CN112967472A - 多策略隧道光学拦截系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为多策略光学拦截系统及使用方法。在以往，隧道内发生火灾后，后续的车辆无法得知隧道内的交通情况，驶入造成交通拥堵，影响后续的消防工作。多策略光学拦阻系统通过光幕和投影灯形成多道光学屏障，一方面可以提醒后续车辆前方无法通行，请立即避让。保障了隧道消防，同时又利用了未出现交通事故的车道，尽最大可能的保证交通通畅；另一方面采用光学拦阻的手段，较传统的物理障碍物来说，即使后续车辆刹车或者避让不及时，驶入也不会对车辆造成损伤。该系统能够有效降低人工布置障碍物的危险性，同时以更加醒目地方式进行拦截，保障拦截地有效性，也最大地降低了拦截装置对躲避不及驶入车辆地伤害。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体是一种多策略隧道光学拦截系统及其使用方法。
背景技术
伴随交通运输的发展，人们对于车辆、道路的使用日益增多。车辆的增多使得人们对于处理隧道内道路维修问题，交通事故、火灾等问题愈发艰难。尤其是在高速公路上，当车辆快速行驶时，倘若前方发生事故，需要设置拦截或者示警装置，避免由于车辆刹车不及时导致二次事故。由于隧道的特殊性，使得事故发生后的处理难度更大，一是环境亮度低，行车可见度低，存在事故隐患；二是环境噪声大，影响驾驶员正常思维判断和反应能力，存在安全隐患；三是若示警或拦截不及时，极易发生二次事故，然而隧道洞内封闭的环境，具有空间局限性，将会导致连环事故，后果严重；四是交通管理及调度困难，出现事故时，需封闭隧道进行诱导疏散，诱导疏散所需时间较长，必然引起堵车等问题。传统拦截手段，很容易由于拦截示警不及时、警示标志不明显等问题导致手段无效果，还会造成堵车、连环事故等问题。因此，在隧道中发生事故后，为避免车辆驶入造成交通拥堵、消防车辆救援困难、连环事故的严重不良影响，使事故得以及时有效解决，安装一种多策略隧道光学拦截系统十分必要。
传统拦截方法一般为在隧道入口前或者事故发生现场前，设置事故警示牌、护栏、防撞桶、路障警示灯等，警示标志不明显、警示不及时，且传统拦截方法为均为实体，一旦车辆刹车不及时将会与障碍物发生碰撞，给司机带来伤害。基本上传统的道路拦截手段均为强拦截，容易由于驾驶人的反应不及时而冲出拦截位置，破坏已经设置好的拦截装置，发生危险。后续车辆没有得到危险预警继续驶入，导致二次事故并且会造成更为严重的交通堵塞。
在现有技术中有一种测速伸缩式阻拦路障装置将可升降的路障装置设置于道路底部，在车辆正常行驶未超速时，道路处于平整状态，只针对超速车辆才会产生颠簸，当检测到有超速车辆时，路障装置升起进行减速提示和处理，并且针对经过多次路障提示还未减速的超速车辆，设置了能够强行拦截的拦停装置。这种装置没有提前给驾驶人警示信息，并且当驾驶人行驶较快时可能会由于突然升起的路障而导致方向失控发生危险。对于现有技术中，缺乏一种多策略隧道光学拦截系统，一方面能够及时有效提醒后续车辆前方无法通行，立即避让，保证消防通道畅通无阻，及时处理危险事故，同时又可以合理利用未出现事故的车道，尽最大可能保证交通通畅；另一方面采用光学拦阻手段，较传统设置物理障碍物、警示牌的方法来说，不仅可以使驾驶员较为直观接受禁止通行信息，采取措施避免影响隧道内事故处理，而且即使后续车辆刹车或者避让不及时，驶入也不会对车辆造成损伤，并且多种拦截手段共同工作，更加高效的拦截，这将是我们当前重要研究课题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种多策略隧道光学拦截系统及使用方法。本发明旨在提出一种采用光学技术，从而形成多种方法实现隧道内的光学拦截系统。采用光幕和投射影灯，利用光的可见性，与隧道内已设系统配合，实现隧道内火灾报警与危险事故示警目的，有效解决在隧道内发生火灾、车祸等危险事件时，及时示警，避免人们发现不及时、未及时拦截车辆进入隧道等造成事故扩大、隧道拥挤、财产损失严重、人员救治不便等问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明提供一种多策略隧道光学拦截系统，其特征在于：该拦截系统包括安装在隧道进出洞口的光幕结构和/或光栅结构、安装在隧道洞内顶部且位于相邻车道处的投影射灯；
投影射灯沿隧道长度方向布置数个；
光幕结构和/或光栅结构的光源为竖直向下的光源。
光幕结构或光栅结构均包括若干数量的聚光灯，若干数量的聚光灯沿隧道洞口顶部的弧形轮廓间隔设置，每个光幕均包括光源、透光灯罩和聚光透镜，通过透光灯罩20和聚光透镜19利用透镜光折射原理将光源转化为平行光源，垂直射向地面；多个聚光灯的发光区相互交叠形成光幕结构，多个聚光灯之间不存在交叠区域形成光栅结构。
隧道内具有多个车道，每个车道区域内安装的所有聚光灯串联，不同车道内的聚光灯并联，实现发生事故时选择性地开启或关闭各车道光幕结构或光栅结构。
该拦截系统还包括雾化器，优选超声波雾化器，所述雾化器的数量为多个，在相邻两个聚光灯之间布置雾化器。
所述聚光灯包括LED灯珠17、LED灯板18、聚光透镜19、透光灯罩20，LED灯板18的尺寸为80mm*80mm，内部由4个型号为EMC2016红光的LED灯珠17构成，分布在LED灯板18四角，LED灯板18垂直布置于隧道洞口顶部，使LED灯珠发出的平行光垂直射向地面；每个LED灯板18配有一个聚光透镜19和一个透光灯罩20，在LED灯板18正中间设置有凸棒，聚光透镜19底部设有凹槽，通过凸棒和凹槽配合将聚光透镜固定安装在LED灯板18中间位置；LED灯板18垂直照向地面，聚光透镜19、透光灯罩20固定套接于LED灯板18外侧。
所述投影射灯能在各自的投影射灯支架上做360°旋转，根据发生事故的位置向不同方向投影，投影射灯15之间采用并联连接，实现在通过监测装置2确定事故发生具体位置后能选择打开投影射灯15的位置及数量，然后控制左旋或右旋90度在具体车道地面投射红色禁止通行字样。
第二方面，本发明提供一种多策略隧道光学拦截系统，其特征在于，该拦截系统包括供电装置1、监测装置2、控制装置3和拦截装置，
供电装置给监测装置和拦截装置供电；
监测装置中用于监测是否发生火灾及是否发生事故，并向控制装置发出报警信号；
控制装置用于控制各个装置的工作；
所述拦截装置包括在隧道洞口位置的第一重光学拦截、隧道洞内的第二重光学拦截、隧道洞口的水雾拦截；
拦截装置通过多重光学拦截和水雾拦截的方式实现对车辆的多策略拦截。
所述供能装置采用太阳能充电的锂电池组，当太阳能光伏板接收到太阳光时，将太阳能转换成电能产生感应电流，该电流经过充放电管理单元实现对充电池电量的储存管理，锂电池的输入端连接隧道洞口外太阳能光伏板，实现对整个系统供电维持工作目的；
所述太阳能伏板5布置在隧道洞口外光线较强且日照时间充足区域，采用28010型号，20m2，其工作电压为5V，电流约100mA；充放电管理单元采用CN3063芯片实现对充放电管理，根据充电电池的电流输出能力自动调整为充电电流，CN3063充电电压为4.2V，当没有充电电压时，充电锂电池工作电流低于3μA,芯片自动进入休眠模式，有效减小能耗；
所述监测装置，监测隧道内是否有异常现象发生；监测装置在隧道内安装完成后，位置固定，形成网络，能准确监测到隧道事故发生的具体位置，当监测装置监测到隧道内有异常现象发生，监测装置发出报警信号，人为确认后，继续进行后续操作；
所述监测装置优选远程监控摄像头、光纤光栅火灾探测器、红外对管监测阵列、Zigbee网络进行危险事故监测及示警，红外对管监测阵列通过在隧道内组建Zigbee网络，支持整个系统的数据通信，
光纤光栅火灾探测器单排布设于隧道中间，相邻光纤光栅火灾探测器的间距为10m，相邻组红外对管间距为2m，红外对管距地面1m高处布设在隧道两侧隧道壁上，通过在隧道内组建Zigbee网络，支持整个系统的数据通信，采用红外对管按照上述分布在隧道两侧形成监测阵列，发生事故后，隧道内障碍物会静止在隧道内，红外对管阵列发生遮挡，持续出现信号阻断输出高电平，会自动发出报警处理；当监测到有火灾发生，光纤光栅火灾探测器会发出报警信号，通过Zigbee网络上传警报指令，确定事故发生的位置；
在隧道内安装远程监控摄像头，每50m安装一个，远程监控摄像头与控制装置电连接，当探测器示警后通过与电脑相连的远程监控摄像头检查确认事故是否发生及事故位置，以便及时并具体根据事故发生的位置打开拦截装置，同时远程监控摄像头具有视频存储功能，用来明确事故责任方，解决事故纠纷；
拦截装置各个组件的开关与控制装置电连接，通过控制装置有选择地启动拦截装置的组件，进行多策略光学拦截。
第三方面，本发明提供一种多策略隧道光学拦截系统的使用方法，其特征在于，该方法的步骤为：
(1)将隧道内监测装置、拦截装置与控制装置进行连接，完成初始设置；所述拦截装置包括安装在隧道进出洞口的光幕结构和/或光栅结构、安装在隧道洞内顶部且位于相邻车道处的投影射灯；
(2)由管理人员在终端监测是否发生报警，即是否发生火灾或事故，发出报警信号，管理人员在终端接收到报警信号后，通过终端确认发生报警位置的监测装置的编号，进而调出该报警位置视频监控，进一步确定是否发生火灾或事故以及具体位置；
(3)确认发生事故后，由管理人员通过控制装置打开拦截装置中对应车道的光幕结构和/或光栅结构，在对应车道的隧道洞口形成光幕和/或光栅，光束垂直射向地面，进行第一道光学拦截；
根据发生事故的位置，同时开启隧道接近事故发生处的顶部投影射灯，管理人员在终端调整投影射灯，通过向左旋转90°或者向右旋转90°使投影射灯旋转投向发生事故的车道，向地面投射出禁止通行的红色字样，第二道光学拦截；
(4)确认发生火灾后，由管理人员通过控制装置打开拦截装置中所有的光幕结构和/或光栅结构，在隧道洞口形成光幕和/或光栅，进行第一道光学拦截；同时所有投影射灯交替旋转90°，向投影射灯的左右车道交替投射红色的“禁止通行”字样，进行第二道光学拦截，从而实现封闭隧道。
在相邻两个聚光灯之间布置雾化器，在白天在确认发生事故的车道位置同时开启雾化器；或者在白天确认发生火灾后，将所有的雾化器打开，形成水雾减少光的色散，增强示警效果。
供电装置放置在隧道外侧光线充足的位置，供电装置的太阳能光伏板尺寸为20平方米，建议采用28010型号，将太阳能转化成电能，监测装置的红外对管监测阵列检测系统由多组红外对管组成，采用IR333C-A红外发射管和PT333-3B红外接收管，每组红外对管间距2m，距地面1m高处布设在隧道两侧隧道壁上。监测装置中的光纤光栅火灾探测器采用PI-FBGB3型号，通过单排布设于隧道中间，间隔2.5m，各个光纤光栅火灾探测器8距隧道顶端0.5m排布。监测装置的远程监控摄像头型号为ES-WIP650YA，每50m安装一个。拦截装置中的光幕设置在进出洞口处，且沿洞口的弧形顶壁布置，各车道按照每500mm布置一个尺寸为80mm×80mm的LED灯板，其中LED灯板内部由4个型号为EMC2016红光的LED灯珠构成，如图5所示。光幕中的超声波雾化器布置在相邻两个LED灯板的中点处，即相邻两个超声波雾化器沿隧道宽度方向的间距为500mm。拦截装置中的投影射灯安装在相邻车道处，沿隧道长度方向布置，从进出洞口向内2m处开始布置，每50m布置一个。
本发明解决了隧道发生危险事故后传统方法拦截车辆无效的问题，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明采用多策略的拦截形式，当第一道拦截防线失效后仍有后续防线，保障拦截效果；
2、本发明采用新型的拦截手段，充分利用光、雾等手段，利用水雾(雾化器)和红光(投影射灯)等潜在的危险信号对过往车辆进行及时有效的提醒从而保证消防通道畅通无阻；
3、与传统拦截手段相比，本发明可以合理利用未出现事故的车道，在封闭必要车道的同时，尽可能地保证道路交通通畅；
4、与传统拦截手段相比，本发明不仅可以使驾驶员更加直观接受禁止通行信息，采取措施避免影响隧道内事故处理，而且即使后续车辆刹车或者避让不及时，驶入也不会对车辆及人员造成损伤；
5、本发明的整体功耗较低，且采用太阳能供电，低碳环保，可保证长期处于工作状态；
6、本发明结构简单、高效，适宜隧道等恶劣环境，耐久性高。且隧道内的扬尘更能进一步提升投影灯的显示效果。
7、本发明通过检测装置对发生事故的位置进行初步的定位，可以及时布置有效拦截措施；
8、本发明拦截系统可以直接连接隧道内原本所铺设的传感器(如火灾烟雾报警器、光纤光栅探测器，如果隧道内没有铺设，增加所需的红外对管阵列)，能对现有隧道进行升级改造，降低成本，有利于促进我国隧道交通数字化的进程。
本发明为多策略隧道光学拦截系统及使用方法，以光电图文和水雾等形式来实现新型的拦截，充分考虑了道隧道内的恶劣环境(如隧道的昼夜温差大)，结构完整，适用性强。运用光能供电技术、红外激光阵列技术和光影效果，能在准确定位事故位置的同时对车辆进行有效拦截，若过往车辆躲避不及，驶入水雾中也不会对车辆及驾驶人员造成伤害，安全性更高，不会造成二次事故，仅在进出隧道的洞口布置雾化器，侧重于将水雾化，在空气中产生悬浮的细密水珠，以此来提升光幕在白天的显示效果，其次以水雾自身的可视性，在空中形成类似空气加湿器所形成的水雾来提醒过往车辆，避免了过多水幕形成影响视线，相较于传统的拦截装置，该装置的拦截效果更好，且更加智能化、更具有时效性，也降低了人为布置拦截装置所潜在的危险性，为隧道交通智能化的研究提供了科学的指导。
附图说明
图1为本发明多策略光学拦截系统的模块构成图；
图2为本发明多策略光学拦截系统的工作流程图；
图3为本发明多策略光学拦截系统中隧道各装置安装俯视示意图；图中尺寸单位为mm；
图4为本发明多策略光学拦截系统中隧道各装置安装H-H剖面结构示意图；
图5为本发明多策略光学拦截系统的聚光灯的结构示意图；
图中：供电装置1、太阳能光伏板5、充放电管理单元6、锂电池7，
监测装置2、光纤光栅探测器8、红外发射管9、红外接收管12、Zigbee网络10、远程监控摄像头11；
控制装置3；
拦截装置4、聚光灯14、投影射灯15、超声波雾化器16、LED灯珠17、LED灯板18、聚光透镜19、透光灯罩20。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明一种多策略隧道光学拦截系统，该系统包括供电装置1、监测装置2、控制装置3、拦截装置4。供电装置1给整个系统供电；监测装置2监测到火情及车祸等危险事故时，向控制装置3发出报警信号，管理人员听到报警信号后立即检查确认事故发生位置；控制装置3控制各个装置动作；拦截装置4根据控制装置3的指令，启动或关闭拦截装置4实现发生危险事故时及时拦截车辆及示警目的。
将隧道沿着隧道长度方向分别安装多策略隧道光学拦截系统的各个组件；当日出时，由供电装置吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应转化为电能，实现对蓄电池的充电和储能，进而对监测装置和拦截装置的各个组件进行供能；监测装置在隧道内安装完成后，位置固定，形成监测网络，从而可以准确定位到隧道事故发生的具体位置；当监测装置监测到隧道内有异常现象发生，监测装置发出报警信号，控制装置通过连接监测装置所提供的Zigbee网络，进而实现控制查看监测装置的各个组件，控制装置的CAMS for HIS综合型报警管理软件在发生事故时自动弹出提示信息并发出报警声，管理人员通过与电脑相连的远程摄像头远程查看事故是否发生，确认后事故发生后，通过控制装置远程控制拦截装置，根据事故发生的具体位置打开左车道或者右车道拦截装置的光幕，控制拦截装置中的投影射灯的偏向实现对地面投射“禁止通行”的字样；如若发生火灾，控制装置将所有车道的拦截装置同时打开，实现对整个隧道的封闭工作。
所述供电装置1是指隧道内安装的供电系统。供电装置1是一组采用太阳能充电的蓄电池组，包括太阳能光伏板5、充放电管理单元6、锂电池7。太阳能光伏板5采用28010型号，设计尺寸为20平方米，其工作电压为5V，电流约100mA，布置在隧道洞口外光线较强且日照时间充足区域；充放电管理单元6采用CN3063芯片实现对充放电管理,可根据充电池的电流输出能力自动调整为充电电流，CN3063充电电压为4.2V，当没有充电电压时，充电锂电池工作电流低于3uA,芯片自动进入休眠模式，可有效减小能耗；锂电池7采用型号ICR18650，电压为3.7V。当太阳能光伏板5接收到太阳光时，将太阳能转换成电能产生感应电流，该电流经过充放电管理单元6实现对充电电池电量的储存管理，有效节约资源，充放电管理单元6可以防止过充和过放对锂电池7造成不可逆影响，延长锂电池7的工作寿命。锂电池7的输入端连接隧道洞口外太阳能光伏板1，太阳能光伏板1产生的感应电流经过充放电管理单元2实现对感知节点的锂电池3充电，存储电能，实现对整个系统供电维持工作目的。
所述监测装置2是隧道内用来监测火灾及车祸等危险事故发生的装置。由于我国地区发展不平衡，隧道工程建设程度不同，监测装置2分为两种情况。若隧道已设有火灾及事故探测器，仅需将控制装置与原有的探测器连接即可。当探测器发出报警信号时，由监控中心管理人员确认危险事故发生后，人为通过电脑端的控制装置3远程控制拦截装置4，进行光学拦截。若隧道未设有火灾及事故探测器，本发明建议采用光纤光栅火灾探测器8、红外对管监测阵列、Zigbee网络10进行火灾及车祸等危险事故监测及示警，红外对管监测阵列由N组红外对管12组成，而每组红外对管包含两个装置：红外发射管9和红外接收管12，采用远程监控摄像头11进行事故确认。光纤光栅火灾探测器8采用PI-FBGB3型号，通过单排布设于隧道中间，间隔2.5m，各个光纤光栅火灾探测器8距隧道顶端0.5m沿隧道长度方向排布。光纤光栅火灾探测器8具有良好抗干扰能力和高可靠性，能够准确监测到是否发生火灾。红外对管监测阵列由多组红外对管组成，采用型号IR333C-A红外发射管和PT333-3B红外接收管，每组红外对管间距2m，距地面1m高处布设在隧道两侧隧道壁上。红外对管监测阵列通过在隧道内组建Zigbee网络10，支持整个系统的数据通信，采用红外对管按照上述分布在隧道两侧形成监测阵列，一般发生事故后，隧道内障碍物会静止在隧道内，红外对管阵列发生遮挡，持续出现信号阻断输出高电平，会自动发出报警处理，通过Zigbee网络10上传警报指令。在隧道中间单排布设型号为ES-WIP650YA的远程监控摄像头11(我国一般隧道内都设有监控，可直接利用)，每50m安装一个，当光纤光栅火灾探测器8示警后管理人员通过与电脑相连的远程监控摄像头11检查确认事故是否发生及事故位置，以便及时打开拦截装置3，同时远程监控摄像头11具有视频存储功能，可用来明确事故责任方，解决事故纠纷。光纤光栅火灾探测器8和红外对管监测阵列在隧道内安装完成后，位置固定，形成网络，所以可以准确定位隧道事故发生的准确位置，监测人员可通过与电脑相连的由远程监控摄像头11获得的视频监控辨认人为具体确定哪个车道附近的光纤光栅火灾探测器8或者红外对管12发生报警，人为确定事故确实发生后，可通过电脑端控制装置3远程控制发生事故车道拦截装置4启动，进行光学拦截。光纤光栅火灾探测器8主要根据隧道内温度的变化进行报警，针对的是隧道内的火灾，仅布置在隧道顶部，贯穿整条隧道只有一条。一旦发生火灾，对隧道各个车道都封闭，故只需要布置一条。
所述控制装置3内集成有用于控制各个装置工作的事故监测和拦截控制软件——CAMS for HIS综合型报警管理软件，安装在隧道监控中心管理人员电脑上，通过电脑软件CAMS for HIS综合型报警管理软件控制本发明。由控制装置3与监测装置2的Zigbee网络10相连，当监测装置2发出报警信号时，通过Zigbee网络10将报警信号传输到控制装置的软件中，该软件事故自动提示框出现在电脑屏幕并发出提示音，提示管理人员检查确认事故。例如，当隧道左车道发生交通事故时，本发明中监测装置2的火灾及事故探测器与控制装置3相连，监测装置2的火灾及事故探测器探测到隧道左车道第12个探测器附近发生严重交通事故，第12个探测器将报警信号通过Zigbee网络10传输到由控制装置3的软件CAMS forHIS综合型报警管理软件中，CAMS for HIS综合型报警管理软件出现自动提示框及提示音，由管理人员通过CAMS for HIS综合型报警管理软件检查确认隧道左车道第12个探测器出现问题，再通过与电脑相连的由远程监控摄像头11获得的视频监控确认事故发生具体位置，然后人为启动本发明控制装置3，根据远程监控摄像头11所反馈的监控画面，人为判断需要启动光学拦截的路段。例如事故发生在二车道距离隧道洞口150m处，根据摄像头所看到的事故的严重程度，人为选择封闭整条二车道还是封闭二车道的某段140m-160m，启动拦截装置4，进行多策略光学拦截。
所述拦截装置4采用聚光灯14、投影射灯15、超声波雾化器16实现多策略光学拦截，在隧道进出洞口顶部内侧设置聚光灯，在隧道洞内顶部设置投影射灯15。聚光灯14包括LED灯珠17、LED灯板18、聚光透镜19、透光灯罩20，能够提升所形成光幕的亮度，同时对LED灯珠进行聚光，以平行光束的形式展现，形成类似舞台激光射灯光束组成的光栅栏的效果。尺寸为80mm×80mm的LED灯板18内部由4个型号为EMC2016红光的LED灯珠17构成，LED灯珠17最大工作电压为5V，功率为0.5w，分布在LED灯板18四角，LED灯板18垂直布置于隧道洞口顶部，使其发出平行光垂直射向地面。每个LED灯板18配有一个聚光透镜19和一个透光灯罩20，聚光透镜19和透光灯罩20的型号分别为TJ-35、T10-1。聚光透镜19底部设有凹槽可安装在LED灯板18正中间凸棒处，分布在LED灯板18中间位置；LED灯板18垂直照向地面，聚光透镜19、透光灯罩20固定套接于LED灯板18外侧，安装完成后透光灯罩20和聚光透镜19利用透镜光折射原理将LED灯珠17发出的光源转化为平行光源，形成聚光灯。竖直向下的光源可有效防止光污染，防止直射人眼造成司机的不适，在隧道进出洞口对车辆进行有效拦截，防止车辆驶入隧道。考虑到白天光可见性减弱，在聚光灯旁边设置超声波雾化器16，形成水雾减少光的色散，进而增加光的可见性，增强示警效果，更好地引起驾驶人注意，进而实现第一道光学+水雾拦截形式，洞内设置灯珠型号为科瑞CREE的15W投影射灯15，该投影射灯15的支架可360度旋转，可实现投影位置的改变。聚光灯安装在隧道进出口处向内1m处，安装在隧道顶部，LED灯板18沿隧道宽度方向布置多个，相邻两个LED灯板之间的水平距离为0.5m，多个聚光灯的发光区相互交叠形成光幕结构，多个聚光灯之间不存在交叠区域形成光栅结构，隧道内具有多个车道，每个车道区域内安装的所有聚光灯串联，各个车道的聚光灯采用并联连接，实现发生事故时可选择性地开启、关闭各车道光幕结构或光栅结构。在隧道洞内顶部的可旋转投影射灯15设置在相邻两个车道之间，沿隧道长度方向，投影射灯15底座从进出洞口开始每50m设置一个，每个投影射灯15在安装时应确保投影射灯15的支架左旋90度在左车道地面投射红色禁止通行字样的同时支架右旋90度在右车道地面投射红色禁止通行字样，投影射灯15之间采用并联连接，实现在通过监测装置2确定事故发生具体位置后能选择打开投影射灯15的位置及数量，然后控制左旋或右旋90度在具体车道地面投射红色禁止通行字样。聚光灯、超声波雾化器16是安装在隧道进出洞口各车道对应隧道的顶部，各个车道之间采用并联连接，实现聚光灯在各个车道可选择性地启动或关闭；投影射灯15安装在隧道洞内顶部，采用并联连接，每个投影射灯15都可以实现独立启动或关闭。拦截装置4通过Zigbee网络10实现信息传递，若发生严重火灾等要求整个隧道禁止通行的事故时，隧道进、出口各个车道的聚光灯可选择同时打开；为了增加示警效果，洞内的投射影灯15也同时打开，建议使投射影灯15一左一右交替旋转90度，在车道投射红色禁止通行字样。
本发明多策略隧道光学拦截系统的使用方法，该方法采用上述的多策略隧道光学拦截系统，步骤为：
(1)将隧道内光纤光栅火灾探测器、红外对管监测阵列、拦截装置与控制装置进行连接，完成初始设置
(2)由管理人员在电脑终端监测是否发生报警，即光纤光栅火灾探测器监测到温度异常或者红外对管监测阵列发现有车辆长时间静止不动，发出报警信号，管理人员接收到报警信号后，通过电脑终端(加载有控制装置CAMS for HIS综合型报警管理软件的智能设备)确认几号位置光纤光栅火灾探测器或者红外对管发生异常，进而调出该位置视频监控，进一步确定是否发生事故以及其位置。
(3)确认发生事故后，由管理人员通过控制装置打开拦截装置，隧道洞口上方形成光幕，光束垂直射向地面，同时辅助使用超声波雾化器增加白天光的可见性，进行第一道光学拦截
(4)如果司机并没有注意隧道洞口的光幕，继续驶进隧道，在隧道接近事故发生处的顶部会有投影射灯，可根据发生事故的位置，管理人员在电脑终端调整投影射灯，通过向左旋转90°或者向右旋转90°使其旋转投向发生事故的车道，向地面投射出禁止通行的红色字样，进行进一步的拦截；
如若发生火灾，所有车道的光幕结构或光栅结构全部开启，并根据情况选择性开启雾化器，同时所有投影射灯交替旋转90°，向相邻车道投射红色的“禁止通行”字样光学拦截，从而实现多策略拦截。
本申请系统旨在突出当隧道发生事故或者火灾时，对来往车辆进行多策略光学拦截，避免车辆驶入造成交通堵塞或者发生二次事故，引起不必要的危害；同时采用光学拦截，不会对驶入车辆造成破坏，具有较高的安全性，减少了隧道内事故的发生率；监测装置(监测装置中红外对管阵列布置位置进行编号，几号红外对管监测到出现事故，根据红外对管的编号和固定的布置距离进行初步事故定位)、控制装置、拦截装置共同协调工作，实现对事故的准确定位以及对车辆的快速安全拦截；采用的拦截措施均为光学拦截，有效应对隧道内昏暗的现场条件；多种拦截措施共同工作，确保车辆可以提前被拦截，安全性更高；本发明联结目前我国隧道内所铺设的相关传感器，有利于我国隧道交通数字化的进程，具有显著的经济价值和社会价值。
实施例
本实施例以张石高速北口隧道为例，隧道净宽13.25m，净高7.80m，北口隧道左线全长1660m，右线全长1550m。已知太阳能光伏板采用28010型号，设计尺寸为20平方米，其工作电压为5V，电流约100mA,太阳能充电的效率为90％，根据当地日照情况，上午10点到下午两点。光照最为充裕，配置锂电池为60V 3000mAh四块，拦截装置(包括所有的聚光灯、投影射灯和雾化器)功率为P＝30W。
(1)太阳能光伏板一次充电所用时间：
一块电池所用3000mAh,四块电池并联，四块电池共计12000mAh
所设置地区的平均日照时间约为4h，可以满足本发明的充电需求。
(2)太阳能光伏板充电一次可供多策略光学拦截系统工作时间：
12000mAh＝12Ah
p＝12×60＝720wh
t＝720÷30＝24h
即多策略隧道光学拦截系统按照满功率的情况可工作24h,然而在启动光学拦截系统后，监测装置可以不工作，用电功率大幅降低，并且如果遇到连续工作的情况下，在维持一天工作量后可继续进行第二天的太阳能充电，进行持续供电，即本发明可一直处于工作状态。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (10)
1.一种多策略隧道光学拦截系统，其特征在于：该拦截系统包括安装在隧道进出洞口的光幕结构和/或光栅结构、安装在隧道洞内顶部且位于相邻车道处的投影射灯；
投影射灯沿隧道长度方向布置数个；
光幕结构和/或光栅结构的光源为竖直向下的光源。
2.根据权利要求1所述的拦截系统，其特征在于，光幕结构或光栅结构均包括若干数量的聚光灯，若干数量的聚光灯沿隧道洞口顶部的弧形轮廓间隔设置，每个光幕均包括光源、透光灯罩和聚光透镜，通过透光灯罩和聚光透镜利用透镜光折射原理将光源转化为平行光源，垂直射向地面；多个聚光灯的发光区相互交叠形成光幕结构，多个聚光灯之间不存在交叠区域形成光栅结构。
3.根据权利要求1所述的拦截系统，其特征在于，隧道内具有多个车道，每个车道区域内安装的所有聚光灯串联，不同车道内的聚光灯并联，实现发生事故时选择性地开启或关闭各车道光幕结构或光栅结构。
4.根据权利要求2所述的拦截系统，其特征在于，该拦截系统还包括雾化器，优选超声波雾化器，所述雾化器的数量为多个，在相邻两个聚光灯之间布置雾化器。
5.根据权利要求2所述的拦截系统，其特征在于，所述聚光灯包括LED灯珠、LED灯板、聚光透镜、透光灯罩，LED灯板的尺寸为80mm*80mm，内部由4个红光的LED灯珠构成，分布在LED灯板四角，LED灯板垂直布置于隧道洞口顶部，使LED灯珠发出的平行光垂直射向地面；每个LED灯板配有一个聚光透镜和一个透光灯罩，在LED灯板正中间设置有凸棒，聚光透镜底部设有凹槽，通过凸棒和凹槽配合将聚光透镜固定安装在LED灯板中间位置；LED灯板垂直照向地面，聚光透镜、透光灯罩固定套接于LED灯板外侧。
6.根据权利要求1所述的拦截系统，其特征在于，所述投影射灯能在各自的投影射灯支架上做360°旋转，根据发生事故的位置向不同方向投影，投影射灯之间采用并联连接，实现在通过监测装置确定事故发生具体位置后能选择打开投影射灯的位置及数量，然后控制左旋或右旋90度在具体车道地面投射红色禁止通行字样。
7.一种多策略隧道光学拦截系统，其特征在于，该拦截系统包括供电装置、监测装置、控制装置和拦截装置，
供电装置给监测装置和拦截装置供电；
监测装置中用于监测是否发生火灾及是否发生事故，并向控制装置发出报警信号；
控制装置用于控制各个装置的工作；
所述拦截装置包括在隧道洞口位置的第一重光学拦截、隧道洞内的第二重光学拦截、隧道洞口的水雾拦截；
拦截装置通过多重光学拦截和水雾拦截的方式实现对车辆的多策略拦截。
8.根据权利要求7所述的拦截系统，其特征在于，所述供能装置采用太阳能充电的锂电池组，当太阳能光伏板接收到太阳光时，将太阳能转换成电能产生感应电流，该电流经过充放电管理单元实现对充电池电量的储存管理，锂电池的输入端连接隧道洞口外太阳能光伏板，实现对整个系统供电维持工作目的；
所述太阳能伏板布置在隧道洞口外光线较强且日照时间充足区域，采用28010型号，20m2，其工作电压为5V，电流约100mA；充放电管理单元采用CN3063芯片实现对充放电管理，根据充电电池的电流输出能力自动调整为充电电流，CN3063充电电压为4.2V，当没有充电电压时，充电锂电池工作电流低于3μA,芯片自动进入休眠模式，有效减小能耗；
所述监测装置，监测隧道内是否有异常现象发生；监测装置在隧道内安装完成后，位置固定，形成网络，能准确监测到隧道事故发生的具体位置，当监测装置监测到隧道内有异常现象发生，监测装置发出报警信号，人为确认后，继续进行后续操作；
所述监测装置优选远程监控摄像头、光纤光栅火灾探测器、红外对管监测阵列、Zigbee网络进行危险事故监测及示警，红外对管监测阵列通过在隧道内组建Zigbee网络，支持整个系统的数据通信，
光纤光栅火灾探测器单排布设于隧道中间，相邻光纤光栅火灾探测器的间距为10m，相邻组红外对管间距为2m，红外对管距地面1m高处布设在隧道两侧隧道壁上，通过在隧道内组建Zigbee网络，支持整个系统的数据通信，采用红外对管按照上述分布在隧道两侧形成监测阵列，发生事故后，隧道内障碍物会静止在隧道内，红外对管阵列发生遮挡，持续出现信号阻断输出高电平，会自动发出报警处理；当监测到有火灾发生，光纤光栅火灾探测器会发出报警信号，通过Zigbee网络上传警报指令，确定事故发生的位置；
在隧道内安装远程监控摄像头，每50m安装一个，远程监控摄像头与控制装置电连接，当探测器示警后通过与电脑相连的远程监控摄像头检查确认事故是否发生及事故位置，以便及时并具体根据事故发生的位置打开拦截装置，同时远程监控摄像头具有视频存储功能，用来明确事故责任方，解决事故纠纷；
拦截装置各个组件的开关与控制装置电连接，通过控制装置有选择地启动拦截装置的组件，进行多策略光学拦截。
9.一种多策略隧道光学拦截系统的使用方法，其特征在于，该方法的步骤为：
(1)将隧道内监测装置、拦截装置与控制装置进行连接，完成初始设置；所述拦截装置包括安装在隧道进出洞口的光幕结构和/或光栅结构、安装在隧道洞内顶部且位于相邻车道处的投影射灯；
(2)由管理人员在终端监测是否发生报警，即是否发生火灾或事故，发出报警信号，管理人员在终端接收到报警信号后，通过终端确认发生报警位置的监测装置的编号，进而调出该报警位置视频监控，进一步确定是否发生火灾或事故以及具体位置；
(3)确认发生事故后，由管理人员通过控制装置打开拦截装置中对应车道的光幕结构和/或光栅结构，在对应车道的隧道洞口形成光幕和/或光栅，光束垂直射向地面，进行第一道光学拦截；
根据发生事故的位置，同时开启隧道接近事故发生处的顶部投影射灯，管理人员在终端调整投影射灯，通过向左旋转90°或者向右旋转90°使投影射灯旋转投向发生事故的车道，向地面投射出禁止通行的红色字样，第二道光学拦截；
(4)确认发生火灾后，由管理人员通过控制装置打开拦截装置中所有的光幕结构和/或光栅结构，在隧道洞口形成光幕和/或光栅，进行第一道光学拦截；同时所有投影射灯交替旋转90°，向投影射灯的左右车道交替投射红色的“禁止通行”字样，进行第二道光学拦截，从而实现封闭隧道。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特在于，在相邻两个聚光灯之间布置雾化器，在白天在确认发生事故的车道位置同时开启雾化器；或者在白天确认发生火灾后，将所有的雾化器打开，形成水雾减少光的色散，增强示警效果。
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