[發明專利]用于監視交通和道路積水狀況的裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 201280042966.0
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN103875028B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: C.克勞德爾
• 申請（專利權）人: 阿卜杜拉國王科技大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/04;G08G1/0968
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 史新宏

優先權要求

本申請要求2011年7月19日提交的美國臨時專利申請第61/509,439號的優先權，特此通過引用全文并入。

技術領域

本發明涉及通過無線傳感器網絡監視道路，尤其涉及用于交通流和道路洪水綜合超聲監視的裝置、系統及方法。該系統可以包括監視交通流、洪水狀況、或兩者的超聲測距儀和/或遠程紅外溫度傳感器。

背景技術

當前交通監視或洪水監視系統是專用的，只用于一種應用。并且，至今還沒有實時城市洪水監視系統。現有洪水監視系統只測量河流或湖泊中的水位，而現有交通監視系統只測量交通。這種城市洪水監視的缺乏使城市設施在感測像驟發洪水那樣的發洪水狀況以及對此作出反應方面存在缺陷。與洪水和交通信息兩者有關的信息將有益于應急響應。這樣的信息將導致應急人員的更快響應時間以及非應急人員從發洪水區的更迅速撤離。

傳統基于傳感器網絡的系統存在幾方面缺點，首先，它們只能監視由周圍河流引起的洪水（例如，不能使用傳統系統監視驟發洪水）。另外，雖然這些基于傳感器網絡的系統可以預測河流開始淹沒周圍城區的時間，但它們不能跟蹤洪水本身的演變。基于衛星的洪水監測系統也存在一些缺陷。它們不具備實時能力，它們是基于圖像的，以及它們只能在云散之后，即在洪水開始之后的幾個小時或更長時間之后評估洪水的蔓延。

發明內容

與專用（即，只能用于一種應用）的標準交通監視或洪水監視系統不同，本發明的實施例使兩種物理現象能夠同時得到感測：交通和洪水。因此，本發明給予部署感測基礎設施的代理商以額外的經濟激勵（通過更好的信息和管理降低洪水損害的成本）。

另外，本發明的實施例將監視和預報洪水期間道路上積水的高度，使地方政府能夠評估標準車輛不可在哪些道路上行駛，救援車輛可涉水駛過哪些道路。它們還能夠實時地為應急服務生成可用道路和可接近區域的地圖，這是洪水，尤其，驟發洪水事件期間的關鍵信息。

所提及的缺點并非詳盡無遺，而是在往往損害監視道路上的交通和積水狀況的先前已知技術的有效性的許多缺點之中；但是，這里提到的那些缺點足以證明出現在本領域中的那些方法不是令人滿意的，非常需要在本公開中所述和要求保護的技術。

從前面的討論中應當顯而易見，需要監視道路上的狀況的裝置、系統及方法。

本發明的實施例涉及監視交通流、積水/洪水狀況或兩者的超聲測距儀的系統。本發明的一個實施例在于兩個部分：

1）由無線傳感器板組成的無線傳感器網絡，該無線傳感器板與要監視的道路上、指向地面和處在城市環境中的超聲換能器和/或遠程紅外溫度傳感器連接。每個傳感器板與它的鄰居一起處理測量數據，以估計局部交通狀況以及局部洪水狀況。局部交通狀況對應于跨過道路路段的局部密度、流量和速度狀況。局部洪水狀況對應于地面上的積水的估計高度。

2）處理傳感器節點轉發的局部交通和洪水狀況數據的后端服務器系統。使用交通流模型和始發地目的地模型估計全局交通狀況，以創建當前和未來交通流狀況的地圖。使用當前狀況、氣象數據和下水道模型預報全局洪水狀況。

一個一般性實施例是監視交通和道路積水狀況的裝置，該裝置包含：配置成無線發送和接收信息的通信模塊；超聲換能器和/或遠程紅外溫度傳感器；配置成從該超聲換能器和/或遠程紅外溫度傳感器接收交通信息的交通監視模塊；以及配置成從該超聲換能器接收道路積水信息的道路積水監視模塊。在一個特定實施例中，該交通監視模塊被進一步配置成從接收的交通信息中確定交通狀況，該積水監視模塊被進一步配置成從接收的道路積水信息中確定積水的存在與否。確定的交通狀況可以是交通繁忙、交通適度、交通不繁忙和無交通流。確定的交通狀況可以是估計車流和/或估計車速。該道路積水監視模塊還可以配置成確定降雨的存在與否和/或配置成確定積水的深度。在本發明的一個實施例中，接收的交通信息包含選自由如下組成的群體的信息：汽車的數量、過往汽車之間的時間、和過往汽車的速度。微控制器可以包含該交通監視模塊和該道路積水監視模塊。