CN110111586A - 一种安全车速的提示监控报警系统 - Google Patents

Abstract

一种安全车速的提示监控报警系统，包括用于检测光照强度照度信号采集转换电路，提供时钟信号时钟电路，实现时间的计算与显示；用来手动设置当前的安全车速按键电路，电源电路为整个电路的正常工作提供正常电压；显示电路显示安全车速和时间；系统主控模块汇集所述信息向系统终端发送控制指令，并将结果无线传输至上位机监控；测速模块,进行监测车辆的实时速度；无线传输模块，将测速模块采集的车速数据实时上传至上位机监控；警报模块,接受上传的车速数据并与国家法律规定的相关路段的限制速度相互比较，向系统终端即受控设备发送信息指令并产生警报。本发明具有智能提示安全车速，使得行车更加安全，方便的特点。

Description

一种安全车速的提示监控报警系统

技术领域

本发明涉及安全车速提示及报警技术领域，特别涉及一种安全车速的提示监控报警系统。

背景技术

随着长隧道较广泛的采用，隧道安全问题日益突出，隧道是道路系统中运营环境特殊的路段，对行车安全有着重要影响，而隧道出入口是两种不同运营环境的过渡段，往往成为隧道事故的集中点。其主要原因之一就是隧道出入口驾驶员的视觉存在明暗适应问题。白天，当汽车驶近一个照明亮度相对外部环境低得多的隧道口时，由于人眼来不及适应光线的突然变化，在洞口处有如黑洞穴一样的感觉，称为“黑洞效应”。产生“黑洞效应”时，驾驶员无法看清前方的障碍物甚至短时间内会失去方向感，而在出口处由于洞外亮度很高，出口处如一个白色的大洞，称之为“白洞效应”，这对驾驶员形成强烈的眩光，对前方的车辆只能看到一个很暗的黑影，隧道入口处由于照明过渡不佳，驾驶员在入口处采取强制减速时，总是不能在有效的距离内达到理想的速度，故容易发生追尾或撞固定物等事故。

因此控制隧道入口前一定距离内的运营车速，减少车辆在入口处的制动，是提高隧道运营安全性的有效途径。

目前在高速公路上应用较多的是设置限速标志包括：固定限速标志、可变限速标志、设置震荡标线、错视标志等。也有些地方设置警示灯或雷达测速等警告措施用以降低车速，但都不能达到良好的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一种安全车速的提示监控报警系统，实现了安全车速提示，使得行车更加安全，一定程度上可以减少隧道事故的发生率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种安全车速的提示监控报警系统，包括；

照度信号采集转换电路：设置于隧道入口内外，用于检测隧道入口内外光照度差值。

时钟电路：用来提供时钟信号。

存储模块：用于存储与隧道入口内外光照度差值相对应的适合行车速度；

电源电路：为整个电路的正常工作提供电压。

显示电路：设置于隧道入口前50米，显示安全车速和时间。

系统主控模块：汇集所述照度信号采集转换电路、时钟电路、显示电路的数据，向系统终端发送控制指令，并将结果无线传输至上位机监控。

测速模块：监测车辆的实时速度。

无线传输模块：将测速模块采集的车速数据实时上传至上位机监控。

警报模块：接受上传的车速数据并与国家法律规定的相关路段限制速度相互比较，向系统终端即受控设备发送信息指令并产生警报。

按键电路：主要用来手动设置当前的安全车速，通过对存储模块与系统主控模块中存储的速度进行提取，然后手动进行修正。

所述照度信号采集转换电路，采用的是On9658光电集成传感器，内置双敏感元接收器，可见光范围内高度敏感，采用的模数转换器为ADC12。

所述的时钟电路为DS1302实时时钟芯片，DS1302的引脚与单片机的连接仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。

所述的按键电路，一边接GND，另一边接单片机通用IO引脚。

所述的电源电路，采用的芯片的供电电压包括3.3V与5V，一是通过电源适配器将生活电压转为5V直流电源，二是利用降压芯片AMS1117-3.3将5V的电压转为单片机所需要的3.3V电压。

所述的显示电路，采用LCD1602带背光的液晶显示器，其输入端接5V直流电源，GND端口接地，引脚3与滑动变阻器R9相连。

所述照度信号采集转换电路中，输出端分别并联1个1K欧电阻，控制芯片MSP430F149内部集成了一个12位的模数转换器ADC12，用来代替AD模块，GND端口接地。

所述按键电路中，一端接单片机通用IO引脚，设置了四个按键，分别是自动手动A/H、量程10/1、加速按键、减速按键，分别与P2的低四位连接，另一端接GND。

所述电源电路中，采用5V电源适配器，直接从生活用电的220V交流电通过电源适配器转为5V直流电源，电容C7在其后起整流的作用；采用USB口为系统提供电源，AMS1117是一个正向低压降稳压器，将5V的电压转为单片机所需要的3.3V电压，C2和C5滤掉电流中的低频信号，C4和C6也起滤波作用。

所述测速模块进行摄像取证。

所述无线传输模块中，汇集系统主控模块中无线传感器采集的数据，发送至终端，并接受终端发送的控制指令。

所述警报模块采用的声光报警电路主要由蜂鸣器和三极管9012以及LED灯构成。

本发明的有益效果：

本发明采用光照度传感器通过检测隧道入口内外光照度的差值得出最适合的行车速度，比传统的固定限速标志、设置震荡标线的提示效果更加显著，更加智能化。

该发明采用带背光的LCD1602，与传统标志牌相比较，在夜间也可清楚地看见车速显示。

该系统采用的MSP430F149是一个应用广泛的微处理器，抗干扰能力强，适应温度范围宽，应用技术成熟，超低功耗。

该系统实现了通过无线传输至上位机的远程监控和智能管理，有效避免了有线传输带来的资源浪费，进一步实现了智能化、无线化。

本发明还完善的建立了一套智能监控报警体系，使相关监管部门更加高效的管理。

附图说明

图1为本发明系统硬件结构框图。

图2为本发明系统主控模块电路原理图。

图3为本发明安全车速提示电路的照度信号采集电路图。

图4为本发明安全车速提示电路的模数转换模块原理图。

图5为本发明安全车速提示电路的时钟电路图。

图6为本发明安全车速提示电路的按键电路图。

图7为本发明安全车速提示电路的电源电路图。

图8为本发明安全车速提示电路的显示电路图。

图9为本发明的无线传输模块原理图

图10为本发明的警报模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

图1为本发明一种安全车速提示及报警系统整体结构图，如图1所示，使用MSP430作为主要处理平台，将隧道内外的照度传感器采集的光度信号转化为数字信号，ADC12的转换结果存入指定数组，计算照度对应的电压差，利用照度差与安全车速之间的关系公式，计算出安全车速。

公式如下：

speed(安全车速)＝120-40*sum(照度差对应的电压差)

通过无线传输实现上位机数据的传输和监控报警功能，其主要包括照度信号采集转换电路、时钟电路、按键电路、电源电路、显示电路、系统主控电路、警报电路、测速、无线传输。本发明系统主控模块采用ON9658照度传感器采集照度信号输出电流信号，对电流信号进行处理后送给MSP430F149自带的ADC12模数转换器进行模数转换，并计算出最安全的行车速度，除此外，通过监测计算出车辆的实时速度，通过无线网络上传至上位机，进行有效的监管，同时进行了辅助的时钟设置，使得系统更加完善。

图2为本发明系统主控模块电路原理图，如图2所示，所采用的MSP430系列超低功耗的MSP430F149单片机作为主控芯片，一般包括:单片机、晶振电路、复位电路。

图3为本发明安全车速提示电路的照度信号采集电路图，如图3所示，采用ON9658照度传感器采集照度信号输出电流信号，对电流信号进行处理后送给

MSP430F149自带的ADC12模数转换器进行模数转换。对ADC12进行初始化设置，利用ADC中断服务函数，将ADC12的转换结果存入指定数组，接着计算照度对应的电压差，再利用照度差与安全车速之间的关系公式计算出安全车速。

图4为本发明安全车速提示电路的模数转换模块原理图，如图4所示，选择的控制芯片MSP430F149本身内部就已经集成了一个12位的模数转换器ADC12，完全满足本次设计的要求，所以AD模块由ADC12来完成，MSP430F149内部的ADC12功能很强大，可以有定时器触发模数转换开始，还可和内部的DMA模块共同使用，完成高速的采样转储等高级功能。

图5为本发明安全车速提示电路的时钟电路图，如图5所示，DS1302是通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：

首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器。其次，RST提供了终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中置RST为低电平，则会终止此次数据传送，并且I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

图6为本发明安全车速提示电路的按键电路图，如图6所示，主要设置了四个按键，分别是自动手动A/H、量程10/1、加速按键、减速按键。分别与P2.0的低四位连接。按键按下时，相应的IO口变为低电平。单片机检测低电平来判断是否有按键按下。

按键部分的子程序主要包括按键扫描，按键消抖，按键处理三部分组成。按键扫描部分就是CPU不停扫描按键连接的几个IO口，当有按键按下，相应的IO口会变低电位，再调用相应的按键处理子函数做出响应，按键消抖采用一般常用的延时消抖方法。

图7为本发明安全车速提示电路的电源电路图，如图7所示，所采用的芯片的供电电压既有3.3V，也有5V，所以，对于电源电路的设计也非常重要。系统的供电有两种来源，一是采用5V电源适配器，直接从生活用电的220V交流电通过电源适配器转为5V直流电源，电容C7在其后起整流的作用；另一个是采用USB口为系统提供电源，而核心芯片MSP430F149的最佳电压为3.3V，因此需要降压芯片AMS1117-3.3将5V的电压转为单片机所需要的3.3V电压，其中C2和C5滤掉电流中的低频信号，C4和C6也起滤波作用，滤掉不稳电压和地的干扰。

图8为本发明安全车速提示电路的显示电路图，如图8所示，采用显示部分采用的是带背光的LCD1602，其控制器为HD44780，使用带背光的LCD1602，使得夜间也可以看得见车速显示。

图9为本发明的无线传输模块原理图，如图9所示，采用TI公司的CC2530系列无线通信模块，其需要多个I/O口与终端传感器连接进行数据采集以及对车速的监控，CC2530共有21个I/O接口，其主要功能是充当基本的输入与输出接口或实现外设功能。

图10为本发明的警报模块原理图，如图10所示，声光报警电路主要由蜂鸣器和三极管9012以及LED灯构成，当三极管基极接收到单片机P3.2口传来的低电平信号时，Vb<Ve发射结反偏，Vc近似等于Ve电压，三极管导通，蜂鸣器发出报警信号，同时LED正向偏置导通，发出光亮闪烁信号，提醒有泄漏的发生，以便监管人员及时采取控制措施。

Claims (10)

1.一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，包括；

照度信号采集转换电路：设置于隧道入口内外，用于检测隧道入口内外光照度差值；

时钟电路：用来提供时钟信号；

存储模块：用于存储与隧道入口内外光照度差值相对应的适合行车速度；电源电路：为整个电路的正常工作提供正常电压；

显示电路：设置于隧道入口前50米，显示安全车速和时间；

系统主控模块：汇集所述照度信号采集转换电路、时钟电路、显示电路的数据，向系统终端发送控制指令，并将结果无线传输至上位机监控；

测速模块：监测车辆的实时速度；

无线传输模块：将测速模块采集的车速数据实时上传至上位机监控；

警报模块：接受上传的车速数据并与国家法律规定的相关路段的限制速度相互比较，向系统终端即受控设备发送信息指令并产生警报。

2.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，还包括

按键电路：主要用来手动设置当前的安全车速，通过对存储模块与系统主控模块中存储的速度进行提取，然后手动进行修正。

3.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述照度信号采集转换电路，采用的是On9658光电集成传感器，内置双敏感元接收器，可见光范围内高度敏感，采用的模数转换器为ADC12。

4.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述的时钟电路为DS1302实时时钟芯片，DS1302的引脚与单片机的连接仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，Vcc2为备用电源，外接32.768kHz晶振，为芯片提供计时脉冲。

5.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述的按键电路，一端接单片机通用IO引脚，设置了四个按键，分别是自动手动A/H、量程10/1、加速按键、减速按键，分别与P2的低四位连接，另一端接GND。

6.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述的电源电路，采用的芯片的供电电压包括3.3V与5V，一是通过电源适配器将生活电压转为5V直流电源，二是利用降压芯片AMS1117-3.3将5V的电压转为单片机所需要的3.3V电压。

7.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述的显示电路，采用LCD1602带背光的液晶显示器，其输入端接5V直流电源，GND端口接地，引脚3与滑动变阻器R9相连。

8.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述照度信号采集转换电路中，输出端分别并联1个1K欧电阻，控制芯片MSP430F149内部集成了一个12位的模数转换器ADC12，用来代替AD模块，GND端口接地。

9.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述电源电路中，采用5V电源适配器，直接从生活用电的220V交流电通过电源适配器转为5V直流电源，电容C7在其后起整流的作用；采用USB口为系统提供电源，AMS1117是一个正向低压降稳压器，将5V的电压转为单片机所需要的3.3V电压，C2和C5滤掉电流中的低频信号，C4和C6也起滤波作用。

10.根据权利要求1所述的一种安全车速的提示监控报警系统，其特征在于，所述无线传输模块中，汇集系统主控模块中无线传感器采集的数据，发送至终端，并接受终端发送的控制指令；

所述警报模块采用的声光报警电路主要由蜂鸣器和三极管9012以及LED灯构成。