CN111402607A - 一种高速照明、预警系统及其控制方法 - Google Patents

一种高速照明、预警系统及其控制方法 Download PDF

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CN111402607A CN202010277071.1A CN202010277071A CN111402607A CN 111402607 A CN111402607 A CN 111402607A CN 202010277071 A CN202010277071 A CN 202010277071A CN 111402607 A CN111402607 A CN 111402607A
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Abstract

本发明公开了一种高速照明、预警系统及其控制方法，总控制器通过信号传输模块与发射单元微控制器信号连接，控制发射单元微控制器发射信号，所述的信号发射单元通过发射单元微控制器控制发射一定频率的光信号；所述的信号接收单元接收信号发射单元发出的光信号，并将接收到的光信号信息通过接收单元微控制器发送给总控制器；总控制器再通过接收到的反馈信号判断高速公路上是否有行驶车辆，以及行驶车辆的车速；再根据车辆行驶状态发出控制警示灯亮或灭的信号至发射单元微控制器和接收单元微控制器，通过发射单元微控制器和接收单元微控制器控制警示灯的亮灭。

Description

一种高速照明、预警系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及交通照明、预警技术领域，具体涉及一种高速照明、预警系统及其控制方法。
背景技术
高速公路能适应120千米/小时或者更高的速度（一般为120千米/小时），路面有4个（包括）以上车道的宽度。中间设置分隔带，采用沥青混凝土或水泥混凝土高级路面，设有齐全的标志、标线、信号装置；禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路采用立体交叉、行人跨线桥或地道通过。
高速公路的地区跨度大，距离长，为其配备夜间照明功能的实际操作困难大，且设备维护也较为很困难。若是加装常规路灯，成本很高，耗资巨大；当高速公路通行车辆相对较少的时候，常规路灯也会造成能源浪费。考虑到这些因素，我国高速公路除了极少数线路外都未设置撞名装置，这使得高速公路夜间行车存在一定的安全隐患，特别是转弯路口或者路况不好的位置，没有照明装置是很不安全的。
发明内容
针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种高速照明、预警系统及其控制方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高速照明、预警系统及其控制方法，包括多个安装于高速公路两侧护栏上或护栏旁边的信号发射单元和信号接收单元，所述的信号发射单元和信号接收单元对应设置；所述的信号发射单元内设置有发射单元微控制器，所述的信号接收单元内设置有接收单元微控制器；所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器分别连接有光敏电阻、紧急按钮和多个警示灯；所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器通过信号传输模块与总控制器信号连接；
所述的总控制器通过信号传输模块与发射单元微控制器信号连接，控制发射单元微控制器发射信号，所述的信号发射单元通过发射单元微控制器控制发射一定频率的光信号；所述的信号接收单元接收信号发射单元发出的光信号，并将接收到的光信号信息通过接收单元微控制器发送给总控制器；总控制器再通过接收到的反馈信号判断高速公路上是否有行驶车辆，以及行驶车辆的车速是否超出限速范围；再根据车辆行驶状态发出控制警示灯亮或灭的信号至发射单元微控制器和接收单元微控制器，通过发射单元微控制器和接收单元微控制器控制警示灯的亮灭。
进一步的，所述的多组信号信号接收单元和信号发射单元相对安装，成对出现，信号接收单元可以识别对面信号发射单元发出的信号；所述的多组信号接收单元安装在同一侧的护栏上或护栏旁边，多组信号发射单元安装在与信号接收单元相对应位置的另一侧护栏上或护栏旁边；或者，所述的多组信号接收单元交替安装在高速公路两侧的护栏上或护栏旁边，所述的多组信号发射单元安装在与信号接收单元相对应位置的另一侧护栏上或护栏旁边。
进一步的，所述信号发射单元发出的信号为光信号，所述的总控制器根据光信号的通断判断是否有车通过，并通过光信号断开的次数或时间单元计算通过车辆的车速。
进一步的，所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器所连接的信号传输模块，其采用的是GSM模块，在发送信号的同时可以进行定位。
进一步的，所述的紧急按钮包括求救信号按钮和打卡按钮；所述的信号发射单元和信号接收单元间隔一定的距离安装一组，在每一组的信号发射单元和信号接收单元上均安装有求救信号按钮；所述的打卡按钮根据需求在规定位置处的信号发射单元或信号接收单元上安装打卡按钮，用于巡检人员和公路保养人员打卡使用。
进一步的，所述的警示灯采用红、黄、绿三种颜色，安装在高速公路两侧的护栏上或者护栏旁边，分别通过导线与信号发射单元或信号接收单元连接，红灯、黄灯和绿灯之间间隔一定的距离排列。
进一步的，所述的总控制器判断为夜间行车时，控制绿灯亮；总控制器判断为雾霾天气时，控制黄灯亮；总控制器判断为车速为非正常行驶时，控制红灯亮。
进一步的，所述的总控制器信号连接有显示器，所述的显示器安装在高速公路的两侧，或安装在高速公路的上方；所述的显示器在高速上间隔5-10km安装一个，用于显示预警信息。
进一步的，所述控制方法的具体步骤如下：
步骤1：启动系统，运行程序；
步骤2：发射单元微控制器和接收单元微控制器的光敏电阻接收信号，并将信号发送给总控制器，总控制器通过接收到的信号判断是否为夜间；若是则执行步骤3，若否则执行步骤5；
步骤3：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断是否有车辆通过；若是则执行步骤4，若否则执行步骤5；
步骤4：总控制器发出警示灯控制信号至车辆周边的发射单元微控制器和接收单元微控制器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的绿灯亮，为车辆进行照明；
步骤5：通过能见度传感器检测空气中的能见度，并将信号发送给总控制器，总控制器通过接收到的信号判断是否为雾霾天气；若是则执行步骤6，若否则执行步骤8；
步骤6：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断是否有车辆通过；若是则执行步骤7，若否则执行步骤8；
步骤7：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方的发射单元微控制器和接收单元微控制器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的黄灯亮，为车辆进行引导方向；
步骤8：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断车辆的车速，同时判断车辆是否超速；若是则执行步骤9，若否则执行步骤10；
步骤9：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方的发射单元微控制器和接收单元微控制器和显示器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的红灯闪烁，警示车辆降低速度；车辆所在位置前方的显示器，显示车辆超速，提醒车辆减速；
步骤10：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断车辆的车速，同时判断车辆是否小于最低限速；若是则执行步骤11，若否则执行步骤12；
总控制器判断是否有求救信号：当有人按下信号发射单元或信号接收单元上的紧急按钮时，信号发射单元或信号接收单元向总控制器发送求救信号，总控制器接收到求救信号后，通过信号发射单元或信号接收单元中的GSM芯片对求救位置进行定位，则执行步骤11，若否则执行步骤12；
步骤11：总控制器发出警示灯控制信号至车辆后方或发送求救信号位置后方的发射单元微控制器和接收单元微控制器和显示器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的红灯闪烁，警示车辆降低速度；车辆所在位置后方的显示器，显示前方有故障，提醒车辆减速；
步骤12：一次判断结束，总控制控制系统回到步骤2，进行无限循环判断。
进一步的，所述的警示灯、信号接收单元、信号发射单元和显示器上安装有太阳能电池板及相关组件，所述的总控制器设置在高速管理部门规定的监控室内。
进一步的，步骤9或步骤11中所述的红灯闪烁的频率与车速的高度相关，车速超出路段最高限速时，速度每超出一定范围，闪烁频率增加一级；车速低于路段最低限速时，速度每降低一定范围，闪烁频率增加一级。
进一步的，所述的总控制器可以预设灯光控制方式、灯光闪烁频率，改变灯光控制方式、控制灯的数量和范围。
（三）有益效果
本发明提出的一种高速照明、预警系统及其控制方法，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：
（1）本技术方案通过信号发射单元、信号接收单元和总控制器的配合，能检测到是否为夜间行车，当时夜间行车时，在控制车辆前方相关的警示灯亮，起局部照明作用，可以节约能源。且警示灯和信号发射单元、信号接收单元灯用电设备都能通过太阳能电池板给自身供电，无需后期在为其提供电源。起到了进一步节约能源的作用。
（2）本技术方案通过信号发射单元、信号接收单元和总控制器的配合，能检测到是否为雾霾能见度较低的天气下行车，并能控制车辆前方的黄灯闪烁，在节约能源的同时，起到警示且弯道提醒的功能。
（3）本技术方案通过信号发射单元、信号接收单元和总控制器的配合，能检测车辆的车速是否超过当前路段最高限速，并控制车辆前方的红色灯光闪烁，起到警示超速车辆，提醒超速车辆减速的作用。并且，还可以检测车辆的车速是否超过当前路段最低限速，使得车辆后方的红色灯光闪烁，起到警示超速车辆，起到提醒后方车辆减速的作用。
（4）紧急按钮中求救信号按钮的设置，可以用于高速公路上被遗留人员的求救，或在出现安全事故时，车辆驾驶者或其他求救人员进行呼救；由于信号发射单元和信号接收单元上设置有GSM模块，在发出求救信号时，总控制器会对其进行定位，能快速的寻找到求救人员的位置，对求救人员进行施救。同时，还能控制车辆后方的红色灯光闪烁，起到提醒后车慢行的作用。
（5）本系统还同时具备车辆计数的功能，每一对信号发射单元和信号接收单元对光信号中断进行计数，计数数据即该节点处车辆信息，可用于流量信息计算。同时保存每一次中断时刻并编号，可用于超速的判断。实时获得某一路段一段时间内的流量信息，当下某一路段内还有多少车辆。
附图说明
图1是本发明中实施例1的整体结构示意图。
图2是总控制器与信号发射单元和信号接收单元的连接示意图。
图3是本发明实施例1中发射单元微控制器的电路连接示意图。
图4是本发明实施例1中接收单元微控制器的电路连接示意图。
图5是本发明实施例2的操作流程示意图。
附图中的标志：1-红色警示灯、2-黄色警示灯、3-绿色警示灯、4-信号发射单元、5-信号接收单元、6-紧急按钮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围。
实施例1：
如图1-2所示，一种高速照明、预警系统，包括多个安装于高速公路两侧护栏上或护栏旁边的信号发射单元和信号接收单元，所述的信号发射单元和信号接收单元对应设置；信号发射单元内设置有发射单元微控制器，信号接收单元内设置有接收单元微控制器；所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器分别连接有光敏电阻、紧急按钮、多个警示灯；所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器通过信号传输模块与总控制器信号连接。
多组信号接收单元安装在同一侧的护栏上或护栏旁边，多组信号发射单元安装在与信号接收单元相对应位置的另一侧护栏上或护栏旁边；或者，所述的多组信号接收单元交替安装在高速公路两侧的护栏上或护栏旁边，所述的多组信号发射单元安装在与信号接收单元相对应位置的另一侧护栏上或护栏旁边。所述的多组信号接收单元和信号发射单元相对安装，成对出现，信号接收单元可以识别对面信号发射单元发出的信号。信号发射单元发出的信号为光信号，所述的总控制器根据光信号的通断判断是否有车通过，并通过光信号断开的次数或时间单元计算通过车辆的车速是否超出或低于限定的车速。
当一辆车通过时，可以根据相邻感应装置之间的距离和两次光中断感应的时间差来计算车速。
如图1所示，假设ABC三个节点，车辆首先进入区间A-B段，一段时间内A点进入5辆车，B点也应该出去5辆。如果A点录得中断5次，B点录得中断小于等于4次，那么依据下一段时间C点中断次数判断，如果C点录得中断同样小于等于4次，认为有车速小于限定车速的车辆或停车，如果C点录得中断等于5次，认为车速正常，B节点出现了两车或者多车同时过监测点的情况。
当判断B节点出现了两车或者多车同时过监测点的情况后，下一时刻B节点数据编号自动加1或者加2（取决于C点中断数减去B点中断数）。判断车速的数据运算继续进行。
当车较多时，即大于等于两辆车时，任意两辆车的情况：以AB点录得的第一个时刻为参考，计算第一组时间数据tB1-tA1。
1号车和2号车两车同时过A点，过A点时刻为tA1=tA2=t，过B点的时间为tB1、tB2，时间差tB1-t、tB2-t，在S/120—S/60之间，其中tB1-t低于S/120可判断有超速，高于S/60可判断有低速，如果1号车没有出现超速和低速的情况，2号车则一定不会超速；可以依据下一段数据进行判断是否有低速情况，下一段就相当于一前一后过A点的情况。
1号车和2号车一前一后过A点，过A点时刻为tA1、tA2，过B点的时间tB1、tB2。如果1号车和2号车顺序不变过B点，计算先进先出的时刻tB1-tA1和后进后出的时刻tB2-tA2；可判断1号车和2号超速或者低速。
若1号车和2号中后车反超的情况，这种情况还是测先进先出的时间，那么在第一个区间可能会漏报2号车超速的情况；承上，后车反超的情况在下一阶段B-C段就变成了先进，测B-C段先进先出的时刻计算速度。若测得超速，则2号车超速，或者有比2号车更快的的车后进区间B-C，但先出去，则判断有超速发生。这样综合A-B段和B-C段两组数据进行判断避免了漏报。同理，根据每一组数据的时间差，若高于S/60可判断有低速。
综上，每一个检测点录得中断时间数据，并进行编号，计算相邻节点同编号时间数据差，判断车速，每一个计算结果要么是本车前后经过的时间差，要么是有超车情况如上3所述情况。低速亦然 。
发射单元微控制器和接收单元微控制器所连接的信号传输模块，其采用的是GSM模块，在发送信号的同时可以进行定位。
紧急按钮包括求救信号按钮和打卡按钮；所述的信号发射单元和信号接收单元间隔一定的距离安装一组。
在每一组或间隔几组的信号发射单元和信号接收单元上安装有求救信号按钮，求救信号按钮的设置，是用于高速公路上被遗留人员的求救，或在出现安全事故时，车辆驾驶者或其他求救人员进行呼救；由于信号发射单元和信号接收单元上设置有GSM模块，在发出求救信号时，总控制器会对其进行定位，能快速的寻找到求救人员的位置，对求救人员进行施救。
所述的打卡按钮根据需求在规定位置处的信号发射单元或信号接收单元上安装打卡按钮，用于巡检人员和公路保养人员打卡使用。
在本实施例中，信号发射单元和信号接收单元的间隔距离为200至1000米，可根据路段的需求进行密度调整。
所述的警示灯采用红、黄、绿三种颜色，安装在高速公路两侧的护栏上或者护栏旁边，分别通过导线与信号发射单元或信号接收单元连接，红灯、黄灯和绿灯之间间隔一定的距离排列。当总控制器判断为夜间行车时，控制绿灯亮；当总控制器判断为雾霾天气时，控制黄灯亮；当总控制器判断为车速为非正常行驶时，控制红灯亮。
在本实施例中，红灯、黄灯和绿灯之间的间隔距离为10至200米，可根据路段的需求进行密度调整。
所述的总控制器信号连接有显示器，所述的显示器安装在高速公路的两侧，或安装在高速公路的上方；所述的显示器在高速上间隔5-10km安装一个，用于显示预警信息。
所述的总控制器信号连接有能见度传感器，所述的能见度传感器安装在高速路的护栏上或高速路的周边区域；能见度传感器的测量范围5m-10km，可以间隔10公里设置一个能见度传感器；也可根据路段的需求进行密度调整。或者，通过与发射单元微控制器或接收单元微控制器连接的A/D转换器和光敏电阻，当能见度降低时，此处的光敏电阻的阻值下降，当阻值下降至小于设定值时，即发射单元微控制器或接收单元微控制器接收到的所测的电压值低于一定的阈值后，总控制器控制与发射单元微控制器或接收单元微控制器连接的黄灯打开。
在本实施例中，所述的警示灯、信号接收单元、信号发射单元和显示器上安装有太阳能电池板及相关的组件，所述的总控制器为设置在高速管理部门规定的监控室内的总控制器，总控制器可以预设灯光控制方式、灯光闪烁频率，改变灯光控制方式、控制灯的数量和范围。
信号发射单元和信号接收单元采用对射传感器E3F-20L/20C1，其内部电路为一侧是发光源作为信号发射，另一侧是利用光敏电阻感应作为接收端，再由接收单元微控制器识别高低电平。发射单元微控制器和接收单元微控制器采用的是型号为STC89S51的控制单片机芯片；定位通信模块采用的是型号为SIM808的定位模块，能见度传感器采用的是型号为DF-NJD101的能见度传感器；A/D转换器采用的是围绕ADC0832展开的模数转换电路。
如图3-4所示，发射单元控制器和接收单元微控制器采用的是型号为STC89S51控制芯片；发射单元微控制器的P0.0接光电发射器，接收单元微控制器的P0.7接光电接收器；发射单元控制器和接收单元微控制器的P2.0-P2.2分别连接红色、黄色和绿色的警示灯；STC89S51控制芯片与红色、黄色和绿色的警示灯之间连接有常开式继电器，通过常开式继电器控制控制开关K1的断开或闭合；STC89S51控制芯片的X2、X1、GND引脚连接晶振Y1，晶振Y1起到计时的作用；STC89S51控制芯片的P3.7引脚连接紧急按钮；STC89S51控制芯片的P3.0和P3.1引脚与GSM模块连接；STC89S51控制芯片的第RESET引脚为复位脚；STC89S51控制芯片的第P1.0引脚与光敏电阻连接；STC89S51控制芯片的第P1.1和P1.2引脚与模数转换芯片ADC0832连接，模数转换芯片ADC0832的CH0引脚与光敏电阻连接。
实施例2：
一种高速照明、预警系统的控制方法，总控制器通过信号传输模块与发射单元微控制器信号连接，控制发射单元微控制器发射信号，所述的信号发射单元通过发射单元微控制器控制发射一定频率的光信号；所述的信号接收单元接收信号发射单元发出的光信号，并将接收到的光信号信息通过接收单元微控制器发送给总控制器；总控制器再通过接收到的反馈信号判断高速公路上是否有行驶车辆，以及行驶车辆的车速；再根据车辆行驶状态发出控制警示灯亮或灭的信号至发射单元微控制器和接收单元微控制器，通过发射单元微控制器和接收单元微控制器控制警示灯的亮灭；如图5所示，具体的操作步骤如下：
步骤1：启动系统，运行程序；
步骤2：发射单元微控制器和接收单元微控制器的光敏电阻接收信号，并将信号发送给总控制器，总控制器通过接收到的信号判断是否为夜间；若是则执行步骤3，若否则执行步骤5；
步骤3：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断是否有车辆通过；若是则执行步骤4，若否则执行步骤5；
步骤4：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方200m范围内的发射单元微控制器和接收单元微控制器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的绿灯亮，为车辆进行照明；
步骤5： 通过能见度传感器检测空气中的能见度，并将信号发送给总控制器，总控制器通过接收到的信号判断是否为雾霾天气；若是则执行步骤6，若否则执行步骤8；
步骤6：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断是否有车辆通过；若是则执行步骤7，若否则执行步骤8；
步骤7：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方200范围内的发射单元微控制器和接收单元微控制器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的黄灯亮，为车辆进行引导方向；
步骤8：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断车辆的车速，同时判断车辆是否超速；若是则执行步骤9，若否则执行步骤10；
步骤9：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方200米范围内的发射单元微控制器和接收单元微控制器和车辆前方的第一个显示器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的红灯闪烁，警示车辆降低速度；车辆所在位置前方的显示器，显示车辆超速，提醒车辆减速；
步骤10：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断车辆的车速，同时判断车辆是否小于最低限速；若是则执行步骤11，若否则执行步骤12；
总控制器判断是否有求救信号：当有人按下信号发射单元或信号接收单元上的紧急按钮时，信号发射单元或信号接收单元向总控制器发送求救信号，总控制器接收到求救信号后，通过信号发射单元或信号接收单元中的GSM芯片对求救位置进行定位，则执行步骤11，若否则执行步骤12；
步骤11：总控制器发出警示灯控制信号至车辆后方或发送求救信号位置后方500米范围内的发射单元微控制器和接收单元微控制器和显示器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的红灯闪烁，警示车辆降低速度；车辆所在位置后方的显示器，显示前方有故障，提醒车辆减速；
步骤12：一次判断结束，总控制控制系统回到步骤2，进行无限循环判断。
其中，步骤9或步骤11中所述的红灯闪烁的频率与车速的高度相关，车速超出路段最高限速时，速度每超出一定范围，闪烁频率增加一级；车速低于路段最低限速时，速度每降低一定范围，闪烁频率增加一级。
其控制流程为，根据系统时间判断是否夜间行车，如果是夜间行车，行驶车辆前方200m范围绿灯亮，起照明作用；雾霾天气能见度较低时，车辆前方200m范围黄灯闪烁，警示并且具有弯道提醒功能；车速超过当前路段最高限速时，车辆前方200m范围内的红色灯光闪烁，起警示本车作用，车辆所在位置前方显示器提醒车辆超速，请减速；车速低于当前路段最低限速时，车辆后方500m范围内的红色灯光闪烁，起警示后车作用，车辆所在位置后方显示器提醒后车前方车辆减速；紧急按钮按下的情况下，车辆后方500m范围内的红色灯光闪烁，起警示后车作用，车辆所在位置后方显示器提醒后车前方有事故。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：包括多个安装于高速公路两侧护栏上或护栏旁边的信号发射单元和信号接收单元，所述的信号发射单元和信号接收单元对应设置；所述的信号发射单元内设置有发射单元微控制器，所述的信号接收单元内设置有接收单元微控制器；所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器分别连接有光敏电阻、紧急按钮和多个警示灯；所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器通过信号传输模块与总控制器信号连接；
所述的总控制器通过信号传输模块与发射单元微控制器信号连接，控制发射单元微控制器发射信号，所述的信号发射单元通过发射单元微控制器控制发射一定频率的光信号；所述的信号接收单元接收信号发射单元发出的光信号，并将接收到的光信号信息通过接收单元微控制器发送给总控制器；总控制器再通过接收到的反馈信号判断高速公路上是否有行驶车辆，以及行驶车辆的车速是否超出限速范围；再根据车辆行驶状态发出控制警示灯亮或灭的信号至发射单元微控制器和接收单元微控制器，通过发射单元微控制器和接收单元微控制器控制警示灯的亮灭。
2.根据权利要求1所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述的多组信号信号接收单元和信号发射单元相对安装，成对出现，信号接收单元可以识别对面信号发射单元发出的信号；所述的多组信号接收单元安装在同一侧的护栏上或护栏旁边，多组信号发射单元安装在与信号接收单元相对应位置的另一侧护栏上或护栏旁边；或者，所述的多组信号接收单元交替安装在高速公路两侧的护栏上或护栏旁边，所述的多组信号发射单元安装在与信号接收单元相对应位置的另一侧护栏上或护栏旁边。
3.根据权利要求2所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述信号发射单元发出的信号为光信号，所述的总控制器根据光信号的通断判断是否有车通过，并通过光信号断开的次数或时间单元计算通过车辆的车速。
4.根据权利要求1所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述的发射单元微控制器和接收单元微控制器所连接的信号传输模块，其采用的是GSM模块，在发送信号的同时可以进行定位。
5.根据权利要求1所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述的紧急按钮包括求救信号按钮和打卡按钮；所述的信号发射单元和信号接收单元间隔一定的距离安装一组，在每一组的信号发射单元和信号接收单元上均安装有求救信号按钮；所述的打卡按钮根据需求在规定位置处的信号发射单元或信号接收单元上安装打卡按钮，用于巡检人员和公路保养人员打卡使用。
6.根据权利要求1所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述的警示灯采用红、黄、绿三种颜色，安装在高速公路两侧的护栏上或者护栏旁边，分别通过导线与信号发射单元或信号接收单元连接，红灯、黄灯和绿灯之间间隔一定的距离排列。
7.根据权利要求6所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述的总控制器判断为夜间行车时，控制绿灯亮；总控制器判断为雾霾天气时，控制黄灯亮；总控制器判断为车速为非正常行驶时，控制红灯亮。
8.根据权利要求1所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述的总控制器信号连接有显示器，所述的显示器安装在高速公路的两侧，或安装在高速公路的上方；所述的显示器在高速上间隔5-10km安装一个，用于显示预警信息。
9.根据权利要求1-8所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：所述控制方法的具体步骤如下：
步骤1：启动系统，运行程序；
步骤2：发射单元微控制器和接收单元微控制器的光敏电阻接收信号，并将信号发送给总控制器，总控制器通过接收到的信号判断是否为夜间；若是则执行步骤3，若否则执行步骤5；
步骤3：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断是否有车辆通过；若是则执行步骤4，若否则执行步骤5；
步骤4：总控制器发出警示灯控制信号至车辆周边的发射单元微控制器和接收单元微控制器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的绿灯亮，为车辆进行照明；
步骤5：通过能见度传感器检测空气中的能见度，并将信号发送给总控制器，总控制器通过接收到的信号判断是否为雾霾天气；若是则执行步骤6，若否则执行步骤8；
步骤6：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断是否有车辆通过；若是则执行步骤7，若否则执行步骤8；
步骤7：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方的发射单元微控制器和接收单元微控制器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的黄灯亮，为车辆进行引导方向；
步骤8：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断车辆的车速，同时判断车辆是否超速；若是则执行步骤9，若否则执行步骤10；
步骤9：总控制器发出警示灯控制信号至车辆前方的发射单元微控制器和接收单元微控制器和显示器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的红灯闪烁，警示车辆降低速度；车辆所在位置前方的显示器，显示车辆超速，提醒车辆减速；
步骤10：总控制器发出控制信号至发射单元微控制器，发射单元微控制器控制信号发射单元发出光信号，同时，信号接收单元将接收的光信号信息传送给接收单元微控制器，接收单元微控制器再将光信号信息传送至总控制器，总控制器通过接收到的光信号信息判断车辆的车速，同时判断车辆是否小于最低限速；若是则执行步骤11，若否则执行步骤12；
总控制器判断是否有求救信号：当有人按下信号发射单元或信号接收单元上的紧急按钮时，信号发射单元或信号接收单元向总控制器发送求救信号，总控制器接收到求救信号后，通过信号发射单元或信号接收单元中的GSM芯片对求救位置进行定位，则执行步骤11，若否则执行步骤12；
步骤11：总控制器发出警示灯控制信号至车辆后方或发送求救信号位置后方的发射单元微控制器和接收单元微控制器和显示器，发射单元微控制器和接收单元微控制器分别控制与其电连接的红灯闪烁，警示车辆降低速度；车辆所在位置后方的显示器，显示前方有故障，提醒车辆减速；
步骤12：一次判断结束，总控制控制系统回到步骤2，进行无限循环判断。
10.根根据权利要求9所述的一种高速照明、预警系统及其控制方法，其特征在于：步骤9或步骤11中所述的红灯闪烁的频率与车速的高度相关，车速超出路段最高限速时，速度每超出一定范围，闪烁频率增加一级；车速低于路段最低限速时，速度每降低一定范围，闪烁频率增加一级。
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