一种高速公路执法用巡逻机

摘要

本发明公开了一种高速公路执法用巡逻机。现有移动式巡逻系统行驶不稳定，不能很好通过障碍物，且其摄像头拍摄有盲区。本发明的动力装置驱动行驶装置；行驶装置中动力单边轮、上传动单边轮和下传动单边轮的端面均设有凸缘；辅助固定装置使用辅助轮和减震器将机架压紧在护栏上；监控装置包括电动云台、摄像头、红外探测器和报警器；控制单元包括盒体以及集成在盒体内的中央控制器、行走控制单元、电源管理单元、GPS定位器、图像处理单元、存储单元和报警单元。本发明可以在护栏上稳定行驶，还可以越过障碍物，具有缓冲作用，摄像头可以做到360°无死角拍摄，所拍摄信息可传回后台管理系统分析，做到科学预警。

权利要求

1.一种高速公路执法用巡逻机，包括机架、监控装置、控制单元、动力装置、行驶装置和辅助固定装置，其特征在于：

所述动力装置的直流电机将动力传给从动齿轮轴；所述的行驶装置包括动力单边轮、上传动单边轮和下传动单边轮；所述的动力单边轮与从动齿轮轴通过键连接；所述的上传动单边轮铰接在机架顶部，机架底部铰接有两个下传动单边轮；所述动力单边轮、上传动单边轮和下传动单边轮的端面均设有凸缘；

所述的辅助固定装置包括前上辅助轮、前下辅助轮、后上辅助轮、后下辅助轮、前长轴、后长轴，以及固定在机架上的前上减震器、前下减震器、后上减震器和后下减震器；所述前长轴的上、下端分别与前上减震器和前下减震器铰接，后长轴的上、下端分别与后上减震器和后下减震器铰接；所述的前上辅助轮和前下辅助轮通过轴承支承在前长轴的两端；所述的后上辅助轮和后下辅助轮通过轴承支承在后长轴的两端；

所述的监控装置包括电动云台、摄像头、红外探测器和报警器；所述的电动云台包括底座、周转块和仰角调节块；底座固定在机架顶部，周转块与底座构成绕竖直轴转动的周转副，仰角调节块与周转块构成绕水平轴摆动的摆动副，摄像头固定在仰角调节块上，仰角调节块调节摄像头实现0～90°仰角或俯角；所述的电动云台接收控制单元的中央控制器命令，并调节摄像头的拍摄角度，摄像头采集道路情况数据；所述的报警器和红外探测器均固定在机架顶部；红外探测器将探测到的信号传递给中央控制器；

所述的控制单元包括盒体以及集成在盒体内的中央控制器、行走控制单元、电源管理单元、GPS定位器、图像处理单元、存储单元和报警单元；所述的盒体固定在机架上部；中央控制器用于接收和发送控制命令；所述的行走控制单元与中央控制器连接，用于控制动力装置的直流电机运转；所述的GPS定位器与中央控制器连接，用于定位；所述的图像处理单元分别与中央控制器、GPS定位器以及监控装置的摄像头相连接，用于处理摄像头采集的视频和图片；所述的存储单元与中央控制器连接，用于存储摄像头采集的数据以及图像处理单元处理过的视频和图片；所述的电源管理单元与中央控制器连接，用于供电；所述的报警单元连接于中央控制器及监控装置的报警器，接收中央控制器的报警命令，并向报警器下达报警命令，当红外探测器探测到非法侵入信号时报警；

所述的动力装置包括蓄电池、直流电机、主动齿轮、从动齿轮、主动齿轮轴和从动齿轮轴；所述的蓄电池给直流电机供电；所述的直流电机与机架固定，主动齿轮轴和从动齿轮轴均通过轴承支承在轴承支座上，轴承支承固定在机架上；所述的主动齿轮轴与直流电机的输出轴通过联轴器连接；所述的主动齿轮与主动齿轮轴通过键连接；所述的从动齿轮与从动齿轮轴通过键连接，并与主动齿轮啮合；

所述的电源管理单元包括报警器、断电保护器和过电保护器；

所述的中央控制器与移动设备通过无线网络连接，所述的移动设备调取和接收中央控制器数据，且发送控制信号到中央控制器；

所述的移动设备和中央控制器均连接到后台管理系统，连接方式为wifi无线网络、移动网络、互联网或USB接口；所述的后台管理系统用于接收数据并发送控制命令和数据到移动设备以及中央控制器；

所述的移动设备为手机或平板电脑。

说明书

一种高速公路执法用巡逻机

技术领域

[0001] 本发明属于高速公路监控领域，涉及巡逻机，具体涉及一种高速公路执法用巡逻机。

背景技术

[0002] 传统的对道路上行驶车辆进行监控基本上采用固定位置的监控，即在固定点位置安装摄像头或者安放测速拍摄仪器。前者投入费用高，维护和运行费用高，后者需要人工放置和移动，并需要专人守候看护。该类型的监控设施只能对经过其安装位置的行驶车辆进行监控，无法监控摄像头区域外的车辆交通情况。采用巡逻车安装车载监控系统的方式可以实现可移动监控，避免了监控盲点。但是在高速公路上一旦发生交通事故，道路被堵塞时巡逻车无法进入，不能及时获取道路交通的实时情况。目前也出现了适用于高速公路的移动式巡逻系统，但其摄像头是固定的，不能改变其拍摄角度，从而造成一定的盲区，且无法牢靠地贴紧护栏，行驶不稳定，不能很好通过障碍物。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高速公路执法用巡逻机，可以固定在护栏上并能在护栏上前后移动，巡逻机上安装有摄像头，可以对高速路况多角度监控，适用于高速路况监控。通过本发明可以对高速公路上任何路段的路况进行监控，无需交警到达现场就可以对违规行驶和停放车辆进行抓拍取证并通过无线网络实时通知给车主。特别是在高速公路发生拥堵，交警无法进入到达现场时该系统可以顺畅进入到现场，通过人工改变摄像头拍摄角度，实时将现场的情况和违法占用应急车辆的车牌号和车辆位置以图片或者视频的形式传送到交警的接收设备上，方便交警了解情况，实施救援和疏导工作。

[0004] 本发明包括机架、监控装置、控制单元、动力装置、行驶装置和辅助固定装置；所述动力装置的直流电机将动力传给从动齿轮轴；所述的行驶装置包括动力单边轮、上传动单边轮和下传动单边轮；所述的动力单边轮与从动齿轮轴通过键连接；所述的上传动单边轮铰接在机架顶部，机架底部铰接有两个下传动单边轮；所述动力单边轮、上传动单边轮和下传动单边轮的端面均设有凸缘。

[0005] 所述的辅助固定装置包括前上辅助轮、前下辅助轮、后上辅助轮、后下辅助轮、前长轴、后长轴，以及固定在机架上的前上减震器、前下减震器、后上减震器和后下减震器；所述前长轴的上、下端分别与前上减震器和前下减震器铰接，后长轴的上、下端分别与后上减震器和后下减震器铰接；所述的前上辅助轮和前下辅助轮通过轴承支承在前长轴的两端；所述的后上辅助轮和后下辅助轮通过轴承支承在后长轴的两端。

[0006] 所述的监控装置包括电动云台、摄像头、红外探测器和报警器；所述的电动云台包括底座、周转块和仰角调节块；底座固定在机架顶部，周转块与底座构成绕竖直轴转动的周转副，仰角调节块与周转块构成绕水平轴摆动的摆动副，摄像头固定在仰角调节块上，仰角调节块调节摄像头实现0～90°仰角或俯角；所述的电动云台接收控制单元的中央控制器命令，并调节摄像头的拍摄角度，摄像头采集道路情况数据；所述的报警器和红外探测器均固定在机架顶部；红外探测器将探测到的信号传递给中央控制器。

[0007] 所述的控制单元包括盒体以及集成在盒体内的中央控制器、行走控制单元、电源管理单元、GPS定位器、图像处理单元、存储单元和报警单元；所述的盒体固定在机架上部；中央控制器用于接收和发送控制命令；所述的行走控制单元与中央控制器连接，用于控制动力装置的直流电机运转；所述的GPS定位器与中央控制器连接，用于定位；所述的图像处理单元分别与中央控制器、GPS定位器以及监控装置的摄像头相连接，用于处理摄像头采集的视频和图片；所述的存储单元与中央控制器连接，用于存储摄像头采集的数据以及图像处理单元处理过的视频和图片；所述的电源管理单元与中央控制器连接，用于供电；所述的报警单元连接于中央控制器及监控装置的报警器，接收中央控制器的报警命令，并向报警器下达报警命令，当红外探测器探测到非法侵入信号时报警。

[0008] 所述的动力装置包括蓄电池、直流电机、主动齿轮、从动齿轮、主动齿轮轴和从动齿轮轴；所述的蓄电池给直流电机供电；所述的直流电机与机架固定，主动齿轮轴和从动齿轮轴均通过轴承支承在轴承支座上，轴承支承固定在机架上；所述的主动齿轮轴与直流电机的输出轴通过联轴器连接；所述的主动齿轮与主动齿轮轴通过键连接；所述的从动齿轮与从动齿轮轴通过键连接，并与主动齿轮啮合。

[0009] 所述的电源管理单元包括报警器、断电保护器和过电保护器。

[0010] 所述的中央控制器与移动设备通过无线网络连接，所述的移动设备调取和接收中央控制器数据，且发送控制信号到中央控制器。

[0011] 所述的移动设备和中央控制器均连接到后台管理系统，连接方式为wifi无线网络、移动网络、互联网或USB接口；所述的后台管理系统用于接收数据并发送控制命令和数据到移动设备以及中央控制器。

[0012] 所述的移动设备为手机或平板电脑。

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 1、本发明可以在护栏上稳定行驶，还可以越过障碍物，具有一定的缓冲作用，机动灵活性强，摄像头可以做到360°无死角拍摄，所拍摄的信息均通过网络传回后台管理系统进行融合、共享、分析，做到科学预警。

[0015] 2、全面监控，通过本发明在高速公路护栏上自动巡逻，可以远程掌握路段通行情况，尤其是遇堵车，警力无法赶赴现场时，本发明可以快速到达现场，及时传回现场画面。

[0016] 3、违法占用应急车道行为取证功能，通过固定式抓拍设备取证需要投入大量的资金、设备，违法驾驶人也往往采取各种方法避开固定式抓拍设备，而本发明的应用可以弥补人工取证和固定式抓拍设备取证的不足。

[0017] 4、本发明可以通过远程控制，在护栏上行走既不占有用空间，又可以减少意外发生。

[0018] 5、本发明可牢靠地贴紧在护栏上：使用减震装置和单边轮结构使得机构压紧在护栏上，且具有减震作用，以消除护栏不平整带给机构稳定及行驶的困难，并且行驶轮均采用单边轮结构(凸缘结构)能够防止机构脱落；四个行驶轮与波形护栏的接触面积相对较大，行驶更加平稳。

[0019] 6、本发明的摄像头通过电动云台连接在机架上，使得巡逻机能够多方位无死角拍摄，在遇到障碍物时更加容易拍摄到清晰的如车牌号等违章证据。

附图说明

[0020] 图1为本发明的装配示意图；

[0021] 图2为本发明的整体结构立体图；

[0022] 图3为图1的左视图；

[0023] 图4为本发明中机架及装配在机架内零件的示意图；

[0024] 图5为本发明中控制单元的系统原理图；

[0025] 图6为护栏的结构立体图。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图及实例对本发明作进一步说明。

[0027] 如图1、2、3和4所示，一种高速公路执法用巡逻机，包括机架3、监控装置、控制单元、动力装置、行驶装置和辅助固定装置。

[0028] 动力装置包括蓄电池26、直流电机24、主动齿轮4、从动齿轮7、主动齿轮轴5和从动齿轮轴6；蓄电池26给直流电机24供电；直流电机24与机架3固定，主动齿轮轴5和从动齿轮轴6均通过轴承支承在轴承支座上，轴承支承固定在机架3上；主动齿轮轴5与直流电机24的输出轴通过联轴器连接；主动齿轮4与主动齿轮轴5通过键连接；从动齿轮7与从动齿轮轴6通过键连接，并与主动齿轮4啮合。

[0029] 如图1、2、3和6所示，行驶装置包括动力单边轮21、上传动单边轮20和下传动单边轮13；动力单边轮21与从动齿轮轴6通过键连接，接受来自直流电机的动力；上传动单边轮20铰接在机架3顶部；动力单边轮21和上传动单边轮20均压在护栏的顶部，动力单边轮21和上传动单边轮20端面的凸缘均贴在护栏的顶部侧面；机架3底部铰接有两个下传动单边轮
13，下传动单边轮13压紧护栏底部，下传动单边轮13端面的凸缘贴在护栏的底部侧面。

[0030] 辅助固定装置包括前上辅助轮18、前下辅助轮16、后上辅助轮9、后下辅助轮11、前长轴17、后长轴10，以及固定在机架3上的前上减震器19、前下减震器15、后上减震器8和后下减震器12；前长轴17的上、下端分别与前上减震器19和前下减震器15铰接，后长轴10的上、下端分别与后上减震器8和后下减震器12铰接；前上辅助轮18和前下辅助轮16通过轴承支承在前长轴17的两端；后上辅助轮9和后下辅助轮11通过轴承支承在后长轴10的两端；前上辅助轮18、前下辅助轮16、后上辅助轮9和后下辅助轮11均压紧护栏波峰处。

[0031] 如图1所示，监控装置包括电动云台2、摄像头1、红外探测器23和报警器22；电动云台2包括底座、周转块和仰角调节块；底座固定在机架3顶部，周转块与底座构成绕竖直轴转动的周转副，仰角调节块与周转块构成绕水平轴摆动的摆动副，摄像头1固定在仰角调节块上；周转块可以实现摄像头1在水平面内周向转动0～360°，仰角调节块可以实现摄像头1的90°仰角或俯角；电动云台2接收来自控制单元的中央控制器27命令并调节摄像头1的拍摄角度，摄像头1用于采集道路情况数据；报警器22和红外探测器23均通过螺钉固定在机架3顶部；红外探测器23将探测到的信号传递给中央控制器27。

[0032] 如图1、2、3、4和5所示，控制单元包括盒体25以及集成在盒体25内的中央控制器27、行走控制单元28、电源管理单元29、GPS定位器33、图像处理单元31、存储单元32和报警单元30；盒体25通过螺钉固定在机架3上部；中央控制器27用于接收和发送控制命令；行走控制单元28与中央控制器27连接，用于控制动力装置的直流电机24运转，从而实现行驶装置的行走；GPS定位器33与中央控制器27连接，用于定位；图像处理单元31分别与中央控制器27、GPS定位器33以及监控装置的摄像头1相连接，用于处理摄像头1采集的视频和图片；
存储单元32与中央控制器27连接，用于存储摄像头1采集的数据以及图像处理单元31处理过的视频和图片；电源管理单元29与中央控制器27连接，用于供电，电源管理单元29包括报警器、断电保护器和过电保护器；报警单元30连接于中央控制器27及监控装置的报警器22，接收中央控制器27的报警命令，并向报警器22下达报警命令，当红外探测器23探测到非法侵入信号时报警。中央控制器27可与移动设备34(手机、平板电脑等)通过无线网络实现连接，移动设备34调取和接收中央控制器27数据，且能发送控制信号到中央控制器27；移动设备34和中央控制器27均可连接到后台管理系统35，主要连接方式为wifi无线网络、移动网络、互联网或USB接口；后台管理系统35用于接收数据以及发送控制命令以及数据到移动设备34以及中央控制器27。

[0033] 该高速公路执法用巡逻机的工作原理：

[0034] 监控装置和控制单元：后台管理系统35以及移动设备34对巡逻机具有遥控作用，根据时间需要，后台管理系统35可选择通过wifi无线网络、互联网或USB接口与移动设备34连接，在移动设备34与后台管理系统35距离较远的情况下，移动设备34与后台管理系统35可以通过wifi无线网络、移动网络、互联网连接通信，在移动设备34和后台管理系统35处于可以连接的情况下，移动设备34可以使用USB接口与后台管理系统35直接通过数据线连接进行数据交换。在使用过程中，巡逻机通电，则控制盒内的电源管理单元29启动对巡逻机中各单元的供电监控，巡逻机中的任一单元出现电量不足或者供电故障，则电源管理单元29相应地进行报警以及进行断电保护，除此之外，电源管理单元29还具有过电保护功能，有效地保证巡逻机在工作中电源供应及电源安全，防止供电问题引起的巡逻机损坏，降低了巡逻机的使用成本。巡逻机在行走过程中，某一单元出现供电故障的情况下，电源管理单元29会将相应地故障信号传送到中央控制器27，中央控制器27再将故障信息传到移动设备34和后台管理系统35，根据巡逻机的内部GPS定位器33所显示的位置信息，交警可直接到GPS定位器33显示的位置回收巡逻机或者后台管理系统35通知相关人员回收巡逻机。在需要巡逻机到指定位置进行工作或者返回到出发地的情况下，后台管理系统35以及移动设备34可以对中央控制器27发出控制命令，中央控制器27传送命令到行走控制单元28，巡逻机在行走控制单元28的控制下行走到指定位置进行相应的工作或者返回到出发地。在电源管理单元检测到巡逻机器电量不足时，后台管理系统35以及移动设备34可以对中央控制器27发出召回控制命令，启动快速返回模式，快速行走到召回位置。在后台管理系统35发现巡逻机电量耗尽的情况下，后台管理系统35可对移动设备34发出控制命令，要求交警到巡逻机停留位置带回巡逻机。供电正常的情况下，对巡逻机进行初始化，摄像头1接收中央控制器27发出的控制信号，并按照设定的拍摄清晰度、每秒的拍摄帧数和照片数对公路硬路肩线或违规停车的车位线内进行拍摄，遇到车辆特殊放置、特殊道路情况或者巡逻机无法到达的位置时，电动云台顶部和底部具有两个转动自由度，可以实现水平面内周向转动0～360°以及90°仰角或俯角，电动云台接收中央控制器27发出的控制信号作出调整，摄像头1在拍摄过程中同时进行整车远距离拍摄和车牌近距离拍摄，并将拍摄的照片传送到图像处理单元
31，图像处理单元31利用常规的图像识别方法进行图像识别处理，同时图像处理单元31接收GPS定位器33传送的照片拍摄的位置信息，将处理后的图片进行位置信息标记并存储于存储单元32；红外探测器探测有无人员靠近以及前进方向是否有障碍物，当红外探测器探测到有人员靠近时，传递信号到中央控制器27，中央控制器27经处理后发送到报警器，报警器接收命令进行报警，提示该巡逻机为移动交警，注意避让，当红外探测器检测到前进方向有障碍物时，将信号传递至中央控制器27，中央控制器27作出处理后发送命令至行走控制单元28，行走控制单元28发出命令控制行驶装置。当巡逻机在整个隔离护栏行走范围内，为拍摄违规停放车辆的情况时，中央控制器27对行走控制单元28发出停止控制信号，行走控制单元28控制巡逻机停留等待，待出现违规停放车辆后，中央控制器27对行走控制单元28发出启动控制信号，行走控制单元28控制巡逻机继续行走。巡逻机依靠摄像头1来判断是否为违章现场，依靠红外探测器来判断是否有他人靠近或者是否遇到障碍物以及是否到达端点，依靠GPS定位来判断是否处于指定位置。

[0035] 动力装置、行驶装置以及辅助固定装置：直流电机接收行走控制单元28的命令，行驶装置通过动力装置接收来自直流电机的动力，在道路巡逻的过程中，实现前进、后退、越障及停止等动作，如果巡逻机遇到无法跨越的阻碍物或者行走在隔离护栏尽头时，能够停止或者返回。蓄电池26给直流电机24供电，远程发送信号通过中央控制器27控制直流电机24的正反转以及输出转矩；直流电机24通过联轴器将力矩传递给主动齿轮轴5，主动齿轮轴通过键连接将力矩传递给主动齿轮4，主动齿轮4通过啮合将力矩传递给从动齿轮7，从动齿轮7通过键将力矩传递给从动齿轮轴6，从动齿轮轴6接将力矩传递给动力单边轮21，动力单边轮21承受机架3重力以及自身重力压紧在护栏顶端，通过与护栏之间的摩擦力前后滚动；
上传动单边轮20和下传动单边轮13均压紧在护栏上，并由于摩擦力在护栏上滚动；动力单边轮21的凸缘贴在护栏的顶部侧面，上传动单边轮20和下传动单边轮13的凸缘均贴在护栏的底部侧面，以防止巡逻机由护栏内侧滑落；前上辅助轮18、前下辅助轮16、后上辅助轮9和后下辅助轮11均贴合在护栏的波峰处，以防止巡逻机向护栏外侧倾倒；前上减震器19、前下减震器15、后上减震器8和后下减震器12缓解巡逻机的左右震动。