CN201142148Y - 高速公路防汽车连环追尾自动报警装置 - Google Patents

Abstract

一种高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，该装置包括信号采集器(2)、滤波器(3)、信号放大器(4)、A/D转换器(5)、信号输入输出接口(6)、计算机(7)、光电隔离器(8)、声、光警示灯(9)，信号采集器包括光传感器(2－1)和声音传感器(2－2)；滤波器(3)包括光滤波器(3－1)和声音滤波器(3－2)。信号采集器将从信号源(1)采集到的事故模拟信号传至滤波器(3)，滤除杂波信号后，经信号放大器放大，再通过A/D转换器把模拟信号转换成数字信号，经I/O信号输入输出接口传至计算机，计算机对数字信号进行识别和处理后，输出报警指令经I/O信号输入输出接口、光电隔离器到相应路段的警示灯，警示灯按照指令信号启动声、光报警。

Description

高速公路防汽车连环追尾自动报警装置

技术领域

本实用新型涉及防止高速公路上汽车连环追尾的自动报警装置。

背景技术

高速公路在我国正处在快速发展时期，事故时有发生，特别是难以预测的恶劣天气和突发其来的交通事故，严重影响汽车驾驶员的行车安全。重.特大事故的发生在多数情况下是汽车连环追尾，极易造成群死、群伤及多车损毁，同时造成高速公路长时间堵塞。人员伤亡和经济损失是惨重的，间接损失更无法估算。

经调研结果显示：在高速公路上行驶的车辆往往达到120码左右(120码/时时速是国家目前限速速度《120千米＝33.33米/秒时》)，如遇恶劣天气或雾天能见度低，一旦前方出事故紧随其后的车辆很难看清前方发生事故，当驾驶员发现情况时再采取紧急制动已为时已晚，因制动后的惯力也会撞上前方车辆，这就是造成汽车连环追尾的主因和当前存在的主要问题。至今此问题在全国范围内未得以解决。为此，采取有效的安全防范措施是当务之急，也是全社会就道路交通安全共同关心的课题。

发明内容

本实用新型的目的是为了避免高速公路上的汽车连环追尾，把人员伤亡和经济损失降到最低限度，提供一种采用声、光的自动报警装置。

上述目的采用下述方案实现：

一种高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，该自动报警装置包括：信号采集器、滤波器、信号放大器、A/D转换器、信号输入输出接口、计算机、光电隔离器、声光警示灯，信号采集器由光传感器和声音传感器构成；滤波器包括光滤波器和声音滤波器，信号采集器将从信号源采集到的事故有效模拟光、声信号，分别传至光滤波器和声音滤波器，滤除叠加在信号上的杂波信号，得到平滑的模拟光、声输出信号，分别经信号放大器放大，再通过A/D转换器把模拟信号转换成数字信号，经I/O信号输入输出接口传至计算机，计算机对数字信号进行识别和处理后，输出报警指令经I/O信号输入输出接口、光电隔离器到相应路段的声光警示灯，声光警示灯按照指令信号启动声、光报警。

所述的警示灯安装在高速公路隔离带边，高1米，信号采集覆盖面半径为10平方与路宽平方之和的平方根。如果是三车道，(路宽15米)信号采集覆盖面半径为18米，计算方式： $\sqrt{{10}^2+{15}^2}=\sqrt{325}=18$ 米以达到有效覆盖面。

所述的声音传感器的声音敏感频率为44kHz、22kHz或11kHz。

所述的光传感器的敏感频率为所要测的红外线频率。

所述的声光警示灯每隔30米设一个，警示信号采用红、黄色灯光及警笛声报警。警示灯按照计算机的信号指令声、光同时启动，及时提示过往车辆。汽车驾驶员可根据信号提示，及时采取应对措施。黄闪灯示意前方出现险情应减速慢行，谨慎驾驶，并随时作好停车准备。红闪灯和警笛声报警时说明情况紧急，应尽快减速，在不得已的情况下不要采取紧急制动。此时，离事故点最远距离是180米最近是50-80米，高速公路上行车要求间距是200米。事故点至最后一个红闪灯是6个报警信号，30米×6(灯)＝180米。人在正常情况下看到或听到信号后作出反应在3秒钟内。120千米＝33.33米/秒时。本装置的设计是以这一原理为依据。从理论上讲，汽车驾驶员当得到信号后及做出反应是在有效时间范围内，完全可以避免二次事故的发生。以这种报警方式来达到避免事故进一步扩大，减少人员伤亡和财产经济损失的日的，让汽车驾驶员在行车时多一份安全感，同时可推进我国高速公路向信息化管理方向发展。

附图说明

图1、本实用新型的总体结构框图

图2、本实用新型的信号探测距离示意图

图3本实用新型的传感电路示意图

图中标号表示：1信号源，2信号采集器，2-1光传感器，2-2声音传感器，3滤波器，3-1光滤波器，3-2声音滤波器，4信号放大器，5A/D转换器，6I/O信号输入输出接口，7计算机，8光电隔离器，9声光警示灯，V1第1电压，V2第2电压，V3第3电压，V4第4电压，R1第1电阻，R2第2电阻，R3第3电阻，R4第4电阻，R5第5电阻，R6第6电阻，C1第1电容，C2第2电容，C3第3电容，C4第4电容，G1第1放大管，G2第2放大管。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实例结构及技术方法。

本实用新型实例的总体结构如方框图1所示：高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是该自动报警装置包括：信号采集器2、滤波器3、信号放大器4、A/D转换器5、信号输入输出接口6、计算机7、光电隔离器8、声、光警示灯9，信号采集器包括光传感器2-1和声音传感器2-2；滤波器3包括光滤波器3-1和声音滤波器3-2；信号采集器2采集信号源1的事故有效光、声信号，光传感器2-1输出端与光滤波器3-1相连接，声音传感器2-2输出端与声音滤波器3-2相连接，光滤波器3-1和声音滤波器3-2的输出端与放大器4相连接，放大器4输出端与A/D转换器5相连接，A/D转换器5输出端与I/O信号输入输出接口6相连接，I/O信号输入输出接口6与计算机7相连接。光电隔离器(8)输出端与声、光警示灯(9)相连接，输入端与I/O信号输入输出接口(6)相连接。

完成报警程序是通过信号采集器2将从信号源1采集到的事故声、光有效模拟信号分别通过滤波器3的光滤波器3-1，声音滤波器3-2，滤除叠加在信号上的杂波信号，得到平滑的模拟输出信号，经信号放大器4放大，再通过A/D转换器5把模拟信号转换成数字信号传至计算机(控制中心)7，计算机对数字信号进行识别和处理后，输出报警指令经I/O信号输入输出接口6、光电隔离器8到相应路段的声、光警示灯9，警示灯按照指令信号启动声、光报警工作。过往的汽车驾驶员根据信号的提示及时采取相应措施，以此达到避免二次事故发生的目的。

计算机安装有声音仿真模块软件，主要对雷鸣、汽车鸣笛、汽车发动机发出的轰鸣声、道路维护时所产生的各种杂音等声源进行识别。由于产生各种声源的频率(Hz)和音量(db)是各不相同的，本软件完成如下功能：

(1)汽车在公路上高速行驶发生剧烈撞击后所产生的声音频率和音量都在一定的范围内。例如：一辆行驶中的汽车以80-100码的时速撞击静态物体所产生的音频在48-50kHz之间，音量在100-105分贝(db)以内，计算机就只对该范围内的信号进行处理。

(2)为了避免对无效的音频进行处理，提高处理速度和处理精度，声音滤波器将撞击声频率段以外的音频分量滤除，以此方式来达到报警装置可靠工作。

(3)在数字音频技术中视应用环境的不同，通常使用以下几种采样频率：44kHz、22kHz、11kHz。如使用44kHz的采样频率，每秒钟要对声源信号进行44000次分析。本装置根据路段的距离及环境而采用相应的采样频率。

本实用新型的信号探测距离如图2所示。

为使超车道和行车道都能被覆盖，传感器探测距离应为10平方与路宽平方之和的平方根。如路宽15米，行车道、超车道和硬路肩各5米，探测距离半径的计算方式： $\sqrt{{10}^2+{15}^2}=\sqrt{325}=18$ 米。目前我国高速公路大多数为15米宽。

本实用新型的传感电路如图3所示，该装置的传感电路包括声音传感电路和光传感电路。声音传感电路包括声音传感器2-2，声音滤波器3-2，声音信号放大器。声音信号放大器由第3电容C3、第4电容C4、第4电阻R4、第5电阻R5、第6电阻R6及第2放大管G2按图连接而成。光传感电路包括光传感器2-1，光滤波器3-1，光信号放大器。光信号放大器由第1电容C1、第2电容C2、第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3及第1放大管G1按图连接而成。

声音传感器的声音敏感频率仅包括所要测的声音频率44kHz、22kHz、11kHz。

光传感器的敏感频率仅包括所要测的红外线频率。这样既可以获得较大的输出信号，又可以滤除其它频率信号的干扰。

光传感器的输出信号放大，放大后使第2电压V2和A/D转换器的参考电压Vref保持对应，一般可使第2电压V2的最大值和A/D转换器的参考电压Vref相当。放大倍数K＝1+R2/R3＝V2/V1。设：V1＝25mv，V2＝Vref＝2.5v；这样放大倍数为100倍，可以选择第2电阻R2＝100k，第1电阻R1＝1k，第3电阻R3＝100k。

声音传感器的输出信号放大，放大后使第4电压V4和A/D转换器的参考电压Vref保持对应，一般可使第4电压V4的最大值和A/D转换器的参考电压Vref相当。放大倍数K＝1+R5/R6＝V4/V3。设：第3电压V3＝25mv，第4电压V4＝Vref＝2.第5电压5v，这样放大倍数为100倍，可以选择第5电阻R5＝100k，第4电阻R4＝1k，第6电阻R6＝100k。

也可以用分级放大，分为两级，每级放大倍数为10(即R2/R1＝10)。

两个放大器参考型号：NE5532。

图3中多路A/D转换器用8位A/D，如果要求精度更高，可以选择10位、12位或16位。如果A/D转换器中没有采样保持电路，可在A/D转换器前面加上该电路。系统采样率由最高带宽通道、数据通道的数量以及每次循环的采样数决定，即A/D转换速度由两个传感器的输出频率中的高频率来决定，不能太慢。参考A/D转换器：ADC0809。

第1电容C1、第2电容C2、第3电容C3和第4电容C4用作隔离，可选C1＝C2＝C3＝C4＝10uf。

Claims (7)

1、一种高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是该自动报警装置包括：信号采集器(2)、滤波器(3)、信号放大器(4)、A/D转换器(5)、信号输入输出接口(6)、计算机(7)、光电隔离器(8)、声、光警示灯(9)，信号采集器包括光传感器(2-1)和声音传感器(2-2)；滤波器(3)包括光滤波器(3-1)和声音滤波器(3-2)；信号采集器(2)采集信号源(1)的事故有效光、声信号，光传感器(2-1)输出端与光滤波器(3-1)相连接，声音传感器(2-2)输出端与声音滤波器(3-2)相连接，光滤波器(3-1)和声音滤波器(3-2)的输出端与放大器(4)相连接，放大器(4)输出端与A/D转换器(5)相连接，A/D转换器(5)输出端与I/O信号输入输出接口(6)相连接，I/O信号输入输出接口(6)与计算机(7)相连接，光电隔离器(8)输出端与声、光警示灯(9)相连接，输入端与I/O信号输入输出接口(6)相连接。

2、如权利要求1所述的高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是声、光警示灯(9)安装在高速公路隔离带边，高1米，每隔30米设一个。

3、如权利要求1所述的高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是所述的声音传感器的声音敏感频率为44kHz、22kHz或11kHz。

4、如权利要求1所述的高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是所述的光传感器的敏感频率为所要测的红外线频率。

5、如权利要求1所述的高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是所述的声、光警示灯的警示信号采用用红、黄色灯光及警笛声报警。

6、如权利要求1所述的高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是放大器选用型号：NE5532。

7、如权利要求1所述的高速公路防汽车连环追尾自动报警装置，其特征是，A/D转换器选用型号：ADC0809。

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