CN115083183A - 一种高速公路智能诱导灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速公路智能诱导灯系统，由诱导灯具、控制箱、主干光缆、主干电缆组成，在高速公路易起雾段安装诱导灯具，通过检测路段上的能见度来调节诱导灯的亮度信息，达到节约电能的效果，一旦检测到能见度低于预设值时，诱导灯亮起，显示黄色信号，在每个诱导灯具下方安装地磁传感器来检测车辆经过的信息，当检车到车辆经过时，后方一定区间的诱导灯亮红色，以提醒后车司机前方有车，提高后车司机安全驾驶的警觉性，通过相邻两个诱导灯具下方的地磁传感器检测到车辆经过信息来计算车速信息，并将该路段的能见度信息、通过车辆数量、车速等信息传输至监控中心进行监控。

Description

一种高速公路智能诱导灯系统

技术领域

本发明涉及诱导灯系统领域，具体为一种高速公路智能诱导灯系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展，高速公路运输量在逐年不断地增加，高速公路客运量在综合运输体系中所占比例越来越大。在高速道路行车安全中，低能见度天气已成为影响高速公路安全运行的头号公害，每当有低能见度天气出现，交通事故频发，不少低能见度地区只能关闭交通，不仅给公路管理部门或经营性公司带来经济损失，还大大削弱了公路的通行能力，造成货物不能及时运达，严重影响社会生产，低能见度天气发生的交通事故也直接给人类生命财产带来了巨大损失。

由于雨雾、雾霾等天气致使驾驶员视线差，发生汽车追尾碰撞等事故。现有技术中，对能见度的监测技术已经比较成熟，且多利用太阳能供电，节能方便，但在通讯问题上解决地并不是很好。河南某高速公路通过“大喇叭”语音播报提醒驾驶员，在周围环境较嘈杂的情况下，高速公路上的语音播报声极易被盖住，且穿过住宅区的高速公路段的语音播报声很可能会影响到周围居民的生活。大部分高速公路通过信息提示牌指导司机绕行或避让，在低能见度条件下，司机不宜看清楚指示牌内容信息，而且在车速较高且需要驾驶员注意力集中的低能见度情况下，可能会出现指示牌上某些信息记不清或来不及看的情况，指示牌的提醒作用会大打折扣。其他地方的由气象中心监测站的主控微机对网点内所有气象站的数据进行统一监控，以达到整个网点内气象数据整合及统计的方法比较繁琐，且达不到直接对驾驶人员进行提醒的作用。而且现有的雾天公路诱导警示装置主要安装在多雨多雾的高速公路两边，能够起到提醒驾驶员注意行车安全的作用，但是该系统在大雾天气下不能够使后方司机较清晰的查看到前方车况信息，且不能够根据能见度信息来调节灯光的亮度，不利于节能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明公开了一种高速公路智能诱导灯系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：在高速公路易起雾段安装诱导灯具，通过检测路段上的能见度来调节诱导灯的亮度信息，达到节约电能的效果，一旦检测到能见度低于预设值时，诱导灯亮起，显示黄色信号，在每个诱导灯具下方安装地磁传感器来检测车辆经过的信息，当检车到车辆经过时，后方一定区间的诱导灯亮红色，以提醒后车司机前方有车，提高后车司机安全驾驶的警觉性，通过相邻两个诱导灯具下方的地磁传感器检测到车辆经过信息来计算车速信息，并将该路段的能见度信息、通过车辆数量、车速等信息传输至监控中心进行监控。

一种高速公路智能诱导灯系统，包括诱导灯具、控制箱、主干光缆、主干电缆，在高速公路易起雾段两侧防护栏上等间距安装诱导灯具，控制箱紧贴高速公路护栏安装，在护栏外侧铺设主干光缆和主干电缆，诱导灯具与控制箱连接，多个控制箱连接在主干光缆和主干电缆上，主干电缆连接在就近变电所的低压配电柜上，将变电所中的电源引入到控制箱中，为诱导灯具供电，主干光缆连接到路段监控中心，使控制箱与监控中心建立相互通信。

本发明的诱导灯具包括灯罩、能见度传感器、LED灯珠、支柱、地磁传感器、控制电路板，灯罩与支柱连接，能见度传感器安装在灯罩顶部，用于检测能见度信息，LED灯珠、控制电路板安装在灯罩内，灯罩采用透明的有机玻璃制成，灯罩的外表面涂抹逆反射材料，地磁传感器安装在支柱中，用于检测来车信息及车辆速度信息，能见度传感器、LED灯珠、地磁传感器与控制电路板之间进行电性连接，控制电路板用于处理能见度传感器和地磁传感器采集到的数据信息，通过计算出能见度信息和车辆数量、车速信息传送至控制箱，并控制LED灯珠的开断、亮度及显示的颜色。

本发明的控制箱包括金属箱、工控机、普通交换机、电力电子变压器，工控机、普通交换机、电力电子变压器安装在金属箱中，工控机与普通交换机、控制电路板电性连接，工控机用于汇总控制电路板处理后的信息，电力电子变压器与主干光缆和控制电路板连接，用于将主干光缆上的电压进行降压稳压处理后，为LED灯珠供电。

本发明的控制电路板包括PLC控制器、继电器组，PLC控制器与继电器组、工控机电性连接，且继电器组、PLC控制器再与LED灯珠电性连接，由PLC控制器控制继电器组的通断来控制LED灯珠的通断，由PLC控制器根据能见度传感器采集到的信息来调节LED灯珠的亮度，由PLC控制器根据地磁传感器采集到的车辆信息来改变LED灯珠的颜色。

本发明的PLC控制器根据地磁传感器检测到车辆的信息来计算车辆的车速方案为：通过两个诱导灯具下方的地磁传感器来测速，车辆先经过第一个地磁传感器，经过此地磁传感器时，车辆会对地磁传感器附近发地磁场产生扰动，地磁传感器检测到这种车辆对地磁场的扰动，判断车辆经过，开始计时，车辆随之经过第二地磁传感器器时，地磁传感器检测到车辆对地磁场的扰动时，计时结束，设两个传感器之间的间距为L，车辆从第一个地磁传感器到第二个地磁传感器所需时间为t，那么该车辆的车速v表示为v＝L/t。

本发明采用光纤熔接技术将普通交换机与主干光缆连接起来，工控机将接收到的能见度信息和车辆数量、车速信息发送至普通交换机，普通交换机将信息从主干光缆上传输至监控中心，主干光缆将变电所的电源引入到电力电子变压器上，电力电子变压器将电力引入到继电器组上，由PLC控制器控制继电器组的通断来将电力引入到LED灯珠上进行供电。

本发明的诱导灯具安装间距为15米，每450米内的诱导灯具与一个控制箱为一组，每一组控制箱内的工控机汇集各自范围内诱导灯具的数据信息，并传输至普通交换机，每条路段上的所有普通交换机通过主干光缆连接在一起，形成自愈环网，再与监控中心的核心交换机连接起来，诱导灯具上的信息可以通过两条链路进行传输，由核心交换机对每个普通交换机的数据进行汇总，核心交换机与服务器、工作站连接，由服务器对核心交换机上的数据进行存储和解析，工作站实时读取核心交换机上的数据，并能够通过访问服务器来查询以往的数据信息。

本发明的PLC控制器控制LED灯珠开断和亮度的方案为：

1.待机状态，能见度传感器检测到路段能见度大于500m时，关闭诱导灯具，设备处于低功耗模式，通过灯罩上的逆反射材料来增强道路轮廓；

2.道路轮廓强化模式功能，在能见度大于400小于500米时，系统进入道路轮廓强化模式，位于道路两侧的诱导灯具处于工作状态，LED灯珠亮黄灯，且亮度调节到50％，从而在低能见度区朦胧的环境里以高反差的方式实现道路线形诱导；

3.行车主动诱导模式功能，在能见度大于300米小于400米时，系统进入行车主动诱导模式，LED灯珠亮黄灯，且LED灯珠亮度调节到80％，并控制LED灯珠按照预先设定的特定频率进行同步闪烁，从而利用闪烁的动态灯光提醒驾驶员注意路况信息，小心驾驶；

4.防止追尾警示模式功能，在能见度小于200米时，系统进入防止追尾警示模式，LED灯珠亮黄灯，且LED灯珠亮度调节到100％，起到强化道路轮廓的作用。

本发明的PLC控制器控制LED灯珠颜色的方案为：

1.当没有车辆经过时，PLC控制器控制LED灯珠显示黄色；

2.有车辆通过诱导灯具时，通过地磁传感器来检测该车辆的信息，并将信息传输至PLC控制器，由PLC控制器控制LED灯珠亮红灯，形成红色尾迹提示后车前方有车辆行驶并保持安全车距，此时其他诱导灯具亮黄色灯，并同步闪烁，当车辆向前行驶经过下一组诱导灯具时，红色尾迹会与车辆动态同步前移；

3.车辆后方诱导灯具亮红灯的范围由能见度传感器检测到的能见度信息来确定，根据交通安全距离常识：当能见度小于500米大于200米时，车辆后方150米范围内的诱导灯具亮红灯；能见度小于200米时，车辆后方100米范围内的诱导灯具亮红灯；能见度小于100米时，车辆后方50米范围内的诱导灯具亮红灯。

本发明公开了一种高速公路智能诱导灯系统，其具备的有益效果如下：

本发明通过检测路段上的能见度来调节诱导灯的亮度信息，达到节约电能的效果，一旦检测到能见度低于预设值时，诱导灯亮起，显示黄色信号，在每个诱导灯具下方安装地磁传感器来检测车辆经过的信息，当检车到车辆经过时，后方一定区间的诱导灯亮红色，起到道路轮廓强化、行车主动诱导、防追尾警示的作用，系统根据现场的能见度情况，根据预先设置的阈值，自动切换工作模式，以便在不同能见度天气下引导车辆安全行驶。

附图说明

图1为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的安装结构示意图；

图2为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的诱导灯具的结构示意图；

图3为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的控制箱的结构示意图；

图4为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的控制电路板的结构示意图；

图5为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的控制箱与主干光缆、主干电缆的连接结构示意图；

图6为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的自愈环网的结构示意图；

图7、图8为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的PLC控制器控制LED灯珠颜色的方案示意图；

图9为本发明一种高速公路智能诱导灯系统的工作原理图。

主要元件符号说明。

诱导灯具	1	控制箱	2
				主干光缆	3	主干电缆	4
灯罩	5	能见度传感器	6
				LED灯珠	7	支柱	8
地磁传感器	9	控制电路板	10
				金属箱	11	工控机	12
普通交换机	13	电力电子变压器	14
				PLC控制器	15	继电器组	16
核心交换机	17	服务器	18
				工作站	19

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。

请参阅图1至图9所示为本发明中的一种高速公路智能诱导灯系统，包括诱导灯具1、控制箱2、主干光缆3、主干电缆4。

如图1所示，在高速公路易起雾段两侧防护栏上等间距安装诱导灯具1，控制箱2紧贴高速公路护栏安装，在护栏外侧铺设主干光缆3和主干电缆4，诱导灯具1与控制箱2连接，多个控制箱2连接在主干光缆3和主干电缆4上，主干电缆4连接在就近变电所的低压配电柜上，将变电所中的电源引入到控制箱2中，为诱导灯具1供电，主干光缆3连接到路段监控中心，使控制箱2与监控中心建立相互通信，用于传输该路段的能见度信息、通过车辆数量、车速等信息传输至监控中心进行监控。

如图2所示，所述的诱导灯具1包括灯罩5、能见度传感器6、LED灯珠7、支柱8、地磁传感器9、控制电路板10，灯罩5与支柱8连接，能见度传感器6安装在灯罩5顶部，用于检测能见度信息，LED灯珠7、控制电路板10安装在灯罩5内，灯罩5采用透明的有机玻璃制成，灯罩5的外表面涂抹逆反射材料，即使LED灯珠7不亮时也能够当做轮廓标使用，即车灯照射到灯罩5上时会被反射回来，提高司机行车安全，地磁传感器9安装在支柱8中，距离地面40厘米，用于检测来车信息及车辆速度信息，能见度传感器6、LED灯珠7、地磁传感器9与控制电路板10之间进行电性连接，控制电路板10用于处理能见度传感器6和地磁传感器9采集到的数据信息，通过计算出能见度信息和车辆数量、车速信息传送至控制箱2，并控制LED灯珠7的开断、亮度及显示的颜色。

如图3所示，所述的控制箱2包括金属箱11、工控机12、普通交换机13、电力电子变压器14，工控机12、普通交换机13、电力电子变压器14安装在金属箱11中，工控机12与普通交换机13、控制电路板10电性连接，工控机12用于汇总控制电路板10处理后的信息，并控制普通交换机13将数据传输到主干光缆3上，由主干光缆3传输至监控中心，电力电子变压器14与主干光缆3和控制电路板10连接，用于将主干光缆3上的电压进行降压稳压处理后，为LED灯珠7供电。

如图4所示，所述的控制电路板10包括PLC控制器15、继电器组16，PLC控制器15与继电器组16、工控机12电性连接，且继电器组16、PLC控制器15再与LED灯珠7电性连接，由PLC控制器15控制继电器组16的通断来控制LED灯珠7的通断，由PLC控制器15根据能见度传感器6采集到的信息来调节LED灯珠7的亮度，由PLC控制器15根据地磁传感器9采集到的车辆信息来改变LED灯珠7的颜色，当能见度较大时，可以不需要打开LED灯珠7，当路段上的能见度低于一定阈值时，PLC控制器15便会控制LED灯珠7亮起，且随着能见度变化，LED灯珠7的亮度也会发生变化，当有车辆经过时，PLC控制器15便会控制LED灯珠7显示黄色来提醒后面司机前方有车的信息。

所述的PLC控制器15根据地磁传感器9检测到车辆的信息来计算车辆的车速方案为：通过两个诱导灯具1下方的地磁传感器9来测速，车辆先经过第一个地磁传感器9，经过此地磁传感器9时，车辆会对地磁传感器9附近发地磁场产生扰动，地磁传感器9检测到这种车辆对地磁场的扰动，判断车辆经过，开始计时，车辆随之经过第二地磁传感器9器时，地磁传感器9检测到车辆对地磁场的扰动时，计时结束，设两个传感器之间的间距为L，车辆从第一个地磁传感器9到第二个地磁传感器9所需时间为t，那么该车辆的车速v表示为v＝L/t。

如图5所示，采用光纤熔接技术将普通交换机13与主干光缆3连接起来，工控机12将接收到的能见度信息和车辆数量、车速信息发送至普通交换机13，普通交换机13将信息从主干光缆3上传输至监控中心，主干光缆3将变电所的电源引入到电力电子变压器14上，由电力电子变压器14输出不同等级的电压分别为工控机12、普通交换机13、控制电路板10、LED灯珠7、能见度传感器6、地磁传感器9供电，电力电子变压器14将电力引入到继电器组16上，由PLC控制器15控制继电器组16的通断来将电力引入到LED灯珠7上进行供电。

如图6所示，所述的诱导灯具1安装间距为15米，每450米内的诱导灯具1与一个控制箱2为一组，即每一个控制箱2控制450米范围内的诱导灯具1，每一组控制箱2内的工控机12汇集各自范围内诱导灯具1的数据信息，并传输至普通交换机13，监控中心设有服务器18、核心交换机17、工作站19，每条路段上的所有普通交换机13通过主干光缆3连接在一起，形成自愈环网，再与监控中心的核心交换机17连接起来，诱导灯具1上的信息可以通过两条链路进行传输，即使其中一条链路出现故障，数据可以从另一条链路传输至监控中心，由核心交换机17对每个普通交换机13的数据进行汇总，核心交换机17与服务器18、工作站19连接，由服务器18对核心交换机17上的数据进行存储和解析，工作站19实时读取核心交换机17上的数据，并能够通过访问服务器18来查询以往的数据信息。

所述的PLC控制器15控制LED灯珠7开断和亮度的方案为：

1.待机状态，能见度传感器6检测到路段能见度大于500m时，关闭诱导灯具1，设备处于低功耗模式，通过灯罩5上的逆反射材料来增强道路轮廓；

2.道路轮廓强化模式功能，在能见度大于400小于500米时，系统进入道路轮廓强化模式，位于道路两侧的诱导灯具1处于工作状态，LED灯珠7亮黄灯，且亮度调节到50％，从而在低能见度区朦胧的环境里以高反差的方式实现道路线形诱导，该诱导系统无论白天还是夜晚均可提供长距离、高精度、高清晰的线形诱导，从而保证车辆在雾天拥有一个比较安全的运行环境；

3.行车主动诱导模式功能，在能见度大于300米小于400米时，系统进入行车主动诱导模式，LED灯珠7亮黄灯，且LED灯珠7亮度调节到80％，并控制LED灯珠7按照预先设定的特定频率进行同步闪烁，从而利用闪烁的动态灯光提醒驾驶员注意路况信息，小心驾驶；

4.防止追尾警示模式功能，在能见度小于200米时，系统进入防止追尾警示模式，LED灯珠7亮黄灯，且LED灯珠7亮度调节到100％，起到强化道路轮廓的作用。

如图7、图8所示，所述的PLC控制器15控制LED灯珠7颜色的方案为：

1.当没有车辆经过时，PLC控制器15控制LED灯珠7显示黄色；

2.有车辆通过诱导灯具1时，通过地磁传感器9来检测该车辆的信息，并将信息传输至PLC控制器15，由PLC控制器15控制LED灯珠7亮红灯，形成红色尾迹提示后车前方有车辆行驶并保持安全车距，此时其他诱导灯具1亮黄色灯，并同步闪烁，当车辆向前行驶经过下一组诱导灯具1时，红色尾迹会与车辆动态同步前移；当道路有多车辆通行时，车辆可根据前方诱导灯具1颜色情况判断前方是否有车辆通行，后车只需要保持行驶在安全区域(黄色诱导灯区域内)，避免驶入诱导灯区域即可保证与前车距离，从而降低追尾的风险。

3.车辆后方诱导灯具1亮红灯的范围由能见度传感器6检测到的能见度信息来确定，根据交通安全距离常识：

(一)能见度小于500米大于200米时，必须开启近光灯、示宽灯和后雾灯；时速不得超过80km/h；保持150米以上的行车间距；

(二)能见度小于200米时，开启雾灯、近光灯、示廓灯和前后位灯，车速不得超过每小时60公里，与同车道前车保持100米以上的距离；

(三)能见度小于100米时，开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯，车速不得超过每小时40公里，与同车道前车保持50米以上的距离；

因此，当能见度小于500米大于200米时，车辆后方150米范围内的诱导灯具1亮红灯；能见度小于200米时，车辆后方100米范围内的诱导灯具1亮红灯；能见度小于100米时，车辆后方50米范围内的诱导灯具1亮红灯。

本发明的工作原理与工作过程如下：

如图9所示，由控制电路板10接收能见度传感器6和地磁传感器9采集到的数据信息，并计算出能见度信息和车辆数量、车速信息传送至控制箱2中的工控机12，并控制LED灯珠7的开断、亮度及显示的颜色，由核心交换机17对每个普通交换机13的数据进行汇总，由服务器18对核心交换机17上的数据进行存储和解析，工作站19实时读取核心交换机17上的数据，并能够通过访问服务器18来查询以往的数据信息。

Claims (5)

1.一种高速公路智能诱导灯系统，其特征在于：包括诱导灯具、控制箱、主干光缆、主干电缆，在高速公路易起雾段两侧防护栏上等间距安装诱导灯具，控制箱紧贴高速公路护栏安装，在护栏外侧铺设主干光缆和主干电缆，诱导灯具与控制箱连接，多个控制箱连接在主干光缆和主干电缆上，主干电缆连接在就近变电所的低压配电柜上，将变电所中的电源引入到控制箱中，为诱导灯具供电，主干光缆连接到路段监控中心，使控制箱与监控中心建立相互通,诱导灯具包括灯罩、能见度传感器、LED灯珠、支柱、地磁传感器、控制电路板，灯罩与支柱连接，能见度传感器安装在灯罩顶部，用于检测能见度信息，LED灯珠、控制电路板安装在灯罩内，灯罩采用透明的有机玻璃制成，灯罩的外表面涂抹逆反射材料，地磁传感器安装在支柱中，用于检测来车信息及车辆速度信息，能见度传感器、LED灯珠、地磁传感器与控制电路板之间进行电性连接，控制电路板用于处理能见度传感器和地磁传感器采集到的数据信息，通过计算出能见度信息和车辆数量、车速信息传送至控制箱，并控制LED灯珠的开断、亮度及显示的颜色。

2.根据权利要求1所述的高速公路智能诱导灯系统，其特征在于：所述控制电路板包括PLC控制器、继电器组，PLC控制器与继电器组、工控机电性连接，且继电器组、PLC控制器再与LED灯珠电性连接，由PLC控制器控制继电器组的通断来控制LED灯珠的通断，由PLC控制器根据能见度传感器采集到的信息来调节LED灯珠的亮度，由PLC控制器根据地磁传感器采集到的车辆信息来改变LED灯珠的颜色。

3.根据权利要求1所述的高速公路智能诱导灯系统，其特征在于：所述诱导灯具安装间距为15米，每450米内的诱导灯具与一个控制箱为一组，每一组控制箱内的工控机汇集各自范围内诱导灯具的数据信息，并传输至普通交换机，每条路段上的所有普通交换机通过主干光缆连接在一起，形成自愈环网，再与监控中心的核心交换机连接起来，诱导灯具上的信息可以通过两条链路进行传输，由核心交换机对每个普通交换机的数据进行汇总，核心交换机与服务器、工作站连接，由服务器对核心交换机上的数据进行存储和解析，工作站实时读取核心交换机上的数据，并能够通过访问服务器来查询以往的数据信息。

4.根据权利要求2所述的高速公路智能诱导灯系统，其特征在于：所述PLC控制器控制LED灯珠开断和亮度的方案为：

（1）待机状态，能见度传感器检测到路段能见度大于500m 时，关闭诱导灯具，设备处于低功耗模式，通过灯罩上的逆反射材料来增强道路轮廓；

（2）道路轮廓强化模式功能，在能见度大于400小于500米时，系统进入道路轮廓强化模式，位于道路两侧的诱导灯具处于工作状态，LED灯珠亮黄灯，且亮度调节到50%，从而在低能见度区朦胧的环境里以高反差的方式实现道路线形诱导；

（3）行车主动诱导模式功能，在能见度大于300米小于400米时，系统进入行车主动诱导模式，LED灯珠亮黄灯，且LED灯珠亮度调节到80%，并控制LED灯珠按照预先设定的特定频率进行同步闪烁，从而利用闪烁的动态灯光提醒驾驶员注意路况信息，小心驾驶；

（4）防止追尾警示模式功能，在能见度小于200米时，系统进入防止追尾警示模式，LED灯珠亮黄灯，且LED灯珠亮度调节到100%，起到强化道路轮廓的作用。

5.根据权利要求2所述的高速公路智能诱导灯系统，其特征在于：所述PLC控制器控制LED灯珠颜色的方案为：

（1）当没有车辆经过时，PLC控制器控制LED灯珠显示黄色；

（2）有车辆通过诱导灯具时，通过地磁传感器来检测该车辆的信息，并将信息传输至PLC控制器，由PLC控制器控制LED灯珠亮红灯，形成红色尾迹提示后车前方有车辆行驶并保持安全车距，此时其他诱导灯具亮黄色灯，并同步闪烁，当车辆向前行驶经过下一组诱导灯具时，红色尾迹会与车辆动态同步前移；

（3）车辆后方诱导灯具亮红灯的范围由能见度传感器检测到的能见度信息来确定，根据交通安全距离常识：当能见度小于500米大于200米时，车辆后方150米范围内的诱导灯具亮红灯；能见度小于200米时，车辆后方100米范围内的诱导灯具亮红灯；能见度小于100米时，车辆后方50米范围内的诱导灯具亮红灯。

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