CN112002104B - 一种高速公路护栏板的碰撞报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路护栏板的碰撞报警系统，包括：安装在高速公路的护栏板上的传感光纤；与传感光纤连接的光时域反射仪，用于检测传感光纤损耗的位置信息；与光时域反射仪连接的监测设备，接收传感光纤损耗的位置信息，将与传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息显示在高速公路地图上；与监测设备连接的多个便携式报警设备，接收与传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息。本发明通过光时域反射仪检测设置在高速公路护栏板上的传感光纤损耗的位置信息，监测设备将传感光纤损耗的位置信息转化为相应的护栏板位置信息显示出来，并发送给多个便携式报警设备，实现护栏板损坏自动检测及智能报警，提高了工作人员的工作效率。

Description

一种高速公路护栏板的碰撞报警系统

技术领域

本发明属于高速公路护栏板在线监测、检测技术领域，更具体地，涉及一种高速公路护栏板的碰撞报警系统。

背景技术

中国高速公路总里程已达14.3万公里(截止2018年年底)，稳居世界第一。出于安全需要，高速公路需要加装围栏和护栏板。这些是高速公路正常运行的基本安全设施之一。在高速公路运营过程中，每天都会产生事故，围栏与护栏板的损坏也是经常发生。目前护栏板的损伤管控主要通过两种途径来实现：第一，根据交通事故上报来进行现场确认，第二，人工巡检。前者除非严重的交通事故或者涉及两车或多车碰撞，驾驶员才会上报交通事故。如果单车碰撞，剐蹭护栏板或护栏板，往往不会上报，就只能靠人工巡检，但是这种方法费时费力，工作量大。高速公路护栏板是公路周边居民，以及广大司机生命的守护，及时发现护栏板的破损并及时修复，也是我们对生命的及保证和守护，因此，能及时发现护栏板的破坏，并对地点精准地精准定位，就显得尤为重要。

因此，需要一种技术能够实现高速公路护栏板损坏的智能检测。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够智能检测高速公路护栏板损坏的高速公路护栏板碰撞报警系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高速公路护栏板的碰撞报警系统，包括：传感光纤，所述传感光纤安装在高速公路的护栏板上；光时域反射仪，所述光时域反射仪与所述传感光纤连接，用于检测传感光纤损耗的位置信息；监测设备，所述监测设备与所述光时域反射仪连接，接收所述传感光纤损耗的位置信息，将与所述传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息显示在高速公路地图上；多个便携式报警设备，所述多个便携式报警设备与所述监测设备连接，接收与所述传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息。

可选的，所述传感光纤粘接、绑定或磁吸在高速公路上已有的护栏板上。

可选的，当所述护栏板为新建时，所述传感光纤安装在所述新建护栏板的预留安装位置处。

可选的，所述光时域反射仪、监测设备设置在收费站或中继站中。

可选的，所述光时域反射仪包括低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态。

可选的，当所述光时域反射仪在低分辨率采点工作状态下检测到传感光纤的损耗大于预设阈值时，开启所述高分辨率采点工作状态，获取所述光纤损耗的位置信息。

可选的，所述光时域反射仪利用光在所述传感光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，检测所述传感光纤的损耗。

可选的，所述低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态根据季节及时间进行调整。

可选的，所述便携式报警设备与所述监测设备通过无线通信方式进行连接，并双向通信。

可选的，光时域反射仪将当前时段检测的光纤信息与前一时段获取的光纤信息做比较，根据比较结果获得光纤损耗信息，当前时段与前一时段的间隔时间为预设时段。

可选的，光纤根据长度设置为环形布线，采用双波长滤波方法或光开关切换输出端口。

本发明的有益效果在于：本发明的高速公路护栏板碰撞报警系统通过将传感光纤设置在高速公路的护栏板上，通过光时域反射仪检测传感光纤损耗的位置信息，发送至监测设备，监测设备将传感光纤损耗的位置信息转化为相应的损伤护栏板位置信息显示出来，并发送给多个便携式报警设备，提醒高速公路养护人员或离现场较近的工作人员合理的安排查看和维护，实现护栏板损坏自动检测及智能报警，工作人员可以通过终端及时反馈维修情况，提高了工作人员的工作效率。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本发明示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的结构框图。

图2示出了根据本发明的又一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的结构框图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的传感光纤的环形连接方式。

图4示出了根据本发明的一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的传感光纤的设置位置图。

附图标记说明：

1、传感光纤；2、光时域反射仪；3、监测设备；4、便携式报警设备；5、护栏板；6、固定点；7监控中心模块；8、供电模块；9、通信模块；10、电控光开关；11、环路1端口；12、环路2端口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的本发明提供了一种高速公路护栏板的碰撞报警系统，包括：传感光纤，传感光纤安装在高速公路的护栏板上；光时域反射仪，光时域反射仪与传感光纤连接，用于检测传感光纤损耗的位置信息；监测设备，监测设备与光时域反射仪连接，接收传感光纤损耗的位置信息，将与传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息显示在高速公路地图上；多个便携式报警设备，多个便携式报警设备均与监测设备连接，接收与传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息。

光纤分布在公路两侧。可以每侧单独作为一路，也可以将道路两边的光纤连接成环路进行同时监测。特别地，环路监测可以在输入输出两端利用不同波长的光源，探测器前加滤波器进行监测，或是通过输入端的光开关交替选择输入端口，这样具有存在一个断点不影响其它位置的优势。

具体的，将传感光纤设置在高速公路的护栏板上，高速公路的一侧护栏板的传感光纤可以单独作为一路参考，也可以将高速公路的两侧护栏板上的传感光纤连接成环路进行监测。考虑到护栏板的损伤往往是高强度的碰撞，采用光时域反射仪(OTDR)进行传感光纤的损耗监测，通过碰撞护栏板对传感光纤产生损耗来判断是否有围栏的剐蹭。当光时域反射仪检测到传感光纤有损耗时，确定损耗的具体位置信息，将损耗的具体位置信息发送至监测设备，监测设备将损耗的具体位置信息转换为高速公路上护栏板的具体位置信息。监测设备接收光时域反射仪检测的传感光纤损耗的位置信息，将该位置信息显示在高速公路地图上并进行标记，使得工作人员及时获取护栏板的损坏信息，工作人员到达现场确认或维修后，可以通过终端反馈情况，取消损伤标记，提高了工作人员的工作效率。

便携式报警设备设有卫星定位模块，监测设备根据便携式报警设备的实时位置信息，将便携式报警设备的实时位置信息与护栏板损坏位置信息做比较，通过比较将对应护栏板的具体位置信息发送给距离护栏板损伤位置最近的便携式报警设备，便携式报警设备的携带者收到报警信息后，可以进行确认并通过便携式报警设备发送确认信息至监测设备，监测设备收到该信息后并显示出来，提醒已有工作人员去查看，便于工作人员合理安排工作。便携式报警设备还可以将现场情况及维修情况向监测设备进行反馈。如果没有便携式报警设备的携带者回复信息，离损坏位置最近的监测点应立即派出车辆进行查看维修。

在一个示例中，距离最近的便携式报警设备进行确认后，自动开启导航，引领便携式报警设备的携带者到达护栏板损伤的具体位置。

报警系统在使用前，将对光纤长度与道路位置，特别是道路附近重点标志物位置进行对应。后台的监测设备接收光时域反射仪检测的传感光纤损耗的位置信息，并确定与该位置对应的附近标志物信息，最终将在显示事故位置的高速公路地图上提供附近的标志物信息，便于处置联动人员，迅速找到故障点。

在将来的智慧型高速公路的应用中，在发生严重事故的同时，该系统预留对邻近车辆进行广播示警，并请求临近车辆通过行车监视仪拍照，通过取证确定是否需要出动拖车，警车以及救护车的功能。

根据示例性的实施方式，高速公路护栏板碰撞报警系统通过将传感光纤设置在高速公路的护栏板上，通过光时域反射仪检测传感光纤损耗的位置信息，发送至监测设备，监测设备将传感光纤损耗的位置信息转化为相应的损伤的护栏板位置信息显示出来，并进行标记，并发送给多个便携式报警设备，提醒高速公路养护人员或离现场较近的工作人员合理的安排查看和维护，实现护栏板损坏自动检测及智能报警，工作人员到达现场确认或维修后，可以通过终端反馈情况，取消损伤标记，提高了工作人员的工作效率。

作为可选方案，高速公路护栏板的碰撞报警系统还包括监控中心模块，监控中心模块与监测设备连接，监控中心模块根据光纤损耗的变化程度判断高速公路护栏板受损的等级。

监控中心模块与监测设备连接，监控中心根据光纤损耗的变化程度智能判断前端受损的等级，不同等级对应不同的联动预案，应急预案按危机程度分为(1)最高等级预案：通知相关部门，如公安消防120救护车同时前往出事地点，进行紧急救护，紧急事故处理；(2)中等级预案：维护人员立即前往现场查看；(3)低等级预案：疑似护栏板损伤或轻微剐蹭，无需立即处理。后面两个预案移动端工作人员到达现场后，可以根据用移动端采集现场信息重新定义事件等级并回传回监控中心、指挥应急大厅，进行下一步流程。

作为可选方案，光时域反射仪将当前时段检测的光纤信息与前一时段获取的光纤信息做比较，根据比较结果获得光纤损耗信息，当前时段与前一时段的间隔时间为预设时段。

具体的，光时域反射仪将当前时段检测的光纤信息与前一时段获取的光纤损耗信息做比较，根据比较结果获得光纤新增损耗信息，根据光纤新增损耗信息确定光纤是否损耗，预设时段可通过软件设定。

作为可选方案，传感光纤粘接、绑定或磁吸在高速公路上已有的护栏板上。

具体的，高速公路护栏板上附着有单根或多根传感光纤，在护栏板上设置固定点，可以利用粘接，绑定或磁吸将传感光纤连接在现有护栏板的固定点上，不用改动现有护栏板，安装便捷。

作为可选方案，当护栏板为新建时，传感光纤设置在新建护栏板的预留安装位置处。

具体的，在新建护栏板上将传感光纤通过埋设在预留安装位的方式进行安装。

作为可选方案，光时域反射仪、监测设备设置在收费站或中继站中。

具体的，光时域反射仪和监测设备可以放置在收费站，或是高速公路服务站，或其他高速公路指定位置。如果收费站之间距离过长，则在道路两边设置中继站进行监测。特别地如监测的距离过长，可以在高速桥下面设置中继站，并配备风能电能太阳能的供电装置及5G设备，5G信号连入云端，再通过云端回传至指定的监控中心。

作为可选方案，光时域反射仪包括低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态。

具体的，对于长时间监测，光时域反射仪可以设定在低分辨率采点(LS)工作状态和高分辨率采点(HS)两种工作状态。

作为可选方案，当光时域反射仪在低分辨率采点工作状态下检测到传感光纤的损耗大于预设阈值时，开启高分辨率采点工作状态，获取光纤损耗的位置信息。

具体的，光时域反射仪包括低分辨率采点(LS)工作状态和高分辨率采点(HS)工作状态。当进行长时间监测时，光时域反射仪首先设定在低分辨率采点(LS)工作状态，在检测到传感光纤损耗后，再设定在高分辨率采点(HS)工作状态，通过高分辨率采点(HS)工作状态获得传感光纤损耗的更为准确的具体位置信息发送至监测设备，监测设备根据具体位置确认车辆的行进方向，根据行进方向，对此行车方向的高速公路出口发送预警信息。依各出口离发生剐蹭事故的距离，按限速估计出到达出口的时间，通过出口的摄像头对可疑车辆进行拍照取证。同时，距离最近的监控点派出车辆进行现场取证。

作为可选方案，光时域反射仪利用光在传感光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，检测传感光纤的损耗。

具体的，光时域反射仪发出的光在传感光纤中传播会产生散射，如果传感光纤中有断裂或损坏，将产生菲涅尔反射或增强的背向瑞利散射，反射或散射的强弱与通过该点的光功率成正比，反应了光纤点的衰耗大小，因此，根据反射传输回来的散射光的情况来断定传感光纤的断点位置，即损耗的位置信息。也可以说是根据碰撞点光信号的异常变化，来判断护栏板的损伤。

作为可选方案，低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态根据季节及时间进行调整。

具体的，作为参考的高分辨率采点(HS)工作状态与低分辨率采点(LS)工作状态的标准，需要在不同的季节与时间段进行调整，即可以根据季节及时间进行调整，对于线路的整体损耗变化，判断为气候变化引起的损耗变化。

作为可选方案，便携式报警设备与监测设备通过无线通信方式进行连接，并双向通信。

具体的，便携式报警设备与监测设备通过4G或5G进行通信，方便快捷，并可双向通信。

具体的，光纤根据长度设置为环形布线，采用双波长滤波方法或光开关切换输出端口。

具体的，光纤可以根据长度设置为环形布线，采用双波长滤波，或是光开关切换输出端口，保证在存在一个断点的情况下仍对全程监控。

实施例

图1示出了根据本发明的一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的结构框图。图2示出了根据本发明的又一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的结构框图。图3示出了根据本发明的一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的传感光纤的环形连接方式。图4示出了根据本发明的一个实施例的高速公路护栏板碰撞报警系统的传感光纤的设置位置图。

结合图1、图2、图3和图4所示，该高速公路护栏板的碰撞报警系统，包括：传感光纤1，传感光纤1安装在高速公路的护栏板5上；光时域反射仪2，光时域反射仪2与传感光纤1连接，用于检测传感光纤1损耗的位置信息；监测设备3，监测设备3与光时域反射仪2连接，接收传感光纤1损耗的位置信息，将与传感光纤1损耗的位置信息对应的护栏板5位置信息显示在高速公路地图上；多个便携式报警设备4，多个便携式报警设备4均与监测设备3连接，接收与传感光纤1损耗的位置信息对应的护栏板5位置信息。

其中，传感光纤1粘接、绑定或磁吸在高速公路上已有的护栏板5的固定点6上。

其中，当护栏板5为新建时，传感光纤1安装在新建护栏板5的预留安装位置处。

其中，光时域反射仪2、监测设备3设置在收费站或中继站中。

其中，光时域反射仪2包括低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态。

其中，当光时域反射仪2在低分辨率采点工作状态下检测到传感光纤1的损耗大于预设阈值时，开启高分辨率采点工作状态，获取光纤损耗的位置信息。

其中，光时域反射仪2利用光在传感光纤1中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，检测传感光纤1的损耗。

其中，低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态根据季节及时间进行调整。

其中，便携式报警设备4与监测设备3通过无线通信方式进行连接，并双向通信。

其中，光时域反射仪将当前时段检测的光纤信息与前一时段获取的光纤信息做比较，根据比较结果获得光纤损耗信息，当前时段与前一时段的间隔时间为预设时段。

其中，高速公路护栏板的碰撞报警系统还包括监控中心模块7，监控中心模块7与监测设备3连接，监控中心模块7根据光纤损耗的变化程度判断高速公路护栏板受损的等级。

其中，光纤根据长度设置为环形布线，采用双波长滤波方法或光开关切换输出端口。

图1中高速公路护栏板碰撞报警系统的连接结构适合监测设备放置在高速公路收费站或是服务中心。图2中高速公路护栏板碰撞报警系统的连接结构适合监测设备放置在高速公路路段中新建的监测站，需要有可选的太阳能或风能的供电模块8，以及通信模块9，光时域反射仪2通过通信模块9将数据发送到监测设备3。根据设备所在的地理位置，供电模块8可选用太阳能或风能，通信模块9选用5G或网线等方式，便携式报警设备4可以为手机，具备向监测设备3回馈信息的功能。

图3中，传感光纤1接为环路，光时域反射仪2后面连接一个一分二路的电控光开关10，根据电控光开关10的状态，可以选择地使用光时域反射仪的2输出光进入环路1端口11或环路2端口12。平时电控光开关10处于工作状态1时，光时域反射仪2的光进入环路1端口11，光沿环路监测整个光纤环路。当光时域反射仪2检测到环路的断点你，则通过光开关往复切换，起到临时监测全程的作用。

该高速公路护栏板的碰撞报警系统的工作过程如下：光时域反射仪2在低分辨率采点工作状态检测光在传感光纤1中的衰减信号，当信号衰减变强时，变为在高分辨率采点工作状态再次重新检测，获取传感光纤损耗1的具体的位置信息，光时域反射仪2将传感光纤1损耗的具体的位置信息传输至监测设备3，监测设备3将传感光纤1损耗的位置信息转换为对应的护栏板5位置信息，即在高速高路上的具体位置信息，并将高速高路上的具体位置信息显示出来，由于监测设备3放置在收费站或中继站中，当监测设备3显示高速高路上的具体位置信息时会发出报警，提醒收费站中的工作人员护栏板5故障，进行查看和维护，同时监测设备3将高速高路上的具体位置信息发送至便携式报警设备4，携带便携式报警设备4的工作人员收到报警信息后，查看报警信息，当有工作人员距离高速高路上的具体位置信息近且方便查看时，该工作人员通过便携式报警设备4发出方便查看的信息至监测设备3，监测设备3收到信息后显示出来，收费站的工作人员知道已有相关工作人员去查看。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，包括：

传感光纤，所述传感光纤安装在高速公路的护栏板上；

光时域反射仪，所述光时域反射仪与所述传感光纤连接，用于检测传感光纤损耗的位置信息；

监测设备，所述监测设备与所述光时域反射仪连接，接收所述传感光纤损耗的位置信息，将与所述传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息显示在高速公路地图上；

多个便携式报警设备，所述多个便携式报警设备均与所述监测设备连接，接收与所述传感光纤损耗的位置信息对应的护栏板位置信息；

所述光时域反射仪包括低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态，所述低分辨率采点工作状态和高分辨率采点工作状态根据季节及时间进行调整；

当所述光时域反射仪在低分辨率采点工作状态下检测到传感光纤的损耗大于预设阈值时，开启所述高分辨率采点工作状态，获取所述光纤损耗的位置信息；

所述传感光纤根据长度设置为环形布线，采用双波长滤波方法或光开关切换输出端口。

2.根据权利要求1所述的高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，所述传感光纤粘接、绑定或磁吸在高速公路上已有的护栏板上。

3.根据权利要求2所述的高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，当所述护栏板为新建时，所述传感光纤安装在所述新建护栏板的预留安装位置处。

4.根据权利要求1所述的高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，所述光时域反射仪、监测设备设置在收费站或中继站中。

5.根据权利要求1所述的高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，所述光时域反射仪利用光在所述传感光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，检测所述传感光纤的损耗。

6.根据权利要求1所述的高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，所述便携式报警设备与所述监测设备通过无线通信方式进行连接，并双向通信。

7.根据权利要求1所述的高速公路护栏板的碰撞报警系统，其特征在于，光时域反射仪将当前时段检测的光纤信息与前一时段获取的光纤信息做比较，根据比较结果获得光纤损耗信息，当前时段与前一时段的间隔时间为预设时段。