[发明专利]用于监视交通和道路积水状况的装置、系统及方法

说明书

优先权要求

本申请要求2011年7月19日提交的美国临时专利申请第61/509,439号的优先权，特此通过引用全文并入。

技术领域

本发明涉及通过无线传感器网络监视道路，尤其涉及用于交通流和道路洪水综合超声监视的装置、系统及方法。该系统可以包括监视交通流、洪水状况、或两者的超声测距仪和/或远程红外温度传感器。

背景技术

当前交通监视或洪水监视系统是专用的，只用于一种应用。并且，至今还没有实时城市洪水监视系统。现有洪水监视系统只测量河流或湖泊中的水位，而现有交通监视系统只测量交通。这种城市洪水监视的缺乏使城市设施在感测像骤发洪水那样的发洪水状况以及对此作出反应方面存在缺陷。与洪水和交通信息两者有关的信息将有益于应急响应。这样的信息将导致应急人员的更快响应时间以及非应急人员从发洪水区的更迅速撤离。

传统基于传感器网络的系统存在几方面缺点，首先，它们只能监视由周围河流引起的洪水（例如，不能使用传统系统监视骤发洪水）。另外，虽然这些基于传感器网络的系统可以预测河流开始淹没周围城区的时间，但它们不能跟踪洪水本身的演变。基于卫星的洪水监测系统也存在一些缺陷。它们不具备实时能力，它们是基于图像的，以及它们只能在云散之后，即在洪水开始之后的几个小时或更长时间之后评估洪水的蔓延。

发明内容

与专用（即，只能用于一种应用）的标准交通监视或洪水监视系统不同，本发明的实施例使两种物理现象能够同时得到感测：交通和洪水。因此，本发明给予部署感测基础设施的代理商以额外的经济激励（通过更好的信息和管理降低洪水损害的成本）。

另外，本发明的实施例将监视和预报洪水期间道路上积水的高度，使地方政府能够评估标准车辆不可在哪些道路上行驶，救援车辆可涉水驶过哪些道路。它们还能够实时地为应急服务生成可用道路和可接近区域的地图，这是洪水，尤其，骤发洪水事件期间的关键信息。

所提及的缺点并非详尽无遗，而是在往往损害监视道路上的交通和积水状况的先前已知技术的有效性的许多缺点之中；但是，这里提到的那些缺点足以证明出现在本领域中的那些方法不是令人满意的，非常需要在本公开中所述和要求保护的技术。

从前面的讨论中应当显而易见，需要监视道路上的状况的装置、系统及方法。

本发明的实施例涉及监视交通流、积水/洪水状况或两者的超声测距仪的系统。本发明的一个实施例在于两个部分：

1）由无线传感器板组成的无线传感器网络，该无线传感器板与要监视的道路上、指向地面和处在城市环境中的超声换能器和/或远程红外温度传感器连接。每个传感器板与它的邻居一起处理测量数据，以估计局部交通状况以及局部洪水状况。局部交通状况对应于跨过道路路段的局部密度、流量和速度状况。局部洪水状况对应于地面上的积水的估计高度。

2）处理传感器节点转发的局部交通和洪水状况数据的后端服务器系统。使用交通流模型和始发地目的地模型估计全局交通状况，以创建当前和未来交通流状况的地图。使用当前状况、气象数据和下水道模型预报全局洪水状况。

一个一般性实施例是监视交通和道路积水状况的装置，该装置包含：配置成无线发送和接收信息的通信模块；超声换能器和/或远程红外温度传感器；配置成从该超声换能器和/或远程红外温度传感器接收交通信息的交通监视模块；以及配置成从该超声换能器接收道路积水信息的道路积水监视模块。在一个特定实施例中，该交通监视模块被进一步配置成从接收的交通信息中确定交通状况，该积水监视模块被进一步配置成从接收的道路积水信息中确定积水的存在与否。确定的交通状况可以是交通繁忙、交通适度、交通不繁忙和无交通流。确定的交通状况可以是估计车流和/或估计车速。该道路积水监视模块还可以配置成确定降雨的存在与否和/或配置成确定积水的深度。在本发明的一个实施例中，接收的交通信息包含选自由如下组成的群体的信息：汽车的数量、过往汽车之间的时间、和过往汽车的速度。微控制器可以包含该交通监视模块和该道路积水监视模块。