CN104637247A - 高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统，特征是：包括防水铝盒、系统驱动电路板、电容式泥位传感器、红外前向散射式能见度传感器、第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器，在防水铝盒的壳腔内放置有系统驱动电路板；在距隧道口300米处固定有第1LED报警显示屏和第1语音报警器，在距高速公路隧道的另一端隧道口300米处固定有第2LED报警显示屏和的第2语音报警器。本发明不仅能够在能见度良好的环境条件下在隧道口被泥石流或山体滑坡堵塞时对车辆进行报警，还能在低能见度天气的环境条件下在隧道口被泥石流或滑坡堵塞时对车辆进行报警，避免撞入堵塞的隧道口。

Description

高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统

技术领域

本发明涉及报警设备，尤其是涉及一种高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统。

背景技术

由于高速公路的快速发展，高速公路需要截弯取直，将漫长的盘山公路改成直接穿越山体的隧道，这样不但节省行车时间，降低油耗，而且安全性也大为提高，所以修建的隧道越来越多。然而，隧道的存在又面临着很多潜在的灾害，再加上近几年气候的反常，时常出现大雨、大雾、雾霾等低能见度天气的情况，而且隧道一般处于山体下，由于隧道的建设造成山体结构的损伤，再加上山体因大雨的长年冲刷而容易造成泥石流、山体滑坡灾害的发生，而使得山体泥土堵塞隧道洞口，在能见度良好时人能看清隧道洞口被堵塞，但也存在司机没注意前方隧道口被堵塞，导致到隧道口时才急忙刹车而造成连环追尾事故的发生，然而在大雾、大雨、雾霾等低能见度的天气条件下，即使开着车灯也很容易出现人眼看不清入口被堵塞的情况，更容易造成重大交通事故，而且在该隧道口被堵塞时，在隧道另一头的隧道口仍有车辆要进入隧道，进入时由于隧道内的光线本来就不好，再加上堵塞和能见度低的天气条件下，那更无法看清隧道口是否被堵塞，所以也容易导致交通事故，严重时还会导致连环车撞，造成重大的人身损失和经济损失。

现有技术中存在检测泥石流报警的技术，但是在高速公路隧道口并不存在任何对泥石流、山体滑坡的报警装置，更不存在低能见度情况下对高速公路隧道口泥石流、山体滑坡的报警装置。由于高速公路在国民经济发展中的地位日趋重要，因此，急需引入一种既能在能见度良好的情况下隧道口被泥石流或山体滑坡堵塞时对来往车辆进行报警、又能在低能见度天气的环境条件下隧道口被泥石流或山体滑坡堵塞时对来往车辆进行报警的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统，特征是：包括可拆卸的防水铝盒、系统驱动电路板、电容式泥位传感器、红外前向散射式能见度传感器、第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器，可拆卸的防水铝盒固定在距高速公路隧道的隧道口50米处的高速公路中间隔离带处，防水铝盒由防水铝盒壳体和防水铝盒顶盖构成，在防水铝盒的壳 腔内放置有系统驱动电路板；电容式泥位传感器固定在隧道口路旁，在距隧道口50米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有红外前向散射式能见度传感器，在距隧道口300米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有设置好了报警显示字内容的第1LED报警显示屏和设置好了报警语音内容的第1语音报警器，在距高速公路隧道的另一端隧道口300米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有设置好了报警显示字内容的第2LED报警显示屏和设置好了报警语音内容的第2语音报警器；在系统驱动电路板上安装有12V稳压源电路、泥位检测驱动电路、能见度检测驱动电路、LED报警显示屏驱动电路和语音报警驱动电路，电容式泥位传感器、红外前向散射式能见度传感器、第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器均通过导线与系统驱动电路板连接。

前向散射式能见度传感器由红外发射装置和红外接收装置组成。

本发明包括防水铝盒、系统驱动电路板、电容式泥位传感器、红外前向散射式能见度传感器、第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器，电容式泥位传感器用于检测高速公路隧道口泥石流、滑坡发生的泥位情况。在高速公路的左右两端的隧道口各安装有一套本发明。

电容式泥位传感器固定在隧道口路旁，这样便于更真实、可靠地检测出高速公路隧道口泥石流、山体滑坡，以便及时报警；红外前向散射式能见度传感器在距隧道口50米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上，这样设置的理由是：1、距离高速公路隧道口50米可以防止隧道口处的山体滑坡或泥石流对该传感器的破坏；2、固定在高处是防止红外发射装置和红外接收装置被道路上飞散的碎石、灰尘等的破坏及污染，导致该传感器的寿命不长或破坏该传感器的精度而影响本发明系统的工作；第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器设在距隧道口300米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上，这样设置的理由是：1、距隧道口300米可以防止隧道口泥石流、山体滑坡对其的破坏；2、可以做到对车辆提前及时报警，防止交通事故的发生。

本发明用于高速公路隧道口的泥石流、山体滑坡的报警，它不仅能够在能见度良好的环境条件下在隧道口被泥石流或山体滑坡堵塞时对车辆进行报警，还能在低能见度天气的环境条件下在隧道口被泥石流或滑坡堵塞时对车辆进行报警，而且本发明不仅能在隧道口被堵塞时及时对司机进行报警，避免撞入堵塞的隧道口，还能提醒隧道另一头的隧道口外的司机不要进入隧道，所以本发明对于高速公路隧道口的行车安全有很大的实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。             

一种高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统，包括防水铝盒1、系统驱动电路板4、电容式泥位传感器5、红外前向散射式能见度传感器7、第1LED报警显示屏10、第1语音报警器11、第2LED报警显示屏12和第2语音报警器13，可拆卸的防水铝盒1固定在距高速公路隧道14的隧道口50米处的高速公路中间隔离带15处，防水铝盒1由防水铝盒壳体2和防水铝盒顶盖3构成，在防水铝盒1的壳腔内放置有系统驱动电路板4；电容式泥位传感器5固定在隧道口路旁，在距隧道口50米处的高速公路中间隔离带15的支撑钢杆6上固定有红外前向散射式能见度传感器7，在距隧道口300米处的高速公路中间隔离带15的支撑钢杆上固定有设置好了报警显示字内容的第1LED报警显示屏10和设置好了报警语音内容的第1语音报警器11，在距高速公路隧道14的另一端隧道口300米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有设置好了报警显示字内容的第2LED报警显示屏12和设置好了报警语音内容的第2语音报警器13；在系统驱动电路板4上安装有12V稳压源电路、泥位检测驱动电路、能见度检测驱动电路、LED报警显示屏驱动电路和语音报警驱动电路，电容式泥位传感器5、红外前向散射式能见度传感器7、第1LED报警显示屏10、第1语音报警器11、第2LED报警显示屏12和第2语音报警器13均通过导线与系统驱动电路板4连接。散射式能见度传感器7由红外发射装置8和红外接收装置9组成。

12V稳压源电路由降压变压器T、整流桥VD1-VD4、集成稳压电路IC1、第1-4电容C1-C4组成，第1电容C1、第3电容C3为极性电容，第2电容C2、第4电容C4为偏置电容。220V市电经降压变压器T降压、整流桥VD1-VD4整流、集成稳压电路IC1稳压、第1电容C1、第3电容C3滤波后输出电源Vcc：+12V，给泥位检测驱动电路、能见度检测驱动电路、LED报警显示屏驱动电路和语音报警驱动电路供电。第1电容C1、第2电容C2并联，第3电容C3与第4电容C4并联。

泥位检测驱动电路由电容式泥位传感器5、第1运算放大器U1、第1三极管Q1、第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3、第4继电器J4、第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第1可调电阻RW1组成，电容式泥位传感器5的电源端接电源Vcc，电容式泥位传感器5的接地端接地，电容式泥位传感器5的输出端接第2运算放大器U2的正输入端，第1电阻R1并联在电容式泥位传感器5的输出端和地之间，第2电阻R2的一端接电源Vcc，第2电阻R2的另一端与第1可调电阻RW1串联后接地构成分压电路，通过第1可调电阻RW1可调节第1可调电阻RW1所分的电压，第1可调电阻RW1的高电位端接第1运算放大器U1的负输入端，第1运算放大器U1的正输入端、负输入端的电位比较决定第1运算放大器U1的输出端电平的高低，第1运算放大器U1的输出端接第1三极管Q1的基极，第1三极管Q1的集电极与第1继电器J1的线圈、第2继电器J2的线圈串联后接电源Vcc,第1三极管Q1的发射极与第3继电器J3的线圈、第4继电器J4的线圈、第3电阻R3串联后接地；

能见度检测驱动电路由红外前向散射式能见度传感器7、第2运算放大器U2、第2三极管Q2、第5继电器J5、第6继电器J6、第4电阻R4、第5电阻R5、第2可调电阻RW2组成，红外前向散射式能见度传感器7的电源端接电源Vcc，红外前向散射式能见度传感器7的接地端接地，红外前向散射式能见度传感器7的输出端接第2运算放大器U2的正输入端，第4电阻R4的一端接电源Vcc，第4电阻R4的另一端与第2可调电阻RW2串联后接地构成分压电路，通过第2可调电阻RW2可调节第2可调电阻RW2所分的电压，第2可调电阻RW2的高电位端接第2运算放大器U2的负输入端，第2运算放大器U2的正输入端、负输入端的电位比较决定第2运算放大器U2的输出端电平的高低，第2运算放大器U2的输出端接第2三极管Q2的基极，第2三极管Q2的集电极与第5继电器J5的线圈串联后接电源Vcc，第2三极管Q2的发射极与第6继电器J6的线圈、第5电阻R5串联后接地；

LED报警显示屏驱动电路由第1LED报警显示屏10、第1继电器J1的常开触点JK1、第2LED报警显示屏12、第2继电器J2的常开触点JK2组成，第1LED报警显示屏10与第1继电器J1的常开触点串联后与220VAC并联，第2LED报警显示屏12与第2继电器J2的常开触点串联后与220VAC电源两端并联；

语音报警驱动电路由第1语音报警器11、第3继电器J3的常开触点JK3、第5继电器J5的常开触点JK5、第6电阻R6、第2语音报警器13、第4继电器J4的常开触点JK4、第6继电器J6的常开触点JK6、第7电阻R7组成，第1语音报警器11与第3继电器J3的常开触点JK3、第4继电器J4的常开触点JK4、R6串联后共同并联在电源Vcc两端，第2语音报警器13与第4继电器J4的常开触点JK4、第6继电器J6的常开触点JK6、R7串联后共同并联在电源Vcc两端。

工作原理：

本发明利用的是市电220V供电，驱动第1LED报警显示屏10和第2LED报警显示屏12，并通过把220VAC稳压为12V稳压电源Vcc给泥位检测驱动电路、能见度检测驱动电路、LED报警显示屏驱动电路和语音报警驱动电路供电。

1、系统工作时，泥位检测驱动电路驱动电容式泥位传感器5检测隧道口的泥位情况，判断是否有泥石流或滑坡发生而堵塞隧道口。当无泥位或泥位较低时，导致电容式泥位传感器5检测到的泥位低于所设置的泥位阈值，电容式泥位传感器5的输出端输出电流较小，该输出电流通过第1电阻R1后给第1运算放大器U1正输入端的电位较低，导致第1运算放大器U1的正输入端的电位比负输入端的电位低，从而第1运算放大器U1的输出端输出低电平，第1三极管Q1截止，导致第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3和第4继电器J4的常开触点JK1、JK2、JK3、JK4断开。当检测到泥位到了一定的高度，并且导致电容式泥位检测传感器5检测到的泥位高于所设置的泥位阈值时，此时判断高速公路隧道口被泥石堵塞，电容式泥位检测传感器5的输出端输出电流较大，该输出电流通过第1电阻R1后给第1运算放大器U1正输入端的电位较高，导致第1运算放大器U1的正输入端的电位比负输入端的电位高，从而第1运算放大器U1的输出端输出高电平，第1三极管Q1导通，第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3和第4继电器J4的常开触点JK1、JK2、JK3、JK4闭合。此时距离被堵塞的隧道口300米处的第1LED报警显示屏10的报警工作启动，显示报警文字内容，提醒车辆不要开往隧道，避免紧急刹车造成交通事故或直接撞至被堵塞的隧道口而造成交通事故，同时距隧道另一头的隧道口300米处的第2LED报警显示屏10的报警工作也启动，显示报警文字内容，提醒车辆不要进入隧道，以防止进入隧道出不去而撞向堵塞的隧道口。

2、与此同时，能见度检测驱动电路驱动红外前向散射式能见度传感器7检测能见度情况，当能见度较高时，导致红外前向散射式能见度传感器7检测到的能见度值低于所设置的能见度阈值，红外前向散射式能见度传感器7的输出端输出低电平，第2运算放大器U2的正输入端的电位比负输入端的电位低，从而第2运算放大器U2的输出端输出低电平，第2三极管Q2截止，导致第5继电器J5的常开触点JK5、第6继电器的常开触点JK6断开。当检测到能见度值较低时，并且导致红外前向散射式能见度传感器7检测到的能见度值低于所设置的能见度阈值，红外前向散射式能见度传感器7的输出端输出高电平，第2运算放大器U2的正输入端的电位比负输入端的电位高，从而导致第2运算放大器U2的输出端输出高电平，第2三极管Q2导通，第5继电器J5的常开触点JK5、第6继电器J6的常开触点JK6闭合。

根据1、2所述可知:

A、当能见度良好且高速公路隧道口不发生泥石流灾害时，由于常开触点JK1、JK2、JK3、JK4、JK5、JK6全都断开，本发明不执行任何报警工作；

B、当能见度较低但隧道口没发生泥石流、山体滑坡灾害时，常开触点JK5、JK6闭合，但是由于没发生泥石流、滑坡灾害，常开触点JK3和JK4断开，所以此时第1语音报警器11和第2语音报警器13不进行报警工作，当然由于此时隧道口没有泥石流、山体滑坡灾害发生也是常开触点JK1和JK2断开，所以第1LED报警显示屏10和第2LED报警显示屏12也不进行报警工作，所以在能见度较低但隧道口无泥石流、山体滑坡灾害发生时，本发明不执行任何报警工作；

C、当能见度良好时，高速公路隧道口因发生泥石流或山体滑坡灾害而被堵塞时，J常开触点K1、JK2闭合，第1LED报警显示屏10和第2LED报警显示屏12开始报警工作，分别对要进入被堵塞的隧道口的车辆和要进入隧道另一头的隧道口的车辆进行报警，此时常开触点JK3、JK4也闭合了，但是由于能见度较高，常开触点JK5、JK6断开，第1语音报警器11和第2语音报警器13不进行报警工作，所以在能见度良好但高速公路隧道口有泥石流或山体滑坡灾害发生时，本发明只执行显示屏报警装置报警工作；

D、当能见度较低而且高速公路隧道口因发生泥石流或山体滑坡灾害而被堵塞时，此时常开触点JK1、JK2、JK3、JK4、JK5、JK6全部闭合，第1LED报警显示屏10和第2LED报警显示屏12、第1语音报警器11和第2语音报警器13全部执行报警工作，可更有效及时地在低能见度天气下提醒司机隧道口被堵塞，防止严重交通事故的发生，所以在能见度较低而且高速公路隧道口因发生泥石流或山体滑坡灾害而被堵塞时，本发明既执行LED报警显示屏的报警工作，又执行语音报警装置的报警工作。

第1LED报警显示屏10和第2LED报警显示屏12使用的是常用的公路LED报警显示屏，供电电压为市电交流220V；红外前向散射式能见度传感器7采用Model 6000型的能见度传感器，12VDC供电，输出模式为模拟电压输出模式；电容式泥位传感器5采用的是工业泥位传感器，供电电压为12VDC-28VDC,本发明提供12VDC供电，其输出是电流型，输出电流4mA-20mA，泥位与输出电流大小成正比例；语音报警装置采用常用语音报警装置，其供电电压为12VDC。

Claims (3)

1.一种高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统，其特征在于：包括防水铝盒、系统驱动电路板、电容式泥位传感器、红外前向散射式能见度传感器、第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器，可拆卸的防水铝盒固定在距高速公路隧道的隧道口50米处的高速公路中间隔离带处，防水铝盒由防水铝盒壳体和防水铝盒顶盖构成，在防水铝盒的壳腔内放置有系统驱动电路板；电容式泥位传感器固定在隧道口路旁，在距隧道口50米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有红外前向散射式能见度传感器，在距隧道口300米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有置好了报警显示字内容的第1LED报警显示屏和设置好了报警语音内容的第1语音报警器，在距高速公路隧道的另一端隧道口300米处的高速公路中间隔离带的支撑钢杆上固定有置好了报警显示字内容的第2LED报警显示屏和设置好了报警语音内容的第2语音报警器；在系统驱动电路板上安装有12V稳压源电路、泥位检测驱动电路、能见度检测驱动电路、LED报警显示屏驱动电路和语音报警驱动电路，电容式泥位传感器、红外前向散射式能见度传感器、第1LED报警显示屏、第1语音报警器、第2LED报警显示屏和第2语音报警器均通过导线与系统驱动电路板连接；

散射式能见度传感器由红外发射装置和红外接收装置组成。

2.根据权利要求1所述的高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统，其特征在于：前向散射式能见度传感器7由红外发射装置8和红外接收装置9组成。

3.根据权利要求1所述的高速公路隧道口泥石流、山体滑坡报警系统，其特征在于：12V稳压源电路由降压变压器T、整流桥VD1-VD4、集成稳压电路IC1、第1-4电容C1-C4组成，第1电容C1、第3电容C3为极性电容，第2电容C2、第4电容C4为偏置电容；220V市电经降压变压器T降压、整流桥VD1-VD4整流、集成稳压电路IC1稳压、第1电容C1、第3电容C3滤波后输出电源Vcc：+12V，给泥位检测驱动电路、能见度检测驱动电路、LED报警显示屏驱动电路和语音报警驱动电路供电；第1电容C1、第2电容C2并联，第3电容C3与第4电容C4并联；

泥位检测驱动电路由电容式泥位传感器5、第1运算放大器U1、第1三极管Q1、第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3、第4继电器J4、第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第1可调电阻RW1组成，电容式泥位传感器5的电源端接电源Vcc，电容式泥位传感器5的接地端接地，电容式泥位传感器5的输出端接第2运算放大器U2的正输入端，第1电阻R1并联在电容式泥位传感器5的输出端和地之间，第2电阻R2的一端接电源Vcc，第2电阻R2的另一端与第1可调电阻RW1串联后接地构成分压电路，通过第1可调电阻RW1可调节第1可调电阻RW1所分的电压，第1可调电阻RW1的高电位端接第1运算放大器U1的负输入端，第1运算放大器U1的正输入端、负输入端的电位比较决定第1运算放大器U1的输出端电平的高低，第1运算放大器U1的输出端接第1三极管Q1的基极，第1三极管Q1的集电极与第1继电器J1的线圈、第2继电器J2的线圈串联后接电源Vcc,第1三极管Q1的发射极与第3继电器J3的线圈、第4继电器J4的线圈、第3电阻R3串联后接地；

能见度检测驱动电路由红外前向散射式能见度传感器7、第2运算放大器U2、第2三极管Q2、第5继电器J5、第6继电器J6、第4电阻R4、第5电阻R5、第2可调电阻RW2组成，红外前向散射式能见度传感器7的电源端接电源Vcc，红外前向散射式能见度传感器7的接地端接地，红外前向散射式能见度传感器7的输出端接第2运算放大器U2的正输入端，第4电阻R4的一端接电源Vcc，第4电阻R4的另一端与第2可调电阻RW2串联后接地构成分压电路，通过第2可调电阻RW2可调节第2可调电阻RW2所分的电压，第2可调电阻RW2的高电位端接第2运算放大器U2的负输入端，第2运算放大器U2的正输入端、负输入端的电位比较决定第2运算放大器U2的输出端电平的高低，第2运算放大器U2的输出端接第2三极管Q2的基极，第2三极管Q2的集电极与第5继电器J5的线圈串联后接电源Vcc，第2三极管Q2的发射极与第6继电器J6的线圈、第5电阻R5串联后接地；

LED报警显示屏驱动电路由第1LED报警显示屏10、第1继电器J1的常开触点JK1、第2LED报警显示屏12、第2继电器J2的常开触点JK2组成，第1LED报警显示屏10与第1继电器J1的常开触点串联后与220VAC并联，第2LED报警显示屏12与第2继电器J2的常开触点串联后与220VAC电源两端并联；

语音报警驱动电路由第1语音报警器11、第3继电器J3的常开触点JK3、第5继电器J5的常开触点JK5、第6电阻R6、第2语音报警器13、第4继电器J4的常开触点JK4、第6继电器J6的常开触点JK6、第7电阻R7组成，第1语音报警器11与第3继电器J3的常开触点JK3、第4继电器J4的常开触点JK4、R6串联后共同并联在电源Vcc两端，第2语音报警器13与第4继电器J4的常开触点JK4、第6继电器J6的常开触点JK6、R7串联后共同并联在电源Vcc两端。