智慧公路物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過在公路廣泛部署低成本的集成多種傳感器的具有通信功能的智慧無線信標產(chǎn)品實時獲取路況信息,實現(xiàn)車流量、車速、車型的實時精準時空統(tǒng)計,通過設(shè)備的廣泛部署實現(xiàn)高精度、大范圍的精準監(jiān)測,為智能交通系統(tǒng)高效管理與養(yǎng)護提供交通與環(huán)境態(tài)勢的精準監(jiān)測、識別和態(tài)勢預測,為交通決策提供科學依據(jù)與數(shù)據(jù)支持。其次針對公路場景下定位誤差較大等問題,采用 GPS 定位、慣性導航與物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備結(jié)合的新型多重組合定位方法,通過車路協(xié)同實現(xiàn)車道級的高精定位,優(yōu)化車輛偏離預警等功能,為車輛提供準確的位置信息及導航與綜合服務(wù)功能。最后通過車路協(xié)同環(huán)境下車載終端、路側(cè)多源異構(gòu)傳感器協(xié)作環(huán)境數(shù)據(jù)采集、多維度感知融合與超視距全局環(huán)境態(tài)勢構(gòu)建,實現(xiàn)智能交通系統(tǒng)全息實時交通、路況環(huán)境感知及智能網(wǎng)聯(lián)汽車超視距精準環(huán)境感知與精準定位。智慧公路物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)旨在突破制約高速公路智能車路協(xié)同系統(tǒng)集成應用的重大共性關(guān)鍵技術(shù),開展典型示范應用,提升高速公路的智能化水平和服務(wù)品質(zhì),促進全國范圍大規(guī)模推廣。
目前,如圖 1 所示,技術(shù)成果已經(jīng)研發(fā)出第三版樣機。樣機已經(jīng)小批量生成并在齊魯高速、長安大學測試場進行了實際部署測試。此外,項目組正在對第三版樣機進行改造升級,全力打造穩(wěn)定性更強功能更加豐富的第四版樣機。
圖 1 第一版樣機;第二版樣機;第三版樣機
主要技術(shù)指標
1. 節(jié)能增收 20%
通過對城市邊緣交通環(huán)境及流量等數(shù)據(jù)的智能分析,優(yōu)化燈光使用場景。該系統(tǒng)在滿足車輛日夜間安全行車條件下,工程綜合節(jié)能可達 20%。
2. 交通流量增加 20%
通過對交通運行安全風險預警及控制策略處理模塊將路段監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總后,根據(jù)車流密度、速度、流量、各級風險事件結(jié)合其它傳感器數(shù)據(jù),包括上游主線流量、匝道流量、公路氣候數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)等,進行大數(shù)據(jù)綜合分析研判。
構(gòu)建算法模型,自動制定和優(yōu)化的控制策略,通過智能預警發(fā)布及綜合自動管控系統(tǒng)進行預警發(fā)布和綜合自動管控。為管理者實時預警的同時,將預警、誘導信息和控制指令自動發(fā)布于上游路段、匝道區(qū)段的可變信息標志、可變限速標志、車道線主動發(fā)光標志等,對交通流速及交通流量進行有效調(diào)控及誘導。綜合評估能增加 20% 交通流量。
3. 減少交通事故 30%
任何異常事件報警被觸發(fā)時,系統(tǒng)同時依據(jù)預案自動將異常事件聯(lián)動燈光預警、可變信息標志、可變限速標志、車道指示標志等自動發(fā)布預警給司乘人員,實現(xiàn)對車流車速的動態(tài)調(diào)控和誘導,增加公路通容量,減少交通擁堵,防止二次事故和連環(huán)事故的發(fā)生。
實踐證明,采用該系統(tǒng),至少可以降低公路安全事故 30%,同時提高交通流量,進而降低交通污染,均衡交通流平順性,信息的及時推送,降低駕駛員駕駛緊張感,提高了駕駛員的舒適性,可以整體有效提高交通運輸設(shè)施安全水平及服務(wù)水平。
4. 100% 信息覆蓋
全自動監(jiān)測傳感器都可以實現(xiàn)對整條公路的全面信息覆蓋。
5. 對接智能網(wǎng)聯(lián)駕駛
a. 提供智能網(wǎng)聯(lián)車實時交通圖,推薦進場事件和速遞協(xié)調(diào);
b. 告知智能網(wǎng)聯(lián)車輛風險,實時定位公路中的駕駛風險,將這些風險傳達給下游智能網(wǎng)聯(lián)車輛;
c. 為智能網(wǎng)聯(lián)車提供車道級交通數(shù)據(jù),警告即將來到的交通擁堵;
d. 識別相關(guān)車道的駕駛風險,促使智慧駕駛車輛提前做出反應;
e. 為智能網(wǎng)聯(lián)駕駛提供超視距感知、惡劣天氣環(huán)境下的精準感知,促進智能網(wǎng)聯(lián)車早日實現(xiàn)大規(guī)模商用。
1. 智慧公路實時 VR 監(jiān)測基于 BIM 虛擬建造公路場景,結(jié)合路側(cè)傳感器單元,實時還原公路現(xiàn)場情況,實現(xiàn)車道級別的顯示詳細的高分辨率實時視覺信息,顯示交通行為、駕駛方式和危害。使用智慧交通 AI 系統(tǒng),地圖可以根據(jù)操作員選擇要注意的最緊急和最相關(guān)的事件來選擇突出顯示相關(guān)信息。
2. 交通環(huán)境監(jiān)測
傳感器內(nèi)置在智慧無線信標中。
通過廣泛部署,采集公路不同地點的環(huán)境數(shù)據(jù),結(jié)合多傳感器融合算法,提高感知精度。
結(jié)合 GIS 系統(tǒng),通過大數(shù)據(jù)AI 分析,檢測異常數(shù)據(jù)點,為公路健康研判提供精準基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
3. 交通流量監(jiān)測
1. 實時監(jiān)測車道級車流量、車速遞、車間距、及車型分類,為 VR 實時公路場景還原、AI 自動交通管理控制、優(yōu)化運營提供數(shù)據(jù)支持。
2. 云 平 臺 顯 示 最 近 24 小 時內(nèi)的所有事件和總體流量數(shù)據(jù),以及預期在接下來 2 小時內(nèi)交通狀況。
4. 公路實時事件監(jiān)測
基于智慧無線信標的結(jié)合多傳感器融合算法,采用實時運動物體檢測、目標跟蹤與模式識別三項核心技術(shù) , 實現(xiàn)對影響公路正常交通秩序的事件過程進行實時車道級監(jiān)測,分析公路上機動車輛運行狀態(tài)及路況信息。當發(fā)現(xiàn)公路行車狀況異常(如:停車、逆行、行人、擁堵、等),立即向云端報警并通過 VR 高清地圖實時呈現(xiàn)給運營者。
5. 公路 AI 事件預警
1. 預警堵車事件
根據(jù)車流量、平均車速、平均車間距、天氣等交通流量及交通環(huán)境數(shù)據(jù),使用 AI 智能算法分析,提前預測堵車事件發(fā)生的概率指數(shù)、提前優(yōu)化交通調(diào)度提供支持。
例如:
a. 通過位置、時段和車輛類型更好地了解公路健康情況;
b. 對重點路段,即將發(fā)生擁堵事件提前做出預警,便于公路管理者提前做指揮調(diào)度;
c. 大數(shù)據(jù)分析交通擁堵的成因及推薦解決方案。
2. 預警公路監(jiān)控狀況為養(yǎng)護提供數(shù)據(jù)支持。
通過車道及交通流數(shù)據(jù),結(jié)合包含路面震動參數(shù)的測量,大數(shù)據(jù)分析公路健康狀況及發(fā)展趨勢,為公路智能養(yǎng)護提供數(shù)據(jù)支持,顯著降低養(yǎng)護成本。
6. 智能事件響應
1. 智慧輪廓標響應
a. 當車輛駛停時,車輛兩側(cè)一定范圍內(nèi)無線信標設(shè)備顯示為紅色;
b. 當車輛變線時,車輛兩側(cè)一定范圍內(nèi)無線信標設(shè)備顯示為紅色;
c. 當車輛超速行駛時,車輛兩側(cè)一定范圍內(nèi)無線信標設(shè)備顯示為紅色;
d. 當車輛慢速行駛時,車輛兩側(cè)一定范圍內(nèi)無線信標設(shè)備顯示為紅色;
e. 當兩客一危車輛行駛時,車輛兩側(cè)一定范圍無線信標設(shè)備顯示為紅色;
f. 當公路有積水或結(jié)冰現(xiàn)象,路況兩側(cè)一定范圍無線信標設(shè)備顯示為紅色;
g. 監(jiān)測到公路中某位置震動異常,異常位置一定范圍無線信標設(shè)備顯示為紅色;
h. 公路有施工時,施工來向方向,一定范圍無線信標設(shè)備顯示為黃色;
i. 根據(jù)公路能見度(譬如霧區(qū)),顯示以一定頻率進行黃色或紅色預警,并在車輛經(jīng)過時閃爍一定時間的燈光,為后車在低能見度情況下提供預警
2. 照明系統(tǒng)響應
在城市邊緣使用燈光照明的道路上,通過在道路內(nèi)采集的交通流量與交通環(huán)境等多傳感器信息,結(jié)合 AI 算法,實現(xiàn)如下燈光模式:
a. 當車流量大時,自動調(diào)整道路內(nèi)燈光亮度,提高駕駛員可視距離;
b. 當車流量小時,甚至沒車時,調(diào)暗燈光亮度,達到節(jié)能的目的;
c. 當車輛少時,可實現(xiàn)燈隨車亮;
d. 當發(fā)生車輛駛停、人員闖入等事件,在事件點燈光調(diào)為高亮模式,避免事故及二次事故的發(fā)生。
3. 可變標識牌響應
a. 當發(fā)生駛停事件,自適應聯(lián)動來車方向標識牌,提醒司機注意避讓。
b. 根據(jù)車流量及擁堵情況,自適應限速標識牌,提醒司機合理控制車速,實現(xiàn)自適應車流量智能調(diào)度。
4. API 輸出接口
將公路內(nèi)部署各類傳感器采集信息、歷史數(shù)據(jù)信息、接入外界交通流量、環(huán)境等數(shù)據(jù),統(tǒng)一形成智慧公路大數(shù)據(jù)庫,利用 AI 智能分析,形成標準數(shù)據(jù)接口,可對外輸出,便于第三方相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)與接入,更好的服務(wù)智慧公路的建設(shè)。
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