一种公路施工区安全联控系统及方法

IPC分类号 : G08G1/16,E01F9/00,E01F9/30

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CN201811265660.7

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专利摘要

本发明涉及一种公路施工区安全联控系统及方法，其包括：预先设置安全联控系统；由预置在车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块；车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；当风险评估为有风险时，开启两层闯入检测设备：雷达和智能检测道钉，并进入下一步；根据风险等级无线信号开启三层闯入检测设备。

权利要求

1.一种公路施工区安全联控方法，其特征在于包括以下步骤：

1)预先设置一安全联控系统；由设置在公路施工区上游的安全联控系统中车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块，提示前方施工区与驶来车辆之间的相距距离、车辆预计到达施工区的时间长度、车辆速度、是否超速；

2)车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；

3)当风险评估为有风险时，车辆监测预警模块通过无线模块开启智能检测道钉和红外闯入检测器两层闯入检测设备，并持续检测，判断有无闯入事件；当检测到闯入事件时，开启随身报警器、固定式报警器报警，并开启远程监控模块提供现场视频监控；

4)当风险评估为有严重风险时，开启智能检测道钉和红外闯入检测器，并继续检测闯入事件，同时直接开启随身报警器、固定式报警器和远程监控模块，提醒施工人员注意危险；

所述智能检测道钉、红外闯入检测器和雷达通过各自的闯入检测判断算法实时检测，智能检测道钉通过车胎压过产生的震动是否超过设定值判断是否闯入施工区；红外闯入检测器通过红外对射光束是否被闯入车辆遮挡判断是否有车辆闯入施工区；车辆监测预警模块通过其自身的雷达监测车辆实时位置判断是否闯入施工区；当有车辆闯入施工区时，检测到闯入事件的闯入检测设备通过本地无线模块发送报警信号到随身报警器、固定式报警器和主控制器，随身报警器和固定式报警器开启报警，主控制器汇集报警信号信息，通过主控制器上的NB-IOT无线模块将报警信息传送至施工管理中心，并开启远程监控模块，进行本地录制。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述安全联控系统包括施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述闯入检测报警及信号中继单元包括具有三层闯入检测设备的车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块；所述施工区车辆提示和监测预警单元包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块；所述主控制器及远程监控单元包括远程监控模块和主控制器。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤2)中，风险评估模型依据停车视距来判断闯入风险，依据停车视距和车辆实际距施工区边缘的最短距离两个值的差距大小，分为无风险、有风险和有严重风险。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于：停车视距用S表示，车辆实际距施工区边缘的最短距离用D表示，当D≥S时，闯入风险等级为无风险，表示以当前车辆状态可通过正常驾驶操作使车辆在施工区外及时停止；当D<S且0<(S-D)/D≤0.4时，闯入风险等级为有风险，表示当前车辆会闯入施工区但不会造成大的事故；当D<S且0.4<(S-D)/D，闯入风险等级为有严重风险，表示当前车辆会闯入施工区并且产生较大事故。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤3)中，当风险评估为有风险时，由车辆监测预警模块控制智能检测道钉开启闪烁提示功能，能够显示出施工区的外轮廓，提示车辆注意减速和避让。

6.一种实现如权利要求1至5任一项所述方法的公路施工区安全联控系统，其特征在于：包括施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述施工区车辆提示和监测预警单元与所述闯入检测报警及信号中继单元经无线传输进行信息交互，所述主控制器及远程监控单元分别与所述施工区车辆提示和监测预警单元和闯入检测报警及信号中继单元进行信息交互；

所述施工区车辆提示和监测预警单元包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块；

所述施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块集成在一块可变情报板上，所述可变情报板设置于施工区上游隔离带的位置附近；所述车辆驾驶状态提示模块用于对来往车辆提示施工区相关信息的作用，对于驶入施工区域上游的车辆，通过预置在所述车辆监测预警模块中的雷达测量到的车辆速度对预计到达施工区的时间进行提示，并给出施工区形态的提示信息；

所述车辆监测预警模块，通过雷达实时跟踪车辆运动状态、监测车辆相对于施工区的位置，通过预置在车辆监测预警模块内的能够表征车辆闯入施工区概率大小的风险评估模型，得出危险系数，并按照危险系数所处的级别，发出不同的处置无线信号至所述闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；

所述车辆驾驶状态提示模块，利用雷达实时对驶来车辆进行测速，并在可变情报板上进行超速提醒。

7.如权利要求6所述系统，其特征在于：所述闯入检测报警及信号中继单元包括车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块；

所述车辆闯入检测模块包括三层闯入检测设备：第一层检测设备是在公路施工区上游的车辆监测预警模块内的雷达，所述雷达跟踪车辆实时位置，当车辆的位置落入预先划定的禁入区域时，向所述施工区车辆提示和监测预警单元和主控制器及远程监控单元发送车辆闯入无线报警信号；第二层检测设备是布设在施工区外围的智能检测道钉，当车辆闯入施工区通过所述智能检测道钉时，所述智能检测道钉检测到闯入事件并发送车辆闯入无线报警信号至所述施工区车辆提示和监测预警单元和主控制器及远程监控单元；第三层检测设备是布设于施工区外围作为补充检测的红外闯入检测器，当车辆闯入势必会造成红外接收信号变化，所述红外闯入检测器接着发送车辆闯入无线报警信号至所述施工区车辆提示和监测预警单元和主控制器及远程监控单元；三层闯入检测之间互相能通信，协同所述报警模块和无线中继模块，发挥检测报警作用。

8.如权利要求6所述系统，其特征在于：所述主控制器及远程监控单元包括远程监控模块和主控制器；

所述远程监控模块包括4G网络摄像机及其电源和控制电路，起到视频远程传输的功能；

所述主控制器包括定位模块、蓝牙模块、本地无线模块、NB-IOT无线模块和太阳能充放电管理模块，通过有线直接连接所述远程监控模块；所述主控制器控制所述远程监控模块的开启和关闭；利用所述定位模块，获取全球定位信息和时间信息；通过所述NB-IOT模块与施工管理中心进行远程信息交互；利用所述本地无线模块，收集到现场其他部分发送的无线信号信息，进行汇总处理；通过现场人员操作手机与所述蓝牙模块连接，通过手机APP操作，使参数设置通过蓝牙端传导至所述本地无线模块端，再通过所述本地无线模块发送无线设置信号到所述施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元；所述定位模块、蓝牙模块、本地无线模块和NB-IOT无线模块均由所述太阳能充放电管理模块供电。

9.如权利要求8所述系统，其特征在于：所述太阳能充放电管理模块采用电池和太阳能电池板的供电。

说明书

技术领域

本发明涉及一种公路安全生产技术领域，特别是关于一种公路施工区安全联控系统及方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，高速公路的养护和改扩建工程逐渐增多，高速公路的施工区也因此而越来越多。在高速公路养护过程中，常常采用边通车边养护的方式，在养护工程的施工区范围内和其上下游布设相关安全设施，保障养护作业人员的安全，提醒过往车辆注意减速避让；而在高速公路的改扩建工程中，更是常常对现有车道进行较大范围的封闭，使用诸如隔离水马、防撞隔离墩等设施保障施工区的安全，施工往往周期很长。以上的两种施工情况下，现有的交通安全设施能够起到一定的提醒和隔离作用，但却无法在驾驶员操作不当、车辆失控、酒驾、疲劳驾驶引发的闯入施工区事故中起到关键的提前预警作用，包括对驾驶员的预警和对施工区作业人员的预警。

现有的用于施工区的交通安全设施有安全锥、警示牌、路障、声光报警器、情报板、限速标牌、隔离墩、水马等等，这些设施基本不具备强有力的防撞作用，特别是在施工作业人员无法提前预知危险的情况下，车辆闯入发生时设施无法有效降低施工区人员的危险，施工作业人员更无法有效的避让。同时，具备一定防撞能力的设施往往较为笨重，难以布设，而且成本较高，制约了它们在一些施工场景下的使用。而且在现有的施工区事故中，施工管理中心常常处于信息闭塞的状态，事故发生时，施工区无法留下有效的事故原因分析图像和视频资料，为施工管理中心对事故即时处置、事故原因调查取证提供了一定的困难。因此，为施工区作业人员提供一种能够兼顾施工区外车辆状态监测提醒、施工区闯入预警、施工区闯入事件监控的公路施工区安全联控系统非常有必要，它可以作为一种施工单位为施工作业人员提供安全保障的交通安全系统。

用于公路施工区安全系统的现有专利，大都针对的闯入预警这个目标。例如，长安大学申请的公开号为CN201867932U、名称为“用于施工路段的车辆红外感应预警系统”专利文献中，如图1所示，其描述的预警系统包含施工区前部的红外漫反射式的检测单元，施工区内有报警装置，可在检测单元检测到车辆闯入时主动报警。其存在以下缺陷：1、系统的前端检测的红外检测单元，其检测能力受制于红外漫反射原理，检测距离较近，可能会有漏检的风险；红外漫反射原理也容易受到环境的影响，产生误报现象。2、系统仅仅是对于车辆闯入提供一种检测和报警的功能，无法提示驾驶员车辆驾驶情况，对驾驶员无预警能力。3、系统的检测是在施工区较近的位置进行的，此时车辆闯入即时检测到了，留给施工区作业人员逃生的时间也比较少，制约了该系统的使用效果。4、检测系统均采用了电池供电，使用时间有限，无法适应长期施工的场景。5、该系统也不具备闯入事故发生当下的数据采集和远程报警能力，无法为管理中心提供事故信息和图像视频资料。

哈尔滨工业大学申请的公开号为CN105427638A、名称为“面向高速公路施工作业区的人机交互式车速控制预警系统”的专利文献中，如图2所示，公开了一种用于交通信号控制的预警系统，能自动检测和显示高速公路施工作业区入口处的车辆速度，为驾驶员提供作业区入口位置的车流速度信息，从而提前进行速度控制，能减少高速公路交通事故，提高高速公路作业区行车安全和行车效率，不利于施工管理中心对于施工的远程监控、即时处置、事后取证。其存在以下缺陷：1、系统起到了对于车辆驾驶员提示前方施工区交通流信息的作用，然而却无法规避车辆由于各种原因闯入施工区后施工人员无法得到提前有效的提醒的风险。2、其检测单元智能桶是非标准物品，在施工区布设属于额外布设的设施，很可能与现有的安全锥产生重叠，造成混淆，非标产品直接布设与路上也会有一些安全风险。3、通过智能桶检测车流量，会因为车辆重叠产生较大误差，势必会干扰最后的情报准确性，影响预警效果。4、智能桶采用电池供电，检测车流、无线传输属于功耗较大的功能，因此，必然制约该系统的使用时间，无法适应长期施工的场景。5、同样，该系统也不具备闯入事故发生当下的数据采集和远程报警能力，无法为管理中心提供事故信息和图像视频资料，不利于施工管理中心对于施工的远程监控、即时处置、事后取证。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种公路施工区安全联控系统及方法，其对于施工区外的行驶车辆驾驶员提供车辆状态检测和状态提醒功能；对于施工区内的作业人员，提供施工区闯入检测、闯入报警、报警事件实时上传功能；对于施工管理单位，提供报警事件提醒、闯入视频获取、远程监控等功能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种公路施工区安全联控方法，其包括以下步骤：1)预先设置一安全联控系统；由设置在公路施工区上游的安全联控系统中车辆监测预警模块内的雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至安全联控系统中的车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块，提示前方施工区与驶来车辆之间的相距距离、车辆预计到达施工区的时间长度、车辆速度、是否超速；2)车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至安全联控系统中的闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；3)当风险评估为有风险时，车辆监测预警模块通过无线模块开启智能检测道钉和红外闯入检测器两层闯入检测设备，并持续检测，判断有无闯入事件；当检测到闯入事件时，开启随身报警器、固定式报警器报警，并开启远程监控模块提供现场视频监控；4)当风险评估为有严重风险时，开启智能检测道钉和红外闯入检测器，并继续检测闯入事件，同时直接开启随身报警器、固定式报警器和远程监控模块，提醒施工人员注意危险。

进一步，所述步骤1)中，所述安全联控系统包括施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述闯入检测报警及信号中继单元包括具有三层闯入检测设备的车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块；所述施工区车辆提示和监测预警单元包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块；所述主控制器及远程监控单元包括远程监控模块和主控制器。

进一步，所述步骤2)中，风险评估模型依据停车视距来判断闯入风险，依据停车视距和车辆实际距施工区边缘的最短距离两个值的差距大小，分为无风险、有风险和有严重风险。

进一步，停车视距用S表示，车辆实际距施工区边缘的最短距离用D表示，当D≥S时，闯入风险等级为无风险，表示以当前车辆状态可通过正常驾驶操作使车辆在施工区外及时停止；当D<S且0<(S-D)/D≤0.4时，闯入风险等级为有风险，表示当前车辆会闯入施工区但不会造成大的事故；当D<S且0.4<(S-D)/D，闯入风险等级为有严重风险，表示当前车辆会闯入施工区并且产生较大事故。

进一步，所述步骤3)中，当风险评估为有风险时，由车辆监测预警模块控制智能检测道钉开启闪烁提示功能，能够显示出施工区的外轮廓，提示车辆注意减速和避让。

进一步，所述智能检测道钉、红外闯入检测器和雷达通过各自的闯入检测判断算法实时检测，智能检测道钉通过车胎压过产生的震动是否超过设定值判断是否闯入施工区；红外闯入检测器通过红外对射光束是否被闯入车辆遮挡判断是否有车辆闯入施工区；车辆监测预警模块通过其自身的雷达监测车辆实时位置判断是否闯入施工区；当有车辆闯入施工区时，检测到闯入事件的闯入检测设备通过本地无线模块发送报警信号到随身报警器、固定式报警器和主控制器，随身报警器和固定式报警器开启报警，主控制器汇集报警信号信息，通过主控制器上的NB-IOT无线模块将报警信息传送至施工管理中心，并开启远程监控模块，进行本地录制。

一种实现如上述方法的公路施工区安全联控系统，其包括施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述施工区车辆提示和监测预警单元与所述闯入检测报警及信号中继单元经无线传输进行信息交互，所述主控制器及远程监控单元分别与所述施工区车辆提示和监测预警单元和闯入检测报警及信号中继单元进行信息交互；所述施工区车辆提示和监测预警单元包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块；所述施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块集成在一块可变情报板上，所述可变情报板设置于施工区上游隔离带的位置附近；所述车辆驾驶状态提示模块用于对来往车辆提示施工区相关信息的作用，对于驶入施工区域上游的车辆，通过预置在所述车辆监测预警模块中的雷达测量到的车辆速度对预计到达施工区的时间进行提示，并给出施工区形态的提示信息；所述车辆监测预警模块，通过雷达实时跟踪车辆运动状态、监测车辆相对于施工区的位置，通过预置在车辆监测预警模块内的能够表征车辆闯入施工区概率大小的风险评估模型，得出危险系数，并按照危险系数所处的级别，发出不同的处置无线信号至所述闯入检测报警及信号中继单元和主控制器及远程监控单元；所述车辆驾驶状态提示模块，利用雷达实时对驶来车辆进行测速，并在可变情报板上进行超速提醒。

进一步，所述闯入检测报警及信号中继单元包括车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块；所述车辆闯入检测模块包括三层闯入检测设备：第一层检测设备是在公路施工区上游的车辆监测预警模块内的雷达，所述雷达跟踪车辆实时位置，当车辆的位置落入预先划定的禁入区域时，向所述施工区车辆提示和监测预警单元和主控制器及远程监控单元发送车辆闯入无线报警信号；第二层检测设备是布设在施工区外围的智能检测道钉，当车辆闯入施工区通过所述智能检测道钉时，所述智能检测道钉检测到闯入事件并发送车辆闯入无线报警信号至所述施工区车辆提示和监测预警单元和主控制器及远程监控单元；第三层检测设备是布设于施工区外围作为补充检测的红外闯入检测器，当车辆闯入势必会造成红外接收信号变化，所述红外闯入检测器接着发送车辆闯入无线报警信号至所述施工区车辆提示和监测预警单元和主控制器及远程监控单元；三层闯入检测之间互相能通信，协同所述报警模块和无线中继模块，发挥检测报警作用。

进一步，所述主控制器及远程监控单元包括远程监控模块和主控制器；所述远程监控模块包括4G网络摄像机及其电源和控制电路，起到视频远程传输的功能；所述主控制器包括定位模块、蓝牙模块、本地无线模块、NB-IOT无线模块和太阳能充放电管理模块，通过有线直接连接所述远程监控模块；所述主控制器控制所述远程监控模块的开启和关闭；利用所述定位模块，获取全球定位信息和时间信息；通过所述NB-IOT模块与施工管理中心进行远程信息交互；利用所述本地无线模块，收集到现场其他部分发送的无线信号信息，进行汇总处理；通过现场人员操作手机与所述蓝牙模块连接，通过手机APP操作，使参数设置通过蓝牙端传导至所述本地无线模块端，再通过所述本地无线模块发送无线设置信号到所述施工区车辆提示和监测预警单元、闯入检测报警及信号中继单元；所述定位模块、蓝牙模块、本地无线模块和NB-IOT无线模块均由所述太阳能充放电管理模块供电。

进一步，所述太阳能充放电管理模块采用电池和太阳能电池板的供电。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明从其服务的对象上来说，它不仅能够服务于施工区来往车辆，还能够服务施工区作业人员和施工管理方。2、本发明针对可能对施工区人员造成损害的车辆，进行了多层次的监测和预警，雷达耐气候能力强，同时可跟踪多个目标，并且利用其风险评估模型，能够即时甚至超前的给出风险提示，通过报警给与施工区作业人员第一时间警示，警示作业人员尽快闪避。另外，分布于施工区外围的智能检测道钉和红外闯入检测器，使用灵活方便，检测功能强大，太阳能加电池绿色电源系统，使其长期免维护。3、本发明采用的智能检测道钉符合国家标准，贴地安装，几乎不占用上部空间，车辆通过即通过无线产生报警信号，非常方便安装与使用。红外闯入检测器可以与现有的交通安全设施快速连接，使设施在不改变原有结构和布设条件的基础上，立刻成为智能设施，并且利用对射红外方案，还可以有效扩充检测距离，降低设备使用数量，从而降低使用成本。4、本发明报警器采用随身报警器和固定式报警器的组合，适应各种报警场景，让施工作业人员可以多维度的获知危险提示，及时闪避。5、本发明利用主控制器和远程监控模块的功能，施工管理中心不仅可以随时获取施工现场的定位信息、报警信息，还可以随时发起视频连接，获知现场情况。触发报警的一刻，施工管理中心也能第一时间获取消息，并同步开启远程视频传输。本地视频也会保存在现场摄像机内，为后续事故处理提供了有效的证明资料。6、本发明基于太阳能和电池绿色供电的方案，长期免维护，并且利用中继器和长距离和短距离通信模块的配合，实现了整个系统无拉线配线即可使用的效果，非常适宜高速公路上无法进行方便供电的场景。

附图说明

图1是现有技术中用于施工路段的车辆红外感应预警系统结构示意图；

图2是现有技术中面向高速公路施工作业区的人机交互式车速控制预警系统结构示意图；

图3是本发明的公路施工区安全联控系统结构示意图；

图4是本发明的公路施工区安全联控方法流程示意图；

图5是本发明的报警事件远程传至施工管理中心流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图3所示，本发明提供一种公路施工区安全联控系统，其目的是为了提高施工区的安全性，其不仅可以对施工区外行驶车辆驾驶员进行驾驶状态提示、施工区提醒，还可以对施工区驶来车辆进行驾驶监测预警、闯入检测、报警，最后还可以与施工管理中心进行远程协同监控。该系统包括施工区车辆提示和监测预警单元1、闯入检测报警及信号中继单元2和主控制器及远程监控单元3。施工区车辆提示和监测预警单元1与闯入检测报警及信号中继单元2经无线传输进行信息交互，主控制器及远程监控单元3分别与施工区车辆提示和监测预警单元1和闯入检测报警及信号中继单元2进行信息交互。

上述实施例中，优选的，施工区车辆提示和监测预警单元1包括施工区信息提示模块、车辆监测预警模块和车辆驾驶状态提示模块。其中：

施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块集成在一块可变情报板上，可变情报板设置于施工区上游隔离带的位置附近；车辆驾驶状态提示模块用于对来往车辆提示施工区域相关信息的作用，对于驶入施工区域上游的车辆，通过预置在车辆监测预警模块中的雷达测量到的车辆速度对预计到达施工区的时间进行提示，并给出施工区形态的提示信息。车辆驾驶状态提示模块，利用车辆监测预警模块中的雷达实时对驶来车辆进行测速，并在可变情报板上进行超速提醒。

车辆监测预警模块，通过雷达实时跟踪车辆运动状态、监测车辆相对于施工区的位置，通过预置在车辆监测预警模块内的能够表征车辆闯入施工区概率大小的风险评估模型，得出危险系数，并按照危险系数所处的级别，发出不同的处置无线信号至闯入检测报警及信号中继单元2和主控制器及远程监控单元3，闯入检测报警及信号中继单元2和主控制器及远程监控单元3根据接收到的无线信号做出相应的操作。

其中，风险评估模型采用标准停车视距模型，根据预先设定的理论停车距离和实际相距施工区距离大小关系判断风险大小。

上述各实施例中，优选的，闯入检测报警及信号中继单元2包括车辆闯入检测模块、报警模块和无线中继模块。其中：

车辆闯入检测模块包括三层闯入检测设备：第一层检测设备是设置在公路施工区上游的车辆监测预警模块内的雷达，雷达可以跟踪车辆实时位置，当车辆的位置落入预先划定的禁入区域时，向施工区车辆提示和监测预警单元1和主控制器及远程监控单元3发送车辆闯入无线报警信号；第二层检测设备是布设在施工区外围的智能检测道钉，智能检测道钉是一种直接贴地安装的交通设施，符合国家标准，当车辆闯入施工区通过智能检测道钉时，智能检测道钉检测到闯入事件并发送车辆闯入无线报警信号至施工区车辆提示和监测预警单元1和主控制器及远程监控单元3，智能检测道钉的检测包括地磁检测、震动检测或者金属检测在内的手段进行车辆闯入检测；第三层检测设备是布设于施工区外围作为补充检测的红外闯入检测器，当车辆闯入势必会造成红外接收信号变化，红外闯入检测器接着发送车辆闯入无线报警信号至施工区车辆提示和监测预警单元1和主控制器及远程监控单元3，红外车辆闯入检测可以采用漫反射式检测或红外对射式检测方法。其中，三层闯入检测之间互相也可以通信，协同报警模块和无线中继模块，发挥检测报警作用。

报警模块包含随身报警器和固定式报警器两种。随身报警器含有无线模块，可以接收到无线报警信号后，触发声、光、震动三种形式的报警，并可以用过本机将自身和其他的报警装置正在发生的报警提示关闭；固定式报警器是一种放置在地上或其他设施上面的固定不随意移动的报警器，包含无线模块，在接收到无线报警信号后也可触发声光报警，并且可以通过自身关闭报警。

无线中继模块，用于将接收到的无线信号里的信息原样的发送出去，起到间接延长无线信号发送距离的作用；实现方式为，每个无线中继模块同时含一个近程无线通信模块和一个远程无线通信模块，当任意一个无线通信模块收到无线信号时，都通过远程无线模块再次发送出去。

上述各实施例中，优选的，主控制器及远程监控单元3包括远程监控模块和主控制器。其中：

远程监控模块包括4G网络摄像机及其电源和控制电路，起到视频远程传输的功能，4G网络摄像机采用市场上成熟的产品，可以直接采集视频数据并通过4G网络传输至管理中心。

主控制器包括定位模块、蓝牙模块、本地无线模块、NB-IOT无线模块和太阳能充放电管理模块，通过有线直接连接远程监控模块；主控制器用于控制远程监控模块、获取定位和时间信息、与施工管理中心进行远程信息交互和对联控系统进行信息汇总处理、参数设置的功能。具体说来，首先主控制器可以控制远程监控模块的开启和关闭；另外，主控制器可以利用其定位模块，获取全球定位信息和时间信息；通过NB-IOT模块与施工管理中心进行远程信息交互，施工管理中心通过手机APP或电脑端APP查看信息、连接4G摄像机、远程查看现场视频图像；利用本地无线模块，主控制器可以收集到现场其他部分发送的无线信号信息，进行汇总处理；并可以通过现场人员操作手机与主控制器模块的蓝牙模块连接，通过手机APP操作，使参数设置可以通过蓝牙端传导至本地无线模块端，再通过本地无线模块发送无线设置信号到施工区车辆提示和监测预警单元1、闯入检测报警及信号中继单元2。定位模块、蓝牙模块、本地无线模块和NB-IOT无线模块均由太阳能充放电管理模块供电。太阳能充放电管理模块采用电池和太阳能电池板的供电方案，以保证其更加适应户外的不适合市电供电的应用场景。

如图4所示，基于上述安全联控系统，本发明还提供一种公路施工区安全联控方法，其包括以下步骤：

1)雷达不间断的监测驶来车辆，获取车辆运动参数和位置参数，并发送提示信息至车辆监测预警模块、施工区信息提示模块和车辆驾驶状态提示模块，提示前方施工区与驶来车辆之间的相距距离、车辆预计到达施工区的时间长度、车辆速度、是否超速等信息。

2)车辆监测预警模块依据车辆闯入施工区的风险评估模型，评估车辆闯入风险的大小，进行分级预警，并发送风险等级无线信号至闯入检测报警及信号中继单元2和主控制器及远程监控单元3；

风险评估模型依据停车视距来判断闯入风险，依据停车视距和车辆实际距施工区边缘的最短距离两个值的差距大小，分为无风险、有风险和有严重风险。无风险表示以当前车辆状态可以通过正常驾驶操作使车辆在施工区外及时停止，有风险表示当前车辆会闯入施工区但不会造成大的事故，有严重风险表示当前车辆会闯入施工区并且产生较大事故；

停车视距用S表示，车辆实际距施工区边缘的最短距离用D表示，当D≥S时，闯入风险等级为无风险；当D<S且0<(S-D)/D≤0.4时，闯入风险等级为有风险；当D<S且0.4<(S-D)/D，闯入风险等级为有严重风险。

3)当风险评估为有风险时，车辆监测预警模块通过无线模块开启智能检测道钉和红外闯入检测器两层闯入检测设备，并持续检测，判断有无闯入事件；当检测到闯入事件时，开启随身报警器、固定式报警器报警，并开启远程监控模块提供现场视频监控。同时，由车辆监测预警模块控制智能检测道钉开启闪烁提示功能，能够显示出施工区的外轮廓，提示车辆注意减速和避让。4)当风险评估为有严重风险时，开启智能检测道钉和红外闯入检测器，并继续检测闯入事件，同时直接开启随身报警器、固定式报警器和远程监控模块，提醒施工人员注意危险；

上述步骤3)和步骤4)中，智能检测道钉、红外闯入检测器和车辆监测预警模块通过各自的闯入检测判断算法实时检测是否有车辆闯入施工区，其中，智能检测道钉通过车胎压过产生的震动是否超过设定值判断是否闯入施工区(也可通过地磁检测、金属检测等手段检测)；红外闯入检测器通过红外对射光束是否被闯入车辆遮挡判断是否有车辆闯入施工区；车辆监测预警模块通过其自身的雷达监测车辆实时位置判断是否闯入施工区。当有车辆闯入施工区时，检测到闯入事件的闯入检测设备通过本地无线模块发送报警信号到随身报警器、固定式报警器和主控制器，随身报警器和固定式报警器开启报警，主控制器汇集报警信号信息，通过其上的NB-IOT无线模块将报警信息传送至施工管理中心，并开启远程监控模块，进行本地录制(如图5所示)。

其中，施工管理中心通过手机APP或电脑端APP接收到报警信息，并可即时远程连接远程监控模块，开启现场视频的远程传输，获取现场情况。

优选的，主控制器会不定期的通过NB-IOT无线模块发送其定位信息给施工管理中心，告知其定位。

优选的，现场人员通过手机端设置APP，连接主控制器的蓝牙模块，即可对现场系统的工作参数进行设置。

上述各步骤中，无线中继模块还通过其长距离扩充机制，将本地无线模块信号进行距离扩充。

上述各实施例中，针对车辆闯入检测，还有通过视频检测的方式，具体的是通过架高摄像机，对着施工区上游的方向，进行车辆的视频目标识别和距离判断，得到车辆相对于施工区的位置和速度信息，再进行闯入判断和报警。

综上，针对闯入检测的效果不好、检测不全面的问题，本发明采用三层闯入检测的方式，提高检测能力。本发明针对现有的施工区安全系统提示和预警不充分的情况，本发明从施工区上游就采用雷达监测预警提示，提示驾驶员注意自身状态、注意前方有施工区，当驾驶员有危险驾驶风险的时候，雷达监测还会通过无线控制施工区外围的智能检测道钉，发出黄光闪烁提示施工区域轮廓，警示驾驶员；施工区域还采用多种闯入检测预警，当车辆闯入施工区后，施工区域的报警器也会提供多种报警，全方面给与施工人员和驾驶员提醒和警示。

针对现有的施工区发生闯入事故后，管理中心信息闭塞、事故判定支撑资料不足的情况，本发明通过现场广域网通信模块，将报警事件远程传至施工管理中心，依靠现场4G视频设备，即时获取视频信息。由于报警事件和视频开启是同步的，系统还可以获取关键的视频信息，为后期事故判定处理提供视频依据。

本发明采用三层闯入检测的方式，提高检测能力；第一层是位于施工区上游的远程追踪雷达检测，其目的是从施工区上游就开始长距离检测多个驶来车辆的运动状态，实时计算车辆相对于施工区的闯入危险系数，做出一定的预判，当车辆产生较大的闯入概率的时候，促使可变情报板提示危险状态并发出相应级别的报警信号，触发施工区的报警器报警；第二层是可以方便布设于车道分界线上或者应急车道线上的智能检测道钉，每隔预先设定的距离布设一个道钉，将施工区域封闭起来，当车辆闯入施工区，将会有很大的概率压到道钉，道钉检测到车辆压过的信号后，通过无线传输，触发施工区报警器报警；第三层是通过灵活布设的封闭的红外闯入检测系统，无死角的检测车辆闯入。三层检测系统互为补充，可以适应大部分的施工区形态，可以灵活地布设使用。

上述各实施例仅用于说明本发明，各个步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

一种公路施工区安全联控系统及方法专利购买费用说明