CN205692380U - 基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统 - Google Patents
基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及路口交通安全技术领域，尤其涉及基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统，采用激光射线技术方法，解决了红绿灯警示功能弱、拦截性差的技术问题，达到了使用激光光幕拦截行人拦截性能强、警示作用好的技术效果；采用人体红外感应技术方法，解决了行人强闯红灯无人阻拦的技术问题，达到了可自动感应是否有人强闯红灯并发出警告声的技术效果；采用单片机控制技术设计，达到了本实用新型十字路口控制方式简单直接、传输方式便捷的技术效果；采用了射频读卡技术方法，解决了传统闯灯拍照模糊、车牌易遮挡的技术问题，达到了通过射频读卡器直接获取车辆信息的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及路口交通安全技术领域，尤其涉及基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统。
背景技术
人行横道上的一条条白线，又叫斑马线。斑马线源于古罗马时代的跳石。早在古罗马时期的庞培城的一些街道上，车马与行人交叉行驶，经常使市内交通堵塞，还不断发生事故。为此，人们便将人行道与马车道分开、并把人行道加高，还在靠近马路口的地方砌起一块块凸出路面的石头－－跳石，作为指示行人过街的标志。行人可以踩着这些跳石，慢慢穿过马路。马车运行时，跳石刚好在马车的两个轮子中间。后来，许多城市都使用这种方法。19世纪末期，随着汽车的发明，城市内更是车流滚滚，加之人们在街道上随意横穿，阻碍了交通，从前的那种跳石已无法避免交通事故的频频发生。20世纪50年代初期，英国人在街道上设计出了一种横格状的人行横道线，规定行人横过街道时，只能走人行横道，于是伦敦街头出现了一道道赫然醒目的横线，看上去这些横线像斑马身上的白斑纹，因而人们称它为斑马线。司机驾驶汽车看到这条条白线时，会自动减速缓行或停下，让行人安全通过。斑马线至今在街道上仍然随处可见。
但是如今，在社会生活中最为常见的不和谐现象也就是闯红灯了，闯红灯现象的泛滥不仅仅代表着广大群众素质不高，同样也说明了交通制度或是交通管理技术的不完善。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统，采用激光射线技术方法，解决了红绿灯警示功能弱、拦截性差的技术问题，达到了使用激光光幕拦截行人拦截性能强、警示作用好的技术效果；采用人体红外感应技术方法，解决了行人强闯红灯无人阻拦的技术问题，达到了可自动感应是否有人强闯红灯并发出警告声的技术效果；采用单片机控制技术设计，达到了本实用新型十字路口控制方式简单直接、传输方式便捷的技术效果；采用了射频读卡技术方法，解决了传统闯灯拍照模糊、车牌易遮挡的技术问题，达到了通过射频读卡器直接获取车辆信息的技术效果。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,包括人行道、路口、车行道与控制器，人行道位于车行道与路口交界处，人行道宽度方向上的两边均设置有底板A；人行道远离路口的侧边上设置有底板B；底板B一端安装有射频读卡器；路口两端安装有红绿灯与警示喇叭，控制器安装在人行道一侧；
所述的底板A内部安装有激光发射器A、人体感应模块与引线A，激光发射器A与人体感应模块安装在底板A顶部，底板A顶部安装有防压透明玻璃A，控制器通过引线A控制激光发射器A和人体感应模块。
所述的底板B内部安装有激光发射器B、压力传感器与引线B，激光发射器B与压力传感器安装在底板B顶部，底板B顶部安装有防压透明玻璃B，控制器通过引线B控制激光发射器B和压力传感器。
所述的控制器包括单片机单元、电源模块与激光发射驱动模块；控制器包括单片机单元、电源模块与激光发射驱动模块；激光发射驱动模块连接在单片机单元的并口上，单片机单元通过激光发射驱动模块连接激光发射器A与激光发射器B；单片机单元一侧连接有红绿灯与喇叭驱动模块，喇叭驱动模块一侧控制连接警示喇叭；单片机单元另一侧串行方式连接有射频读卡器，单片机单元I/O方式连接人体感应模块与压力传感器。
所述的电源模块为单片机单元、红绿灯、喇叭驱动模块、射频读卡器和激光驱动模块提供稳定电源。
基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其中系统控制方法步骤为：
A、路口中绿灯亮，表示车行道打开，人行道关闭，激光发射器A发射红色激光形成光幕防止行人闯红灯，此时人体感应模块为启动状态，若发现有人抢闯红灯，控制器控制警示喇叭发出警告；
B、路口中黄灯闪烁，表示车行道将要关闭、人行道将要打开，激光发射器A发射的红色激光逐渐变弱，光幕从上到下逐渐消失，激光发射器B打开；
C、路口中红灯亮，表示车行道关闭、人行道关闭，激光发射器B发射红色激光形成光幕防止车辆通过，此时压力传感器为启动状态，若有车抢闯红灯，压力传感器通过将信号单片机单元，以此控制射频读卡器读取闯红灯车辆信息。
进一步优化本技术方案，所述的单片机单元为ATmega128单片机，压力传感器为MPX4250传感器，射频读卡器为MF RC522芯片。
进一步优化本技术方案，所述的射频读卡器的IRQ引脚与单片机单元ATmega128单片机的PB0口连接，射频读卡器的NSS引脚与单片机单元ATmega128单片机的PB4口连接，射频读卡器的SCK引脚与单片机单元ATmega128单片机的PB1口连接，射频读卡器的MOSI引脚与单片机单元ATmega128单片机的PB2口连接，射频读卡器的MISO引脚与单片机单元ATmega128单片机的PB3口连接。
进一步优化本技术方案，所述的人体感应模块包括人体红外传感器、电阻R1、电阻R2与NPN三极管Q1，人体红外传感器为HC-SR501传感器，人体红外传感器的OUT引脚通过限流电阻R1连接在NPN三极管Q1的基极上，NPN三极管Q1的发射极连接在单片机单元ATmega128单片机的PC0口上，NPN三极管Q1的发射极并联电阻R2，电阻R2的另一端接地，NPN三极管Q1的集电极接+3.3V电压。
进一步优化本技术方案，所述的喇叭驱动模块包括功放电路LM358与D/A转换器D1，单片机单元通过D/A转换器D1与喇叭驱动模块连接，D/A转换器D1通过功放电路LM358将声音信号传输至警示喇叭。
进一步优化本技术方案，所述的压力传感器的输出脚连接有A/D转换器D2，压力传感器通过A/D转换器D2连接单片机单元。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、使用ATmega128单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比；2、飞思卡尔MPX4250系列传感器集成了片上技术、双极运算放大器电路和薄膜电阻器网络，可提供高电平模拟输出信号和温度补偿功能。凭借体积小巧的优点，以及片上集成的高可靠性；3、MFRC522读卡器是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，是NXP公司推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是本实用新型的较好选择；4、 HC-SR501灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式,可广泛应用于各类自动感应设备中；5、单片机通过激光驱动模块直接控制激光发射器A和激光发射器B，进而控制拦人光幕的形成，控制直接，结构简单；6、底板设计结构圆弧，不妨碍交通行驶。
附图说明
图1是本实用新型十字路口示意图。
图2是本实用新型装置位置示意图。
图3是本实用新型底板内部结构图。
图4是本实用新型控制器内部结构图。
图5是单片机单元电路结构图。
图6是射频读卡器电路结构图。
图7是喇叭驱动模块电路结构图。
图8是压力传感模块电路结构图。
图9是人体红外传感电路结构图。
图中，1、人行道；2、路口；3、车行道；4、控制器；11、底板A；12、底板B；13、射频读卡器；14、红绿灯；15、警示喇叭；110、激光发射器A；111、人体感应模块；112、引线A；113、防压透明玻璃A；120、激光发射器B、121、压力传感器；122、引线B；123、防压透明玻璃B；401、单片机单元；402、电源模块；403、激光发射驱动模块；404、喇叭驱动模块；405、人体红外传感器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统，包括人行道(1)、路口(2)、车行道(3)与控制器(4)，人行道(1)位于车行道(3)与路口(2)交界处，人行道(1)宽度方向上的两边均设置有底板A(11)；人行道(1)远离路口(2)的侧边上设置有底板B(12)；底板B(12)一端安装有射频读卡器(13)；路口(2)两端安装有红绿灯(14)与警示喇叭(15)，控制器(4)安装在人行道(1)一侧。
所述的底板A(11)内部安装有激光发射器A(110)、人体感应模块(111)与引线A(112)，激光发射器A(110)与人体感应模块(111)安装在底板A(11)顶部，底板A(11)顶部安装有防压透明玻璃A(113)，控制器(4)通过引线A(112)连接激光发射器A(110)和人体感应模块(111)。
所述的底板B(12)内部安装有激光发射器B(120)、压力传感器(121)与引线B(122)，激光发射器B(120)与压力传感器(121)安装在底板B(12)顶部，底板B(12)顶部设置有防压透明玻璃B(123)，控制器(4)通过引线B(122)连接激光发射器B(120)和压力传感器(121)。
所述的控制器(4)包括单片机单元(401)、电源模块(402)与激光发射驱动模块(403)；激光发射驱动模块(403)连接在单片机单元(401)的并口上，单片机单元(401)通过激光发射驱动模块(403)连接激光发射器A(110)与激光发射器B(120)；单片机单元(401)一侧连接有红绿灯(14)与喇叭驱动模块(404)，喇叭驱动模块(404)一侧控制连接警示喇叭(15)；单片机单元(401)另一侧串行方式连接有射频读卡器(13)，单片机单元(401)I/O方式连接人体感应模块(111)与压力传感器(121)。
所述的电源模块(402)为单片机单元(401)、红绿灯(14)、喇叭驱动模块(404)、射频读卡器(13)和激光发射驱动模块(403)提供稳定电源。
基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其系统控制方法步骤为：
A、路口(2)中绿灯亮，表示车行道(3)打开，人行道(1)关闭，激光发射器A(110)发射红色激光形成光幕防止行人闯红灯，此时人体感应模块(111)为启动状态，若发现有人抢闯红灯，控制器(4)控制警示喇叭(15)发出警告；
B、路口(2)中黄灯闪烁，表示车行道(3)将要关闭、人行道(1)将要打开，激光发射器A(110)发射的红色激光逐渐变弱，光幕从上到下逐渐消失，激光发射器B(120)打开；
C、路口(2)中红灯亮，表示车行道(3)关闭、人行道(1)关闭，激光发射器B(120)发射红色激光形成光幕防止车辆通过，此时压力传感器(121)为启动状态，若有车抢闯红灯，压力传感器(121)通过将信号单片机单元(401)，以此控制射频读卡器(13)读取闯红灯车辆信息。
所述的底板A(11)与底板B(12)顶部为圆弧形状；单片机单元(401)为ATmega128单片机,射频读卡器为MF RC522芯片；所述的射频读卡器(13)的IRQ引脚与单片机单元(401)的PB0口连接，射频读卡器(13)的NSS引脚与单片机单元(401)的PB4口连接，射频读卡器(13)的SCK引脚与单片机单元(401)的PB1口连接，射频读卡器(13)的MOSI引脚与单片机单元(401)的PB2口连接，射频读卡器(13)的MISO引脚与单片机单元(401)的PB3口连接。
所述的人体感应模块(111)包括人体红外传感器(405)、电阻R1、电阻R2与NPN三极管Q1，人体红外传感器(405)为HC-SR501传感芯片，人体红外传感器(405)的OUT引脚通过限流电阻R1连接在NPN三极管Q1的基极上，NPN三极管Q1的发射极连接在单片机单元(401)ATmega128单片机的PC0口上，NPN三极管Q1的发射极并联电阻R2，电阻R2的另一端接地，NPN三极管Q1的集电极接+3.3V电压；喇叭驱动模块(404)包括功放电路LM358与D/A转换器D1，单片机单元(401)通过D/A转换器D1与喇叭驱动模块(404)连接，D/A转换器D1通过功放电路LM358将声音信号传输至警示喇叭(15)；压力传感器(121)的输出脚连接有A/D转换器D2，压力传感器(121)通过A/D转换器D2连接单片机单元(401)。
图1是本实用新型十字路口(2)示意图，路口(2)，人行道(1)与车行道(3)交叉，本实用新型在人行道(1)通行的两端与车行道(3)停车线设置平缓的底板A与底板B，其不影响正常的交通行驶，为激光发射器A(110)与激光发射器B(120)提供硬件基础；激光发射器A(110)与激光发射器B(120)发射可见激光，形成拦车/人激光光幕，起到拦截警示的作用；比起以往的红绿灯相比有更好的警示作用，防止行人乱闯红灯。
而图2对发明做了具体阐述，控制器(4)通过埋于地下的引线A与引线B控制底板A与底板B中的激光发射器A(110)和激光发射器B(120)，并控制路边的红绿灯(14)与警示喇叭(15)，四者都受同一单片机单元(401)控制，防止四者不同步工作；图3为底板A(11)或底板B(12)（两者内部结构相同）的内部结构图，防压透明玻璃A113能使激光发射器A(110)向外发射激光，并且也能保证交通的可驶性。
图4为控制器(4)的内部结构，控制器(4)内部主要为单片机单元(401)控制激光发射驱动403驱动激光发射器A(110)与激光发射器B(120)，激光发射器A(110)与人体红外传感器(405)处于同一位置，人体红外传感器(405)监测是否有行人强闯红灯，并将信号发至单片机单元(401)；压力传感器(121)与激光发射器B(120)同位置，并将车辆强闯红灯的信息传给单片机单元(401)，单片机单元通过RFID射频读卡器(13)读取闯灯车辆的信息并记录。
图5为单片机单元(401)电路结构图；单片机单元(401)为ATmage128单片机，包括单片机最小系统，图中电源地线已经隐去，其它为串口接线与I/O接线，ATmage128单片机集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比，使本实用新型具有较高的实用性能与稳定可行性。
图6中，RFID读卡器模块主要是对IC卡进行识别，并通过SPI方式与单片机单元(401)进行通信，起到感知识别的作用，而本实用新型使用的MFRC522读卡器是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，是NXP公司推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片。
图7为喇叭模块404的电路示意图，单片机单元(401)输出数字信号，无法直接控制警示喇叭(15)发声，首先需要将数字信号通过D/A转换器转换成模拟信号，而此时模拟信号为电流信号，需要功放电路LM358将电流信号放大为电压信号，通过电压信号通过警示喇叭(15)发出想要的声音。
图8为人体感应模块(111)的电路示意图，本实用新型系统通过人体感应模块(111)感知行人闯红灯行为，人体红外传感器(405)灵敏度高,可靠性强，感知性能好，当路口(2)处于红灯时感知有行人通过，就向单片机单元(401)报警。
图9为压力传感器(121)的电路示意图，当车行道(3)处于红灯禁止通行状态时，对路口(2)监测，有压力信号说明有车辆抢闯红灯，此时压力传感器(121)将报警信号发送至单片机单元(401)。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其特征在于：基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统包括人行道(1)、路口(2)、车行道(3)与控制器(4)，人行道(1)位于车行道(3)与路口(2)交界处，人行道(1)宽度方向上的两边均设置有底板A(11)；人行道(1)远离路口(2)的侧边上设置有底板B(12)；底板B(12)一端安装有射频读卡器(13)；路口(2)两端安装有红绿灯(14)与警示喇叭(15)，控制器(4)安装在人行道(1)一侧。
2.根据权利要求1所述的基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其特征在于：所述的底板A(11)内部安装有激光发射器A(110)、人体感应模块(111)与引线A(112)，激光发射器A(110)与人体感应模块(111)安装在底板A(11)顶部，底板A(11)顶部安装有防压透明玻璃A(113)，控制器(4)通过引线A(112)连接激光发射器A(110)和人体感应模块(111)。
3.根据权利要求1所述的基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其特征在于：所述的底板B(12)内部安装有激光发射器B(120)、压力传感器(121)与引线B(122)，激光发射器B(120)与压力传感器(121)安装在底板B(12)顶部，底板B(12)顶部设置有防压透明玻璃B(123)，控制器(4)通过引线B(122)连接激光发射器B(120)和压力传感器(121)。
4.根据权利要求1所述的基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其特征在于：所述的控制器(4)包括单片机单元(401)、电源模块(402)与激光发射驱动模块(403)；激光发射驱动模块(403)连接在单片机单元(401)的并口上，单片机单元(401)通过激光发射驱动模块(403)连接激光发射器A(110)与激光发射器B(120)；单片机单元(401)一侧连接有红绿灯(14)与喇叭驱动模块(404)，喇叭驱动模块(404)一侧控制连接警示喇叭(15)；单片机单元(401)另一侧串行方式连接有射频读卡器(13)，单片机单元(401)I/O方式连接人体感应模块(111)与压力传感器(121)；所述的电源模块(402)为单片机单元(401)、红绿灯(14)、喇叭驱动模块(404)、射频读卡器(13)和激光发射驱动模块(403)提供稳定电源；单片机单元(401)为ATmega128单片机,射频读卡器为MF RC522芯片；所述的射频读卡器(13)的IRQ引脚与单片机单元(401)的PB0口连接，射频读卡器(13)的NSS引脚与单片机单元(401)的PB4口连接，射频读卡器(13)的SCK引脚与单片机单元(401)的PB1口连接，射频读卡器(13)的MOSI引脚与单片机单元(401)的PB2口连接，射频读卡器(13)的MISO引脚与单片机单元(401)的PB3口连接。
5.根据权利要求1所述的基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其特征在于：所述的底板A(11)与底板B(12)顶部为圆弧形状。
6.根据权利要求2所述的基于红外与射频技术的交通十字路口安全系统,其特征在于：人体感应模块(111)包括人体红外传感器(405)、电阻R1、电阻R2与NPN三极管Q1，人体红外传感器(405)为HC-SR501传感芯片，人体红外传感器(405)的OUT引脚通过限流电阻R1连接在NPN三极管Q1的基极上，NPN三极管Q1的发射极连接在单片机单元(401)ATmega128单片机的PC0口上，NPN三极管Q1的发射极并联电阻R2，电阻R2的另一端接地，NPN三极管Q1的集电极接+3.3V电压；喇叭驱动模块(404)包括功放电路LM358与D/A转换器D1，单片机单元(401)通过D/A转换器D1与喇叭驱动模块(404)连接，D/A转换器D1通过功放电路LM358将声音信号传输至警示喇叭(15)；压力传感器(121)的输出脚连接有A/D转换器D2，压力传感器(121)通过A/D转换器D2连接单片机单元(401)。
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| CN107622682A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-01-23 | 福建师范大学福清分校 | 一种人行道警示系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Li Inventor after: Chen Qinghua Inventor before: Long Yanxu |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170427 Address after: The streets of Xingang street in Taijiang District of Fuzhou City, the 350000 champion Fujian province No. 99, No. 7, No. 8 Fu Garden building connections 05 stores Patentee after: Fuzhou Jing Tai Fung Electronic Technology Co. Ltd. Address before: 650200 Guandu, Yunnan, East Road, No. 66, No. Patentee before: Long Yanxu |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161116 Termination date: 20170626 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |