一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，屬于公路交通安全技術(shù)領(lǐng)域，包括前端節(jié)點控制器、可變情報板、限速標(biāo)志板、車流量探測器、節(jié)點控制器、能見度探測控制器、攝像頭、引導(dǎo)節(jié)點控制器、車輛探測器、報警器、誘導(dǎo)燈。本發(fā)明用攝像頭代替價格較高的能見度檢測儀，并按一定間隔布置在團霧易發(fā)地段；利用超高頻射頻識別技術(shù)來檢測車流量、及車輛位置，若測得車輛距離過近，便通過聲光報警方式提示這些車輛注意慢性、保持安全車距，從而可有效避免交通事故的發(fā)生；采用Zigbee 短距離無線信息傳輸技術(shù)，減小了系統(tǒng)現(xiàn)場施工的工作量，降低了系統(tǒng)的成本。本發(fā)明提高了車輛在低能見度天氣情況下通行的安全性，有效避免了交通事故的發(fā)生。
【專利說明】
一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于公路交通安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，高速公路建設(shè)也得到空前的發(fā)展。然而高速公路在成為促進(jìn)國民經(jīng)濟快速發(fā)展的重要因素的同時，不斷上升的高速公路交通事故發(fā)生率和死亡率也給人民的生命財產(chǎn)安全和社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展帶來諸多不利影響。目前，對氣象條件預(yù)測、應(yīng)對措施不到位，因大霧使能見度降低、安全視距不夠以及車速過快造成的交通事故，在高速公路交通事故總量中占據(jù)了較大的比例，特別是團霧預(yù)報問題，團霧由于范圍小，變幻快，隨機性大，使團霧的預(yù)報難度增大。高速公路一旦出現(xiàn)這種異常天氣，就很有可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，最終形成多車連續(xù)追尾的重特大交通事故。所以在高速公路團霧易發(fā)地段設(shè)置車輛智能引導(dǎo)系統(tǒng)具有重要的意義，這一方面可以降低霧區(qū)交通事故的發(fā)生，提高霧天行駛的安全性，另一方面也可降低因高速公路封路造成的經(jīng)濟損失，提高高速公路的利用率。
[0003]目前國內(nèi)對高速公路團霧易發(fā)地段采取的防范措施，主要有兩種:一是通過攝像頭人工判斷能見度，一旦能見度低于一定值，便利用布置在高速公路旁的可變情報板，提示駕駛員即將進(jìn)入團霧區(qū)，應(yīng)降速并保持安全車距;二是在團霧區(qū)設(shè)置車輛探測與誘導(dǎo)系統(tǒng)，用紅外探測器探測車輛的位置，并通過紅黃雙色LED燈來引導(dǎo)車輛安全駛出團霧區(qū)。第一種防范措施的不足是等間距安裝在高速公路兩側(cè)或中間隔離帶的攝像頭不一定正好位于隨機發(fā)生的團霧區(qū)，因此就不能及時發(fā)現(xiàn)團霧。另外行駛中突然進(jìn)入團霧區(qū)的車輛，因能見度很低無法看清前方的道路，所以很容易發(fā)生追尾等交通事故。第二種防范措施的不足是進(jìn)入團霧區(qū)的車輛，因能見度低，橫向車輛間的間距無法看清，因此，行進(jìn)中也容易產(chǎn)生碰撞等交通事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對目前高速公路團霧行車環(huán)境下所存在的上述問題，提供了一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，可大大降低因團霧而造成的交通事故率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下。
[0006]高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，包括前端節(jié)點控制器、可變情報板、限速標(biāo)志板、車流量探測器、節(jié)點控制器、能見度探測控制器、攝像頭、引導(dǎo)節(jié)點控制器、車輛探測器、報警器和誘導(dǎo)燈。
[0007]前端節(jié)點控制器，布置在團霧區(qū)前方，用于實現(xiàn)車輛的警示、車流量的檢測、以及向高速公路監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)信息和接收控制指令的功能。
[0008]車流量探測器，位于團霧易發(fā)地段前方，用于檢測即將進(jìn)入團霧區(qū)的車流量。
[0009]節(jié)點控制器，用于控制采集團霧易發(fā)地段的能見度信息、接收引導(dǎo)節(jié)點控制器的信息并控制引導(dǎo)節(jié)點控制器的工作、將信息上傳至前端節(jié)點控制器并接收前端節(jié)點控制器的指令。
[0010]所述能見度探測控制器，用于將攝像頭采集的清晰度處理成能見度信息，并發(fā)送至節(jié)點控制器。
[0011]攝像頭安裝在高速公路團霧易發(fā)地段。
[0012]引導(dǎo)節(jié)點控制器，間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段，用于實現(xiàn)車輛定位、預(yù)警提示以及車輛引導(dǎo)功能的控制。
[0013]所述車輛探測器，間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段，用于檢測車輛的位置及并行行駛車輛的數(shù)量。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)還包括GPRS模塊，GPRS模塊實現(xiàn)前端節(jié)點控制器與高速公路監(jiān)控中心的通信。
[0015]所述前端節(jié)點控制器通過RS485串行通信接口分別與可變情報板、限速標(biāo)志板及車流量探測器相連，通過Zigbee模塊與節(jié)點控制器無線連接。
[0016]所述的能見度探測控制器通過Zigbee模塊與節(jié)點控制器無線連接。
[0017]所述的節(jié)點控制器通過Zigbee模塊與引導(dǎo)節(jié)點控制器無線相連。
[0018]所述引導(dǎo)節(jié)點控制器安裝在道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上。
[0019]車流量探測和車輛探測通過RFID系統(tǒng)實現(xiàn)。
[0020]RFID系統(tǒng)方形天線通過直角形的立柱布置在高速公路中間車道的上方。
[0021]RFID系統(tǒng)選用902?928MHz工作頻段，并配套無源電子標(biāo)簽。
[0022]高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)由高速公路監(jiān)控中心遠(yuǎn)程遙控啟動，或通過手機APP現(xiàn)場控制啟停。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:用攝像頭代替價格較高的能見度檢測儀，并按一定間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段，不僅在高速公路出現(xiàn)團霧時系統(tǒng)能夠及時檢測到，同時也大大降低了系統(tǒng)的成本;利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一超高頻射頻識別(RFID)來檢測車流量、及進(jìn)行車輛定位，可測出天線前方扇形區(qū)域內(nèi)車輛的數(shù)量。若測得車輛距離過近，便通過報警器以聲音方式提示這些車輛注意慢性、保持安全車距，從而可有效避免交通事故的發(fā)生;采用Zigbee短距離無線信息傳輸技術(shù)，減小了系統(tǒng)現(xiàn)場施工的工作量，降低了系統(tǒng)的成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)的組成圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0026]參見圖1，高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)由前端節(jié)點控制器、GPRS模塊、可變情報板、限速標(biāo)志板、車流量探測器、節(jié)點控制器、能見度探測控制器、攝像頭、引導(dǎo)節(jié)點控制器、車輛探測器、報警器、誘導(dǎo)燈組成。
[0027]所述的GPRS模塊與前端節(jié)點控制器相連，通過該模塊將能見度、霧區(qū)車流量、團霧發(fā)生地等有關(guān)信息遠(yuǎn)程發(fā)送到高速公路監(jiān)控中心，并接收監(jiān)控中心的指令。
[0028]所述的前端節(jié)點控制器通過RS485串行通信接口分別與可變情報板、限速標(biāo)志板及車流量探測器相連，通過Zigbee模塊與節(jié)點控制器無線連接。
[0029]所述的車流量探測器位于團霧易發(fā)地段前方不遠(yuǎn)處，用于檢測即將進(jìn)入團霧區(qū)的車流量。
[0030]所述的攝像頭與能見度探測控制器相連，通過攝像頭所檢測的特定目標(biāo)的清晰度來間接測量霧區(qū)的能見度。
[0031]所述的能見度探測控制器通過Zigbee模塊與節(jié)點控制器無線連接。
[0032]所述的節(jié)點控制器通過Zigbee模塊與等間距安裝在道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上的引導(dǎo)節(jié)點控制器無線相連。
[0033]所述的引導(dǎo)節(jié)點控制器分別與車輛探測器、報警器及誘導(dǎo)燈相連。
[0034]所述的報警器為電喇叭。
[0035]所述的車輛探測器按一定間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段，用于檢測車輛的位置及并行行駛車輛的數(shù)量。
[0036]車流量探測和車輛探測均通過UHF超高頻RFID系統(tǒng)實現(xiàn)，包括控制器、讀寫器、天線及無源射頻標(biāo)簽。無源射頻標(biāo)簽在高速公路的入口處獲取，放在被測車輛的前擋風(fēng)玻璃處，內(nèi)存有車牌號、入口編號、發(fā)卡時間等信息。射頻識別(RFID)，是一種利用射頻信號自動識別目標(biāo)信號對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)，具有非接觸，無需人工干預(yù)以及可同時識別多個標(biāo)簽、使用方便、可用于物體定位且定位精度高等優(yōu)點，可識別速度高達(dá)120Km/h的車輛。
[0037]本實施例的工作原理是，能見度的檢測由攝像頭完成，通過攝像頭所對準(zhǔn)的特定目標(biāo)的清晰度，以及能見度探測控制器的計算與分析，來間接測量霧區(qū)的能見度。攝像頭安裝在高速公路團霧易發(fā)地段隔離帶處，可根據(jù)團霧易發(fā)地段的長度布置若干個，間隔為10m0
[0038]節(jié)點控制器由單片機和Zigbee通信模塊組成，其功能是實時采集該區(qū)段的能見度值、接收引導(dǎo)節(jié)點控制器的相關(guān)信息并控制引導(dǎo)節(jié)點控制器的工作、將能見度等信息上傳至前端節(jié)點控制器并接收前端節(jié)點控制器的指令。當(dāng)出現(xiàn)團霧且檢測到的能見度低于一定值時，節(jié)點控制器便通過Zigbee無線模塊，控制各引導(dǎo)節(jié)點控制器打開誘導(dǎo)燈，引導(dǎo)車輛安全通過團霧區(qū)。誘導(dǎo)燈為黃色，從而具有較強的穿透能力，可布置在高速公路團霧易發(fā)地段的一側(cè)或兩側(cè)，啟動后便以一定的頻率同步閃爍。系統(tǒng)工作時，各引導(dǎo)節(jié)點控制器也將本節(jié)點的車輛定位信息通過Zigbee無線模塊實時傳給節(jié)點控制器，如果團霧區(qū)車輛前后距離過近，節(jié)點控制器便向相應(yīng)的引導(dǎo)節(jié)點控制器發(fā)出指令，通過電喇叭向相關(guān)車輛發(fā)出警示信息。
[0039]引導(dǎo)節(jié)點控制器由單片機、接口電路和驅(qū)動電路組成，用于實現(xiàn)車輛定位、喇叭預(yù)警提示以及車輛引導(dǎo)功能的控制。引導(dǎo)節(jié)點控制器以1m的間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上，與其相連的車輛探測器，利用射頻識別(RFID)技術(shù)對團霧區(qū)相應(yīng)節(jié)點處的車輛進(jìn)行定位，并將車輛定位的信息以串行通信的形式傳給引導(dǎo)節(jié)點控制器。經(jīng)引導(dǎo)節(jié)點控制器計算和分析，若發(fā)現(xiàn)車輛有并行情況或前后距離過近，引導(dǎo)節(jié)點控制器便通過電喇叭進(jìn)行報警，提示前后、左右車輛注意減低車速并保持安全車距。
[0040]利用射頻識別技術(shù)(RFID)檢測霧區(qū)前方的車流量、霧區(qū)內(nèi)車輛的橫向距離以及計算前方剛通過某節(jié)點的車輛與后面跟進(jìn)車輛之間的距離。[0041 ] RFID系統(tǒng)選用902?928MHz工作頻段，并配套無源電子標(biāo)簽，從而具有較遠(yuǎn)的探測距離。RFID系統(tǒng)是利用無源標(biāo)簽反射信號的信號強度(RSSI)來進(jìn)行車輛定位或測距的，系統(tǒng)方形天線通過直角形的立柱布置在高速公路中間車道的上方5m處，安裝時天線的探測平面應(yīng)傾斜一定角度，并正對著迎面而來的車輛。
[0042]前端節(jié)點控制器包括單片機、串行接口電路及Zigbee通信模塊，其布置在團霧區(qū)前方300m處，用于實現(xiàn)車輛的警示、車流量的檢測、以及向高速公路監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)信息和接收控制指令等功能。一旦出現(xiàn)團霧且檢測到的能見度低于一定值，前端節(jié)點控制器便通過可變情報板提醒過往車輛注意減低車速并保持安全車距，同時，在可變限速標(biāo)志板上顯示與當(dāng)前能見度值相對應(yīng)的車輛限速值，能見度越低則限速值越低。此外，前端節(jié)點控制器啟動車流量探測器，通過RFID子系統(tǒng)檢測即將進(jìn)入團霧區(qū)的車流量，并通過GPRS模塊將車流量、能見度值、團霧地點等信息遠(yuǎn)程發(fā)至高速公路監(jiān)控中心。
[0043]整個引導(dǎo)系統(tǒng)的工作可由高速公路監(jiān)控中心遠(yuǎn)程遙控啟動，或通過手機WIFI功能的APP現(xiàn)場控制啟停。
【主權(quán)項】
1.一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，包括前端節(jié)點控制器、可變情報板、限速標(biāo)志板、車流量探測器、節(jié)點控制器、能見度探測控制器、攝像頭、引導(dǎo)節(jié)點控制器、車輛探測器、報警器和誘導(dǎo)燈； 前端節(jié)點控制器，布置在團霧區(qū)前方，用于實現(xiàn)車輛的警示、車流量的檢測、以及向高速公路監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)信息和接收控制指令的功能； 車流量探測器，位于團霧易發(fā)地段前方，用于檢測即將進(jìn)入團霧區(qū)的車流量； 節(jié)點控制器，用于控制采集團霧易發(fā)地段的能見度信息、接收引導(dǎo)節(jié)點控制器的信息并控制引導(dǎo)節(jié)點控制器的工作、將信息上傳至前端節(jié)點控制器并接收前端節(jié)點控制器的指令； 所述能見度探測控制器，用于將攝像頭采集的清晰度處理成能見度信息，并發(fā)送至節(jié)點控制器； 攝像頭安裝在高速公路團霧易發(fā)地段； 引導(dǎo)節(jié)點控制器，間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段，用于實現(xiàn)車輛定位、預(yù)警提示以及車輛引導(dǎo)功能的控制； 所述車輛探測器，間隔布置在高速公路團霧易發(fā)地段，用于檢測車輛的位置及并行行駛車輛的數(shù)量。2.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，所述高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)還包括GPRS模塊，GPRS模塊實現(xiàn)前端節(jié)點控制器與高速公路監(jiān)控中心的通信。3.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，所述前端節(jié)點控制器通過RS485串行通信接口分別與可變情報板、限速標(biāo)志板及車流量探測器相連，通過Zigbee模塊與節(jié)點控制器無線連接。4.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，所述的能見度探測控制器通過Zigbee模塊與節(jié)點控制器無線連接。5.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，所述的節(jié)點控制器通過Zigbee模塊與引導(dǎo)節(jié)點控制器無線相連。6.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，所述引導(dǎo)節(jié)點控制器安裝在道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上。7.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，車流量探測和車輛探測通過RFID系統(tǒng)實現(xiàn)。8.如權(quán)利要求7所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，RFID系統(tǒng)方形天線通過直角形的立柱布置在高速公路中間車道的上方。9.如權(quán)利要求7或8所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，RFID系統(tǒng)選用902?928MHz工作頻段，并配套無源電子標(biāo)簽。10.如權(quán)利要求1所述的高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征是，高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)由高速公路監(jiān)控中心遠(yuǎn)程遙控啟動，或通過手機APP現(xiàn)場控制啟停。
【文檔編號】G08G1/01GK105913662SQ201610436805
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】梁杰, 管志光, 張良智
【申請人】山東交通學(xué)院