基本信息
- 項目名稱：
- 基于主動安全的便攜式車輛感應(yīng)系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品由兩個相距一定距離的傳感器，無線數(shù)據(jù)傳輸，編程單片機，預(yù)警器等組成。該裝置有外掛裝置可直接懸掛在道路護欄上，當有車輛駛過時，兩個傳感器會同時接受到回波，判斷有車輛通過，并通過單片機激發(fā)預(yù)警裝置報警，從而提醒裝置后方的人員有前方有車輛通過。該裝置可用于道路施工區(qū)，拋錨車輛的安全預(yù)警，此外，該裝置可與任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠程控制等系統(tǒng)兼容，可以單獨控制道路路燈，柵欄機或鐵卷門等。
- 詳細介紹：
- 1裝置整體結(jié)構(gòu) 為達到預(yù)警和警示的目的，整個裝置由車輛感應(yīng)裝置和預(yù)警系統(tǒng)組成。 感應(yīng)裝置通過兩端一定間距的兩個超聲波傳感器來感應(yīng)失控車輛，該感應(yīng)裝置是一個可折疊可伸縮裝置，它是由兩個對稱的尺寸為18×18×60cm的外層和尺寸為10×10×45cm的里層的可伸縮裝置組成。感應(yīng)裝置的外層分別裝有電源和顯示板，可通過顯示板設(shè)置傳感器可感應(yīng)的有效距離（即最短和最長距離），在顯示板的背面設(shè)有兩個外掛構(gòu)件，方便測試時固定在護欄上。里層上兩邊分別裝了兩個傳感器，里層兩邊還標有刻度，可通過裝置的伸縮調(diào)整兩個探測器間的距離，供感應(yīng)不同車型使用。 預(yù)警系統(tǒng)用來報警，當感應(yīng)裝置判斷有車輛通過時，通過無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送信號給預(yù)警系統(tǒng)，提醒施工作業(yè)人員和車輛維修人員有危險發(fā)生，從而采取措施避險。 3無線數(shù)據(jù)傳輸 當感應(yīng)系統(tǒng)判斷有車輛通過時，單片機會把信號通過無線收發(fā)模塊傳給所控制的裝置（如安全預(yù)警系統(tǒng)，收費站闖卡，門禁系統(tǒng)等）以實現(xiàn)感應(yīng)目的。其傳輸距離理論為1km，實際測驗的傳輸距離在有障礙物的情況下能達到400m。無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂每墒瓜到y(tǒng)不受原設(shè)備電路的限制，并且工程建設(shè)周期短，不需要長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，采用無線傳輸模塊組建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式使設(shè)備在維護方面也更容易實現(xiàn)。 4編程技術(shù)對傳感器控制 因為超聲波傳感器其使用壽命長，耗電量低，經(jīng)濟性好，能適應(yīng)野外長期使用，采用了超聲波傳感器。傳感器放置在感應(yīng)裝置的兩端。通過編程的單片機控制，可實現(xiàn)（1）通過顯示窗口調(diào)制傳感器的感應(yīng)工作區(qū)域，從而實現(xiàn)對多個車道的控制，適應(yīng)不同的工作環(huán)境。（2）控制傳感器的時序性，實現(xiàn)對車輛行駛方向的判斷。 5電源部分 為了實現(xiàn)作品的便攜性，感應(yīng)裝置電源部分采用可充電電池（12v×5400mA）和外接電源兩種可選擇方式對系統(tǒng)供電，可在不同場合使用，且操作簡單。無線預(yù)警部分使用的可充電電池5v×5400mA。電源供電可持續(xù)7天以上 6外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計 裝置的外掛結(jié)構(gòu)是依照波形梁外觀，并通過承重計算后設(shè)計出的一種鋁制鉤形掛件。方便在道路上使用。 裝置采用可伸縮折疊的外觀，方便攜帶，使用方便。 7系統(tǒng)工作原理 當車輛駛?cè)胲囕v感應(yīng)器工作區(qū)域時，會同時阻斷車輛感應(yīng)裝置兩端傳感器發(fā)出的信號，然后信號反射回傳感器，傳感器內(nèi)程序?qū)π盘栠M行判斷后，發(fā)出指令通過單片機向所控制的預(yù)警系統(tǒng)發(fā)送信號，激發(fā)預(yù)警系統(tǒng)。等到危險解除后，可進行感應(yīng)系統(tǒng)的復(fù)位。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 創(chuàng)新點: （1）用固定距離（1.2-2m）的兩個感應(yīng)器同時進行預(yù)警信號的判斷，避免由于人員活動影響到感應(yīng)器而產(chǎn)生的錯誤判斷。 （2）采用編程技術(shù)對感應(yīng)器的感應(yīng)時序進行控制，能防止逆行施工車輛對感應(yīng)器的干擾而產(chǎn)生的錯誤信息。 （3）采用編程技術(shù)調(diào)節(jié)傳感器的感應(yīng)距離，靈敏度，可使裝置適應(yīng)不同的工作環(huán)境。 （4）感應(yīng)器和控制對象可通過無線傳感器同時進入工作狀態(tài)，進行實時的控制。并提高兼容性，縮短工程建設(shè)周期，方便安裝。 （5）感應(yīng)裝置可拉伸可折疊，便于攜帶，安裝簡易。 （6）成本低，便于推廣?？膳c任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠程控制等系統(tǒng)兼容，亦可以單獨控制道路路燈。其中家用小汽車預(yù)警和道路施工區(qū)的預(yù)警已得到了實際檢驗。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）采用雙傳感器同時檢測車輛 （2）利用無線技術(shù)進行信號的收發(fā) （3）對單片機進行編程實現(xiàn)可控方向 （4）對單片機進行編程控制檢測有效范圍 （5）伸縮折疊外觀，外掛設(shè)備 主要技術(shù)指標： ? 超聲波感應(yīng)器測量范圍：10cm-5m ? 兩超聲波間距離：1.2-2m ? 測量周期：>= 30ms ? 有效率：95% ? 無線傳輸距離：>=500m ? 電源電壓：車輛感應(yīng)裝置采用可充電電池（12v×5400mA），也可外接電源。預(yù)警系統(tǒng)：可充電電池5v×5400mA ? 外觀：可伸縮，外層：18×18×60cm，里層：10×10×45cm ? 最高測速：200km/h
科學性、先進性
- 現(xiàn)今的車輛感應(yīng)裝置，但都存在缺點，采用超聲波的原因是其使用壽命長，耗電量低，經(jīng)濟性好，能適應(yīng)野外長期使用，采用了雙超聲波傳感器無線通訊的車輛感應(yīng)裝置。 系統(tǒng)主要功能： （1） 單片機編有程序可以調(diào)節(jié)傳感器的感應(yīng)距離，靈敏度和傳感器的感應(yīng)時序，便于適應(yīng)不同的工作環(huán)境和實現(xiàn)對車輛行駛方向的判斷。 （2） 通過規(guī)定間距的雙傳感器直接感應(yīng)被測車輛，當汽車沿規(guī)定方向在傳感器感應(yīng)區(qū)時傳感器接收車輛反射回波判斷有車輛通過。 （3） 通過無線傳感傳輸數(shù)據(jù)，當單片機判斷有車輛通過時，通過無線收發(fā)模塊將信號傳遞給控制對象，從而實現(xiàn)對控制對象的控制。 （4） 方便安裝和使用，設(shè)計有簡易的固定裝置和可伸縮功能，可直接固定在路測護欄上并方便攜帶。 由以上功能和現(xiàn)有車輛感應(yīng)系統(tǒng)對比，本課題組的基于主動安全的便攜式車輛感應(yīng)系統(tǒng)具有經(jīng)濟便攜，有效率高的特點，并填補了國內(nèi)在主動防御體系上的空白。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2011年4月獲長安大學第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽特等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與公路部門進行詳細的產(chǎn)品可行性研究，與專門公司合作生產(chǎn)開發(fā)產(chǎn)品。
作品可展示的形式
- ?實物、產(chǎn)品 ?模型 ?現(xiàn)場演示 ?圖片 ?錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明:把裝置懸掛和部在路側(cè)波形梁上，當車輛進入車輛感應(yīng)器的工作區(qū)域時，會同時碰觸超聲波發(fā)出的信號，就形成一次有效的信號生成，單片機判斷有車輛通過，單片機再把信號通過無線收發(fā)模塊傳給所控制的裝置以實現(xiàn)控制目的 。 技術(shù)特點和優(yōu)勢：采用雙傳感器，無線數(shù)據(jù)傳輸，本裝置可與任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠程控制等系統(tǒng)兼容，具有主動預(yù)警的功能，相對被動的警告標志，能顯著地減少交通事故的發(fā)生，改善交通環(huán)境。通過與國內(nèi)外產(chǎn)品對比，本、系統(tǒng)具有經(jīng)濟便攜，有效率高的特點，并填補了國內(nèi)在主動防御體系上的空白。 適應(yīng)范圍和推廣前景： 目前可應(yīng)用于道路施工區(qū)，故障車輛的的安全預(yù)警但其通過程序擴展可與任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠程控制等系統(tǒng)兼容，如門禁系統(tǒng)，收費站闖卡系統(tǒng)，停車場計數(shù)等。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測:本系統(tǒng)價格為1450元，在國內(nèi)市場還沒有同類產(chǎn)品，而國外一套同類產(chǎn)品SonoBlaster !?高達24000元。該裝置可填補國內(nèi)該類產(chǎn)品市場空白，并且極大的提高施工現(xiàn)場安全性。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)外現(xiàn)有的車輛感應(yīng)系統(tǒng)依據(jù)基本技術(shù)原理可分為電磁感應(yīng)式、電接觸式、光電式、紅外線式、超聲波式、激光式等多種類型。 國內(nèi)的車輛感應(yīng)系統(tǒng)主要用于檢測車型、停車場車輛數(shù)字感應(yīng)、停車場車輛進出系統(tǒng)、車輛位置感應(yīng)、車輛感應(yīng)收費系統(tǒng)、汽車防盜等方面。（例如大量應(yīng)用于檢測道路上的車輛異常行為的視頻檢測系統(tǒng)主要應(yīng)用在交通流較大的城市主干道，且主要起監(jiān)控作用，主動安全預(yù)警性不足）沒有一種車輛檢測系統(tǒng)專門通過檢測車輛起到保護人身安全的目的，及通過檢測車輛控制路燈開關(guān)以達到減少交通事故又節(jié)能減排目的，所以在主動安全這一領(lǐng)域還沒有一套完善的車輛感應(yīng)安全系統(tǒng)。 且各種車輛檢測技術(shù)分別存在以下缺點： （1）感應(yīng)線圈檢測器在安裝過程對可靠性和壽命影響很大；修理或安裝需中斷交通；影響路面壽命；易被重型車輛、路面修理等損壞。 （2）微波檢測器主要檢測車的速度，并且由于多普勒原理的方向性，系統(tǒng)安裝難度較大 （3）視頻檢測器受天氣影響和振動影響較大，在雨、雪、霧等惡劣氣候下檢測精度降低；采購費用較高；檢測精度的穩(wěn)定性不好，長期使用后，安裝支架的晃動會使攝像機位置偏移，攝像機鏡頭表面的積塵會使圖像質(zhì)量變差；安裝維護不方便。 （4）其他的車輛檢測器智能性較強，價格昂貴。處理和分析所研究的主要內(nèi)容包括交通場景分析和交通，并不適用于簡單的感應(yīng)車輛。 針對車輛感應(yīng)器應(yīng)用于安全預(yù)警和節(jié)能減排這一方面，國外予以高度重視，有用于道路施工區(qū)主動安全系統(tǒng)，但是系統(tǒng)組成復(fù)雜采用多種聲光電的裝置，成本較高，而且時有誤報發(fā)生。如SonoBlaster !?（美國2010在道路施工區(qū)使用的車輛侵入報警系統(tǒng)）在新澤西交通部2010年9月的有效性最終調(diào)查報告中的調(diào)研結(jié)論為：①安裝復(fù)雜，程序調(diào)整不穩(wěn)定。②人員的碰撞會產(chǎn)生誤報。③儲存和可攜帶性差。 綜上所述，隨著我國對交通安全和可持續(xù)發(fā)展的重視，研發(fā)一種適合我國國情的簡單方便經(jīng)濟和精準度高的車輛感應(yīng)系統(tǒng)以達到安全預(yù)警和節(jié)能減排目的是十分必要和迫切的。
