据处理模块根据雾区数据获取雾区预警数据，交通预警模块接收雾区交通预警数据，进行高速诱导并发布预警，本发明通过及时获取高速雾区数据，及时对司机进行高速诱导并发布预警，有效保障了高速交通安全。

Description

一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法
技术领域
本发明属于交通安全领域，涉及传感器技术，具体是一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法。
背景技术
高速公路雾区是道路交通安全的严重隐患之一，驾驶员在驾驶车辆进入高速雾区，往往会因为视线受阻导致发生交通事故的概率加大，高速公路雾区诱导是指在高速公路上，由于大雾天气的出现导致道路能见度降低，为了引导驾驶员安全驾驶，交通管理部门会在路面设置相应的提示标志，用于提醒驾驶员关注高速雾区，减速慢行，保持安全车距，遵守交通规则，确保行车安全。
现有的高速公路雾区诱导的预警方式往往采用人工的方式获取高速雾区数据，当雾区已经在高速公路上形成才开始发布预警，且不能有效判断雾区的移动路径，使得雾区进行预警的过程中，存在一定的滞后性，为此，我们提出一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法。
本发明通过获取空气温度数值、空气湿度数值和空气中颗粒物浓度数值得到高速雾区判断系数，并利用高速雾区判断系数阈值对高速雾区进行判断，并分别获取雾区所在高速公路的传感器数据、雾区气象数据和路况数据作为雾区数据，对雾区数据进行处理得到雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数，根据获取雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数计算得到雾区交通预警分级系数，对雾区交通预警分级系数利用阈值进行划分得到雾区交通预警分级数据，根据雾区交通预警分级数据分别制定导航策略和诱导策略。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案进行实现，一种用于高速公路雾区诱导的预警装备各模块具体工作过程如下：
数据获取模块：通过获取空气温度数值、空气湿度数值和空气中颗粒物浓度数值得到高速雾区判断系数，并利用高速雾区判断系数阈值对高速雾区进行判断，并分别获取雾区所在高速公路的传感器数据、雾区气象数据和路况数据作为雾区数据；
数据处理模块：对雾区数据进行处理得到雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数，根据获取雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数计算得到雾区交通预警分级系数，对雾区交通预警分级系数利用阈值进行划分得到雾区交通预警分级数据；
交通预警模块：根据雾区交通预警分级数据分别制定导航策略和诱导策略；
还包括服务器，所述数据获取模块、数据处理模块和交通预警模块分别与服务器相连。
进一步地，数据获取模块获取雾区数据，具体如下：
数据获取模块包括雾区判断单元、第一获取单元、第二获取单元和第三获取单元，雾区判断单元对高速当前位置是否出现雾区进行判断，第一获取单元获取传感器数据，第二获取单元获取雾区气象数据，第三获取单元获取路况数据，将传感器数据、雾区气象数据和路况数据设置为雾区数据。
进一步地，雾区判断单元对高速当前位置是否出现雾区进行判断，具体如下：
雾区获取单元根据空气温度数值、空气湿度数值、空气中颗粒物浓度数值计算得到高速雾区判断系数N；
获取无雾气天气状态下的温度数值，无雾气天气状态下的空气湿度数值和无雾气天气状态下的空气中颗粒物浓度数值，计算得到高速雾区判断系数阈值N1；
针对高速雾区判断系数N，设置阈值N1，判断高速当前位置是否出现雾区，具体如下：
当N＞N1时，高速当前位置出现雾区；
当N≤N1时，高速当前位置没有出现雾区。
进一步地，第一获取单元获取传感器数据，具体如下：
第一获取单元获取经雾区反射回来的散射光强度为g1，获取基准散光强度g2，通过g1和g2，计算得到雾气浓度数据；
第一获取单元获取经过雾区的红外线光束强度h1，获取基准红外线光束强度h2，通过h1和h2，计算得到雾区能见度数据；
第一获取单元获取处于雾区的GPS传感器获取当前位置的经纬度数据作为雾区位置；
将雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置设置为传感器数据。
进一步地，第二获取单元获取雾区气象数据，第三获取单元获取路况数据，具体如下：
第二获取单元分别获取雾区风速数据和雾区空气湿度数据并设置为雾区气象数据；
第三获取单元通过雾区所在高速公路的n个车辆速度，计算得到获取车流速度数据；
第三获取单元利用磁感线圈获取车流量数据；
第三获取单元利用摄像头识别高速公路右侧限速标志牌，获取道路限速数据；
将雾区所在高速公路的车流速度数据、车流量数据和道路限速数据设置为路况数据。
进一步地，数据处理模块根据雾区数据获取雾区预警数据，具体如下：
数据处理模块包括第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和第四处理单元，第一处理单元获取雾区分级数据，第二处理单元获取雾区移动速度系数，第三处理单元获取雾区路况拥堵系数，第四处理单元根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据。
进一步地，第一处理单元获取雾区分级数据，具体如下：
根据雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据获取雾区分级系数N；
针对雾区分级系数N设定第一雾区分级区间、第二雾区分级区间、第三雾区分级区间和第四雾区分级区间，分别对应轻微雾气等级、中度雾气等级、重度雾气等级和严重雾气等级，并设置阈值N1、N2和N3进行判断；
当0＜N≤N1时，判断为第一雾区分级区间，对应轻度雾气等级；
当N1＜N≤N2时，判断为第二雾区分级区间，对应中度雾气等级；
当N2＜N≤N3时，判断为第三雾区分级区间，对应重度雾气等级；
当N3<N时，判断为第四雾区分级区间，对应严重雾气等级；
将不同雾区对应的雾区分级区间作为雾区分级数据。
进一步地，第二处理单元获取雾区移动速度系数，第三处理单元获取雾区路况拥堵系数，具体如下：
第二处理单元根据雾区风速数据和雾区空气湿度数据，计算得到雾区移动速度系数；
第三处理单元根据车流速度数据、车流量数据和道路限速数据计算得到雾区路况拥堵系数。
进一步地，第四处理单元获取雾区交通预警分级数据并将其输送至交通预警模块，交通预警模块接收雾区交通预警数据，进行高速诱导并发布预警，具体如下：
根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据；
针对雾区交通预警分级系数Y设定第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间，分别对应低风险预警、中风险预警、高风险预警并设置阈值进行判断，具体如下：
当0＜Y≤Y1时，判断为第一交通预警区间，对应低风险预警；
当Y1＜Y≤Y2时，判断为第二交通预警区间，对应中风险预警；
当Y2＜Y≤Y3时，判断为第三交通预警区间，对应高风险预警；
当Y3<Y时，判断为第四交通预警区间，对应极高风险预警；
将第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间对应的雾区设置为雾区交通预警分级数据并将其输送至交通预警模块；
交通预警模块包括数据通信单元、车载导航单元和交管***单元，数据通信单元将雾区交通预警数据上传至车载导航单元和交管***单元；
车载导航单元根据雾区交通预警分级数据制定导航策略；
交管***单元根据雾区交通预警分级数据制定诱导策略。
进一步地，一种用于高速公路雾区诱导的预警方法包括以下步骤：
步骤S1：获取雾区数据；
步骤S11：对高速雾区进行判断，具体步骤如下：
步骤S111：通过温度传感器获取空气温度数值WD、第一湿度传感器获取空气湿度数值SD、空气质量传感器获取空气中颗粒物浓度数值ND，并根据公式得到高速雾区判断系数N，其中，a1、a2和a3为比例系数，且a1、a2和a3均大于0；
步骤S112：根据天气预报选择无雾气天气状态，使用温度传感器、第一湿度传感器和空气质量传感器分别获取无雾气天气状态下的空气温度数值WD1，空气湿度数值SD1和空气中颗粒物浓度数值ND1；
步骤S113：根据公式计算得到高速雾区判断系数阈值N1，其中，a1、a2和a3为比例系数，且a1、a2和a3均大于0；
步骤S114：针对高速雾区判断系数N，设置阈值N1，判断高速当前位置是否出现雾区，具体如下：
当N＞N1时，高速当前位置出现雾区；
当N≤N1时，高速当前位置没有出现雾区；
步骤S12：获取雾区浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置，具体步骤如下：
步骤S121：利用激光散射式传感器向雾区反射一束激光束，并接收经雾区反射回来的散射光，获取散射光的强度为g1，利用相同方式，根据天气预报选择无雾气天气状态，利用激光散射式传感器获取基准散光强度g2，利用公式得到雾气浓度数据WQND；
步骤S122：利用红外线传感器向雾区反射一束红外激光束，在雾区内设置红外接收点，接收经过雾区的红外线光束并获取红外线光束的强度为h1，利用相同方式，选择无雾气天气状态，利用红外线传感器获取基准红外线光束强度h2，利用公式得到雾区能见度数据NJD；
步骤S123：将GPS传感器安装至高速公路两侧，当雾区判断单元判断高速当前位置出现雾区，处于雾区的GPS传感器获取当前位置的经纬度数据作为雾区位置；
步骤S124：将雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置设置为传感器数据；
步骤S13：利用风速传感器获取雾区风速数据、利用第二湿度传感器获取雾区空气湿度数据，并将雾区风速数据和雾区空气湿度数据设置为雾区气象数据；
步骤S14：获取雾区所在高速公路的车流量数据、车流速度数据和道路限速数据，具体步骤如下：
步骤S141：利用雷达测速区获取雾区所在高速公路的n个车辆速度分别为v1、v2、v3……vn，利用公式获取车流速度数据vn；
步骤S142：将地感线圈安装高速公路路面下方，设置连续两个地感线圈分别为第一地感线圈和第二地感线圈，第一地感线圈和第二地感线圈安装距离为s，当车辆经过第一地感线圈和第二地感线圈时，第一地感线圈和第二地感线圈分别产生一个电磁信号，获取电磁信号的个数为C，则通过第一地感线圈和第二地感线圈安装距离s的汽车数量为C/2，根据公式得到车流量数据L；
步骤S143：利用摄像头识别高速公路右侧限速标志牌，获取道路限速数据XS；
步骤S144：将雾区所在高速公路的车流速度数据、车流量数据和道路限速数据设置为路况数据；
步骤S15：数据获取模块将传感器数据、雾区气象数据和路况数据作为雾区数据输送至数据处理模块；
步骤S2：根据雾区数据获取雾区预警数据；
步骤S21：获取雾区分级数据，具体步骤如下：
步骤S211：获取雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据；
步骤S212：根据雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据获取雾区分级系数N；
步骤S213：针对雾区分级系数N设定第一雾区分级区间、第二雾区分级区间、第三雾区分级区间和第四雾区分级区间，分别对应轻微雾气等级、中度雾气等级、重度雾气等级和严重雾气等级，并设置阈值N1、N2和N3进行判断；
当0＜N≤N1时，判断为第一雾区分级区间，对应轻度雾气等级；
当N1＜N≤N2时，判断为第二雾区分级区间，对应中度雾气等级；
当N2＜N≤N3时，判断为第三雾区分级区间，对应重度雾气等级；
当N3<N时，判断为第四雾区分级区间，对应严重雾气等级；
步骤S214：将不同雾区对应的雾区分级区间作为雾区分级数据WQFJ；
步骤S22：根据雾区风速数据和雾区空气湿度数据，计算得到雾区移动速度系数；
步骤S22：根据车流速度数据、车流量数据和道路限速数据获取雾区路况拥堵系数；
步骤S23：根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据，具体步骤如下：
步骤S231：根据雾区分级数据WQFJ、雾区移动速度系数M和雾区路况拥堵系数LK，计算得到雾区交通预警分级系数
步骤S232：针对雾区交通预警分级系数Y设定第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间，分别对应低风险预警、中风险预警、高风险预警并设置阈值进行判断，具体如下：
当0＜Y≤Y1时，判断为第一交通预警区间，对应低风险预警；
当Y1＜Y≤Y2时，判断为第二交通预警区间，对应中风险预警；
当Y2＜Y≤Y3时，判断为第三交通预警区间，对应高风险预警；
当Y3<Y时，判断为第四交通预警区间，对应极高风险预警；
步骤S233：将第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间对应的雾区设置为雾区交通预警分级数据，将雾区交通预警数据输送至交通预警单元。
步骤S3：根据雾区交通预警数据进行高速诱导并发布预警；
步骤S31：对输送的雾区交通预警分级数据进行压缩并封装，利用第一5G模块与5G网络建立连接并将雾区交通预警分级数据进行数据分包，利用第一5G模块5G网络将雾区交通预警分级数据分组转发至第二5G模块和第三5G模块；
步骤S32：根据雾区交通预警分级数据制定导航策略，具体步骤如下：
步骤S321：针对低风险预警，车载导航单元提醒驾驶员当前高速出现误区，注意保持适当的车距和行驶速度，并在导航界面上显示雾区位置，以帮助驾驶员做出相应的决策，提供备选路线，避开可能存在交通拥堵或事故的区域；
步骤S322：针对中风险预警，车载导航单元提醒驾驶员注意雾区位置，并降低车速、开启雾灯，在导航屏幕上显示雾区的位置和范围，并提供实时的交通状况更新，根据实时交通情况，调整导航路线以避开可能存在的交通拥堵或事故；
步骤S323：针对高风险预警，车载导航单元警示驾驶员避免进入雾区，建议寻找安全的停车地点等待雾区消散，在导航屏幕上显示雾区的位置，并提供实时的交通状况更新，提供紧急联系电话，以便驾驶员在遇到紧急情况时寻求帮助；
步骤S324：针对极高风险预警，强烈警示驾驶员避免进入雾区，自动寻找最近的安全停车地点等待雾区消散，在导航屏幕上显示雾区的位置，并提供实时的交通状况更新，提供紧急联系电话和紧急救援服务，以便驾驶员在遇到紧急情况时寻求帮助。
步骤S33：根据雾区交通预警分级数据制定诱导策略，具体如下：
步骤S331：针对低风险预警，交管***单元利用高速电子路牌发布预警信息，告知司机高速出现雾区，注意保持车速和车距；
步骤S332：针对中风险预警，交管***单元利用高速电子牌提醒司机当前高速出现雾区，告知司机降低车速，保持车距，开启雾灯，并安排交警进行执法巡逻，保证高速交通秩序和交通安全；
步骤S333：针对高风险预警，交管***单元减低道路限速，采取交通管制措施，限制车辆上高速，降低高速车流量，利用高速电子路牌显示雾区预警信息，提供实时交通路况更新；
步骤S334：针对极高风险预警，交管***模块利用高速路牌和巡逻车引导高速车辆就近下高速或进服务器避险。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明通过获取高速雾区判断系数，对高速雾区进行判断，相较于根据气象观测来判断高速雾区，极大程度提高了高速雾区判断结果的准确性；
2、本发明通过利用多种方式获取不同类型的数据对高速雾区进行分级，并结合雾区移动速度和雾区路况拥挤系数得到雾区交通预警分级系数，大幅度提高了预警策略和诱导策略的针对性与高效性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的整体***框图；
图2为本发明的实施步骤图；
图3为本发明中磁感线圈位置示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法，包括数据获取模块、数据处理模块、数据通信模块和预警模块，数据获取模块、数据处理模块数据通信模块和预警模块分别与服务器相连；
数据获取模块获取雾区数据；
数据获取模块包括雾区判断单元、第一获取单元、第二获取单元和第三获取单元，其中，雾区获取单元包括温度传感器、第一湿度传感器和空气质量传感器；第一获取单元获取雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置数据，得到传感器数据；第二获取单元获取雾区风速数据和雾区空气湿度数据，得到雾区气象数据；第三获取单元获取雾区所在高速公路的车流速度数据、车流量数据和道路限速数据，得到路况数据；
雾区判断单元对高速雾区进行判断，具体如下：
雾区获取单元包括温度传感器、第一湿度传感器和空气质量传感器，温度传感器获取空气温度数值WD、第一湿度传感器获取空气湿度数值SD、空气质量传感器获取空气中颗粒物浓度数值ND，并根据公式得到高速雾区判断系数N，其中，a1、a2和a3为比例系数，且a1、a2和a3均大于0；
针对高速雾区判断系数N，设置阈值N1，判断高速当前位置是否出现雾区；
具体的：
当N＞N1时，高速当前位置出现雾区；
当N≤N1时，高速当前位置没有出现雾区；
对阈值N1进行获取，具体过程如下：
根据天气预报选择无雾气天气状态，使用温度传感器、第一湿度传感器和空气质量传感器分别获取无雾气天气状态下的温度数值WD1，无雾气天气状态下的空气湿度数值SD1和无雾气天气状态下的空气中颗粒物浓度数值ND1；
根据公式计算得到高速雾区判断系数阈值N1，其中，a1、a2和a3为比例系数，且a1、a2和a3均大于0；
第一获取单元包括激光散射式传感器、风速传感器红外传感器和GPS传感器，获取雾区浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置，具体如下：
(1)利用激光散射式传感器向雾区反射一束激光束，并接收经雾区反射回来的散射光，获取散射光的强度为g1，利用相同方式，根据天气预报选择无雾气天气状态，利用激光散射式传感器获取基准散光强度g2，利用公式得到雾气浓度数据WQND；
(2)利用红外线传感器向雾区反射一束红外激光束，在雾区内设置红外接收点，接收经过雾区的红外线光束并获取红外线光束的强度为h1，利用相同方式，选择无雾气天气状态，利用红外线传感器获取基准红外线光束强度h2，利用公式得到雾区能见度数据NJD；
(3)将GPS传感器安装至高速公路两侧，当雾区判断单元判断高速当前位置出现雾区，处于雾区的GPS传感器获取当前位置的经纬度数据作为雾区位置；
将雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置设置为传感器数据；
第二获取单元包括风速传感器和第二湿度传感器，风速传感器获取雾区风速数据、第二湿度传感器获取雾区空气湿度数据，并将雾区风速数据和雾区空气湿度数据设置为雾区气象数据；
第三获取单元包括地感线圈和摄像头，地感线圈获取雾区所在高速公路的车流量数据、摄像头获取道路限速数据，具体如下：
利用雷达测速区获取雾区所在高速公路的n个车辆速度分别为v1、v2、v3……vn，利用公式获取车流速度数据vn；
请参阅图3，将地感线圈安装高速公路路面下方，设置连续两个地感线圈分别为第一地感线圈和第二地感线圈，第一地感线圈和第二地感线圈安装距离为s，当车辆经过第一地感线圈和第二地感线圈时，第一地感线圈和第二地感线圈分别产生一个电磁信号，获取电磁信号的个数为C，则通过第一地感线圈和第二地感线圈安装距离s的汽车数量为C/2，根据公式得到车流量数据L；
利用摄像头识别高速公路右侧限速标志牌，获取道路限速数据XS；
将雾区所在高速公路的车流速度数据、车流量数据和道路限速数据设置为路况数据；
数据获取模块将传感器数据、雾区气象数据和路况数据作为雾区数据输送至数据处理模块；
需要说明的是：根据天气预报选择无雾气天气状态是通过查看天气预报的相关信息，来判断当天是否会有雾气出现，如果天气预报中没有提到雾气的相关信息，比如没有提到雾气出现的可能性或者有关雾气的警告，那么可以判断当天为无雾气天气状态，此处的无雾气天气状态是指天气预报播报当天没有雾气出现，且选择当天的正午时间的天气状态；
数据处理模块根据雾区数据获取雾区预警数据；
数据处理模块包括第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元，分别获取雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区交通预警数据；
第一处理单元根据雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据，计算获取雾区分级数据，具体如下：
(1)获取雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据；
(2)根据公式获取雾区分级系数N；
(3)针对雾区分级系数N设定第一雾区分级区间、第二雾区分级区间、第三雾区分级区间和第四雾区分级区间，分别对应轻微雾气等级、中度雾气等级、重度雾气等级和严重雾气等级，并设置阈值N1、N2和N3进行判断；
当0＜N≤N1时，判断为第一雾区分级区间，对应轻度雾气等级；
当N1＜N≤N2时，判断为第二雾区分级区间，对应中度雾气等级；
当N2＜N≤N3时，判断为第三雾区分级区间，对应重度雾气等级；
当N3<N时，判断为第四雾区分级区间，对应严重雾气等级；
可理解的是：WQND为雾区雾气浓度数据、NJD为雾区能见度数据、WF为雾区风速数据，a1、a2和a3为设定的比例系数且a1、a2和a3均大于0，N1、N2和N3为设定的雾区分级系数标准数据且0<N1<N2<N3，第一雾区分级区间对应的雾区分级系数小于第二雾区分级区间对应的雾区分级系数；第二雾区分级区间对应的雾区分级系数小于第三雾区分级区间对应的雾区分级系数；第三雾区分级区间对应的雾区分级系数小于第四雾区分级区间对应的雾区分级系数；将不同雾区对应的雾区分级区间作为雾区分级数据WQFJ；
第二处理单元根据雾区风速数据和雾区空气湿度数据获取雾区移动速度系数，具体如下：
根据公式M＝b1*WF*(1-WS*b2)，计算得到雾区移动速度系数，其中，M为雾区移动速度系数数值，WF为雾区风速数据，WS为雾区空气湿度数据，b1和b2为设定的比例系数，且b1和b2均大于0，雾区移动系数越大，雾区移动速度越快；雾区移动系数越小，雾区的移动速度越小；
第三处理单元根据车流速度数据、车流量数据和道路限速数据获取雾区路况拥堵系数，具体如下：
根据公式计算得到雾区路况拥堵系数，其中，LK为雾区路况拥堵系数，vn为车流速度数据，L为车流量数据，XS为道路限速数据，c1和c2为设定的比例系数，且c1和c2均大于0；
需要说明的是：雾区路况拥堵系数越大，雾区道路路况越拥堵；雾区路况拥堵系数越小，雾区道路路况越顺畅；
第四获取单元根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据，具体如下：
(1)获取雾区分级数据WQFJ、雾区移动速度系数M和雾区路况拥堵系数LK，针对雾区分级数据中的第一雾区分级区间、第二雾区分级区间、第三雾区分级区间和第四雾区分级区间，分别使用J1、J2、J3和J4对WQFJ进行参数赋值，且0＜J1＜J2＜J3＜J4；
(2)根据公式计算得到雾区交通预警分级系数Y；
(3)针对雾区交通预警分级系数Y设定第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间，分别对应低风险预警、中风险预警、高风险预警并设置阈值进行判断，具体如下：
当0＜Y≤Y1时，判断为第一交通预警区间，对应低风险预警；
当Y1＜Y≤Y2时，判断为第二交通预警区间，对应中风险预警；
当Y2＜Y≤Y3时，判断为第三交通预警区间，对应高风险预警；
当Y3<Y时，判断为第四交通预警区间，对应极高风险预警；
可理解地是：WQFJ为雾区分级数据，M为雾区移动速度系数，LK为雾区路况拥堵系数，Y为雾区交通预警分级系数，d1、d2和d3为设定的比例系数且d1、d2和d3均大于0，Y1、Y2和Y3为设定的消费意愿系数标准数据且0<Y1<Y2<Y3，第一交通预警区间对应的雾区交通预警分级系数小于第二交通预警区间对应的雾区交通预警分级系数；第二交通预警区间对应的雾区交通预警分级系数小于第三交通预警区间对应的雾区交通预警分级系数；第三交通预警区间对应的雾区交通预警分级系数小于第四交通预警区间对应的雾区交通预警分级系数；
将第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间对应的雾区设置为雾区交通预警分级数据，将雾区交通预警数据输送至交通预警分级单元。
需要说明的是：
雾区移动速度指的是高速公路大雾天气移动离开高速的速度。
交通预警模块接收雾区交通预警数据，进行高速诱导并发布预警；
交通预警模块包括数据通信单元、车载导航单元和交管***单元，数据通信单元、车载导航单元和交管***单元分别内置第一5G模块、第二5G模块和第三5G模块；
数据通信单元将雾区交通预警数据上传至车载导航单元和交管***单元，具体如下：
数据单元对输送的雾区交通预警分级数据进行压缩并封装，利用第一5G模块与5G网络建立连接并将雾区交通预警分级数据进行数据分包，利用第一5G模块5G网络将雾区交通预警分级数据分组转发至第二5G模块和第三5G模块，车载导航单元和交管***单元接收雾区交通预警分级数据；
车载导航单元根据雾区交通预警分级数据制定导航策略，具体如下：
(1)针对低风险预警，车载导航单元提醒驾驶员当前高速出现误区，注意保持适当的车距和行驶速度，并在导航界面上显示雾区位置，以帮助驾驶员做出相应的决策，提供备选路线，避开可能存在交通拥堵或事故的区域；
(2)针对中风险预警，车载导航单元提醒驾驶员注意雾区位置，并降低车速、开启雾灯，在导航屏幕上显示雾区的位置和范围，并提供实时的交通状况更新，根据实时交通情况，调整导航路线以避开可能存在的交通拥堵或事故；
(3)针对高风险预警，车载导航单元警示驾驶员避免进入雾区，建议寻找安全的停车地点等待雾区消散，在导航屏幕上显示雾区的位置，并提供实时的交通状况更新，提供紧急联系电话，以便驾驶员在遇到紧急情况时寻求帮助；
(4)针对极高风险预警，强烈警示驾驶员避免进入雾区，自动寻找最近的安全停车地点等待雾区消散，在导航屏幕上显示雾区的位置，并提供实时的交通状况更新，提供紧急联系电话和紧急救援服务，以便驾驶员在遇到紧急情况时寻求帮助。
交管***单元根据雾区交通预警分级数据制定诱导策略，具体如下：
(1)针对低风险预警，交管***单元利用高速电子路牌发布预警信息，告知司机高速出现雾区，注意保持车速和车距；
(2)针对中风险预警，交管***单元利用高速电子牌提醒司机当前高速出现雾区，告知司机降低车速，保持车距，开启雾灯，并安排交警进行执法巡逻，保证高速交通秩序和交通安全；
(3)针对高风险预警，交管***单元减低道路限速，采取交通管制措施，限制车辆上高速，降低高速车流量，利用高速电子路牌显示雾区预警信息，提供实时交通路况更新；
(4)针对极高风险预警，交管***模块利用高速路牌和巡逻车引导高速车辆就近下高速或进服务器避险。
在本申请中，若出现相应的计算公式，则上述计算公式均是去量纲取其数值计算，公式中存在的权重系数、比例系数等系数，其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个结果值，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与结果值的比例关系即可。
实施例二
基于同一发明的又一构思，现提出一种用于高速公路雾区诱导的预警方法，包括如下步骤：
步骤S1：获取雾区数据；
步骤S11：对高速雾区进行判断，具体步骤如下：
步骤S111：通过温度传感器获取空气温度数值WD、第一湿度传感器获取空气湿度数值SD、空气质量传感器获取空气中颗粒物浓度数值ND，并根据公式得到高速雾区判断系数N，其中，a1、a2和a3为比例系数，且a1、a2和a3均大于0；
步骤S112：根据天气预报选择无雾气天气状态，使用温度传感器、第一湿度传感器和空气质量传感器分别获取无雾气天气状态下的空气温度数值WD1，空气湿度数值SD1和空气中颗粒物浓度数值ND1；
步骤S113：根据公式计算得到高速雾区判断系数阈值N1，其中，a1、a2和a3为比例系数，且a1、a2和a3均大于0；
步骤S114：针对高速雾区判断系数N，设置阈值N1，判断高速当前位置是否出现雾区，具体如下：
当N＞N1时，高速当前位置出现雾区；
当N≤N1时，高速当前位置没有出现雾区；
步骤S12：获取雾区浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置，具体步骤如下：
步骤S121：利用激光散射式传感器向雾区反射一束激光束，并接收经雾区反射回来的散射光，获取散射光的强度为g1，利用相同方式，根据天气预报选择无雾气天气状态，利用激光散射式传感器获取基准散光强度g2，利用公式得到雾气浓度数据WQND；
步骤S122：利用红外线传感器向雾区反射一束红外激光束，在雾区内设置红外接收点，接收经过雾区的红外线光束并获取红外线光束的强度为h1，利用相同方式，选择无雾气天气状态，利用红外线传感器获取基准红外线光束强度h2，利用公式得到雾区能见度数据NJD；
步骤S123：将GPS传感器安装至高速公路两侧，当雾区判断单元判断高速当前位置出现雾区，处于雾区的GPS传感器获取当前位置的经纬度数据作为雾区位置；
步骤S124：将雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置设置为传感器数据；
步骤S13：利用风速传感器获取雾区风速数据、利用第二湿度传感器获取雾区空气湿度数据，并将雾区风速数据和雾区空气湿度数据设置为雾区气象数据；
步骤S14：获取雾区所在高速公路的车流量数据、车流速度数据和道路限速数据，具体步骤如下：
步骤S141：利用雷达测速区获取雾区所在高速公路的n个车辆速度分别为v1、v2、v3……vn，利用公式获取车流速度数据vn；
步骤S142：将地感线圈安装高速公路路面下方，设置连续两个地感线圈分别为第一地感线圈和第二地感线圈，第一地感线圈和第二地感线圈安装距离为s，当车辆经过第一地感线圈和第二地感线圈时，第一地感线圈和第二地感线圈分别产生一个电磁信号，获取电磁信号的个数为C，则通过第一地感线圈和第二地感线圈安装距离s的汽车数量为C/2，根据公式得到车流量数据L；
步骤S143：利用摄像头识别高速公路右侧限速标志牌，获取道路限速数据XS；
步骤S144：将雾区所在高速公路的车流速度数据、车流量数据和道路限速数据设置为路况数据；
步骤S15：数据获取模块将传感器数据、雾区气象数据和路况数据作为雾区数据输送至数据处理模块；
步骤S2：根据雾区数据获取雾区预警数据；
步骤S21：获取雾区分级数据，具体步骤如下：
步骤S211：获取雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据；
步骤S212：根据雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据获取雾区分级系数N；
步骤S213：针对雾区分级系数N设定第一雾区分级区间、第二雾区分级区间、第三雾区分级区间和第四雾区分级区间，分别对应轻微雾气等级、中度雾气等级、重度雾气等级和严重雾气等级，并设置阈值N1、N2和N3进行判断；
当0＜N≤N1时，判断为第一雾区分级区间，对应轻度雾气等级；
当N1＜N≤N2时，判断为第二雾区分级区间，对应中度雾气等级；
当N2＜N≤N3时，判断为第三雾区分级区间，对应重度雾气等级；
当N3<N时，判断为第四雾区分级区间，对应严重雾气等级；
步骤S214：将不同雾区对应的雾区分级区间作为雾区分级数据WQFJ；
步骤S22：根据雾区风速数据和雾区空气湿度数据，计算得到雾区移动速度系数；
步骤S22：根据车流速度数据、车流量数据和道路限速数据获取雾区路况拥堵系数；
步骤S23：根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据，具体步骤如下：
步骤S231：根据雾区分级数据WQFJ、雾区移动速度系数M和雾区路况拥堵系数LK，计算得到雾区交通预警分级系数
步骤S232：针对雾区交通预警分级系数Y设定第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间，分别对应低风险预警、中风险预警、高风险预警并设置阈值进行判断，具体如下：
当0＜Y≤Y1时，判断为第一交通预警区间，对应低风险预警；
当Y1＜Y≤Y2时，判断为第二交通预警区间，对应中风险预警；
当Y2＜Y≤Y3时，判断为第三交通预警区间，对应高风险预警；
当Y3<Y时，判断为第四交通预警区间，对应极高风险预警；
步骤S233：将第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间对应的雾区设置为雾区交通预警分级数据，将雾区交通预警数据输送至交通预警单元。
步骤S3：根据雾区交通预警数据进行高速诱导并发布预警；
步骤S31：对输送的雾区交通预警分级数据进行压缩并封装，利用第一5G模块与5G网络建立连接并将雾区交通预警分级数据进行数据分包，利用第一5G模块5G网络将雾区交通预警分级数据分组转发至第二5G模块和第三5G模块；
步骤S32：根据雾区交通预警分级数据制定导航策略，具体步骤如下：
步骤S321：针对低风险预警，车载导航单元提醒驾驶员当前高速出现误区，注意保持适当的车距和行驶速度，并在导航界面上显示雾区位置，以帮助驾驶员做出相应的决策，提供备选路线，避开可能存在交通拥堵或事故的区域；
步骤S322：针对中风险预警，车载导航单元提醒驾驶员注意雾区位置，并降低车速、开启雾灯，在导航屏幕上显示雾区的位置和范围，并提供实时的交通状况更新，根据实时交通情况，调整导航路线以避开可能存在的交通拥堵或事故；
步骤S323：针对高风险预警，车载导航单元警示驾驶员避免进入雾区，建议寻找安全的停车地点等待雾区消散，在导航屏幕上显示雾区的位置，并提供实时的交通状况更新，提供紧急联系电话，以便驾驶员在遇到紧急情况时寻求帮助；
步骤S324：针对极高风险预警，强烈警示驾驶员避免进入雾区，自动寻找最近的安全停车地点等待雾区消散，在导航屏幕上显示雾区的位置，并提供实时的交通状况更新，提供紧急联系电话和紧急救援服务，以便驾驶员在遇到紧急情况时寻求帮助。
步骤S33：根据雾区交通预警分级数据制定诱导策略，具体如下：
步骤S331：针对低风险预警，交管***单元利用高速电子路牌发布预警信息，告知司机高速出现雾区，注意保持车速和车距；
步骤S332：针对中风险预警，交管***单元利用高速电子牌提醒司机当前高速出现雾区，告知司机降低车速，保持车距，开启雾灯，并安排交警进行执法巡逻，保证高速交通秩序和交通安全；
步骤S333：针对高风险预警，交管***单元减低道路限速，采取交通管制措施，限制车辆上高速，降低高速车流量，利用高速电子路牌显示雾区预警信息，提供实时交通路况更新；
步骤S334：针对极高风险预警，交管***模块利用高速路牌和巡逻车引导高速车辆就近下高速或进服务器避险。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，包括：
数据获取模块：通过获取空气温度数值、空气湿度数值和空气中颗粒物浓度数值得到高速雾区判断系数，并利用高速雾区判断系数阈值对高速雾区进行判断，并分别获取雾区所在高速公路的传感器数据、雾区气象数据和路况数据作为雾区数据；
数据处理模块：对雾区数据进行处理得到雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数，根据获取雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数计算得到雾区交通预警分级系数，对雾区交通预警分级系数利用阈值进行划分得到雾区交通预警分级数据；
交通预警模块：根据雾区交通预警分级数据分别制定导航策略和诱导策略；
还包括服务器，所述数据获取模块、数据处理模块和交通预警模块分别与服务器相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，所述数据获取模块获取雾区数据，具体如下：
数据获取模块包括雾区判断单元、第一获取单元、第二获取单元和第三获取单元，雾区判断单元对高速当前位置是否出现雾区进行判断，第一获取单元获取传感器数据，第二获取单元获取雾区气象数据，第三获取单元获取路况数据，将传感器数据、雾区气象数据和路况数据设置为雾区数据。
3.根据权利要求2所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法，其特征在于，所述雾区判断单元对高速当前位置是否出现雾区进行判断，具体如下：
雾区获取单元根据空气温度数值、空气湿度数值、空气中颗粒物浓度数值计算得到高速雾区判断系数N；
获取无雾气天气状态下的温度数值，无雾气天气状态下的空气湿度数值和无雾气天气状态下的空气中颗粒物浓度数值，计算得到高速雾区判断系数阈值N1；
针对高速雾区判断系数N，设置阈值N1，判断高速当前位置是否出现雾区，具体如下：
当N＞N1时，高速当前位置出现雾区；
当N≤N1时，高速当前位置没有出现雾区。
4.根据权利要求2所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，所述第一获取单元获取传感器数据，具体如下：
第一获取单元获取经雾区反射回来的散射光强度为g1，获取基准散光强度g2，通过g1和g2，计算得到雾气浓度数据；
第一获取单元获取经过雾区的红外线光束强度h1，获取基准红外线光束强度h2，通过h1和h2，计算得到雾区能见度数据；
第一获取单元获取处于雾区的GPS传感器获取当前位置的经纬度数据作为雾区位置；
将雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区位置设置为传感器数据。
5.根据权利要求3所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，所述第二获取单元获取雾区气象数据，第三获取单元获取路况数据，具体如下：
第二获取单元分别获取雾区风速数据和雾区空气湿度数据并设置为雾区气象数据；
第三获取单元通过雾区所在高速公路的n个车辆速度，计算得到获取车流速度数据；
第三获取单元利用磁感线圈获取车流量数据；
第三获取单元利用摄像头识别高速公路右侧限速标志牌，获取道路限速数据；
将雾区所在高速公路的车流速度数据、车流量数据和道路限速数据设置为路况数据。
6.根据权利要求1所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，所述数据处理模块根据雾区数据获取雾区预警数据，具体如下：
数据处理模块包括第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和第四处理单元，第一处理单元获取雾区分级数据，第二处理单元获取雾区移动速度系数，第三处理单元获取雾区路况拥堵系数，第四处理单元根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据。
7.根据权利要求6所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法，其特征在于，所述第一处理单元获取雾区分级数据，具体如下：
根据雾区雾气浓度数据、雾区能见度数据和雾区风速数据获取雾区分级系数N；
针对雾区分级系数N设定第一雾区分级区间、第二雾区分级区间、第三雾区分级区间和第四雾区分级区间，分别对应轻微雾气等级、中度雾气等级、重度雾气等级和严重雾气等级，并设置阈值N1、N2和N3进行判断；
当0＜N≤N1时，判断为第一雾区分级区间，对应轻度雾气等级；
当N1＜N≤N2时，判断为第二雾区分级区间，对应中度雾气等级；
当N2＜N≤N3时，判断为第三雾区分级区间，对应重度雾气等级；
当N3<N时，判断为第四雾区分级区间，对应严重雾气等级；
将不同雾区对应的雾区分级区间作为雾区分级数据。
8.根据权利要求6所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法，其特征在于，所述第二处理单元获取雾区移动速度系数，第三处理单元获取雾区路况拥堵系数，具体如下：
第二处理单元根据雾区风速数据和雾区空气湿度数据，计算得到雾区移动速度系数；
第三处理单元根据车流速度数据、车流量数据和道路限速数据计算得到雾区路况拥堵系数。
9.根据权利要求6所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，所述第四处理单元获取雾区交通预警分级数据并将其输送至交通预警模块，交通预警模块接收雾区交通预警数据，进行高速诱导并发布预警，具体如下：
根据雾区分级数据、雾区移动速度系数和雾区路况拥堵系数获取雾区交通预警分级数据；
针对雾区交通预警分级系数Y设定第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间，分别对应低风险预警、中风险预警、高风险预警并设置阈值进行判断，具体如下：
当0＜Y≤Y1时，判断为第一交通预警区间，对应低风险预警；
当Y1＜Y≤Y2时，判断为第二交通预警区间，对应中风险预警；
当Y2＜Y≤Y3时，判断为第三交通预警区间，对应高风险预警；
当Y3<Y时，判断为第四交通预警区间，对应极高风险预警；
将第一交通预警区间、第二交通预警区间、第三交通预警区间和第四交通预警区间对应的雾区设置为雾区交通预警分级数据并将其输送至交通预警模块；
交通预警模块包括数据通信单元、车载导航单元和交管***单元，数据通信单元将雾区交通预警数据上传至车载导航单元和交管***单元；
车载导航单元根据雾区交通预警分级数据制定导航策略；
交管***单元根据雾区交通预警分级数据制定诱导策略。
10.一种用于高速公路雾区诱导的预警装备及方法，适用于权利要求1-9任意一项所述的一种用于高速公路雾区诱导的预警装备，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：获取雾区数据；
步骤S2：根据雾区数据获取雾区预警数据；
步骤S3：根据雾区交通预警数据，进行高速诱导并发布预警。
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