一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统的制作方法

1.本实用新型属于交通安全相关技术领域，具体涉及一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统。


背景技术：

2.在高速公路养护施工作业中，为尽可能降低养护施工对通行的影响，施工中通常不会进行全封闭，高速公路上的车辆继续保持通行状态，当养护作业人员不遵守现场安全制度、施工标志和安全设施放置等不规范行为时，或者出现通行车辆驾驶人员操作不当、误入作业控制区时，可能就会发生车毁人亡、群死群伤的严重交通事故。
3.随着5g、物联网、人工智能、云计算等技术的不断进步，也逐渐应用于安全帽、锥桶等传统交通安全设施上，陆续形成一系列如智能安全帽、智能锥桶、雷达预警、声光报警等养护作业智能化设备，但是由于存在不同生产厂家或者不同类型的安全智能化设备，其采用的接口协议、采集或者传输的信息数据格式、标准均可能不相同，这样就造成无法做到相关设备之间的信息实时共享、快速协同，使得安全智能化设备在实际养护作业中发挥的作用有限，对于实际施工发挥作用受到影响，也不利于对各类型设备的有效管理。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种形成统一可供快速调用通信协议，各类型设施设备可联动管控，且通过触发声光等报警信号的基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，包括多协议智能网关、养护作业安全预警平台、智能锥桶、智能安全帽、监控球机、雷达预警装置、声光报警装置，所述多协议智能网关通过网络连接养护作业安全预警平台；所述智能锥桶、智能安全帽、监控球机、雷达预警装置和声光报警装置均分别通过网络连接到多协议智能网关；所述多协议智能网关将两种或两种以上智能设备的通讯协议予以标准化处理；多个所述智能锥桶通过间隔摆放到公路上作为隔离带；所述智能安全帽佩戴到施工养护人员的头部；所述监控球机为养护作业区域临时布设的监控设备；所述雷达预警装置为养护作业区域临时布设的测速雷达设备；所述声光报警装置包括警报灯及警报器。
6.作为本实用新型的进一步改进，所述多协议智能网关1具体由控制系统模块、无线通信模块、有线通信模块、无线接口模块、有线接口模块、电源模块、存储模块、输入模块、显示模块和声音模块组成。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述无线通信模块通过无线通信网络将控制系统模块与养护作业安全预警平台建立连接；所述有线通信模块通过有线通信网络将控制系统模块与养护作业安全预警平台建立连接。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述无线接口模块和有线接口模块分别设置有外
部连接的数据接口；所述电源模块将外部电源转化后输入到所述控制系统模块；所述存储模块作为数据存储的终端。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述输入模块、显示模块和声音模块均通过线路电性连接到所述控制系统模块上并相互进行数据信号传输。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述无线接口模块包含有集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块和wlan模块，所述集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块和wlan模块均作为无线接口分别连接到所述控制系统模块上。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述有线接口模块包含有集成rj45模块、rs232模块、rs485模块和usb模块，所述集成rj45模块、rs232模块、rs485模块和usb模块均作为有线接口分别连接到所述控制系统模块上。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述养护作业安全预警平台为现有公路管理运行的预警系统平台，所述养护作业安全预警平台与多协议智能网关之间互相传输数据及控制指令信号。
13.本系统通过基于多协议智能网关的各类通信接口协议，实现快速对接各类养护作业安全智能化设备，并通过统一的通信协议供连接的外部养护作业安全预警平台调用，使平台无需关注安全智能化设备的种类和型号，方便不同设备间的互联互通、联动管控。当养护作业安全预警系统监测到作业现场突发危险事件时，多协议智能网关通过预先设置的联动机制，实现智能化设备的联动协同，这种方式可大大缩短关联设备的处理时间，提高突发事件的处理能力。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.本技术方案通过多协议智能网关接入不同协议、不同厂家或者不同类型的安全智能化设备，统一采集和适配数据，建立结构化数据标准协议，解决安全智能化设备通信网络多样性导致的信息割裂问题。
16.通过多协议智能网关集中接入数量类型众多的安全智能化设备，再通过统一的通信安全协议接入养护作业安全预警系统，这种方式替代了传统物联网组网方案中智能化设备单点接入设备管理平台的模式，克服了传统系统易造成设备管理平台应用端口拥塞，并带来网络通信安全威胁的缺陷问题。
17.通过系统配置设备联动协同机制，能够在发生突发事件时，多协议智能网关能够实现跨设备的联动通信、消息协同，高效处理突发事件，保障人民的生命财产安全。
附图说明
18.图1为本实用新型的系统整体结构框架示意图。
19.图2为本实用新型的多协议智能网关的结构示意图。
20.图中：1、多协议智能网关；1-a、控制系统模块；1-b、无线通信模块；1-c、有线通信模块；1-d、无线接口模块；1-e、有线接口模块；1-f、电源模块；1-g、存储模块；1-h、输入模块；1-i、显示模块；1-j、声音模块；2、养护作业安全预警平台；3、智能锥桶；4、智能安全帽；5、监控球机；6、雷达预警装置；7、声光报警装置。
实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.请参阅图1至图2，本实用新型提供一种技术方案：一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，包括多协议智能网关1、养护作业安全预警平台2、智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6、声光报警装置7，所述智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6和声光报警装置7均分别通过网络连接到多协议智能网关1；所述多协议智能网关1将两种或两种以上智能设备的通讯协议予以标准化处理；多个所述智能锥桶3通过间隔摆放到公路上作为隔离带；所述智能安全帽4佩戴到施工养护人员的头部；所述监控球机5为养护作业区域临时布设的监控设备；所述雷达预警装置6为养护作业区域临时布设的测速雷达设备；所述声光报警装置包括警报灯及警报器。
23.所述多协议智能网关1包括控制系统模块1-a、无线通信模块1-b、有线通信模块1-c、无线接口模块1-d、有线接口模块1-e、电源模块1-f、存储模块1-g、输入模块1-h、显示模块1-i和声音模块1-j，所述无线通信模块1-b通过无线通信网络将控制系统模块1-a与养护作业安全预警平台2建立连接；所述有线通信模块1-c通过有线通信网络将控制系统模块1-a与养护作业安全预警平台2建立连接；所述无线接口模块1-d和有线接口模块1-e分别设置有外部连接的数据接口；所述电源模块1-f将外部电源转化后输入到所述控制系统模块1-a；所述存储模块1-g作为数据存储的终端；所述输入模块1-h、显示模块1-i和声音模块1-j均通过线路电性连接到所述控制系统模块1-a上并相互进行数据信号传输。
24.所述无线接口模块1-d包含有集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块和wlan模块，所述集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块和wlan模块均作为无线接口分别连接到所述控制系统模块1-a上。
25.所述有线接口模块1-e包含有集成rj45模块、rs232模块、rs485模块和usb模块，所述集成rj45模块、rs232模块、rs485模块和usb模块均作为有线接口分别连接到所述控制系统模块1-a上。
26.所述多协议智能网关1通过网络连接养护作业安全预警平台2，所述养护作业安全预警平台2为现有公路管理运行的预警系统平台，所述养护作业安全预警平台2与多协议智能网关1之间互相传输数据及控制指令信号。
27.多协议智能网关1是各类养护作业安全智能化设备（包括但不限于智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6、声光报警装置7以及其他智能设备等）与养护作业安全预警平台2进行信息交互的重要中枢，其工作关系具体如下：
28.多协议智能网关1内置各类通信接口协议，能够实现快速对接各类养护作业安全智能化设备，并通过统一的通信协议供养护作业安全预警平台2调用，使平台无需关注安全智能化设备的种类和型号，方便不同设备间的互联互通、联动管控。
29.多协议智能网关1内置或者接收养护作业安全预警平台2下发的安全预警联动指令，当作业安全预警系统监测到现场发生危险事件时，无需养护作业安全预警平台2干预操作即可实现智能化设备的联动协同，缩短关联设备的处理时间，提高突发事件的处理能力。
30.多协议智能网关1内置数据存储空间，将智能化设备工作过程采集的信息进行实时本地存储，并按需推送给养护作业安全预警平台2，减少网络资源的长时间高负荷占用和云端存储空间。
31.多协议智能网关1内置安全防护应用，保障养护作业安全智能化设备与养护作业安全预警平台2通信的安全性、保密性等。
32.如图2所示，多协议智能网关1主要由控制系统模块1-a、无线通信模块1-b、有线通信模块1-c、无线接口模块1-d、有线接口模块1-e、电源模块1-f、存储模块1-g、输入模块1-h、显示模块1-i、声音模块1-j等组成。主要模块具体如下：
33.控制系统模块1-a，作为多协议智能网关的控制中心，一是实现本地各类接口模块的统一配置、控制管理、数据交换等功能；二是通过无线通信模块1-b、有线通信模块1-c接入养护作业安全预警平台2，实现作业现场视频、报警信号等实时上传，以及接收安全预警平台下发的控制指令、执行操作等。
34.无线通信模块1-b，支持通过无线网络方式接入养护作业安全预警平台2。
35.有线通信模块1-c，支持通过有线网络方式接入养护作业安全预警平台2。
36.无线接口模块1-d，包括但不限于集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块、wlan模块及其他无线模块等，支持不同无线协议的作业安全智能化设备的集中接入，并通过控制系统模块1-a进行统一管理、统一交换控制等。
37.有线接口模块1-e，包括但不限于集成rj45模块、rs232模块、rs485模块、usb模块及其他有线模块等，支持不同有线协议的作业安全智能化设备的集中接入，并通过控制系统模块1-a进行统一管理及交换控制等。
38.电源模块1-f，为多协议智能网关1设备提供工作电源。
39.存储模块1-g，一是保存多协议智能网关1的系统设置信息、安全防护配置等，二是存储作业安全智能化设备工作过程中产生的视频、工作日志等。
40.输入模块1-h，提供系统功能、人机交互的操作设置等。
41.显示模块1-i，实现人机交互的信息展示。
42.声音模块1-j，实现人机交互的声音提示。
43.本技术方案的基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统工作流程如下：
44.（1）养护作业准备阶段，现场作业人员启动多协议智能网关1、智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6、声光报警装置7及其他设备等，进入系统开机模式。
45.（2）多协议智能网关1进行开机自检，初始化接口配置及系统参数，并通过无线通信模块1-b、有线通信模块1-c连接注册到各地已运行的养护作业安全预警平台2。
46.（3）多协议智能网关1通过显示模块1-i、声音模块1-j提示系统启动情况。当系统成功运行时，通过显示模块1-i、声音模块1-j提示系统自检成功，并自动进入下一步操作（4）；当系统检测出运行故障时，通过显示模块1-i提示故障情况，声音模块1-j发出提示音，提醒操作人员进行故障处理，待故障排除后，自动进入下一步操作（4）。
47.（4）多协议智能网关1启动智能化设备接入组网，通过无线接口模块1-d、有线接口模块1-e，实现自动接入智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6、声光报警装置7及其他设备等，进行集中管理。当智能化设备组网成功后，通过显示模块1-i、声音模块
1-j提示设备组网成功，并自动进入下一步操作（5）；当智能化设备组网失败时，通过显示模块1-i提示失败情况，声音模块1-j发出提示音，提醒操作人员进行故障处理，待组网故障排除后，自动进入下一步操作（5）。
48.（5）多协议智能网关1内嵌的养护作业安全预警系统，自动开启实时预警监测模式。
49.（6）当养护作业安全预警系统监测到作业过程中出现危险事件时，触发系统报警模式。
50.（7）根据养护作业安全预警系统配置的联动机制，自动触发关联的智能化设备，如智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6、声光报警装置7及其他设备等产生联动报警信号，提醒通行车辆注意避让，以及作业人员及时采取紧急避险措施。
51.（8）当养护作业的危险事件解除后，通过输入模块1-i或者系统远程模式复位系统模块，返回实时预警监测模式（5）。
52.（9）循环运行（5）～（8）。
53.（10）养护作业结束阶段，现场作业人员关闭多协议智能网关1、智能锥桶3、智能安全帽4、监控球机5、雷达预警装置6、声光报警装置7及其他设备等，系统注销离线。
54.以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：包括多协议智能网关（1）、养护作业安全预警平台（2）、智能锥桶（3）、智能安全帽（4）、监控球机（5）、雷达预警装置（6）、声光报警装置（7），所述多协议智能网关（1）通过网络连接养护作业安全预警平台（2）；所述智能锥桶（3）、智能安全帽（4）、监控球机（5）、雷达预警装置（6）和声光报警装置（7）均分别通过网络连接到多协议智能网关（1）；所述多协议智能网关（1）将两种或两种以上智能设备的通讯协议予以标准化处理；多个所述智能锥桶（3）通过间隔摆放到公路上作为隔离带；所述智能安全帽（4）佩戴到施工养护人员的头部；所述监控球机（5）为养护作业区域临时布设的监控设备；所述雷达预警装置（6）为养护作业区域临时布设的测速雷达设备；所述声光报警装置包括警报灯及警报器。2.根据权利要求1所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述多协议智能网关（1）具体由控制系统模块（1-a）、无线通信模块（1-b）、有线通信模块（1-c）、无线接口模块（1-d）、有线接口模块（1-e）、电源模块（1-f）、存储模块（1-g）、输入模块（1-h）、显示模块（1-i）和声音模块（1-j）组成。3.根据权利要求2所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述无线通信模块（1-b）通过无线通信网络将控制系统模块（1-a）与养护作业安全预警平台（2）建立连接；所述有线通信模块（1-c）通过有线通信网络将控制系统模块（1-a）与养护作业安全预警平台（2）建立连接。4.根据权利要求2所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述无线接口模块（1-d）和有线接口模块（1-e）分别设置有外部连接的数据接口；所述电源模块（1-f）将外部电源转换后输入到所述控制系统模块（1-a）；所述存储模块（1-g）作为数据存储的终端。5.根据权利要求2所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述输入模块（1-h）、显示模块（1-i）和声音模块（1-j）均通过线路电性连接到所述控制系统模块（1-a）上并相互进行数据信号传输。6.根据权利要求2所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述无线接口模块（1-d）包含有集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块和wlan模块，所述集成lora模块、uwb模块、zigbee模块、蓝牙模块和wlan模块均作为无线接口分别连接到所述控制系统模块（1-a）上。7.根据权利要求2所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述有线接口模块（1-e）包含有集成rj45模块、rs232模块、rs485模块和usb模块，所述集成rj45模块、rs232模块、rs485模块和usb模块均作为有线接口分别连接到所述控制系统模块（1-a）上。8.根据权利要求1所述的一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，其特征在于：所述养护作业安全预警平台（2）为现有公路管理运行的预警系统平台，所述养护作业安全预警平台（2）与多协议智能网关（1）之间互相传输数据及控制指令信号。

技术总结
本实用新型涉及交通安全相关技术领域，具体为一种基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统，包括多协议智能网关、智能锥桶、智能安全帽、监控球机、雷达预警装置、声光报警装置，智能锥桶、智能安全帽、监控球机、雷达预警装置和声光报警装置均分别通过网络连接到多协议智能网关；多协议智能网关将两种或两种以上智能设备的通讯协议予以标准化处理；多个智能锥桶通过间隔摆放到公路上作为隔离带；智能安全帽佩戴到施工养护人员的头部；声光报警装置包括警报灯及警报器；本实用新型能够提供一种供快速调用通信协议，各类型设施设备可联动管控，且通过触发声光等报警信号的基于多协议智能网关的高速公路养护作业安全预警系统。预警系统。预警系统。


技术研发人员：陆海珠 黄若昀 程永涵 储敏燕 虞水 纵焱 张凤敏
受保护的技术使用者：江苏高速公路工程养护技术有限公司
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/6/27