高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌

摘要

本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌；包括运动信息采集芯片、智能寻迹模块、GPS定位模块、单片机CPU控制模块、SIM信息传输模块、摄像头、WIFI网络发射模块和无线遥控装置；本发明从高速公路事故预警和应急求救两角度，利用单片机开发、GPS定位、车辆运动信息采集、通信和无线传输等技术，设计了一种具备智能寻迹、自主定位、视频传输、信息发送、无线收回等功能的智能行走警示牌设备，实现高速公路事故后的预警和及时救援，克服了传统三角警示牌存在的放置过程危险、警告作用不明显、无法及时求救等缺陷，具有很强的创造性。

权利要求

1.高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，包括运动信息采集芯片、智能寻迹模块、GPS定位模块、单片机CPU控制模块、SIM信息传输模块、摄像头、WIFI网络发射模块和无线遥控装置；车辆在正常行驶过程中，所述GPS定位模块处于热备状态，所述运动信息采集芯片以固定时间间隔采集车辆加速度数据，事故发生时，所述单片机CPU控制模块启动所述GPS定位模块将经纬度坐标和求救信息发送至救援平台，所述摄像头通过WIFI网络发射模块将现场视频资料传输至救援平台，所述智能寻迹模块根据判断智能寻线行驶，所述无线遥控装置用于控制所述单片机CPU控制模块。

2.根据权利要求1所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，当发生事故时，所述运动信息采集芯片从三轴方向获得达到峰值的加速度，峰值加速度达到设定阈值，自动发出警报，并根据加速度值判别事故类型，将判定的事故类型储存，等待下一步指令。

3.根据权利要求2所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，在设备发出警报后，若在设定时间内若无人为中断警报操作，则判定为驾驶员无能力放置警示牌，所述单片机CPU控制模块启动所述GPS定位模块将经纬度坐标和求救信息发送至救援平台。

4.根据权利要求3所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，若在设定时间内检测到人为中断报警操作且装置电源启动，判定驾驶员有能力放置警示牌，所述GPS定位模块和摄像头通过WIFI网络发射模块发送数据，对事故地点做出定位，所述SIM信息传输模块将定位信息与求救信息编辑成简洁信息，传输至救援平台。

5.根据权利要求1所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，所述摄像头通过所述WIFI网络发射模块连接联网硬件设备实时查看事故现场状况。

6.根据权利要求1所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，事故救援结束后，所述无线遥控装置通过无线遥控收回警示牌。

7.根据权利要求6所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，所述无线遥控装置由手持式遥控器和设备接收器组成；在事故处理完成后，驾驶员通过手持式遥控器发送操作指令，经过并行-串行变换、纠错处理后形成数字码，再通过载波调制以无线电波形式发送，设备接收器接收到信号，信号通过单片机CPU控制模块解析处理，遥控警示牌自主返回。

8.根据权利要求1所述的高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，所述智能寻迹模块由51单片机、红外对管循迹功能单元L298N驱动模块、驱动电机和电源组成。

说明书

高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌

技术领域

[0001] 本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌。

背景技术

[0002] 随着我国经济实力的增长，人均收入的增加，居民出行次数呈稳步上升趋势，高速公路以其线形标准高、路面质量高、车速高、混合交通相互干扰小、封闭式管理、事故少、安全性高等优点，已成为中远距离出行方式的首选。但高速公路车辆事故一旦发生，其事故程度不仅严重，而且干扰高速公路的正常运行，经常会引发多起二次事故或次生灾害，导致高速公路阶段性中断。近年来，高速公路屡屡发生重特大二次交通事故，严重危害人民群众生命财产安全，给道路交通安全管理工作带来很大压力。实践证明，发生二次事故的主要原因主要有：

[0003] (1)后方来车未能及时发现前方事故，导致发现时躲避不及，发生二次事故；

[0004] (2)发生初次事故时未能得到及时救援。通常情况下，交警第一时间到达现场，根据事故严重程度调配其他救援资源(医疗、路政等)，导致事故处理时间延长，增加了发生二次事故的风险。

[0005] 本设计旨在研究高速公路事故发生后，如何有效避免二次事故的发生和减少事故的救援时间，对提高事故预警水平具有非常重要的实践意义。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足，本发明公开了高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，利用单片机开发、GPS定位、车辆运动信息采集、通信和无线传输等技术，设计了一种具备智能寻迹、自主定位、视频传输、信息发送、无线收回等功能的智能行走警示牌设备，实现高速公路事故后的预警和及时救援，克服了传统三角警示牌存在的放置过程危险、警告作用不明显、无法及时求救等缺陷。

[0007] 发明通过以下技术方案予以实现：

[0008] 高速公路事故预警及自主求救智能行走警示牌，其特征在于，包括运动信息采集芯片、智能寻迹模块、GPS定位模块、单片机CPU控制模块、SIM信息传输模块、摄像头、WIFI网络发射模块和无线遥控装置；车辆在正常行驶过程中，所述GPS定位模块处于热备状态，所述运动信息采集芯片以固定时间间隔采集车辆加速度数据，事故发生时，所述单片机CPU控制模块启动所述GPS定位模块将经纬度坐标和求救信息发送至救援平台，所述摄像头通过WIFI网络发射模块将现场视频资料传输至救援平台，所述智能寻迹模块根据判断智能寻线行驶，所述无线遥控装置用于控制所述单片机CPU控制模块。

[0009] 优选的，当发生事故时，所述运动信息采集芯片从三轴方向获得达到峰值的加速度，峰值加速度达到设定阈值，自动发出警报，并根据加速度值判别事故类型，将判定的事故类型储存，等待下一步指令。

[0010] 优选的，在设备发出警报后，若在设定时间内若无人为中断警报操作，则判定为驾驶员无能力放置警示牌，所述单片机CPU控制模块启动所述GPS定位模块将经纬度坐标和求救信息发送至救援平台。

[0011] 优选的，若在设定时间内检测到人为中断报警操作且装置电源启动，判定驾驶员有能力放置警示牌，所述GPS定位模块和摄像头通过WIFI网络发射模块发送数据，对事故地点做出定位，所述SIM信息传输模块将定位信息与求救信息编辑成简洁信息，传输至救援平台。

[0012] 优选的，所述摄像头通过所述WIFI网络发射模块连接联网硬件设备实时查看事故现场状况。

[0013] 优选的，事故救援结束后，所述无线遥控装置可无线遥控收回警示牌。

[0014] 优选的，所述无线遥控装置由手持式遥控器和设备接收器组成；在事故处理完成后，驾驶员通过手持式遥控器发送操作指令，经过并行-串行变换、纠错处理后形成数字码，再通过载波调制以无线电波形式发送，设备接收器接收到信号，信号通过单片机解析处理，遥控警示牌自主返回。

[0015] 优选的，所述智能寻迹模块由51单片机、红外对管循迹功能单元L298N驱动模块、驱动电机和电源组成。

[0016] 本发明的有益效果为：

[0017] 本发明从高速公路事故预警和应急求救两角度，利用单片机开发、GPS定位、车辆运动信息采集、通信和无线传输等技术，设计了一种具备智能寻迹、自主定位、视频传输、信息发送、无线收回等功能的智能行走警示牌设备，实现高速公路事故后的预警和及时救援，克服了传统三角警示牌存在的放置过程危险、警告作用不明显、无法及时求救等缺陷。智能行走警示牌的应用可帮助救援部门快速获取事故信息、判定事故等级，对减少高速公路二次事故的发生，保障高速公路安全、高效运行具有很强的创造性。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1是本发明原理工作示意图；

[0020] 图2是本发明实施例51单片机的接口原理图；

[0021] 图3是本发明实施例电源供电系统电路原理图；

[0022] 图4是本发明实施例USB烧写电路原理图；

[0023] 图5是本发明实施例电机驱动电路原理图；

[0024] 图6是本发明实施例数数码管显示电路原理图。

具体实施方式

[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 实施例1

[0027] 本实施例公开了一种智能行走警示牌主要由运动信息采集芯片、智能寻迹模块、GPS定位模块、单片机CPU控制模块、SIM信息传输模块、摄像头和WIFI网络发射模块、无线遥控装置组成。

[0028] 其工作流程如图1所示，车辆在正常行驶过程中，警示牌搭载的GPS模块处于热备状态，车辆运动信息采集仪以固定时间间隔采集车辆加速度数据。

[0029] 当发生事故时，信息采集仪从三轴方向获得(500ms内)达到峰值的加速度。峰值加速度达到设定阈值，自动发出警报，并根据加速度值判别事故类型，将判定的事故类型储存，等待下一步指令。在设备发出警报后，在设定时间内若无人为中断警报操作，则判定为驾驶员无能力放置警示牌，自主启动搭载的定位系统，将经纬度坐标和求救信息发送至12122事故救援平台和12328出行服务平台(以下简称救援平台)。

[0030] 若在设定时间内检测到人为中断报警操作且装置电源启动(电源供电系统电路原理图参见图2)，判定驾驶员有能力放置警示牌，驾驶员将其放置在距离事故车辆后方最近的车行道边缘白实线上，警示牌自动识别标线，并沿着标线行驶150米后转至事故车道中央停止。整个过程中警示牌上的警示灯自动闪烁，提醒后方车辆注意，避免追尾碰撞。同时，警示牌上搭载的定位系统和视频实时传输WIFI模块启动，对事故地点做出精准定位，系统模块将定位信息与求救信息编辑成简洁信息，传输至救援平台。

[0031] 视频传输模块携带WIFI网络，可联网硬件设备连接至WIFI网络，即可实时查看事故现场状况。事故救援结束后，为避免人员逆行取回警示牌，可无线遥控收回警示牌。

[0032] 本实施例本设计使用的单片机控制、GPS定位、车辆运动信息采集、信息发送和无线传输都有成熟的理论支持，各模块都具有成本低，实用性强、易集成化等特点，相应模块及硬件组成均具有较高的灵敏度和可靠性，且硬件部分区分明了，使用便捷，具有较强生存空间。在“以人为本”的交通大背景下具有较好的应用前景。

[0033] 如今单片机种类繁多，不同种类型号的单片机可以开发更多适用于加强交通安全的实用功能，且5G时代即将来临，局域网络逐渐普及，物联网技术和交通发展日益紧密，因此本研究存在很大的拓展空间。若能进一步完善基础设施，则能实现基于车联网的智能联动预警，更加高效、安全的实现高速公路事故预警及自主求救。

[0034] 实施例2

[0035] 本实施例中，警示牌通过红外寻迹模块识别车行道边缘白实线并实现自主行驶，在发生交通事故后，防止驾驶人员在逆向行走放置警示牌的过程中发生危险。

[0036] 警示牌的自主寻迹行驶功能主要由51单片机(接口原理图参见图2)、红外对管循迹功能单元L298N驱动模块、驱动电机(电机驱动电路原理图参见图5)、电源等实现，其数码管显示电路如图6所示。

[0037] 循迹模块主要采用红外探测法。警示牌前部两侧使用了两个红外发射与接收对管，红外管在运行中不停地向地表发射红外线，当警示牌行驶过程中欲脱离车行边缘白实线时，即将偏离的一侧检测不到传回的红外信号，接收管发出指令，更改接收管另一侧电机的电平，迫使警示牌向检测到信号的一侧转弯，使两侧的红外管重新检测到标线，直到恢复正常轨迹行驶。

[0038] 警示牌的控制核心为51单片机，利用C语言编程对单片机进行编辑和烧写(USB烧写电路原理图参见图4)。警示牌在单片机的控制下能够实现电机转动的精准控制，当端口ENA为高电位时，芯片的管脚IN1给予低电位，IN2给予高电位，此时单片机控制电机正向转动。当两者同时为低电位时，电机停止转动，警示牌停止运动。

[0039] 警示牌通过GPS定位模块，对事故地点做出精准的定位，定位信息由单片机解析处理，然后传输至信息传输模块发送。该模块传输速率为0.1M/s，采用9600波特率(BPS)，水平定位精度误差小于2.5m。采用GSA数据协议，搜星定位时间平均为10s。

[0040] 无线遥控系统由手持式遥控器和设备接收器两部分组成。在事故处理完成后，驾驶员可通过手持式遥控器发送操作指令，经过并行-串行变换、纠错等处理后形成数字码，再通过载波调制以无线电波形式发送，设备接收器接收到信号，信号通过单片机解析处理，可遥控设备自主返回。

[0041] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。