林秋梅

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司江門新會分公司，廣東 江門 529100）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景及意義

我國各方面的發(fā)展帶動(dòng)著交通事業(yè)的建設(shè)。20世紀(jì)80年代，瀘嘉高速公路的建設(shè)，標(biāo)志著我國高速公路建設(shè)的新起點(diǎn)，并在20世紀(jì)90年代進(jìn)入高速發(fā)展階段。2000年，我國高速公路里程達(dá)16 000 km，躍進(jìn)世界第三；2001年增長到19 000 km；2003年達(dá)29 700 km；2004年達(dá)34 200 km，躍進(jìn)世界第二。可見，我國公路一直在迅速發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)、文化、政治的發(fā)展提供了良好的交通途徑，更好地服務(wù)于運(yùn)輸、物流等行業(yè)，全面提高了國民的生活質(zhì)量。

然而，道路在給人們帶來服務(wù)的同時(shí)，也存在著潛在危險(xiǎn)。在公路成為日常交通途徑的情況下，道路的安全保障成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，建立完善的安全保障系統(tǒng)成為人們的迫切需求。公路上，中國尚未使用類似的交通預(yù)警系統(tǒng)。因此，設(shè)計(jì)交通安全預(yù)警系統(tǒng)具有重大的時(shí)代意義。工作人員可以通過控制中心掌握路面情況，一旦發(fā)生事故，即可清楚獲取出事車型、事發(fā)時(shí)間和事發(fā)現(xiàn)場的詳細(xì)信息，根據(jù)具體的信息采取最佳的處理方案，有效達(dá)到資源的合理利用，避免因不了解狀況而造成人力、財(cái)力的浪費(fèi)，有利于避免公路因突發(fā)事故而導(dǎo)致的塞車情況，有利于達(dá)到安全預(yù)警的效果，降低公路上因事故造成的損失，保障人們的行駛安全。

2 上位機(jī)的總體設(shè)計(jì)

交通安全預(yù)警系統(tǒng)上位機(jī)負(fù)責(zé)接收路由轉(zhuǎn)發(fā)的信息，并對信息進(jìn)行識別處理，分別進(jìn)行出事車型和事故類型的識別，最終以文字和圖像的形式，直觀顯示在上位機(jī)界面上。上位機(jī)與下位機(jī)實(shí)現(xiàn)串口通信，不僅可接收下位機(jī)傳輸信息，還可傳輸信息到下位機(jī)。路由在信息傳輸?shù)倪^程中承擔(dān)重要的作用，車載和上位機(jī)的信息傳輸依賴于路由轉(zhuǎn)發(fā)。上位機(jī)的界面設(shè)計(jì)主要由登錄窗口和系統(tǒng)窗口組成。登錄系統(tǒng)主窗口后，打開串口，上位機(jī)不斷接收路由發(fā)送的信息。上位機(jī)根據(jù)接收的信息進(jìn)行有效處理，工作人員便可通過界面直觀查看文字和圖片顯示的路面情況。

系統(tǒng)的上位機(jī)是一個(gè)遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理機(jī)顯示界面，能接收并存儲車載節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳輸乘客發(fā)出的各種信息，配相應(yīng)的顯示及告警功能，有數(shù)據(jù)（含實(shí)時(shí)時(shí)間）存儲功能。上位機(jī)通過近距離無線通信裝置（包括車載無線收發(fā)信裝置、公路信標(biāo)點(diǎn)無線收發(fā)信裝置和相關(guān)傳感器等）和組網(wǎng)技術(shù)完成信息的采集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，輸出可靠的文字和圖片信息，融合近距離的無線通信、信息傳輸及存儲技術(shù)。

3 通信系統(tǒng)介紹

車載、路邊路由和協(xié)調(diào)器配有STR-30無線通信模塊，應(yīng)用點(diǎn)對點(diǎn)無線通信，如圖1所示。三者組網(wǎng)成為完整的無線通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程信息傳輸。STR-30無線傳輸模塊是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線通信功能的重要器件。

圖1 點(diǎn)對點(diǎn)無線通信

交通安全預(yù)警系統(tǒng)由終端（上位機(jī)）、路由（信標(biāo)點(diǎn)）、車載和協(xié)調(diào)器組成[1]。上位機(jī)處理的數(shù)據(jù)將分為兩大部分：一部分是接收下位機(jī)傳輸?shù)男畔ⅲ硪徊糠质前研畔魉偷较挛粰C(jī)。車載與終端的通信需要通過路邊的路由轉(zhuǎn)發(fā)。例如，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件的時(shí)候，車載可向最近的路邊信標(biāo)點(diǎn)發(fā)送信息，該路邊信標(biāo)點(diǎn)再把信息通過點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)的形式進(jìn)行傳輸，通過其他的信標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)出去，最終將信息傳輸至終端，即車載向上位機(jī)發(fā)送信息的過程。上位機(jī)向車載傳輸信息的過程相同。上位機(jī)接收到路由轉(zhuǎn)發(fā)的路面信息后，立即自動(dòng)返回信息，表示已成功接收路面信息。返回信息也要經(jīng)過路由方可轉(zhuǎn)發(fā)至車載，如果車載接收到上位機(jī)的返回信息，則證明發(fā)送數(shù)據(jù)成功，否則發(fā)送失敗，車載會自動(dòng)響起蜂鳴器，并顯示控制中心失去數(shù)據(jù)。當(dāng)遇到這種情況時(shí)，車載需重新發(fā)送路面信息。交通安全預(yù)警系統(tǒng)終端和車載可暢通地進(jìn)行通信，其中路邊信標(biāo)點(diǎn)在信息傳輸?shù)倪^程中起到至關(guān)重要的作用，可協(xié)助信息準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)發(fā)至車載或終端。簡化的通信系統(tǒng)框圖，如圖2所示。

圖2 簡化的通信系統(tǒng)

4 上位機(jī)的功能

交通安全預(yù)警系統(tǒng)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)組成串口通信系統(tǒng)，可無線接收下位機(jī)遠(yuǎn)程傳輸?shù)男畔?，并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲，識別出車載傳輸?shù)男畔?nèi)容，分析出出事車輛的車型、事故類型和事故地點(diǎn)，并轉(zhuǎn)換成文字和圖片，直觀呈現(xiàn)路面的狀況，將相應(yīng)警告顯示在上位機(jī)界面[2]。為了增強(qiáng)系統(tǒng)功能的全面性，交通安全預(yù)警系統(tǒng)不僅對道路信息進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，并根據(jù)實(shí)際情況對車內(nèi)進(jìn)行二氧化碳監(jiān)測。一旦車內(nèi)二氧化碳濃度超標(biāo)，威脅車內(nèi)人員的人身安全，車載自動(dòng)向上位機(jī)報(bào)警，并顯示CO2濃度超標(biāo)，要求車內(nèi)人員停車處理。上位機(jī)接收車載傳輸?shù)男畔⒑螅詣?dòng)給予恢復(fù)，車載收到回復(fù)后不再重復(fù)發(fā)送，保證系統(tǒng)信息傳輸無丟失。上位機(jī)在系統(tǒng)中承擔(dān)著控制中心的作用。正常情況下，路邊路由的數(shù)目巨大，路由的質(zhì)量和工作狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)無線通信系統(tǒng)的質(zhì)量。為了對路由進(jìn)行有效管理，上位機(jī)設(shè)置檢查路由的功能，在控制中心便可獲知道路上路由的工作情況。上位機(jī)界面可顯示詳細(xì)可靠的事故信息，工作人員可根據(jù)具體的事故情況、車輛大小等進(jìn)行應(yīng)急處理，提高道路處理事故的效率，分析具體情況制訂合適的應(yīng)急方案，節(jié)約人力、物力，保障道路快速恢復(fù)通車，防止擁塞，降低造成二次事故的機(jī)率。

4.1 上位機(jī)信息處理

上位機(jī)與下位機(jī)連接工作時(shí)，終端不斷接收信息，并對接收的信息進(jìn)行立即處理和存儲。上位機(jī)信息的處理分為兩大部分，一部分是處理接收的信息，另一部分是處理發(fā)送的信息。上位機(jī)識別接收信息的信息類型后再進(jìn)行相應(yīng)的處理。終端不僅可接收下位機(jī)傳輸?shù)男畔?，還可向下位機(jī)發(fā)送信息。下位機(jī)接收信息后，將立即執(zhí)行相應(yīng)的指令。

交通安全預(yù)警系統(tǒng)工作時(shí)，上位機(jī)將針對不同的信息類型進(jìn)行不同的處理。終端接收的信息類型大致將分為3種[3]：（1）車載傳輸?shù)穆访嫘畔?；?）車載傳輸?shù)能噧?nèi)CO2嚴(yán)重超標(biāo)信息，上位機(jī)顯示如圖3所示；（3）路由向終端報(bào)道傳輸?shù)男畔?，如圖4所示。

圖3 上位機(jī)顯示車內(nèi)CO2嚴(yán)重超標(biāo)信息

圖4 上位機(jī)處理接收信息框圖

4.2 發(fā)送指令模塊

為了使上位機(jī)的功能更加智能化，交通安全預(yù)警系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)增加發(fā)送指令模塊，使上位機(jī)不僅能接收下位機(jī)傳送的信息，還可向下位機(jī)傳輸信息，可進(jìn)行相互收發(fā)。發(fā)送指令模塊主要有4個(gè)按鍵構(gòu)成。其中，3個(gè)按鍵的功能設(shè)置為當(dāng)上位機(jī)接收到車載信息后可按下按鍵返回信息，讓車載得知發(fā)送信息成功。按鍵根據(jù)系統(tǒng)車型分為汽車信息、客車信息和貨車信息；第7個(gè)按鍵是“檢測路由”，工作人員按下這個(gè)按鍵，上位機(jī)立即向路邊路由發(fā)送信息，正常工作的路由收到指令后馬上返回信息，向上位機(jī)報(bào)道[4]。

5 結(jié) 論

交通安全預(yù)警系統(tǒng)上位機(jī)是結(jié)合公路實(shí)際情況，利用合適的CPU（或PC）和無線傳輸模塊，設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程無線信息采集與傳輸系統(tǒng)的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理機(jī)顯示界面。上位機(jī)與下位機(jī)實(shí)現(xiàn)無線通信，能接收并存儲車載節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳輸乘客發(fā)出的各種信息，配相應(yīng)的顯示及告警功能，有數(shù)據(jù)（含實(shí)時(shí)時(shí)間）存儲功能，操作簡便。車載、路由和上位機(jī)構(gòu)成的交通安全預(yù)警系統(tǒng)，支撐公路智能化治理，保障網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)和神經(jīng)中樞。在先進(jìn)的通信技術(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用多傳感器信息融合技術(shù)，研究如何利用自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，研究如何利用高速的自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多傳感器數(shù)據(jù)融合，實(shí)時(shí)檢測公路安全信息預(yù)警，建立和完善一個(gè)無線電子監(jiān)控、無線通信技術(shù)支撐的全方位的路面事故檢測預(yù)警機(jī)制。交通安全預(yù)警系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸和存儲，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控路面情況的效果，完成預(yù)期的計(jì)劃。