CN108399758A - 一种基于压电感应、发电的无信号控制“t”型平面交叉口实时车辆监测警示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明提供了一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示系统。该系统通过压电感应装置感应一方车辆通过，压电装置上的光电门测算车速，并利用压力发电供能，实现无线传输，将即将到达路口的车辆信息显示于信息显示牌以实现警示作用，保证警示信息的准确性，从而使驾驶员做出合理的预判，减少交通事故的发生。

Description

一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉口实时 车辆监测警示系统

技术领域

本发明专利属于道路交通安全领域，具体涉及一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示系统。

背景技术

据中华人民共和国国家统计局不完全统计，2015年全国交通事故总共发生187781起,其中无信号灯交叉路口的交通事故发生率比较高。在车辆通过无信号灯交叉路口的过程中驾驶员对前方的注意力比较集中,难以顾及旁边的车道车辆行驶。尤其在城郊、市区的小街巷、校园及居民小区内、封闭区域出口等地方，常出现无信号控制的T型平面交叉口。无信号控制的T型平面交叉口，由于没有信号灯，缺乏明确的路权分配，驾驶员完全凭借自身判断来决定是否通过，导致这些封闭区域交通事故频发。

这些交叉口目前存在着安全隐患，一是视距不良，二是主干道车速过高，来往车道的车辆在穿越公路时，由于时间过短不足以判断周围交通情况，从而导致交通事故的发生。目前对于此类问题的传统解决方法是采用标志标线来提醒车辆与行人；针对视距不良的交叉口，采用在主干道埋置感应线圈提示次干道的车辆与行人，而对小视距良好的交叉口在次干道上埋置感应线圈提示主干道的车辆。这种方法的不足之处是感应线圈的埋置比较复杂，需要切开路面，如果线圈失效，维修比较麻烦。

基于无信号控制路口的路况检测装置是交通安全领域的重要研究课题，利用激光发射器、摄像机等进行监测技术已经成熟，可以在路口进行车辆检测从而得到路口的车辆信息，例如一种无信号平交路口交通警示系统(专利申请号201620067933.7)，利用摄像机进行路口状况检测，从而通过声光警示器进行警示；201510722702.5的专利一种用于无信号灯的自动交通警示装置，利用红外或者摄像头进行路况检测。但是该系统对于摄像机的要求过高，检测效率低下，且耗能较大，无法进行高效预警。

无信号控制路口的自主提醒装置对于降低该路口的交通事故率有显著作用，合理的信息显示牌能够让驾驶员清楚的掌握小型区域的路况信息。例如申请号为201320766621.1的一种无信号灯交叉路口安全提示装置，利用两对激光发射器与激光接收器进行车速测定，从而反馈到信息显示牌，反馈车辆到达路口的时间，从而提醒过往车辆减速慢行。但是激光发射器的稳定性较差，且太阳能供能有其局限性，简单的警示到达时间没有提前警示减速的作用。

无信号控制的T型平面交叉口，由于没有信号灯，缺乏明确的路权分配，驾驶员完全凭借自身判断来决定是否通过，导致这些封闭区域交通事故频发。例如专利申请号为201510326Ⅱ5.8的专利主干道与次干道无信号灯平交路口车辆安全警示系统，该系统有效的进行路权的管理分配，通过信号检测与警示装置实现。但是该装置关于信息警示的部分模糊，无法得到直观信息，且检测装置的灵敏度较差。

发明内容

本发明提供了一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示装置。该装置通过压电感应装置感应一方车辆通过，压电装置上的光电门测算车速，并利用压力发电供能，实现无线传输。将即将到达路口的车辆信息显示于信息显示牌以实现警示作用。解决了现有无信号交通检测与警示装置的上述不足。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示系统。该系统包括设置于主干道前后排列的装置Ⅰ、装置Ⅱ、设置于次干道的信息显示牌以及控制整个装置的主控制系统，其特征在于，所述装置Ⅰ距离路口75米，装置Ⅱ距离路口50米，次干道的信息显示牌设置在垂直主干道的右侧距路口25米；

所述的传感器Ⅰ用于传递车辆通过装置Ⅰ的信息，传感器Ⅰ与压电感应装置Ⅰ以及压电发电机相连，压电感应装置Ⅰ用于采集通过的车辆信息，再由压电发电机供电进行传感器Ⅰ的信号传递，传感器Ⅰ在信号传递过程中需要进行信号放大，与传感器Ⅰ配套的信号放大处理装置，将传感器Ⅰ产生的微弱信号(微伏级)放大至1-5V之间，供计算机采样处理。传感器Ⅰ通过信号传递与主控制系统相连，传递车辆经过装置Ⅰ处的信息。

所述的传感器Ⅱ用于传递车辆通过装置Ⅱ以及通过车速的信息，传感器Ⅱ与压电感应装置Ⅱ、压电发电机以及光电门相连，压电感应装置Ⅱ用于采集通过的车辆信息，以及光电门记录通过时间，再由压电发电机供电进行传感器Ⅱ的信号传递，传感器Ⅱ在信号传递过程中需要进行信号放大，与传感器Ⅱ配套的信号放大处理装置，将传感器Ⅱ产生的微弱信号(微伏级)放大至1-5V之间，供计算机采样处理。传感器Ⅱ通过信号传递与主控制系统相连，传递车辆经过装置Ⅱ处的信息以及车辆经过光电门的时间。

所述的主控制系统用于接收和发送数据，并且将信息融合，判断车辆通过有无以及车辆所处的位置速度信息；所述的主控制系统包括数据接收与发送系统、信息融合系统、车辆到达时间计算系统，所述的数据接收与发送系统与传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、监视器、操作键盘、信号灯Ⅰ以及信号灯Ⅱ相连，接收传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的信息并发送车辆行驶信息；所述的信息融合系统能够将传感器Ⅰ和传感器Ⅱ传递来的信息相融合；车辆到达时间计算系统通过决策到达时间来提醒过往车辆。

所述的监视器通过与主控制系统相连接，用于监视系统运行情况，当存在系统运行问题时，系统做出提示。

所述的操作键盘通过与主控制系统相连接，用于监视系统操作，并且可以对主控制系统进行参数设置与调整。

所述的指示灯通过与主控制系统相连接，包括信息接收系统，信息显示系统；指示灯的信息接收系统接收来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅰ的信号传递，信息显示系统显示来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅰ的信号传递。指示灯的信息接收系统接收装置Ⅰ处车辆通过情况，显示“前方路口有车辆通过”提醒过往车辆。

所述的指示灯通过与主控制系统相连接，包括信息接收系统，信息显示系统；指示灯的信息接收系统接收来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅱ的信号传递，信息显示系统显示来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅱ的信号传递。指示灯的信息接收系统接收装置Ⅱ处车辆通过情况，显示“预计x秒后到达”提醒过往车辆。

一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示系统的操作使用方法，包括以下步骤：

步骤一：

11)通过压电感应装置收集车辆经过装置Ⅰ(距离路口75米)行驶信息；

12)通过压电感应装置以及光电门收集装置Ⅱ(距离路口50米)行驶信息及预计通过时间；

步骤二、位置确定；具体方法如下：

21)根据压电感应装置收集到的车辆通过装置Ⅰ的信息，判断该车道有车通过，通过无线传输使信息显示牌通电；

22)根据压电感应装置以及光电门收集到的车辆通过装置Ⅱ(距离路口50米)的行驶信息，并经过速度时间处理器处理后，可判断该车到达路口的时间；

步骤三、警示措施；具体方法如下：

31)根据上述由装置收集和处理后的信息，如果有车辆通过装置Ⅰ，则在与之垂直干道右侧(距路口25米)的信息显示牌上显示“前方路口有车辆通过”，提醒过往车辆；

32)根据上述由装置收集和处理后的信息，如果该车辆通过装置Ⅱ，判断该车辆预计到达路口时间，通过信息显示牌显示“预计x秒后到达”，提醒过往车辆；

本发明的有益效果为：

1.本装置利用压电感应装置以及光电门收集路口车辆信息，通过信号处理获得速度和预计到达路口时间等信息，保证装置警示信息的准确性，从而使驾驶员做出合理的预判，减少交通事故的发生；

2.装置Ⅰ，装置Ⅱ采用减速带形式铺设，既提高了压力使用效率，又对经过路口的车辆有减速作用，并且不会对原有路面造成破坏；

3.信息显示牌提供有无车辆通过、预计到达时间的信息，一方面使信息更准确，另一方面降低了事故发生率，并且提高了车辆通行效率；

4.将感应、供电、指示三装置合一，提高一体化效率。可以即插即用，减少安装人力、经济成本等；

5.采用电信号数字处理方法，系统连续处理信号能力强，容错率低，能够在极短的时间内较为准确地将路面信息转化为文字和数据信息供驾驶员参考；

6.便携环保，节约能源，装置有感应储电，自给自足的优点，不需要额外的电力系统维持，环保，节约能源；

7.适用范围广，可应用于盘山公路、有视觉盲区的转弯处以及人流、车流量较大的校园、小区内路口；

8.本装置独立性高，易安装、维修、更换。

附图说明

图1为本发明装置安装位置示意图；

图2为本发明实施例一安装设计示意图；

图3为本发明实施例二安装设计示意图；

图4为本发明装置的主结构框图；

图5为本发明装置的装置Ⅰ结构框图；

图6为本发明装置的装置Ⅱ结构框图；

图7为本发明装置的系统控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

参阅图1-7，一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示系统，该系统包括传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、监视器、主控制系统、操作键盘、信号灯Ⅰ以及信号灯Ⅱ；所述传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、监视器、操作键盘、信号灯Ⅰ以及信号灯Ⅱ均与主控制系统相连。

所述的传感器Ⅰ用于采集车辆行驶信息，并将信息传递给主控制系统；所述的传感器Ⅰ包含在装置Ⅰ中，装置Ⅰ包括压电感应装置Ⅰ、压电发电机、传感器Ⅰ。

所述的传感器Ⅰ可采用信号处理器、无线传输装置来传递车辆通过装置一时的信息，并将信息传递给主控制系统。

所述的传感器Ⅱ用于采集车辆行驶信息，并将信息传递给主控制系统；所述的传感器Ⅱ包含在装置Ⅱ中，装置Ⅱ包括压电感应装置Ⅱ、压电发电机、光电门、传感器Ⅱ。

所述的传感器7可采用信号处理器、无线传输装置来传递车辆通过装置二时的信息以及通过光电门的时间，并将信息传递给主控制系统9

所述的压力感应装置Ⅰ、压力感应装置Ⅱ可采用信号处理器、无线传输装置来采集车辆通过情况的有无。

所述的传感器Ⅰ用于传递车辆通过装置Ⅰ的信息，传感器Ⅰ与压电感应装置Ⅰ以及压电发电机相连，压电感应装置Ⅰ用于采集通过的车辆信息，再由压电发电机供电进行传感器Ⅰ的信号传递，传感器Ⅰ在信号传递过程中需要进行信号放大，与传感器Ⅰ配套的信号放大处理装置，将传感器Ⅰ产生的微弱信号(微伏级)放大至1-5V之间，供计算机采样处理。传感器Ⅰ通过信号传递与主控制系统相连，传递车辆经过装置Ⅰ处的信息。

所述的传感器Ⅱ用于传递车辆通过装置Ⅱ以及通过车速的信息，传感器Ⅱ与压电感应装置Ⅱ、压电发电机以及光电门相连，压电感应装置Ⅱ用于采集通过的车辆信息，以及光电门记录通过时间，再由压电发电机供电进行传感器Ⅱ的信号传递，传感器Ⅱ在信号传递过程中需要进行信号放大，与传感器Ⅱ配套的信号放大处理装置，将传感器Ⅱ产生的微弱信号(微伏级)放大至1-5V之间，供计算机采样处理。传感器Ⅱ通过信号传递与主控制系统相连，传递车辆经过装置二处的信息以及车辆经过光电门的时间

所述的主控制系统用于接收和发送数据，并且将信息融合，判断车辆通过有无以及车辆所处的位置速度信息

所述的主控制系统包括数据接收与发送系统、信息融合系统、车辆到达时间计算系统

所述的主控制系统可采用飞思卡尔S32K作为中央处理器

所述的数据接收与发送系统与传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、监视器、操作键盘、信号灯相连，接收传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的信息并发送车辆行驶信息；所述的信息融合系统能够将传感器Ⅰ和传感器Ⅱ传递来的信息相融合；车辆到达时间计算系统通过决策到达时间来提醒过往车辆。

所述的监视器通过与主控制系统相连接，用于监视系统运行情况。

所述的监视器可采用LCD监视器。

所述的监视器监视，当存在系统运行问题时，系统会做出提示。

所述的操作键盘通过与主控制系统相连接，用于监视系统操作。

所述的操作键盘可以对主控制系统进行参数设置与调整。

所述的指示灯通过与主控制系统相连接，包括信息接收系统，信息显示系统。

所述的指示灯Ⅰ的信息接收系统接收来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅰ的信号传递，信息显示系统显示来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅰ的信号传递。指示灯Ⅰ的信息接收系统接收装置一处车辆通过情况，显示“前方路口有车辆通过”提醒过往车辆。

所述的指示灯Ⅱ通过与主控制系统相连接，包括信息接收系统，信息显示系统；

所述的指示灯Ⅱ的信息接收系统接收来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅱ的信号传递，信息显示系统显示来自主控制系统的信号传递，来自传感器Ⅱ的信号传递。指示灯Ⅱ的信息接收系统接收装置二处车辆通过情况，显示“预计x秒后到达”提醒过往车辆。

一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示系统的操作使用方法，包括以下步骤：

步骤一：

11)通过压电感应装置收集车辆经过装置Ⅰ(距离路口75米)行驶信息；

12)通过压电感应装置以及光电门收集装置Ⅱ(距离路口50米)行驶信息及预计通过时间；

步骤二、位置确定；具体方法如下：

21)根据压电感应装置收集到的车辆通过装置Ⅰ的信息，判断该车道有车通过，通过无线传输使信息显示牌通电；

22)根据压电感应装置以及光电门收集到的车辆通过装置Ⅱ(距离路口50米)的行驶信息，并经过速度时间处理器处理后，可判断该车到达路口的时间；

步骤三、警示措施；具体方法如下：

31)根据上述由装置收集和处理后的信息，如果有车辆通过装置Ⅰ，则在与之垂直干道右侧(距路口25米)的信息显示牌上显示“前方路口有车辆通过”，提醒过往车辆；

32)根据上述由装置收集和处理后的信息，如果该车辆通过装置Ⅱ，判断该车辆预计到达路口时间，通过信息显示牌显示“预计x秒后到达”，提醒过往车辆。

实施例一

参阅图2，主车通过到达装置Ⅰ处，副车通过基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示装置，信息显示牌显示“前方路口有车辆通过”获取主车在该车道的信息，副车减速慢行。

实施例二

参阅图2，主车通过到达装置Ⅱ处，副车通过基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉路口实时车辆监测、警示装置，信息显示牌显示“预计x秒后到达”获取主车在该车道的信息，副车减速慢行。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于压电感应、发电的无信号控制“T”型平面交叉口实时车辆监测警示系统，包括设置于主干道前后排列的装置Ⅰ、装置Ⅱ、设置于次干道的信息显示牌以及控制整个装置的主控制系统，其特征在于，所述装置Ⅰ距离路口75米，装置Ⅱ距离路口50米，次干道的信息显示牌设置在垂直主干道的右侧距路口25米；

所述装置Ⅰ包括压电感应装置Ⅰ、压电发电机和传感器Ⅰ，所述传感器Ⅰ与压电感应装置Ⅰ以及压电发电机相连，压电感应装置Ⅰ采集通过的车辆信息，再由压电发电机供电进行传感器Ⅰ的信号传递，传感器Ⅰ通过信号传递与主控制系统相连，传递车辆经过装置Ⅰ处的信息；

所述装置Ⅱ包括压电感应装置Ⅱ、压电发电机、光电门和传感器Ⅱ，所述的传感器Ⅱ传递车辆通过装置Ⅱ以及通过车速的信息，传感器Ⅱ与压电感应装置Ⅱ、压电发电机以及光电门相连，压电感应装置Ⅱ采集通过的车辆信息，光电门记录通过时间，压电发电机供电进行传感器Ⅱ的信号传递，传感器Ⅱ通过信号传递与主控制系统相连，传递车辆经过装置Ⅱ处的信息以及车辆经过光电门的时间；

所述的主控制系统接收和发送数据，并且将信息融合，判断车辆通过有无以及车辆所处的位置速度信息；所述主控制系统包括数据接收与发送系统、信息融合系统、车辆到达时间计算系统，所述的数据接收与发送系统与传感器Ⅰ、传感器Ⅱ、监视器、操作键盘、信号灯相连，信号灯具有两个分别对应装置Ⅰ、装置Ⅱ，接收传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的信息并发送车辆行驶信息。