[发明专利]基于智能网联的交通安全设施数字化系统

权利要求书

1.一种基于智能网联的交通安全设施数字化系统，其特征在于，包括多源数据融合基础信息模块、智能网联数字化设施管理模块、事件预警管理模块、交通安全设施养护辅助支持模块、交通安全设施资产管理辅助决策模块、交通安全评价辅助支持模块、车路协同模块以及交通安全信息服务模块；

所述多源数据融合基础信息模块，用于采集、录入以及交互智能网联的交通安全设施数字化系统所需基础信息数据；

所述智能网联数字化设施管理模块及交通安全设施养护辅助支持模块，用于集成交通安全设施的仿真化设计、模块化制造、实时状态监测、自动化巡查、和数字化管养，实现全生命周期于一体的安全设施智能化管控方式；

所述交通安全评价辅助支持模块，用于提供交通安全设施评价内容标准，进而使交通安全设施评价符合自动化核查，并可持续跟踪交通安全评价效果，提高交通安全评价效率，科学对交通安全评价效果进行评估；

所述车路协同模块，用于支持交通安全设施主动服务于自动化驾驶；

所述交通安全信息服务模块，用于基于交通安全设施自动感知以及通过交互获得的实时事件信息，并及时向社会公众发布；

所述事件预警管理模块，用于通过交通安全设施自身集成的数字化模块以及与相关交通系统的交通事件监测预警功能模块的关联互通和相近视频摄像机的关联，实现对交通安全设施的不良状态、交通事件、道路及设施养护，临时交通管制事件信息进行声音及可视化预警；

其中，所述多源数据融合基础信息模块，具体用于：

所述多源数据融合基础信息模块，通过外场智能网联的数字化交通安全设施物联网模块，基于GPS/北斗/LBS定位技术和移动无线通信传输方式，实现对监测的交通安全设施进行实时定位，实时通讯的功能，并实时采集交通安全设施的实时位置和实时状态；同时通过人工录入以及与相关交通系统交互获取的交通动静态基础数据，通过融合分析后提供给各业务模块，支撑各业务模块的输入数据信息需求以及可视化展示；

其中，所述交通动静态基础数据，包括相关的路网和道路设计指标数据、交通运行状态数据、关键节点视频数据以及相关标准规范数据；

其中，所述智能网联数字化设施管理模块，具体用于对交通安全设施进行智能化管控；其中，所述交通安全设施包括交通标志、护栏、里程碑和百里桩；

将集成数字化模块安装于交通标志，基于智能网联，采用大数据、云计算、交通地理信息系统、车路协同技术，实现交通标志状态监测、交通标志信息上下传、交通标志系统数据化管理、车载系统感知，并形成具有提供交通标志信息、设备维护及事件预警功能的交通标志子系统；

将集成数字化模块安装到高速公路和一级路中央分隔带的护栏上，基于智能网联，采用大数据、云计算和交通地理信息系统技术，实现护栏状态监测、车载系统感知，并形成具有提供路侧信息、设备维护及事件预警功能的护栏子系统；

将集成数字化模块安装到里程碑和百米桩上面，基于智能网联，采用大数据、云计算、交通地理信息系统技术，用于标定道路走向、实现养护管理电子桩号和实际桩号统一的子系统；

所述智能网联数字化设施管理模块，具有灵活的可扩展性，可不断集成新的智能网联数字化交通安全设施管理子系统；

所述基于智能网联的交通安全设施数字化系统，为一种基于云计算与物联网的交通安全设施数字化管理系统框架，实现多源数据的融合，实现系统内部业务协同及与外部相关部门系统间的互联互通；

所述交通安全设施数字化管理系统框架包含感知层、通信层、数据支撑层、业务应用层和用户层；

所述感知层，是交通安全设施数字化的主要体现，包括设施状态感知单元、巡查养护记录单元和交互与服务单元；所述设施状态感知单元，用于感知交通安全设施的位置、运行状态和交通安全设施含义；所述巡查养护记录单元，用于通过移动终端获得相关巡查养护数据，包括巡查设施异常记录，巡查人员信息；所述交互与服务单元，用于通过交互，获得行业相关管理信息化系统数据、道路设计数据、互联网数据，为整个设施数字化智能管控提供基础支撑；

所述通信层，为各类数据提供数据传输通道，包括公网、互联网、高速公路通信专网、LTE-V/5G/DSRC通信模块；

所述数据支撑层，包括数据采集单元、数据存储单元、数据分类单元、数据融合单元、模式算法单元以及数据共享交互单元；

所述数据采集单元，用于采集系统内数据、相关行业系统数据、支撑类数据以及互联网数据；

所述数据存储单元，支持多种数据存储格式，包括关系型数据库、分布式存储、文件存储数据库；

所述数据分类单元，用于对所述数据采集单元采集到的数据进行分类；

所述数据融合单元，用于对所述数据采集单元采集到的数据进行智能分析；

所述模式算法单元，用于存储所述数据融合单元需要采用的模式算法；

所述数据共享交互单元，构建数据开放服务接口平台，为实现数据查询、数据交换与共享、数据可视化提供接口，为辅助决策提供支持，并最终实现数据资产化；

所述业务应用层，包括智能网联数字化交通安全设施全生命周期管控单元、事件预警管理单元、设施养护决策支持单元、安全评价辅助支撑单元、车路协同辅助自动驾驶单元以及信息服务单元；

其中，所述交通安全设施养护辅助支持模块，通过交通安全设施自身集成数字化模块周期性轮寻，或通过养护人员的移动终端，获得设施损毁需要养护的信息，并及时上传至后台系统模块；

后台系统模块通过算法匹配养护预案，自动生成养护计划，供养护管理人员参考应用，后台系统模块同时记录养护工作相关信息；

其中，所述交通安全评价辅助支持模块，通过对安全设施动静态数据、道路设计及运行相关基础数据、相关规范要求和对应常用改善措施进行融合分析，得到评价内容标准，并对安全设施进行自动化核查，得到交通安全评价效果，并可持续跟踪交通安全评价效果，提高交通安全评价效率，对交通安全评价效果进行科学评估；

其中，所述车路协同模块，通过对交通安全设施表达信息的自动感知，支持无人驾驶或辅助驾驶的实现；

其中，所述交通安全信息服务模块，基于数字化孪生模型和跨系统信息共享平台，建成统一、全面、便捷的公众服务系统，实现交通安全设施信息化一站式服务、互联网+服务；

其中，所述交通安全信息服务模块，通过与其他相关辅助系统实时交换最新的安全设施信息数据，及时向公众和出行者提供公路养护、阻断、气象灾害实时信息；

具体功能如下：

(1)基础数据采集治理

通过集成于设施上的数字化模块或终端采集设施位置、状态及标志含义信息，形成安全设施的数据库，并通过交互共享行业相关系统数据、道路设计支撑类数据以及与处理协同相关的路侧数据，实现多源数据的融合，支撑系统内功能模块间以及与外部相关业务系统间的业务协同；

(2)智能网联数字化安全设施智能管控

实时监测智能网联数字化设施的运行状态并基于TGIS实现可视化展示；针对不同设施的功能特点实现各自不同的智能化管理功能，针对标志可实现仿真化设计、模块化制造、信息内容全路网决策；针对护栏可实现车道标定、与GPS及车载摄像头实时交互；针对里程碑及百米牌，可实现道路走向自动化标定、电子桩号与实际桩号的匹配；

(3)事件管理：当发生极端情况时，如自动驾驶车道被占用、前方气象监测异常、养护临时占道、碰撞护栏，终端和后台系统及车载设备进行通讯，及时发布预警，协助自动驾驶改变驾驶策略；

(4)数字化管养

通过安装于设施上的集成数字化模块或巡查人员随身携带的便携移动终端对安全设施进行智能化巡查，发现损坏的设施，利用通讯模块上报后台系统，发送损害情况和养护需求，自动关联对应养护预案直接生成维修计划，经人工确认下发维修指令，实现养护过程的全电子化；另一方面，通过物联网设备、专业分析模型，实现设施位置的自动监测，对标志的丢失进行报警；通过智能化巡查，能提升巡查效能，减少巡查漏报，并能生成专项报损记录(如洪水、台风路产损失报损记录)；保证养护巡查工作真实、及时、准确地反映公路实际状况；

(5)安全评价辅助支持：通过对道路设计指标数据、交通安全设施类型及其布设位置及道路主要构造物(互通、隧道、桥梁)、交通事故统计数据及相关标准规范指标数据的融合分析，实现部分安全评价内容的自动化，提升评价效率，并可通过对后续评价提出改进设施效果的跟进，实现对安全评价全过程管控；

(6)精准化服务；逐步建成统一、全面、便捷的公众服务平台，实现交通安全设施信息化“一站式”服务、“互联网+”服务；联合高德、百度、微信、头条力量，通过实时交换最新的标志信息数据，及时向公众和出行者提供公路养护、阻断、气象灾害实时信息；将非涉密数据信息及时公开，满足社会各界对公路信息的研究、分析、商用、出行需求，最大限度地为社会经济发展服务。