1.本实用新型属于路政设施技术领域，尤其涉及一种涉路施工主动防控系统。
背景技术：
2.在积极建设交通强国战略的大背景下，交通运输业作为国民经济中从事货物与旅客运输的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。我国高速公路建设发展迅速，是国民经济与人们生活的重要基础设施，其建设对促进国民经济发展、交通便利化、物流、资源开发和投资吸引力具有重大的影响和积极作用。同时，由于交通通行压力不断增大，为高速公路的改建、养护工作提出了较高要求，养护施工不断交作业日益成为常态。但目前专项养护作业的施工中普遍存在安全隐患：外来车辆闯入施工工地影响施工人员人身安全。由于专项养护作业通常都会占用一个车道，作业区的服务能力下降，如果司机安全意识淡薄，往往会增大施工区内以及周边事故的发生概率，严重影响行车司机以及作业人员的安全。据统计，目前高速公路养护工程中由于外来车辆闯入施工工地死亡事故的发生概率为1.5％。据此有必要在上游过渡区划定降速区域、设定降速阈值、提醒司机降速、禁止车辆闯入施工区域，并在施工作业区范围内提醒管理和施工人员及时撤离，有效消除专项养护作业中车辆闯入安全隐患。
3.现有的专项养护作业现场管理手段落后、管理方式粗放(经验型)、专项养护作业效率较低等问题仍然普遍存在。因此，针对高速公司大中修养护，有必要建立高速公路养护智慧工地综合监管防控系统，对外来车辆及施工工区的安全隐患及时预警和防范。
4.综合监管防控系统的工作原理是：监控施工作业区域内发生的危险状况(通常是指车辆侵入施工作业区域的状况)，之后将警示信息下发给施工作业区域内的施工作业人员，施工作业人员接收到警示信息后快速转移至安全地带，以此提升施工作业现场的监管防控能力。另一方面，综合监管防控系统还需要具备对施工作业现场的设施、人员进行监控的功能，以及基于人员定位的安全管理功能。现有技术中还不存在此类主动防控系统，需要根据需求进行开发设计。
技术实现要素：
5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、具备施工作业区域车辆侵入情况监测功能并且基于人员和设施位置进行安全防控管理的涉路施工主动防控系统，提升涉路施工作业的安全主动防控，提升作业人员的安全作业属性。
6.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种涉路施工主动防控系统包括设置在施工现场用于进行设备和数据管理的至少一个智能主机终端、多个设置在施工区域上游用于划定警告区的定位路锥、多个设置在施工区域用于划定过渡区缓冲区和作业区并检测车辆侵入情况的碰撞路锥、多个设置在弱信号区域用于辅助进行定位的蓝牙ap终端、多个设置在划定危险作业区域中心位置的射频标签基站以及多组由施工人员佩戴并预置人员信息的射频标签和智能安全帽；定位路锥、碰撞路锥、蓝牙ap终端、
射频标签基站以及智能安全帽与智能主机终端无线通信连接，智能安全帽与蓝牙ap终端蓝牙通信连接，射频标签基站读取进入覆盖区域的射频标签的内置信息。
7.本实用新型的优点和积极效果是：
8.本实用新型提供了一种结构设计合理的涉路施工主动防控系统，与现有的防控系统以及涉路防控管理措施相比，本实用新型中提供了一种采用定位路锥在施工区域上游划定警告区、采用碰撞路锥在施工区域划定过渡区缓冲区和作业区、采用蓝牙ap终端在弱信号区域进行辅助定位、采用射频标签基站标定危险作业区域的全方位主动防控系统。定位路锥和碰撞路锥除了提供普通路锥对区域边线的标定功能之外，通过与智能主机终端进行通信实现了施工作业区域在后台管理系统内的标定，此外碰撞路锥能够检测到车辆侵入区域的情况，能够及时发现车辆侵入区域产生的安全性问题，及时向智能主机终端传送车辆侵入信号，实现对侵入危险的快速预警，提升施工作业的安全性。
9.通过为每个施工作业人员配备智能安全帽和射频标签，实现了对施工作业人员的定位管理，后台管理系统能够知晓施工区域内各设施以及人员的准确位置，实现了基于位置的主动安全防控管理。通过在危险作业区域设置射频标签基站并且射频标签基站读取进入覆盖区域内的射频标签信息，实现了对作业人员是否进入危险作业区域进行监测。通过为施工作业人员配置智能安全帽并且智能安全帽与智能主机终端通信连接，令智能主机终端生成的警示提示信息能够快速、通畅地下达相关施工作业人员，令相关施工作业人员快速获知危险状况并及时作出规避处理或者留意所在区域的危险要素，因此本涉路施工主动防控系统能够极大地提升施工作业的安全性，提升涉路施工安全防控的信息化和智能化水平。
10.优选地：智能主机终端包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线；智能主机终端还包括与其控制器模块连接的存储有警示信息数据的存储模块以及用于播报警示信息和产生警示效果的声光报警器；智能主机终端还包括蓄电池和电源接口，蓄电池和电源接口均与其电源管理模块连接。
11.优选地：蓝牙ap终端包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、蓝牙模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线；蓝牙ap终端还包括蓄电池和充电接口，蓄电池和充电接口均与其电源管理模块连接。
12.优选地：射频标签基站包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、标签读取模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线；射频标签基站还包括用于存储本站数据的存储模块；射频标签基站还包括蓄电池和电源接口，蓄电池和电源接口均与其电源管理模块连接。
13.优选地：定位路锥包括路锥本体，在路锥本体上安装有扬声器、太阳能电池板、显示屏、警示灯和通信天线；还包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、无线通信模块和电源管理模块，扬声器、显示屏和警示灯均与控制器模块连接，太阳能电池板与电源管理模块连接，通信天线与无线通信模块连接；还包括测速传感器和模数转换模块，测速传感器与模数转换模块连接，模数转换模块与控制器模块连接；还包括蓄电池，蓄电池与电源管理模块连接。
14.优选地：碰撞路锥包括路锥本体，安装有扬声器、太阳能电池板、警示灯和通信天
线；还包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、无线通信模块和电源管理模块，扬声器和警示灯均与控制器模块连接，太阳能电池板与电源管理模块连接，通信天线与无线通信模块连接；还包括姿态传感器和模数转换模块，姿态传感器与模数转换模块连接，模数转换模块与控制器模块连接；还包括蓄电池，蓄电池与电源管理模块连接。
15.优选地：智能安全帽包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、蓝牙模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线；智能安全帽还包括照明灯和麦克风以及操作照明灯的照明按钮和操作麦克风的对讲按钮，照明灯、麦克风、照明按钮和对讲按钮均与其控制器模块连接；智能安全帽还包括蓄电池和充电接口，蓄电池和充电接口均与其电源管理模块连接。
16.优选地：还包括现场显示屏，现场显示屏与智能主机终端的控制器模块连接。
17.优选地：还包括云平台，智能主机终端与云平台无线通信连接。
18.优选地：还包括手持终端，手持终端与云平台无线通信连接。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构框图；
20.图2是图1中智能主机终端的结构框图；
21.图3是图1中蓝牙ap终端的结构框图；
22.图4是图1中射频标签基站的结构框图；
23.图5是图1中定位路锥的结构框图；
24.图6是图1中碰撞路锥的结构框图；
25.图7是图1中智能安全帽的结构框图。
具体实施方式
26.为能进一步了解本实用新型的
技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
27.请参见图1，本实用新型的涉路施工主动防控系统包括设置在施工现场用于进行设备和数据管理的至少一个智能主机终端，在施工区域上游设置有多个用于划定警告区的定位路锥，在施工区域设置有多个用于划定过渡区缓冲区和作业区并检测车辆侵入情况的碰撞路锥，在若信号区域设置有多个用于辅助进行定位的蓝牙ap终端，在多个划定的危险作业区域的中心位置设置有多个射频标签基站，还设置有多组射频标签和智能安全帽，各组射频标签和智能安全帽由施工人员佩戴并预置人员信息，每组射频标签和智能安全帽在后台管理系统中与特定施工作业人员是一一对应的关系。
28.定位路锥、碰撞路锥、蓝牙ap终端、射频标签基站以及智能安全帽与智能主机终端无线通信连接，智能安全帽与蓝牙ap终端蓝牙通信连接，射频标签基站读取进入覆盖区域的射频标签的内置信息。
29.本涉路施工主动防控系统的工作原理是：
30.1)采用多个定位路锥在施工区域的上游划定警告区，对朝向施工区域行驶的车辆发送警告信号，令车辆提前转移至非施工车道；采用多个碰撞路锥在施工区域划定过渡区、缓冲区和作业区，其中作业区是施工作业人员实际施工的区域，缓冲区位于作业区的上游，过渡区位于缓冲区的上游，当有车辆侵入施工区域时，过渡区和缓冲区作为前置区域，为作
业区内的施工作业人员的转移争取时间；定位路锥和碰撞路锥的位置信息发送给智能主机终端，由智能主机终端发送至后台管理系统，后台管理系统内生成电子化的施工作业图形；
31.2)在多个划定的危险作业区域(如有跌落、高坠风险的区域)的近似中心位置设置射频标签基站，射频标签基站对进入区域内人员佩戴的射频标签的信息进行读取，实现对特定人员进入危险作业区域情况的检测；射频标签基站的位置信息发送给智能主机终端，由智能主机终端发送至后台管理系统，智能主机终端和后台管理系统知晓并标定各基站位置(即危险作业区域的分布位置)；
32.3)在强信号区域，由施工人员佩戴的智能安全帽直接与智能主机终端通信，将人员的位置信息发送给智能主机终端，在若信号区域，由施工人员佩戴的智能安全帽与蓝牙ap终端通信，实现基于蓝牙通信的定位，蓝牙ap终端的位置信息发送给智能主机终端，由智能主机终端发送至后台管理系统，智能主机终端和后台管理系统知晓并标定各蓝牙ap终端的位置；
33.4)出现车辆侵入施工区域的危险情况时，碰撞路锥感知侵入情况并将信息发送给智能主机终端，智能主机终端作出判断后向施工作业人员发送警示提示信息，对于车辆侵入的危险情况，智能主机终端向区域内所有施工作业人员的智能安全帽发送警示提示信息，提示全部人员转移至安全地带，对于人员进入划定的危险作业区域，智能主机终端向特定人员发送警示提示信息，提示特定人员离开危险作业区域或者在危险作业区域内施工作业时提高对危险要素的防范。
34.请参见图2，可以看出：
35.智能主机终端包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线。
36.定位模块的作用是对智能主机终端进行准确定位，生成位置信号，定位模块通过gps系统和/或北斗卫星导航系统进行定位。无线通信模块及通信天线用于智能主机终端与外部设备和后台管理系统进行通信使用，用于对数据进行无线收发。
37.本实施例中，智能主机终端还包括蓄电池和电源接口，蓄电池和电源接口均与其电源管理模块连接。其中，蓄电池用于储存电能，在智能主机终端缺少电源供应的情况下自行供电，电源接口用于与外置电源的供电电缆连接，外置电源可以是车辆obu电源(即车载电源)。
38.本实施例中，智能主机终端还包括与其控制器模块连接的存储有警示信息数据的存储模块以及用于播报警示信息和产生警示效果的声光报警器。现场的安全防控系统工作时，当智能主机终端接收到现场射频标签基站发送的施工作业人员位置信息时，智能主机终端判断有人员进入危险作业区域并向相应的智能安全帽发送危险作业提示，同时智能主机终端自身通过声光报警器播报有施工作业人员进入危险作业区域的语音提示，并通过发出蜂鸣警示音、闪烁警示灯光等供现场管理人员查看并及时作出处理。另一方面，智能主机终端的存储模块还用于存储安全管理信息，各射频标签基站发送来的射频标签信息均被记录，供调阅使用。
39.本实施例中，还包括现场显示屏，现场显示屏与智能主机终端的控制器模块连接。现场显示屏设置在施工区域内便于观察的位置，用于显示施工现场的数据信息，如现场划定的施工区域模拟图形、划定的危险作业区域的位置图形，智能主机终端、各射频标签基站
以及各智能安全帽的位置信息可以在现场显示屏上进行显示，供现场管理人员查看。
40.本实施例中还包括云平台，智能主机终端与云平台无线通信连接。云平台作为后台管理系统，由计算机及数据库构成，接收现场的智能主机终端发送的数据信息，在后台管理系统的显示屏上显示施工项目的具体信息，供高级管理人员查看现场情况。
41.本实施例中还包括手持终端，手持终端与云平台无线通信连接，云平台将后台管理系统的数据信息下发至手持终端，供项目管理人员随时查看施工现场情况。
42.请参见图3，可以看出：
43.蓝牙ap终端包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、蓝牙模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线。
44.蓝牙ap终端是指蓝牙无线接入点设备(ap指access point)，每个设置在现场的蓝牙ap终端在辅助定位系统内具有唯一编号且位置确定，在施工作业现场根据智能安全帽与各蓝牙ap终端之间的匹配关系确定智能安全帽的位置。
45.定位模块的作用是对蓝牙ap终端进行准确定位，生成位置信号，定位模块通过gps系统和/或北斗卫星导航系统进行定位。无线通信模块及通信天线用于蓝牙ap终端与外部设备(主要是指智能主机终端)和后台管理系统进行通信使用，用于对数据进行无线收发。
46.蓝牙ap终端的蓝牙模块用于与现场的智能安全帽进行蓝牙通信，实现基于蓝牙匹配系统和方法的定位功能。蓝牙ap终端布置在信号不好的施工区域如隧道内，布置规则是：令多个蓝牙ap终端在区域内进行蓝牙信号的完全覆盖，避免由于在蓝牙ap终端之间形成信号盲区导致信号盲区内的智能安全帽不能被有效定位的问题。当智能安全帽与蓝牙ap终端建立匹配时，智能主机终端从该蓝牙ap终端获知该智能安全帽位于该蓝牙ap终端的范围内，实现了对智能安全帽的辅助定位，此种定位不是精准定位，但是对于现场作业人员的安全防控和人员管理来说是满足要求的。
47.本实施例中，蓝牙ap终端还包括蓄电池和充电接口，蓄电池和电源接口均与其电源管理模块连接。其中，蓄电池用于储存电能，在蓝牙ap终端缺少电源供应的情况下自行供电，充电接口用于与充电电缆连接，通过充电电缆对蓝牙ap终端进行快速电能补充，当然可以想到的是也可以采用外置电源如车辆obu电源(即车载电源)进行充电。
48.请参见图4，可以看出：
49.射频标签基站包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、标签读取模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线。
50.定位模块的作用是对射频标签基站进行准确定位，生成位置信号，定位模块通过gps系统和/或北斗卫星导航系统进行定位。无线通信模块及通信天线用于射频标签基站与外部设备(主要是智能主机终端)和后台管理系统进行通信使用，用于对数据进行无线收发。
51.标签读取模块用于读取区域内的射频标签使用，当射频标签进入标签读取模块覆盖的范围内部，标签读取模块读取该射频标签的内置信息，读取的射频标签信息以无线发送的方式发送给智能主机终端。
52.本实施例中，射频标签基站还包括蓄电池和电源接口，蓄电池和电源接口均与其电源管理模块连接。其中，蓄电池用于储存电能，在射频标签基站缺少电源供应的情况下自行供电，电源接口用于与外置电源的供电电缆连接，外置电源可以是车辆obu电源(即车载
电源)。
53.本实施例中，射频标签基站还包括用于存储本站数据的存储模块，由标签读取模块读取的射频标签信息在发送给智能主机终端的同时进行现场存储，供调阅使用。
54.请参见图5，可以看出：
55.定位路锥包括路锥本体，在路锥本体上安装有扬声器、太阳能电池板、显示屏、警示灯和通信天线。
56.定位路锥包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、无线通信模块和电源管理模块，扬声器、显示屏和警示灯均与控制器模块连接，太阳能电池板与电源管理模块连接，通信天线与无线通信模块连接。还包括蓄电池，蓄电池与电源管理模块连接。
57.定位模块的作用是对本定位路锥进行准确定位，生成位置信号，定位模块通过gps系统和/或北斗卫星导航系统进行定位。无线通信模块及通信天线用于本定位路锥与外部设备进行通信使用，用于对数据进行无线收发。电源管理模块及蓄电池用于对本定位路锥提供电能，太阳能电池板3产生的电能经由电源管理模块处理后向蓄电池内进行存储，因此本定位路锥具备自供电和自行补充电能的能力，提升了装置的待机时间。
58.定位路锥还包括测速传感器和模数转换模块，测速传感器与模数转换模块连接，模数转换模块与控制器模块连接。测速传感器用于测量从本定位路锥前方通过的车辆的车速，产生车速模拟信号，之后车速模拟信号发送给模数转换模块转换成数字信号，之后数字信号发送至控制器模块进行数据处理，产生的车速数值在显示屏上进行显示，供车辆驾驶员查看。同时，若车速超过某个设定值，控制模块还可以控制警示灯转换警示灯光的形态，进一步提升车辆驾驶员注意控制车速以及注意前方的施工区域。
59.定位路锥还包括存储有播报语音数据和显示文字数据的存储模块，存储模块与控制器模块连接。在存储模块内存储的播报语音数据通过扬声器播报出来，形成施工安全防控的提示语音，该提示语音供进入警告区的车辆驾驶员以及施工人员接听。在存储模块内存储的文字数据在显示屏上进行显示，该文字信息供进入警告区的车辆驾驶员以及施工人员查阅。
60.定位路锥还包括充电接口，充电接口与电源管理模块连接。充电接口用于对本定位路锥进行有线充电使用，在一些特定的情况下，如定位路锥较长时间没有使用或者在使用时由于天气原因太阳能电池板无法充足发电等情况下，蓄电池会出现欠电的问题，此时可以通过有线充电的方式迅速为蓄电池补充电能，保证本定位路锥能够顺利投入使用或者快速恢复有效工作状态。
61.请参见图6，可以看出：
62.碰撞路锥包括路锥本体，安装有扬声器、太阳能电池板、警示灯和通信天线。
63.碰撞路锥包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、无线通信模块和电源管理模块，扬声器和警示灯均与控制器模块连接，太阳能电池板与电源管理模块连接，通信天线与无线通信模块连接。还包括蓄电池，蓄电池与电源管理模块连接。
64.定位模块的作用是对本碰撞路锥进行准确定位，生成位置信号，定位模块通过gps系统和/或北斗卫星导航系统进行定位。无线通信模块及通信天线用于本碰撞路锥与外部设备进行通信使用，用于对数据进行无线收发。电源管理模块及蓄电池用于对本碰撞路锥提供电能，太阳能电池板产生的电能经由电源管理模块处理后向蓄电池内进行存储，因此
本碰撞路锥具备自供电和自行补充电能的能力，提升了装置的待机时间。
65.碰撞路锥还包括姿态传感器和模数转换模块，姿态传感器与模数转换模块连接，模数转换模块与控制器模块连接。姿态传感器用于检测和感知本碰撞路锥的姿态变化情况，当本碰撞路锥被车辆撞倒时，姿态传感器产生模拟触发信号，该模拟触发信号发送给模数转换模块转换为数字信号，该数字信号发送给控制器模块，控制器模块获知本碰撞路锥被车辆撞倒，判断得出可能有车辆已经侵入内部施工区域的结论，之后控制控制模块向外部设备或后台管理系统发送数据信息。
66.碰撞路锥还包括存储有播报语音数据的存储模块，存储模块与控制器模块连接。在存储模块内存储的播报语音数据通过扬声器播报出来，形成施工安全防控的提示语音，该提示语音供进入区域内的车辆驾驶员以及施工人员接听。当然，存储模块内存储的语音数据还可以包括特定的蜂鸣警示音，在发生车辆侵入的情况时(也就是本碰撞路锥被车辆撞倒时)，通过扬声器播放高分贝的警示音，提升危险警示的效果。
67.碰撞路锥还包括充电接口，充电接口与电源管理模块连接。充电接口用于对本碰撞路锥进行有线充电使用，在一些特定的情况下，如碰撞路锥较长时间没有使用或者在使用时由于天气原因太阳能电池板无法充足发电等情况下，蓄电池会出现欠电的问题，此时可以通过有线充电的方式迅速为蓄电池补充电能，保证本碰撞路锥能够顺利投入使用或者快速恢复有效工作状态。
68.本实施例中，碰撞路锥还包括串行接口，串行接口与控制器模块连接。串行接口用于串行通信使用，在不具备移动通信网络或者移动通信网络信号不好的地方进行施工时，可以采用串行通信线缆连接相邻的两个碰撞路锥，定位信息等通过串行接口和通信线缆向施工现场布置的智能主机终端发送，由智能主机终端向后台管理系统发送。
69.请参见图7，可以看出：
70.智能安全帽包括控制器模块以及与控制器模块连接的定位模块、蓝牙模块、无线通信模块和电源管理模块，还包括与无线通信模块连接的通信天线。
71.定位模块的作用是对智能安全帽进行准确定位，生成位置信号，定位模块通过gps系统和/或北斗卫星导航系统进行定位。无线通信模块及通信天线用于智能安全帽与外部设备(主要是智能主机终端)和后台管理系统进行通信使用，用于对数据进行无线收发。
72.蓝牙模块用于现场数据通信使用，也用于与蓝牙ap终端进行匹配连接使用，实现基于蓝牙匹配的位置定位功能。
73.智能安全帽还包括蓄电池和充电接口，蓄电池和充电接口均与其电源管理模块连接。电源管理模块及蓄电池用于对本智能安全帽提供电能，因此本智能安全帽具备自供电的能力，提升了使用的便利性并保证了待机时间。充电接口用于对本智能安全帽进行有线充电使用，在一些特定的情况下，如智能安全帽较长时间没有使用等情况下，蓄电池会出现欠电的问题，此时可以通过有线充电的方式迅速为蓄电池补充电能，保证本智能安全帽能够顺利投入使用或者快速恢复有效工作状态。
74.智能安全帽还包括与其控制器模块连接的扬声器以及存储有播报语音数据的存储模块，存储模块与其控制器模块连接。在存储模块内存储的播报语音数据通过扬声器播报出来，形成安全提示语音，安全管理系统根据射频标签基站发送的数据信息判断特定人员进入特定危险作业区域时，向该人员的智能安全帽发送危险作业提示信息，智能安全帽
接收到危险作业提示信息后通过扬声器播放存储模块内预置的语音信息，如“已经进入危险作业区域，请注意安全”等，施工作业人员获取提示后可以向安全作业区域转移或者仍然需要在危险作业区域内施工作业时，对本区域的危险要素进行防范。
75.智能安全帽还包括照明灯和麦克风以及操作照明灯的照明按钮和操作麦克风的对讲按钮，照明灯、麦克风、照明按钮和对讲按钮均与其控制器模块连接。其中，照明灯用于进行现场照明使用，麦克风用于佩戴者输入语音信息，照明按钮用于手动开启或者关闭照明灯，对讲按钮用于手动开启或者关闭麦克风，按下对讲按钮后麦克风产生语音数据，松开对讲按钮后麦克风关闭。产生的语音数据可以通过蓝牙方式或者无线通信方式向其它施工作业人员佩戴的安全帽、智能主机终端以及后台管理系统发送。