一种基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统及方法与流程

1.本发明涉及高速公路安全设施技术领域，具体涉及一种基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统以及高速公路音频事件检测方法。


背景技术：

2.高速公路诱导灯系统一般安装在高速公路事故多发路段，比如连续弯道、雾区路段等，安装在道路两边护栏的诱导灯同步闪烁，起到强化道路轮廓、走向，提高驾驶员辨识度的作用；当车辆行驶经过诱导灯时，后方的诱导灯亮变成红色，形成红色的尾迹跟踪带，警示后方车辆保持安全行车距离。
3.高速公路行车交通安全事故往往发生在雨雾天气，由于能见度的原因，基于视频的事件检测无法检测。由于交通事故不能及时被发现，救援人员无法第一时间赶赴现场展开救援工作，耽误最佳救援时机。但是，当发生交通事故时通常会伴随着尖锐的刹车声和车辆碰撞的声音，如果安装在道路两边护栏上的诱导灯对声音进行识别，检测出交通事故，并将该事件及发生的位置主动上报，通知救援人员及时赶赴现场展开救援工作，为救援赢得宝贵时间，最大程度的降低事故的伤亡率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统及高速公路音频事件检测方法，该诱导灯系统除了具有同步闪烁和尾迹跟踪的功能外，在每个诱导灯中内置麦克风，实时采集现场音频。采用该检测方法，当车辆发生交通事故时产生车辆碰撞声音，通过边缘计算服务器音频ai算法分析，从而检测出交通事故，并将事故位置信息上传至控制中心。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
6.本发明首先提供一种基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，包括安装在道路两侧的诱导灯、边缘计算服务器，以及部署于控制中心的服务器平台；所述诱导灯之间、诱导灯系统与边缘计算服务器之间以无线自组网方式通信，用于传输各诱导灯麦克风采集的音频数据；所述边缘计算服务器与服务器平台之间以移动运营商的5g通信方式通信，通过移动运营商的5g通信网络将检测的交通事件和状态上报，并更新音频算法样本库。
7.优选的是，所述诱导灯分散式安装于道路两侧，其采用太阳能供电。
8.在上述任一技术方案中优选的是，所述诱导灯在高速公路道路两侧分散安装的安装间距为10～20米。
9.在上述任一技术方案中优选的是，所述诱导灯中设置有麦克阵列和音频采集模块，所述麦克阵列采集声音传输至音频采集模块，音频采集模块无线连接边缘计算服务器，边缘计算服务器通过5g通信网络连接控制中心的服务器平台。
10.在上述任一技术方案中优选的是，所述服务器平台设置有检测结果处理模块，所述音频采集模块包括前置音频阈值检测电路、音频噪声抑制电路、后置音频阈值检测电路、
异常音频检测初判电路、音频数据压缩电路、异常音频深度检测电路和音频异常事件上报电路；所述音频采集模块的前置音频阈值检测电路连接麦克阵列与音频噪声抑制电路，音频噪声抑制电路、后置音频阈值检测电路、异常音频检测初判电路、音频数据压缩电路、异常音频深度检测电路和音频异常事件上报电路相连接，音频异常事件上报电路通过5g通信网络连接服务器平台的检测结果处理模块；音频采集模块对路面声音进行监测，对发生交通事故时产生车辆碰撞声音或尖锐的刹车声进行声音识别，检测路面上是否发生交通事故，并将该事件及发生的位置主动上报，通知救援人员及时赶赴现场展开救援工作，同时与交警、高速公路情报板联动。
11.本发明还提供了一种高速公路音频事件检测方法，采用如上任一项所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，诱导灯系统由安装在道路两侧的诱导灯、边缘计算服务器，以及部署控制中心的服务器平台组成，该高速公路音频事件检测方法包括：
12.诱导灯采用太阳能供电，分散式安装在道路两侧，每个诱导灯中设有音频采集模块，音频采集模块的前置音频阈值检测电路连接麦克阵列与音频噪声抑制电路，音频噪声抑制电路、后置音频阈值检测电路、异常音频检测初判电路、音频数据压缩电路、异常音频深度检测电路和音频异常事件上报电路相连接，音频异常事件上报电路通过5g通信网络连接服务器平台的检测结果处理模块，对路面声音进行监测，对发生交通事故时产生车辆碰撞声音或尖锐的刹车声进行声音识别，检测路面上是否发生交通事故，并将该事件及发生的位置主动上报，通知救援人员及时赶赴现场展开救援工作，同时交警、高速公路情报板、信号系统对来往车辆进行相应的提示。
13.在上述任一技术方案中优选的是，所述诱导灯之间、诱导灯系统与边缘计算服务器之间以无线自组网方式通信，用于传输各诱导灯麦克风采集的音频数据；边缘计算服务器与服务器平台之间以移动运营商的5g通信方式通信，通过移动运营商的5g通信网络将检测的交通事件和状态上报，并更新音频算法样本库；音频事件检测通过安装在高速公路两侧诱导灯的声音采集单元，经过音频ai算法，检测出各种路况下发生的碰撞、紧急刹车、爆胎、爆炸等异常声音事件，包括：
14.诱导灯的音频采集模块的麦克阵列采集公路现场声音，通过前置音频阈值检测模块对声音的能量、频率信息进行分析，判断输入的声音是否为正常声音，当检测结果超过预设的阈值，才会启动后续的算法功能；
15.音频噪声抑制电路作为降噪模块的主要作用是为了提升检测声音的信噪比，消除一些对检测存在干扰的噪声，包括不同天气条件下产生的风噪、雨水噪声，以及各类车辆行驶产生的路噪，提高检测的准确性；
16.对超过阈值的车辆行驶噪声，经过降噪后再进行一次音频阈值检测；后置音频阈值检测电路减少不必要的计算，从而进一步降低诱导灯的音频采集模块的功耗；
17.诱导灯的音频采集模块为微控制模块，设置异常音频检测初判电路，对异常声音检测采用计算复杂度相对较低的算法，进行异常音频检测初判；
18.进行音频数据压缩后，通过诱导灯无线组网通信方式发给至边缘计算服务器；
19.在边缘计算服务器上进行异常音频深度检测，一个路段部署一台边缘计算服务器，计算处理该路段中所有诱导灯采集的音频数据，该服务器采用完善的声音检测算法，将压缩的音频数据还原后进行音频深度检测；
20.边缘计算服务器检测到异常事件后，通过移动通信网络将事件信息上报至服务器平台；
21.服务器平台收到上报的异常事件，根据管理策略启动应急程序，把消息推送给救援人员，与交警、高速公路情报板联动。
22.与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益效果：
23.本发明的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统由安装在道路两侧的诱导灯、边缘计算服务器，以及部署控制中心的服务器平台组成，结构简单、易实现。诱导灯之间、诱导灯系统与边缘计算服务器之间通过无线自组网方式通信，用于传输各诱导灯麦克风采集的音频数据；边缘计算服务器与服务器平台通过移动运营商的5g通信将检测的交通事件和状态上报，以及更新音频算法样本库。本发明的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，除了具有同步闪烁和尾迹跟踪的功能外，在每个诱导灯中内置麦克风，实时采集现场音频。采用该高速公路音频事件检测方法，当车辆发生交通事故时产生车辆碰撞声音，通过边缘计算服务器音频ai算法分析，从而检测出交通事故，并将事故位置信息上传至控制中心。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为按照本发明的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统的一优选实施例的系统结构示意图；
26.图2为按照本发明的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统的高速公路音频事件检测方法的一优选实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
28.为了克服高速公路诱导灯系统在现有技术中所存在的路况不好、能见度差的情况下基于视频的事件检测无法实现检测的问题，本发明实施例提出一种基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统以及高速公路音频事件检测方法，该诱导灯系统除了具有同步闪烁和尾迹跟踪的功能外，在每个诱导灯中内置麦克风，实时采集现场音频；采用该检测方法，当车辆发生交通事故时产生车辆碰撞声音，通过边缘计算服务器音频ai算法分析，从而检测出交通事故，并将事故位置信息上传至控制中心。
29.以下结合图1至2，说明本实施例所述基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统的结构、技术特点，以及高速公路音频事件检测方法的实现形式。
30.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，如图1所示，包括安装在道路两侧的诱导灯、边缘计算服务器，以及部署于控制中心的服务器平台。诱导灯之间、
诱导灯系统与边缘计算服务器之间以无线自组网方式通信，用于传输各诱导灯麦克风采集的音频数据。边缘计算服务器与服务器平台之间以移动运营商的5g通信方式通信，通过移动运营商的5g通信网络将检测的交通事件和状态上报，并更新音频算法样本库。
31.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，诱导灯分散式安装于道路两侧，其采用太阳能供电。
32.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，诱导灯在高速公路道路两侧分散安装的安装间距为10～20米。
33.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，诱导灯中设置有麦克阵列和音频采集模块。
34.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，麦克阵列采集声音传输至音频采集模块，音频采集模块无线连接边缘计算服务器，边缘计算服务器通过5g通信网络连接控制中心的服务器平台。
35.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，服务器平台设置有检测结果处理模块。
36.本实施例所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统，音频采集模块可以包括前置音频阈值检测电路、音频噪声抑制电路、后置音频阈值检测电路、异常音频检测初判电路、音频数据压缩电路、异常音频深度检测电路和音频异常事件上报电路。音频采集模块的前置音频阈值检测电路连接麦克阵列与音频噪声抑制电路，音频噪声抑制电路、后置音频阈值检测电路、异常音频检测初判电路、音频数据压缩电路、异常音频深度检测电路和音频异常事件上报电路相连接，音频异常事件上报电路通过5g通信网络连接服务器平台的检测结果处理模块；音频采集模块对路面声音进行监测，对发生交通事故时产生车辆碰撞声音或尖锐的刹车声进行声音识别，检测路面上是否发生交通事故，并将该事件及发生的位置主动上报，通知救援人员及时赶赴现场展开救援工作，同时与交警、高速公路情报板联动。
37.本实施例的采用如上所述的基于音频事件检测的高速公路诱导灯系统的高速公路音频事件检测方法，采用如下形式实现：
38.诱导灯采用太阳能供电，分散式安装在道路两侧，每个诱导灯中设有音频采集模块，音频采集模块的前置音频阈值检测电路连接麦克阵列与音频噪声抑制电路，音频噪声抑制电路、后置音频阈值检测电路、异常音频检测初判电路、音频数据压缩电路、异常音频深度检测电路和音频异常事件上报电路相连接，音频异常事件上报电路通过5g通信网络连接服务器平台的检测结果处理模块，对路面声音进行监测，对发生交通事故时产生车辆碰撞声音或尖锐的刹车声进行声音识别，检测路面上是否发生交通事故，并将该事件及发生的位置主动上报，通知救援人员及时赶赴现场展开救援工作，同时交警、高速公路情报板、信号系统对来往车辆进行相应的提示。
39.诱导灯之间、诱导灯系统与边缘计算服务器之间以无线自组网方式通信，用于传输各诱导灯麦克风采集的音频数据；边缘计算服务器与服务器平台之间以移动运营商的5g通信方式通信，通过移动运营商的5g通信网络将检测的交通事件和状态上报，并更新音频算法样本库。音频事件检测主要是通过安装在高速公路两侧诱导灯的声音采集单元，经过音频ai算法，检测出各种路况下发生的碰撞、紧急刹车、爆胎、爆炸等异常声音事件。如图2
所示，在具体实施中，高速公路音频事件检测方法具体实施流程如下：
40.诱导灯的音频采集模块的麦克阵列采集公路现场声音；由于诱导灯为太阳能加电池方式供电，为了进一步降低功耗，减少运算量，加入音频阈值检测模块；该音频阈值检测模块为前置音频阈值检测模块，主要功能是对声音的能量，频率等信息进行分析，判断输入的声音是否为正常声音；诱导灯的音频采集模块通过前置音频阈值检测模块对声音的能量、频率信息进行分析，判断输入的声音是否为正常声音，当检测结果超过预设的阈值，才会启动后续的算法功能；
41.音频噪声抑制电路作为降噪模块的主要作用是为了提升检测声音的信噪比，消除一些对检测存在干扰的噪声，包括不同天气条件下产生的风噪、雨水噪声，以及各类车辆行驶产生的路噪，提高检测的准确性；
42.由于某些车辆正常行驶的噪声会超过阈值，所以对超过阈值的车辆行驶噪声，经过降噪后需要再进行一次音频阈值检测，该后置音频阈值检测电路可以减少不必要的计算，从而进一步降低诱导灯的音频采集模块的功耗；
43.需要进行异常音频检测初判；诱导灯的音频采集模块采用成本低、功耗低、运算量小的微控制模块，异常声音检测采用计算复杂度相对较低的算法；由于初判检测门限较低，检出率较高，但同时误报率也稍高一些；
44.进行音频数据压缩后，通过诱导灯无线组网通信方式发给至边缘计算服务器；
45.在边缘计算服务器上进行异常音频深度检测，一个路段部署一台边缘计算服务器，计算处理该路段中所有诱导灯采集的音频数据，该服务器采用完善的声音检测算法，将压缩的音频数据还原后进行音频深度检测；
46.边缘计算服务器检测到异常事件后，通过移动通信网络将事件信息上报至服务器平台；
47.服务器平台收到上报的异常事件，根据管理策略启动应急程序，把消息推送给救援人员，与交警、高速公路情报板联动。
48.在具体实施中，高速公路诱导灯采用太阳能供电，分散式安装在道路两侧，安装间距一般为10～20米。该技术方案采用在每个诱导灯中加入音频采集模块，对路面声音进行监测，对发生交通事故时产生车辆碰撞声音或尖锐的刹车声进行声音识别，检测路面上是否发生交通事故，并将该事件及发生的位置主动上报，通知救援人员及时赶赴现场展开救援工作，同时交警，情报板、信号进行相应的提示。传统诱导灯只有单一的诱导提示功能，功能单一，智能化程度不高，通过对传统设备的智能化赋能，提升诱导灯系统的智能化程度，具有成本低、安装部署方便、识别率高的特点。
49.以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。