交通安全预警系统上位机信息处理研究及设计

林秋梅

（广东省广播电视网络股份有限公司江门新会分公司，广东 江门 529100）

1 系统设计背景及意义

我国各方面的发展带动着交通事业的建设。20世纪80年代，泸嘉高速公路的建设，标志着我国高速公路建设的新起点，并在20世纪90年代进入高速发展阶段。2000年，我国高速公路里程达16 000 km，跃进世界第三；2001年增长到19 000 km；2003年达29 700 km；2004年达34 200 km，跃进世界第二。可见，我国公路一直在迅速发展，为我国经济、文化、政治的发展提供了良好的交通途径，更好地服务于运输、物流等行业，全面提高了国民的生活质量。

然而，道路在给人们带来服务的同时，也存在着潜在危险。在公路成为日常交通途径的情况下，道路的安全保障成为人们关注的焦点，建立完善的安全保障系统成为人们的迫切需求。公路上，中国尚未使用类似的交通预警系统。因此，设计交通安全预警系统具有重大的时代意义。工作人员可以通过控制中心掌握路面情况，一旦发生事故，即可清楚获取出事车型、事发时间和事发现场的详细信息，根据具体的信息采取最佳的处理方案，有效达到资源的合理利用，避免因不了解状况而造成人力、财力的浪费，有利于避免公路因突发事故而导致的塞车情况，有利于达到安全预警的效果，降低公路上因事故造成的损失，保障人们的行驶安全。

2 上位机的总体设计

交通安全预警系统上位机负责接收路由转发的信息，并对信息进行识别处理，分别进行出事车型和事故类型的识别，最终以文字和图像的形式，直观显示在上位机界面上。上位机与下位机实现串口通信，不仅可接收下位机传输信息，还可传输信息到下位机。路由在信息传输的过程中承担重要的作用，车载和上位机的信息传输依赖于路由转发。上位机的界面设计主要由登录窗口和系统窗口组成。登录系统主窗口后，打开串口，上位机不断接收路由发送的信息。上位机根据接收的信息进行有效处理，工作人员便可通过界面直观查看文字和图片显示的路面情况。

系统的上位机是一个远程无线数据采集与传输系统的上位机数据处理机显示界面，能接收并存储车载节点实时传输乘客发出的各种信息，配相应的显示及告警功能，有数据（含实时时间）存储功能。上位机通过近距离无线通信装置（包括车载无线收发信装置、公路信标点无线收发信装置和相关传感器等）和组网技术完成信息的采集，并对数据进行有效处理，输出可靠的文字和图片信息，融合近距离的无线通信、信息传输及存储技术。

3 通信系统介绍

车载、路边路由和协调器配有STR-30无线通信模块，应用点对点无线通信，如图1所示。三者组网成为完整的无线通信系统，实现无线远程信息传输。STR-30无线传输模块是系统实现无线通信功能的重要器件。

图1 点对点无线通信

交通安全预警系统由终端（上位机）、路由（信标点）、车载和协调器组成[1]。上位机处理的数据将分为两大部分：一部分是接收下位机传输的信息，另一部分是把信息传送到下位机。车载与终端的通信需要通过路边的路由转发。例如，当发生突发事件的时候，车载可向最近的路边信标点发送信息，该路边信标点再把信息通过点对点组网的形式进行传输，通过其他的信标点转发出去，最终将信息传输至终端，即车载向上位机发送信息的过程。上位机向车载传输信息的过程相同。上位机接收到路由转发的路面信息后，立即自动返回信息，表示已成功接收路面信息。返回信息也要经过路由方可转发至车载，如果车载接收到上位机的返回信息，则证明发送数据成功，否则发送失败，车载会自动响起蜂鸣器，并显示控制中心失去数据。当遇到这种情况时，车载需重新发送路面信息。交通安全预警系统终端和车载可畅通地进行通信，其中路边信标点在信息传输的过程中起到至关重要的作用，可协助信息准确地转发至车载或终端。简化的通信系统框图，如图2所示。

图2 简化的通信系统

4 上位机的功能

交通安全预警系统上位机实现与下位机组成串口通信系统，可无线接收下位机远程传输的信息，并对其进行数据处理和存储，识别出车载传输的信息内容，分析出出事车辆的车型、事故类型和事故地点，并转换成文字和图片，直观呈现路面的状况，将相应警告显示在上位机界面[2]。为了增强系统功能的全面性，交通安全预警系统不仅对道路信息进行实施监控，并根据实际情况对车内进行二氧化碳监测。一旦车内二氧化碳浓度超标，威胁车内人员的人身安全，车载自动向上位机报警，并显示CO2浓度超标，要求车内人员停车处理。上位机接收车载传输的信息后，自动给予恢复，车载收到回复后不再重复发送，保证系统信息传输无丢失。上位机在系统中承担着控制中心的作用。正常情况下，路边路由的数目巨大，路由的质量和工作状态关系到整个无线通信系统的质量。为了对路由进行有效管理，上位机设置检查路由的功能，在控制中心便可获知道路上路由的工作情况。上位机界面可显示详细可靠的事故信息，工作人员可根据具体的事故情况、车辆大小等进行应急处理，提高道路处理事故的效率，分析具体情况制订合适的应急方案，节约人力、物力，保障道路快速恢复通车，防止拥塞，降低造成二次事故的机率。

4.1 上位机信息处理

上位机与下位机连接工作时，终端不断接收信息，并对接收的信息进行立即处理和存储。上位机信息的处理分为两大部分，一部分是处理接收的信息，另一部分是处理发送的信息。上位机识别接收信息的信息类型后再进行相应的处理。终端不仅可接收下位机传输的信息，还可向下位机发送信息。下位机接收信息后，将立即执行相应的指令。

交通安全预警系统工作时，上位机将针对不同的信息类型进行不同的处理。终端接收的信息类型大致将分为3种[3]：（1）车载传输的路面信息；（2）车载传输的车内CO2严重超标信息，上位机显示如图3所示；（3）路由向终端报道传输的信息，如图4所示。

图3 上位机显示车内CO2严重超标信息

图4 上位机处理接收信息框图

4.2 发送指令模块

为了使上位机的功能更加智能化，交通安全预警系统的界面设计增加发送指令模块，使上位机不仅能接收下位机传送的信息，还可向下位机传输信息，可进行相互收发。发送指令模块主要有4个按键构成。其中，3个按键的功能设置为当上位机接收到车载信息后可按下按键返回信息，让车载得知发送信息成功。按键根据系统车型分为汽车信息、客车信息和货车信息；第7个按键是“检测路由”，工作人员按下这个按键，上位机立即向路边路由发送信息，正常工作的路由收到指令后马上返回信息，向上位机报道[4]。

5 结 论

交通安全预警系统上位机是结合公路实际情况，利用合适的CPU（或PC）和无线传输模块，设计一个远程无线信息采集与传输系统的上位机数据处理机显示界面。上位机与下位机实现无线通信，能接收并存储车载节点实时传输乘客发出的各种信息，配相应的显示及告警功能，有数据（含实时时间）存储功能，操作简便。车载、路由和上位机构成的交通安全预警系统，支撑公路智能化治理，保障网络的基础和神经中枢。在先进的通信技术基础上，运用多传感器信息融合技术，研究如何利用自组织的无线传感器网络的多传感器进行数据融合，研究如何利用高速的自组织无线传感器网络的多传感器数据融合，实时检测公路安全信息预警，建立和完善一个无线电子监控、无线通信技术支撑的全方位的路面事故检测预警机制。交通安全预警系统最终实现组网，数据传输和存储，达到实时监控路面情况的效果，完成预期的计划。