[发明专利]一种下沉路段积水状况监测预警系统及其预测预警方法

摘要

本发明提供了一种下沉路段积水状况监测预警系统及其预测预警方法，预警路侧单元判断积水量是否达到积水危险阈值，并将预警信息与积水量发送至智能交通系统中心，智能交通系统中心再广播到其他路测单元所覆盖的车辆。本发明有助于各部门各用户在突发暴雨情况下实时了解下沉路段的道路情况，从而尽可能的规避风险，使遇险车辆可以及时得到救援，更好的保障了车辆行驶中的人身安全，平时处于低频工作模式，极大的节省了资源。

主权项

1.一种下沉路段积水状况监测预警系统，包括无线传感器、预警路侧单元、智能交通系统(ITS)中心、车辆和监测路侧单元，其特征在于：所述监测路侧单元依据车联网系统的要求设置；所述预警路侧单元包括消息接收模块、微处理器模块、无线通信模块、车辆监测模块、电源模块和存储器模块，其中存储器模块包括积水监测模块和积水预测模块；预警路侧单元设置于下沉路段的路侧，至少1小时接收一次天气预报信息，当天气预报信息的降水概率在80％‑90％时，预警路侧单元向设置在无线传感器发送开启高频工作模式监测的指令，无线传感器设置在下沉路段和上层路面交界处的下沉路段垂直上方的路侧位置，无线传感器接收到开启高频工作模式监测的指令后，由低频工作模式切换到高频工作模式，无线传感器采集下沉路段的积水量，并将当前积水量及降雨程度信息发送至预警路侧单元，预警路侧单元判断积水量是否达到积水危险阈值，积水危险阈值为家用轿车排气管距地面高度的70％，如积水量达到积水危险阈值，则判定为积水，触发积水监测模块对下一时刻积水进行预测，如当前积水量或预测积水量其中之一达到下沉路段设定的积水危险阈值，则生成预警信息，并将预警信息及当前积水量和预测积水量发送至智能交通系统中心；若当前积水量或预测积水量均未达到下沉路段设定的预警积水量阈值，则发送当前积水量和预测积水量信息至智能交通系统中心；预警路侧单元向预警路侧单元所覆盖范围内的所有车辆广播信息，并由智能交通系统中心将广播信息发送给设置在非下沉路段的所有监测路侧单元，每个监测路侧单元向监测路侧单元各自所覆盖范围内的车辆发送广播信息；当发生积水时，预警路侧单元的广播信息为预警信息及当前积水量和预测积水量，当未发生积水时，预警路侧单元的广播信息为当前积水量和预测积水量；当下沉路段的积水量低于安全使能阈值时，消息接收模块停止接收无线传感器的信息，并向无线传感器反馈使无线传感器从高频工作模式切换至低频工作模式；所述预警路侧单元监测下沉路段车辆的行驶速度及车辆位置信息，并将异常车辆信息上传至智能交通系统中心请求援助，同时向下沉路段的预警路侧单元所覆盖范围内的其他车辆求助，实现局部与中心相结合双重紧急求救功能；所述异常车辆信息指或者D_i＝D_j，其中，v_k表示下沉路段的预警路侧单元所覆盖范围内车辆k的实时车速，v_a表示下沉路段的预警路侧单元所覆盖范围内所有经过该下沉路段车辆的平均速度,D_i表示车辆k的实时位置，D_j表示车辆k在1‑5分钟后的位置；所述预警路侧单元将预警消息在预警路侧单元覆盖范围内车辆广播，同时，智能交通系统(ITS)中心发布预警消息给可能经过有预警消息的下沉路段的车辆，其中，智能交通系统(ITS)中心对车辆端上传的行驶路线数据进行判断，判断车辆是否可能经过有预警消息的下沉路段，其中，行驶路线数据由车辆上的导航软件生成；所述预警路侧单元中，无线传感器向消息接收模块发送采集的当前下沉路段的积水量，消息接收模块向无线传感器发送无线传感工作模式的切换指令，消息接收模块将积水量消息传递至存储器模块中的积水监测模块，积水监测模块每10s到20s存储一次当前实时积水量，实现积水数据的存储；存储器模块中的积水预测模块从积水监测模块中提取积水数据，包含当前时刻的积水量及当前时刻前5到30分钟内的积水数据，并根据积水数据预测得出下一时刻的积水量；当前积水量及预测积水量传递到微处理器模块，微处理器模块判断为当前积水量或预测积水量是否达到积水危险阈值，如当前积水量或预测积水量达到设置的积水危险阈值，则生成预警信息，预警路侧单元通过无线通信模块与智能交通系统中心和下沉路段旁设置的预警路侧单元所覆盖范围内的车辆进行无线通信；车辆监测模块测量预警路侧单元所覆盖范围内车辆的行驶速度和车辆数目；电源模块为消息接收模块、微处理器模块、无线通信模块、车辆监测模块和存储器模块供电；所述监测路侧单元包括电源模块，无线通信模块，车辆监测模块和微处理器模块；电源模块为无线通信模块，车辆监测模块和微处理器模块进行供电；无线通信模块从智能交通系统(ITS)中心接收预警路侧单元的实时积水量、预测积水量、预警信息及预警路侧单元的位置信息，并将预警路侧单元的实时积水量、预测积水量、预警信息及预警路侧单元的位置信息广播到监测路侧单元(RSU)覆盖范围内的车辆；车辆监测模块测量监测路侧单元(RSU)所覆盖范围内车辆的行驶速度和车辆数目，用毫米波雷达或超声波方式实现；所述的车载模块安装在车辆上，所述车载模块包括微处理器模块，人机交互显示器，通信模块一和通信模块二；人机交互显示器负责显示车辆使用者与车载模块之间的交互信息，通信模块一负责车载模块与预警路侧单元或监测路侧单元的无线通信，通信模块二负责车载模块与智能交通系统中心之间的无线通信，所述无线通信采用LTE‑V2X或DSRC技术。