基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警方法及系统与流程

本发明涉及厂区交通安全领域，尤其涉及一种超长超宽车辆危险行驶的方法及系统。

背景技术：

GPS是全球定位系统Global Positioning System，GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。

GIS是地理信息系统Geographic Information System，它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层包括大气层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS是一种基于计算机的工具，它可以对空间信息进行分析和处理，简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作集成在一起。

右转未停车报警主要是用于生产厂区汽运物流的管理，长期以来汽运车辆在厂区内满载行驶时，因司机违反操作规范时而发生转弯时货物侧翻而导致的安全事故发生。发生上述事故主要因素之一是无法使用有效手段对事发现场情况进行追溯，导致个别人员存在侥幸心理而忽视了安全操作规范，给安全生产提出了挑战。所以，需要找到一种方案，可以解决长期以来无法有效监控右转不停车的不规范操作。利用GPS、GIS技术以及虚拟服务器运算，可以有效追溯车辆转弯行驶情况，对于形成良好的安全生产环境提供了有力的技术支持。

经检索，中国专利申请号为201410219491.9，该发明提供“一种GPS定位跟踪器，包括主控模块以及分别与主控模块连接的内存条、3GModem、GPS模块以及按键开关，GPS模块用于接收GPS信号并传输给主控模块进行处理，还包括与主控模块连接的无线通讯模块、存储器，按键开关用于开关通讯模块，无线通讯模块用于和外部服务器进行数据交换，存储器用于记录、存储GPS信息。还公开了一种GPS定位跟踪系统。本发明不仅能在GPS信号较好的环境下快速实时定位跟踪目标，而且还能在GPS弱信号下也能快速、准确的定位跟踪目标。”

中国专利申请号为201110226453.2，该发明提供“本发明公开了一种GPS智能报警器的报警方法,该报警方法包括两种报警方式,一种是针对GPS智能报警器标准报警数据库中的标准报警点采用的两点报警方式,另一种是针对GPS智能报警器实时报警数据库中的实时报警点采用的单点报警方式;所述两点报警方式包括如下步骤:a)、设定矩形报警区域,b)、进入两点报警,c)、退出两点报警;所述单点报警方式包括如下步骤:d)、设定扇形报警进入区域和矩形报警退出区域,e)、进入单点报警,f)、退出单点报警。本报警方法可以避免GPS智能报警器角度发生变动时出现误报退出现象的发生”。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于GPS和GIS技术的厂区超长超宽车辆行驶安全报警方法及系统，在利用GIS划定监控报警范围后，对进入范围内车辆的GPS数据进行对比判定，以发现右转弯不停车的危险驾驶车辆，以保证厂区范围内的安全生产和运输工作，降低事故发生率。

发明是这样实现的：一种基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警方法，包括以下步骤：

S1：划定监控报警区域；利用电子围栏划定监控报警区域的地理经纬度范围；

S2：车辆位置判定；根据车辆GPS的定位位置是否在划定监控报警区域内，判定车辆位置，并为每辆进入到监控报警区域内的车辆建立专属的车辆GPS数据队列，定时采集车辆GPS数据，并将采集到的信息添加到对应的车辆GPS数据队列中；

S3：车辆右转动作判定；利用车辆GPS数据队列内的参数进行右转弯判定，如判定车辆进行了右转弯动作则进入步骤S4；

S4：车速判定；设定速度阈值，对车辆进行右转动作时的车辆速度进行判定，如车辆进行右转动作对应的车辆GPS数据队列中具有速度小于等于速度阈值的参数点则判定该次右转弯合格；如车辆进行右转动作对应的车辆GPS数据队列中车辆速度始终大于速度阈值，则判定该次右转弯违章，发出报警信息。

所述步骤S2中，所述车辆GPS数据包含坐标数据、行驶方向和车速；当采集车辆GPS数据添加到车辆GPS数据队列时，将触发GPS队列数据的更新，根据队列中数据先进先出的原则对信息替换更新。

所述车辆GPS数据队列中的车辆GPS数据每1～3秒更新一次。

所述步骤S4中，所述报警信息包括车辆所有人名称、车牌号、报警名称、报警位置、报警时间、违章右转动作对应的车辆GPS数据队列。

所述步骤S3中车辆右转动作判定的具体方式为，首先设定转弯数据长度n、转弯基准点m在所述车辆GPS数据队列中的位置和夹角阈值范围；然后将转弯基准点之前的n个坐标数据拟合为转弯前直线，将转弯基准点之后的n个坐标数据拟合为转弯后直线；最后以车辆行驶方向为正方向，当转弯前直线与转弯后直线顺时针方向上的夹角在夹角阈值范围内时，则认为车辆进行了右转弯动作。

一种基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警系统，包括以下模块：

车辆行驶区域模块：利用电子围栏划定监控报警区域的地理经纬度范围，根据车辆GPS数据是否在监控报警区域内，来判断车辆位置是否处于监控报警区域内；

车辆队列管理模块：为每辆车建立专属的车辆GPS数据队列，当有新的车辆GPS数据到达时，采用先进先出原则自动触发队列数据的更新；

车辆右转动作判断模块：监控每辆车的车辆GPS数据队列，实现车辆右转向的判断；

车速判断模块：基于速度阈值对行驶车辆进行转弯超速判断；

车辆报警地图定位模块：整合报警信息，并基于GIS对转弯超速的GPS数据队列进行坐标描点，从而达到场景还原和追溯。

所述车辆行驶区域模块，包括添加区域子模块、删除区域子模块、查询区域子模块、车辆绑定子模块，其中，

添加区域子模块：选择电子围栏形状进行监控报警区域的圈定；通过鼠标的点击和拖动操作触发生成图层事件，利用经纬度坐标的记录，到达在GIS地图上生成边框选择区域的图层覆盖效果；

删除区域子模块：选择删除已选定的监控报警区域；

查询区域子模块：对当前已生成的监控报警区域进行查询，并可查看监控报警区域中已绑定车辆信息；

车辆绑定子模块：对进入监控报警区域的车辆进行绑定，表明被绑定车辆在进入到该区域时根据该区域的管理要求进行监控；如出现违反该区域管理要求的情况，将按照该报警事件向安全报警系统和/或驾驶员进行信息推送。

所述车辆右转动作判断模块包括GPS方向判定子模块和非法方向过滤子模块，

非法方向过滤子模块： GPS的漂移或者未定位，会导致终端上传非法的方向角数据，必须要过滤掉这些非法数据，才能保证判定的准确，包括异常方向数据过滤和未定位数据过滤；

其中，异常方向数据过滤根据车辆的方向角曲线变化的连续性，将导致曲线产生异常变化的方向角过滤掉；

未定位数据过滤根据GPS未定位标识，将未定位的GPS数据剔除。

所述车速判断模块中包括速度判定子模块和非法速度过滤子模块；

非法速度过滤子模块：GPS的漂移或者未定位，会导致终端上传非法的速度数据；非法的速度数据包括速度异常数据和未定位的GPS数据，通过非法速度过滤子模块过滤速度异常数据和未定位的GPS数据，保证判定的准确性；

判定速度异常数据的具体方式为根据两点GPS点之间的距离是否异常判定非法数据，因为GPS的漂移会导致两点GPS点之间的距离，异常增大，通过判断两个GPS点之间的距离是否正常，过滤掉异常点；

根据GPS未定位标识，将未定位的GPS数据剔除。

所述车辆报警地图定位模块包括报警信息采集子模块、报警信息总揽查询子模块、轨迹回放子模块，其中，

报警信息采集子模块：基于专属运算应用服务器，根据当前选定车辆位置信息、行车区域范围、行车方向转角、车速等信息，利用预设运算模型，综合判断是否发生右转未停车的情况，若有则发出报警信息；

报警信息总揽查询子模块：根据承运商名称、车牌号、报警名称、报警位置、报警时间或车辆货运状态对当前报警信息进行查询；

轨迹回放子模块：根据车辆信息、报警开始时间、报警结束时间、是否显示报警信息为查询维度，对目标车辆信息进行跟踪；通过车辆GPS数据在GIS地图上进行位置描点，以此形成车辆轨迹，并在车辆轨迹上显示车辆行驶速度；如有违章情况则在车辆轨迹上标示出报警点和报警时间，从而达到场景还原和追溯。

本发明基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警方法及系统在利用GIS划定监控报警范围后，对进入范围内车辆的GPS数据进行对比判定，以发现危险驾驶的车辆，以保证厂区范围内的安全生产和运输工作，降低事故发生率。在进行右转弯的分析判断使，通过使用多点连线夹角方式避免了单纯依靠GPS方向数据容易误报警的缺陷，并结合合理性判定剔除非法数据；然后根据GPS数据强制要求右转车辆减速或停车，有利于提高现场物流作业人员安全生产意识，保证厂区范围内的安全生产和运输工作，降低事故发生率；另外利用本发明无需人工进行质量安全现场巡检的抽查，节约了人力资源，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警系统的结构框图；

图2为本发明主要模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

经过发明人研究分析发现，厂区内造成交通事故的车辆多为大货车，此种车辆在进行右转时具有一个驾驶员看不到的盲区，因此在转弯是很容易出现交通事故，因此要求厂区内车辆右转时必须停车在启动转弯，以减小事故风险，但是在厂区内不可能在每个路口都使用交通管理员进行监控管理，因此需要一套能够自动发现违章的车辆的方法和系统以保证生产运输安全。

一种基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警方法，包括以下步骤：

S1：划定监控报警区域；利用电子围栏划定监控报警区域的地理经纬度范围；

S2：车辆位置判定；根据车辆GPS的定位位置是否在划定监控报警区域内，判定车辆位置，并为每辆进入到监控报警区域内的车辆建立专属的车辆GPS数据队列，定时采集车辆GPS数据，并将采集到的信息添加到对应的车辆GPS数据队列中；

本发明中，所述车辆GPS数据队列中的车辆GPS数据每1～3秒更新一次，每个车辆GPS数据队列中保存50个车辆GPS数据，所述车辆GPS数据包含坐标数据、行驶方向和车速；当采集车辆GPS数据添加到车辆GPS数据队列时，将触发队列数据的更新，根据队列中数据先进先出的原则对信息替换更新。

S3：车辆右转动作判定；利用车辆GPS数据队列内的参数进行右转弯判定，如判定车辆进行了右转弯动作则进入步骤S4；

车辆右转动作判定的具体方式为，

3.1：设定转弯数据长度n，本发明中设定为20、转弯基准点m在所述车辆GPS数据队列中的位置本发明中设定为25，即以车辆GPS数据队列中第25个车辆GPS数据为转弯基准点、夹角阈值范围，在本发明中该范围为75°～120°；

3.2：然后将转弯基准点之前的20个坐标数据拟合为转弯前直线，将转弯基准点之后的20个坐标数据拟合为转弯后直线；即，将车辆GPS数据队列中第5个点到第24个点的坐标数据拟合为转弯前直线，将车辆GPS数据队列中第26个点到第45个点的坐标数据拟合为转弯后直线；

3.3：最后以车辆行驶方向为正方向，当转弯前直线与转弯后直线顺时针方向上的夹角在夹角阈值范围内时，则认为车辆进行了右转弯动作。

S4：车速判定；设定速度阈值，对车辆进行右转动作时的车辆速度进行判定，如车辆进行右转动作对应的车辆GPS数据队列中具有速度小于等于速度阈值的参数点则判定该次右转弯合格；如车辆进行右转动作对应的车辆GPS数据队列中车辆速度始终大于速度阈值，则判定该次右转弯违章，发出报警信息；在本发明中，考虑到大型货车启停速度较慢，通常间隔都大于3秒，因此将速度阈值设定为0。

所述步骤S4中，所述报警信息包括车辆所有人名称、车牌号、报警名称、报警位置、报警时间、违章右转动作对应的车辆GPS数据队列。

如图1、2所示，一种基于GPS和GIS的厂区车辆行驶安全报警系统，以用于实现上述车辆行驶安全报警方法，包括车辆行驶区域模块、车辆队列管理模块、车辆右转动作判断模块、车速判断模块和车辆报警地图定位模块，其中：

车辆行驶区域模块：利用电子围栏划定监控报警区域的地理经纬度范围，根据车辆GPS数据是否在监控报警区域内，来判断车辆位置是否处于监控报警区域内；车辆行驶区域模块，包括添加区域子模块、删除区域子模块、查询区域子模块和车辆绑定子模块，其中，

添加区域子模块：选择电子围栏形状进行监控报警区域的圈定；主要形状包括圆形、矩形、多边形；通过鼠标的点击和拖动操作触发生成图层事件，利用经纬度坐标的记录，到达在GIS地图上生成边框选择区域的图层覆盖效果；并可以对监控报警区域命名，方便后续使用和管理；还可以设定监控报警区域的报警事件，报警事件包括进入区域报警、离开区域报警、超速报警、报警信息推送；

删除区域子模块：选择删除已选定的监控报警区域；

查询区域子模块：对当前已生成的监控报警区域进行查询，并可查看监控报警区域中已绑定车辆信息；

车辆绑定子模块：对进入监控报警区域的车辆进行车辆信息绑定，表明被绑定车辆在进入到该区域时根据该区域的管理要求进行监控；如出现违反该区域管理要求的情况，将按照该报警事件向安全报警系统和/或驾驶员进行信息推送，所述车辆信息包括车辆所有人名称、车牌号、GPS设备号、车辆货运状态；

车辆队列管理模块：为每辆车建立专属的车辆GPS数据队列，当有新的车辆GPS数据到达时，采用先进先出原则自动触发队列数据的更新，包括添加GPS队列子模块、删除GPS队列子模块和查询GPS队列子模块；

添加GPS队列子模块：对进入监控报警区域的车辆进行跟踪，每1～3秒采集一次车辆GPS数据，并将采集到的车辆GPS数据添加入对应的车辆GPS数据队列中，本实施例中，每个车辆GPS数据队列包含50个车辆GPS数据；当采集到的车辆GPS数据时，将触发采集到的车辆GPS数据队列的更新，根据队列中数据先进先出的原则对信息替换更新，为能满足快速响应的效果，将此过程在内存中进行快速吞吐数据；

删除GPS队列子模块：选择已生成队列的车辆信息，进行队列删除操作，此时内存将响应队列删除事件的请求，将该队列信息在内存中注销，实现了队列删除的效果。同时GPS数据接收时也不会触发队列数据的更新；

查询GPS队列子模块：根据车牌号、GPS设备号、车辆GPS数据队列创建时间，对已有的车辆GPS数据队列进行查询。

车辆右转动作判断模块：监控每辆车的车辆GPS数据队列，实现车辆右转向的判断；

车辆右转动作判断模块包括右转判定子模块和非法方向过滤子模块；

右转判定子模块：基于车辆GPS数据队列对车辆是否进行了右转弯动作进行判定，设定夹角阈值范围并在车辆GPS数据队列中选定判断基准点，即转弯基准点的位置，当转弯基准点前车辆的行驶路线与转弯基准点后车辆的行驶路线在顺时针方向上的夹角角度在夹角阈值范围内时，则认为车辆进行了右转弯动作；

非法方向过滤子模块： GPS的漂移或者未定位，会导致终端上传非法的方向角数据，必须要过滤掉这些非法数据，才能保证判定的准确，包括异常方向数据过滤和未定位数据过滤；

其中，异常方向数据过滤根据车辆的方向角曲线变化的连续性，将导致曲线产生异常变化的方向角过滤掉；

未定位数据过滤根据GPS未定位标识，将未定位的GPS数据剔除。

车速判断模块：基于速度阈值对行驶车辆进行转弯超速判断；所述车速判断模块中包括速度判定子模块和非法速度过滤子模块；

速度判定子模块：为了让整个系统高效运行，该模块只有在判定车辆进行了右转弯动作的情况下，才会触发调用。该模块调用的数据为转弯基准点前后的转弯数据长度的范围内的车辆GPS数据中的车辆速度，在本发明中当转弯基准点为25、转弯数据长度为20时，通过判断车辆GPS数据队列中第5～第45个点的速度来判定该车辆是否具有小于等于速度阈值的点来确认该次右转弯动作是否复合报警要求；当范围内所有点的速度都大于速度阈值时进行报警，当范围内某点的速度小于等于速度阈值时，不报警。

非法速度过滤子模块：GPS的漂移或者未定位，会导致终端上传非法的速度数据；非法的速度数据包括速度异常数据和未定位的GPS数据，通过非法速度过滤子模块过滤速度异常数据和未定位的GPS数据，保证判定的准确性；该模块判定速度异常数据的具体方式为根据两点GPS点之间的距离是否异常判定非法数据，因为GPS的漂移会导致两点GPS点之间的距离，异常增大，通过判断两个GPS点之间的距离是否正常，过滤掉异常点；以及，根据GPS未定位标识，将未定位的GPS数据剔除。

车辆报警地图定位模块：整合报警信息，并基于GIS对转弯超速的GPS数据队列进行坐标描点，从而达到场景还原和追溯。

所述车辆报警地图定位模块包括报警信息采集子模块、报警信息总揽查询子模块、轨迹回放子模块，其中，

报警信息采集子模块：基于专属运算应用服务器，根据当前选定车辆位置信息、行车区域范围、行车方向转角、车速等信息，利用预设运算模型，综合判断是否发生右转未停车的情况，若有则发出报警信息；

报警信息总揽查询子模块：根据承运商名称、车牌号、报警名称、报警位置、报警时间或车辆货运状态对当前报警信息进行查询；

轨迹回放子模块：根据车辆信息、报警开始时间、报警结束时间、是否显示报警信息为查询维度，对目标车辆信息进行跟踪，所述报警开始时间和报警结束时间根据所需要时间长度自由选择，报警开始时间为转弯基准点前时间长度的起始时间点，报警结束时间为转弯基准点后时间长度的结束时间点；通过车辆GPS数据在GIS地图上进行位置描点，以此形成车辆轨迹，并在车辆轨迹上显示车辆行驶速度；如有违章情况则在车辆轨迹上标示出报警点和报警时间，从而达到场景还原和追溯。