一种智能路障系统及其控制方法技术领域
本发明涉及一种路障系统及方法，尤其是一种智能路障系统及其控制方法。
背景技术
目前在高速公路养护、维修过程中，常常需要在维修工人的周围布置圆锥形路障，
以增加对工人的保护，特别是当行进路程较长的时候还需要一辆车两个人专门负责路障的
放置与移动，造成资源的较大浪费。有时工人因为突然的原因，超出路障保护工作的时候，
路障不能及时保护工人。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的路障是顶点设置，不能跟随施工人员实时移
动，不能及时保护工人。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能路障系统，包括移动主控器、保护
识别器以及路障个体；
移动主控器包括主控电源模块、主控通信模块、主控显示模块、主控处理器模块以
及主控人机交互模块；主控电源模块分别为主控通信模块、主控显示模块、主控处理模块以
及主控人机交互模块供电；主控通信模块、主控显示模块以及主控人机交互模块均与主控
处理器模块相连；
保护识别器包括识别器电源模块、识别器主控处理器模块、识别器通信模块、识别
器显示模块、识别器人机交互模块、识别器报警模块以及识别器警示闪灯模块；识别器电源
模块分别为识别器主控处理器模块、识别器通信模块、识别器显示模块、识别器人机交互模
块、识别器报警模块以及识别器警示闪灯模块供电；识别器通信模块、识别器显示模块、识
别器人机交互模块、识别器报警模块以及识别器警示闪灯模块均与识别器主控处理器模块
相连；
路障个体包括路障三角反光锥体、移动控制器模块、伺服电机模块、路障通信模
块、路障电源模块以及路障报警模块；路障电源模块分别为移动控制器模块、伺服电机模
块、路障通信模块以及路障报警模块供电；伺服电机模块用于驱动三角反光锥体移动；伺服
电机模块、路障通信模块以及路障报警模块均与移动控制器模块相连；
识别器通信模块以及路障通信模块均与主控通信模块无线通信连接。
采用括移动主控器、保护识别器以及路障个体构成一个智能路障系统，使各个路
障个体能够跟随保护识别器的移动，确保佩戴保护识别器的施工人员始终位于路障个体的
保护范围内。
作为本发明系统的进一步限定方案，移动主控器为手机、笔记本、ipad或智能手
环。
本发明还提供了一种智能路障系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤1，启动保护识别器和移动主控器，识别器主控处理器模块控制识别器警示闪
灯模块开始工作；
步骤2，将各个路障个体按需要队形进行排列；
步骤3，移动主控器通过主控通信模块进行UDP广播启动各个路障个体，使各个路
障个体从休眠模式进入工作模式，移动主控器接收各个路障个体通过路障通信模块汇报各
自的ID及RSSI值；
步骤4，移动主控器选择两个路障个体作为从控路障个体，并由主控通信模块与识
别器通信模块无线通信将这两个从控路障个体的ID发送给保护识别器，两个从控路障个体
的距离即为保护识别器移动范围的最小保护距离d，保护识别器位于两条分别经过两个从
控路障个体所在位置点且垂直于两个从控路障个体连线的平行保护线之间；
步骤5，保护识别器根据接收的ID循环接收两个从控路障个体的无线信号，并获取
相应无线信号的RSSI值，再利用RSSI值计算出保护识别器相对于两个从控路障个体的距
离；
步骤6，移动主控器根据保护识别器计算的距离判断出保护识别器相对于两条平
行保护线的位置关系，再根据保护识别器相对于两条平行保护线的位置关系进行UDP广播，
控制所有路障个体保持队形移动一定的距离，使保护识别器始终位于两条平行保护线之
间。
通过判断各个识别保护器与两条平行保护线的位置关系来控制所有路障个体保
持队形跟随移动，使保护识别器始终位于两条平行保护线之间。
作为本发明方法的进一步限定方案，还包括如下步骤：
步骤7，在完成围挡保护工作后，移动主控器发出聚集指令，两个从控路障个体缩
短之间距离至聚集范围，其它路障个体移动至该聚集范围内；
步骤8，完成聚集指令后所有路障个体进入待机省电模式。
作为本发明方法的进一步限定方案，步骤6中，保护识别器相对于两条平行保护线
的位置关系包括：前侧、之间以及后侧；设保护识别器与两个从控路障个体之间的距离分别
为r1和r2，则位置关系判断规则为：
若r1≤d且r2≤d，则保护识别器位于两条平行保护线之间；若r1≤d且r2＞d，则保
护识别器位于两条平行保护线区间的前侧；若r2≤d且r1＞d，则保护识别器位于两条平行
保护线区间的后侧。
作为本发明方法的进一步限定方案，步骤6中，若有两个保护识别器之间的距离大
于最小保护距离d时，则由移动主控器进行UDP广播，控制所有路障个体发出警报。
该设计能够防止个别保护识别器移出的距离超出保护范围，确保施工人员绝对安
全。
本发明的有益效果在于：采用括移动主控器、保护识别器以及路障个体构成一个
智能路障系统，使各个路障个体能够跟随保护识别器的移动，确保佩戴保护识别器的施工
人员始终位于路障个体的保护范围内。
附图说明
图1为本发明的两条平行保护线区间范围示意图；
图2为本发明的系统各个模块位置示意图；
图3为本发明的控制方法流程图；
图4为本发明的移动主控器电路结构示意图；
图5为本发明的保护识别器电路结构示意图；
图6为本发明的路障个体电路结构示意图。
具体实施方式
如图4-5所示，本发明的智能路障系统包括：移动主控器、保护识别器以及路障个
体。
其中，移动主控器包括主控电源模块、主控通信模块、主控显示模块、主控处理器
模块以及主控人机交互模块；主控电源模块分别为主控通信模块、主控显示模块、主控处理
模块以及主控人机交互模块供电；主控通信模块、主控显示模块以及主控人机交互模块均
与主控处理器模块相连；
保护识别器包括识别器电源模块、识别器主控处理器模块、识别器通信模块、识别
器显示模块、识别器人机交互模块、识别器报警模块以及识别器警示闪灯模块；识别器电源
模块分别为识别器主控处理器模块、识别器通信模块、识别器显示模块、识别器人机交互模
块、识别器报警模块以及识别器警示闪灯模块供电；识别器通信模块、识别器显示模块、识
别器人机交互模块、识别器报警模块以及识别器警示闪灯模块均与识别器主控处理器模块
相连；
路障个体包括路障三角反光锥体、移动控制器模块、伺服电机模块、路障通信模
块、路障电源模块以及路障报警模块；路障电源模块分别为移动控制器模块、伺服电机模
块、路障通信模块以及路障报警模块供电；伺服电机模块用于驱动三角反光锥体移动；伺服
电机模块、路障通信模块以及路障报警模块均与移动控制器模块相连；
识别器通信模块以及路障通信模块均与主控通信模块无线通信连接。
在具体实施时，移动主控器为手机、笔记本、ipad或智能手环。
如图3所示，本发明的智能路障系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤1，启动保护识别器和移动主控器，识别器主控处理器模块控制识别器警示闪
灯模块开始工作；
步骤2，将各个路障个体按需要队形进行排列；
步骤3，移动主控器通过主控通信模块进行UDP广播启动各个路障个体，使各个路
障个体从休眠模式进入工作模式，移动主控器接收各个路障个体通过路障通信模块汇报各
自的ID及RSSI值；
步骤4，移动主控器选择两个路障个体作为从控路障个体，并由主控通信模块与识
别器通信模块无线通信将这两个从控路障个体的ID发送给保护识别器，两个从控路障个体
的距离即为保护识别器移动范围的最小保护距离d，保护识别器位于两条分别经过两个从
控路障个体所在位置点且垂直于两个从控路障个体连线的平行保护线之间；
步骤5，保护识别器根据接收的ID循环接收两个从控路障个体的无线信号，并获取
相应无线信号的RSSI值，再利用RSSI值计算出保护识别器相对于两个从控路障个体的距
离；
步骤6，移动主控器根据保护识别器计算的距离判断出保护识别器相对于两条平
行保护线的位置关系，再根据保护识别器相对于两条平行保护线的位置关系进行UDP广播，
控制所有路障个体保持队形移动一定的距离，使保护识别器始终位于两条平行保护线之
间；
步骤7，在完成围挡保护工作后，移动主控器发出聚集指令，两个从控路障个体缩
短之间距离至聚集范围，其它路障个体移动至该聚集范围内；
步骤8，完成聚集指令后所有路障个体进入待机省电模式。
其中，步骤6中，保护识别器相对于两条平行保护线的位置关系包括：前侧、之间以
及后侧；设保护识别器与两个从控路障个体之间的距离分别为r1和r2，则位置关系判断规则
为：
若r1≤d且r2≤d，则保护识别器位于两条平行保护线之间；若r1≤d且r2＞d，则保
护识别器位于两条平行保护线区间的前侧；若r2≤d且r1＞d，则保护识别器位于两条平行
保护线区间的后侧；
若有两个保护识别器之间的距离大于最小保护距离d时，则由移动主控器进行UDP
广播，控制所有路障个体发出警报。
在具体施工时，本发明的智能路障系统的控制方法的执行步骤为：
步骤一、所有工作人员佩戴保护识别器，保护识别器(如图2中111为所有佩戴了保
护识别器的工作人员集合)、移动主控器118(如图2中118)开机，保护识别器的警示闪灯模
块开始工作；
步骤二、工作人员将一系列的路障个体按需要呈现的队形排列开来，如115、114、
112、113、116以及117所示，其中112和114之间、112与113之间、113与116之间还有数量可调
的路障，具体形状及长度可调；
步骤三、移动主控器118进行UDP广播，将呈队形的路障个体成员全部打开，从休眠
模式进入工作模式，并接受路障个体汇报本机ID及RSSI值，确认所有路障工作正常；
步骤四、移动主控器118选择两个路障个体作为保护边界的从控路障个体112和从
控路障个体113，将这两个从控路障个体的ID告知所有保护识别器，并确保这两个从控路障
个体的距离是工作中所有工作人员的同一时刻最大活动范围距离，也就是所有路障工作时
对工人活动范围的最小保护距离d(这个距离通常会设置一定的余量，满足工人的正常工作
需要)；此时保护识别器、从控路障个体112以及从控路障个体113构成三角形排布，且三角
形中最长的边为从控路障个体112和从控路障个体113连线的长度，此时保护识别器位于以
从控路障个体112和从控路障个体113为垂点垂直于从控路障个体112和从控路障个体113
连线的垂线1和垂线2边界中(如图1所示)；
步骤五、工作人员佩带保护识别器，开展工作，各个保护识别器不断接受从控路障
个体112和从控路障个体113的无线信号，并结合RSSI值，采用基于位置指纹定位算法判定
保护识别器相对从控路障个体112和从控路障个体113的位置和距离，判断出保护识别器、
从控路障个体112以及从控路障个体113构成的三角形的各个边长：移动主控器118根据保
护识别器通过通信模块自动汇报的边长信息判断：保护识别器是处于从控路障个体112、从
控路障个体113的垂线1和垂线2间边界前、中、后；
判断的方法是通过RSSI值对应的距离值进行推算，其部分推算过程如下：
如图1所示，设LZ1的坐标为(0，0)，LZ2的坐标为(d，0)，d值可轻易获取；保护识别
器YZ到LZ1的距离可以通过RSSI推知，设为r1；同理保护识别器YZ到LZ2的距离可以通过
RSSI推知，设为r2；可知当满足关系式：r1≤d且r2≤d时：保护识别器YZ位于从控路障个体
LZ1、LZ2定位移动主控118在垂线1、2间边界中；
可知当满足关系式：r1≤d且r2＞d时：保护识别器YZ位于从控路障个体LZ1、LZ2定
位移动主控118在垂线1、2间边界前；
可知当满足关系式：r2≤d且r1＞d时：保护识别器YZ位于从控路障个体LZ1、LZ2定
位移动主控118在垂线1、2间边界后；
步骤六、移动主控118根据三角形边长值推断位置信息，根据需要利用通信模块进
行UDP广播，控制所有的路障个体保持队形移动一定的距离，直至所有的保护识别器位于从
控路障个体112、从控路障个体113的垂线间边界中；当最边上的两个保护识别器往外移动
超过了原先设定的最大移动距离d时，所有路障发出警报，要求工人遵守制度，回到保护范
围，回去之后报警自动解除；
步骤七、完成围挡保护工作，移动主控118发出聚集指令；从控路障个体112、从控
路障个体113缩短之间距离至5米(距离可调)；其它所有路障个体成员集中去往这5米之间；
步骤八、完成聚集指令后所有跟随路障个体自动进入待机省电模式。