CN212433970U - 道路限高门架自动探测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种道路限高门架自动探测预警系统，主要包括探测单元、监控单元、运算单元、预警单元、传输单元、电源、控制中心。在现有限高门架上安装探测雷达、车号识别探头、扬声器和显示屏，对过往车辆自动探测车高，识别车号，经过运算分析，判断车辆状态，字幕显示提示车号和车辆高度，通过声音和字幕提示车辆注意，车辆状态数据和现场监控视频，可通过无线网络远程将车辆状态传送到控制中心。采用电子装置自动探测，实时准确，声音加显示屏字幕提示醒目，系统自备电源，适用于远离城市无电源的公路。

Description

道路限高门架自动探测预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种道路限高门架自动探测预警系统，属于城市道路、公路安全防护领域，特别涉及一种可自动探测车辆高度提示车辆安全的系统。

背景技术

城市道路和公路的桥梁和隧道都有一定的限高，以保证车辆通行的安全。《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》规定：“机动车载物不得超过机动车行驶证上核定的载质量，装载长度、宽度不得超出车厢，并应当遵守下列规定：重型、中型载货汽车，半挂车载物，高度从地面起不得超过4m，载运集装箱的车辆不得超过4.2m；其他载货的机动车载物，高度从地面起不得超过2.5m。《城市道路工程设计规范》CJJ37-2012规定，道路最小净高各种机动车限高4.5m，小客车3.5m。《公路工程技术标准》JTG B01-2014规定，高速公路、一级公路、二级公路最小净高为5.0m，三级公路、四级公路最小净高为4.5m。高速公路、一级公路、二级公路最小净高5.0m，是考虑了运输大型装备车辆通行。在设计工程中，尤其是城市道路，受到一些条件的现状，桥下道路的净高无法满足规范要求，为了保护桥梁结构不被超高车辆撞击，需要设置限高门架。某些特殊区域，如：学校、医院周边，以及进入居民小区专用道路等，禁止大型车辆通行；道路结构等级不能满足重型货车通行要求等情况，常常采用限高门架限制大型车辆通行。

限高门架是一种强制限制超高车辆通行的装置，除了警示提醒外，还有具有较高的强度，防止车辆驾驶员未足够注意，车辆撞击限高门架。目前很多城市道路和公路设置的限高门架只是设置一个限高标志牌，缺少醒目的提示标识，全国各地经常有发生车辆撞击限高门架的事故的报道，轻则车辆受损，重则造成人员伤亡。

现有技术限高门架的警示，多为红白相间或黄黑相间的涂装，采用颜色提醒司机。但颜色提示不够醒目，尤其是夜晚，光线较暗，司机很容易疏忽造成事故。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种道路限高门架自动探测预警系统，在现有限高门架上安装探测雷达、车号识别探头、扬声器和显示屏，对过往车辆自动探测车高，识别车号，经过运算分析，判断车辆状态，字幕显示提示车号和车辆高度，通过声音和字幕提示车辆注意，车辆状态数据和现场监控视频，可通过无线网络远程将车辆状态传送到监控中心。有益效果是：采用电子装置自动探测，实时准确，声音加显示屏字幕提示醒目，系统自备电源，适用于远离城市无电源的公路。

本实用新型是通过以下技术实现的：限高门架由立柱1和横梁2构成，在横梁2上安装自动探测预警系统，自动探测预警系统主要包括探测单元100、监控单元200、运算单元300、预警单元400、传输单元500、电源600、监控中心700。探测单元100的外置设备包括探测雷达3、车号识别探头4、触发线圈5；预警单元400的外置设备包括扬声器6和显示屏7；监控单元200的外置设备为监控摄像机8，电源600的外置设备包括太阳能电池板9和电池10。横梁2上部设置探测雷达3、车号识别探头4、扬声器6、监控摄像机8，横梁2的两侧设置显示屏7。探测雷达3、车号识别探头4、触发线圈5连接探测单元100。

探测单元100连接运算单元300，探测雷达3探测的汽车信号，送入运算单元300解算车高、车宽、车速状态信息，车号识别探头4拍摄汽车牌照送入运算单元300识别车号，状态信息和车号信息通过运算单元300综合，生成车辆状态数据，运算单元300连接预警单元400，预警单元400根据车辆状态数据，从预警单元400存储的语音和字幕信息库中，提取出相应的语音和字幕，生成音响和文字预警信号，预警单元400连接扬声器6和显示屏7，通过扬声器6和显示屏7发出预警信号；监控摄像机8连接监控单元200，监控单元200连接传输单元500，视频信号通过传输单元500无线网络远程传送至监控中心700，运算单元300连接传输单元500，运算单元300生成的车辆状态数据，通过传输单元500无线网络远程传送至监控中心700，监控中心700根据车辆状态数据和监控摄像机8采集的视频信号，对限高门架通行车辆远程监控，通过无线网络远程发出语音提示预警。

所述的横梁2底距地面高度为门架高度H，预警高度分为畅通高度H1、安全高度H2、限高高度H3，但不限定为三个高度。门架高度H与限高高度H3之间预留0.1～0.2m的超高，汽车高度h≤H1显示屏7不提示， H1＜汽车高度h≤H2显示屏7提示“安全通行”，H2＜汽车高度h≤H3显示屏7提示“减速通行”，H3＜汽车高度h显示屏7提示“禁止通行”。

所述的探测单元100、监控单元200、运算单元300、预警单元400、传输单元500和电源600的充放电控制电路，集成在一块PCB板上，装在器件盒内安装在横梁2内。

所述的显示屏7采用P10双基色LED户外电子屏，带有亮度自动调节装置，白天和夜晚可根据环境亮度调节电子屏LED的发光强度。所述的探测雷达3采用微波连续波雷达。所述的车号识别探头4采用自动对焦摄像头。

所述的触发线圈5至少为一组，不限定一组，可以设置二组或三组，设置在距门架10～60m的来车方向路面下，采用电缆连接至探测单元100。

所述的监控摄像机8为360°全方位可变焦高清摄像机。

安装了本系统的限高门架，在车辆临近时，设置在路面下的触发线圈5感应到车辆，发出触发信号，传输至探测单元100，探测单元100控制探测雷达3和车号识别探头4工作，探测雷达3探测的汽车信号和探头4拍摄汽车牌照，通过探测单元100送入运算单元300综合运算，生成车辆状态数据，与设定的预警参数进行比较，生成音响和文字预警信号，通过扬声器6发出语音预警信号，显示屏7显示文字预警信号，提醒司机注意。车辆状态数据和现场监控视频，可通过无线网络远程将车辆状态传送到监控中心。

附图说明

图1为预警系统示意图；

图2为门架预警系统安装纵向立面图；

图3为门架预警系统安装横向立面图；

图4 为预警系统实施例横向立面图。

图中：100-探测单元，200-监控单元，300-运算单元，400-预警单元，500-传输单元，600-电源，700-监控中心，1-立柱，2-横梁，3-探测雷达，4-车号识别探头，5-触发线圈，6-扬声器，7-显示屏，8-监控摄像机，9-太阳能电池板，10-电池。

具体实施方式

为了本领域技术人员更好地理解本实用新型，结合图1～图4对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

道路限高门架由立柱1和横梁2构成，本实用新型在横梁2上安装自动探测预警系统，自动探测预警系统主要包括探测单元100、监控单元200、运算单元300、预警单元400、传输单元500、电源600、监控中心700。探测单元100的外置设备包括探测雷达3、车号识别探头4、触发线圈5，预警单元400的外置设备包括扬声器6和显示屏7，监控单元200的外置设备为监控摄像机8，电源600的外置设备包括太阳能电池板9和电池10。横梁2上部设置探测雷达3、车号识别探头4、扬声器6、监控摄像机8，横梁2的两侧设置显示屏7。探测雷达3、车号识别探头4、触发线圈5连接探测单元100。

探测单元100连接运算单元300，探测雷达3探测的汽车信号，送入运算单元300解算车高、车宽、车速状态信息，车号识别探头4拍摄汽车牌照送入运算单元300识别车号，状态信息和车号信息通过运算单元300综合，生成车辆状态数据，与设定的预警参数进行比较，运算单元300连接预警单元400，预警单元400根据车辆状态数据，从预警单元400存储的语音和字幕信息库中，提取出相应的语音和字幕，生成音响和文字预警信号，预警单元400连接扬声器6和显示屏7，通过扬声器6发出语音预警信号，显示屏7显示文字预警信号，提醒司机注意。监控摄像机8连接监控单元200，监控摄像机8为360°全方位可变焦高清摄像机，监控中心700可通过网络控制监控摄像机8的旋转、变焦、对焦。监控单元200连接传输单元500，视频信号通过传输单元500无线网络远程传送至监控中心700，运算单元300连接传输单元500，运算单元300生成的车辆状态数据，通过传输单元500无线网络远程传送至监控中心700，监控中心700根据车辆状态数据和监控摄像机8采集的视频信号，对限高门架通行车辆远程监控，通过无线网络远程发出语音提示预警。预警系统示意图见图1。探测单元100、监控单元200、运算单元300、预警单元400、传输单元500和电源600的充放电控制电路，集成在一块PCB板上（图1的虚线框内），装在器件盒内安装在横梁2内。

触发线圈5至少为一组，设置在距门架10～60m的来车方向路面下，采用电缆连接至探测单元100。触发线圈5不限定一组，可设置二组，甚至三组，避免车辆行进至第一个触发线圈5时，距离探测系统探头较远，探测的俯角较小，被前车遮挡未探测到触发的车辆，而是探测的前面较高的车辆，产生误探。设置二组或三组触发线圈5，在第一个触发线圈5触发时产生遮挡误探，行进至第二或第三组触发线圈5时，由于距离探头较近，探测的俯角较大，可以弥补前一次的误探，如果紧跟大车的小车，行进至第二或第三组触发线圈5还被前面的大车遮挡，只要前面的大车满足通行高度，紧跟后面的小车也满足通行要求。门架预警系统安装纵向立面图见图2。当汽车行进至触发线圈5时，触发线圈5感应到车辆产生电磁信号，过电缆传输至探测单元100，控制探测雷达3向空间定向发射电磁波，电磁波被汽车反射形成回波，探测雷达3接收到回波信号，送至探测单元100，通过测定电磁波从探测雷达3到汽车，又经汽车反射回探测雷达3的传播时间来确定目标的距离。利用探测雷达3天线的定向辐射和定向接收特性，可测定目标的方位角和仰角，根据目标的距离和仰角计算目标的高度。探测雷达3采用微波连续波雷达，连续波雷达能对相当距离范围内的任何速度的目标进行探测，因此，连续波雷达容易区分活动目标，适合于探测单一活动目标。本实用新型探测车高原理如下：根据探测到车辆距离L、俯角α，送入运算单元300，探测雷达3的安装标高Z1距汽车顶部的高差Z，可根据三角函数可计算得： Z=tanαL。探测雷达3的安装标高Z1是固定的，汽车触发探测时的地面标高Z2，由于路面不一定是水平状态的，带有一定的坡度，不同位置可能不同，但距离安装限高门架的任意位置的标高，可以通过路面坡度和距离L计算确定，因此，地面标高Z2也是确定的，则：汽车高度h=Z1-Z2-Z，见图2。

车号识别探头4采用自动对焦摄像头，在触发线圈5感应到汽车，启动探测雷达3的同时，也启动了车牌识别功能，车牌识别技术是计算机视频图像识别技术在车辆牌照识别中的一种应用。它以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像头所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一的车牌号码，从而完成识别过程。车号识别探头4被触发时，自动调整镜头焦距自动对焦拍摄汽车整个轮廓图像，图像信号送入运算单元300，从运动中的汽车复杂背景中，通过图像预处理提取牌照局部图像，再经过特征提取、车牌字符识别等技术，识别车辆牌号、颜色等信息。处理后的车号信息作为预警的数据。

显示屏7是提供文字预警的部件，采用P10双基色LED户外电子屏，带有亮度自动调节装置，白天和夜晚可根据环境亮度调节电子屏LED的发光强度，白天环境亮度较高，提高电子屏LED的发光强度以便清晰辨识，夜晚环境亮度低，降低电子屏LED的发光强度，避免眩光影响驾驶员视觉。双基色即红色和绿色两种光源，一粒LED同时植入红色和绿色的两个发光体，红色和绿色可以单独发光，两个同时发光呈黄色，红绿黄三种颜色用于交通信号满足要求。户外电子屏具有较高的防护等级，可抵御雨水风沙的侵蚀。

限高门架一般都是低于规范的最小净高要求，才设置限高门架限制超高车辆通行。安装本实用新型自动探测预警系统的限高门架，根据门架的净高划分出若干个高度，用于预警系统发出不同的预警信号。横梁2底距地面高度为门架高度H，预警高度分为畅通高度H1、安全高度H2、限高高度H3，见图3门架预警系统安装横向立面图。但预警高度不限定为三个高度，如果仅是供小型车辆通行的限高门架，横梁2底距地面高度较低，预警高度可分为安全高度H2、限高高度H3两级。门架高度H与限高高度H3之间预留0.1～0.2m的超高，是为了安全，防止货车装载容易起伏翘动的货物（如拉钢筋的货车），车辆静止状态装货高度满足要求，车辆行驶状态颠簸使货物超过限高高度。设置三级限高预警的系统，当汽车高度h≤畅通高度H1时，显示屏7不提示，表示车辆的高度远低于门架的限高高度，车辆通行非常安全；当畅通高度H1＜汽车高度h≤安全高度H2时，显示屏7提示“安全通行”，表示车辆距离门架的限高高度还有较大的距离，车辆可以安全通行；当安全高度H2＜汽车高度h≤限高高度H3时，显示屏7提示“减速通行”，此时车辆距离门架的限高高度距离较小，车辆需要减速谨慎慢行；限高高度H3＜汽车高度h，此时车辆高度已经超过门架的标注限高，即使可能还有少量的预留限高，车辆也不能强行通过，显示屏7提示“禁止通行”，扬声器6发出警报和“车辆超高禁止通行”的语音提示，同时传输单元500将车辆状态信息通过无线网络发送至监控中心700，监控人员可以远程通过监控摄像机8查看现场情况，并远程人工语音警告驾驶员禁止通行。

实际工程中，许多公路和河道防汛道路的限高门架远离城市，没有电力线路，本实用新型采用自备电源，电源600的外置设备包括太阳能电池板9和电池10，太阳能电池板9平设在横梁2的顶部，电池10采用锂电池，安装在横梁2内。如果限高门架附近有电力线路，也可以采用电力线路供电，不是自备电源。

实施例，一条城市道路下穿高速公路，受道路两侧用地及规划限制，道路在高速公路桥下净空4.2m，不满足规范最小净空4.5米的要求，桥洞限高标志牌限高4.0m。为避免超高车辆误行损坏桥梁，在道路下穿高速公路桥的两侧设置限高门架。门架高度H应小于桥下净空4.2m，门架高度H的实际高度为4.15m，限高标志牌按4.0m限高标识。限高门架对应来车方向的左侧显示“前方门架限高4.0m 注意安全”字样，提醒驾驶员注意，右侧显示车号、车高，并根据探测的车高提示通行状态。设置三级预警高度，畅通高度H1=2.5m，安全高度H2=3.5m，限高高度H3=4.0m。当小型车（轿车）通过时，预警系统不提示；中型车辆车高度＞2.5m，且≤3.5m时，显示屏7显示“安全通行”，提示驾驶员可正常速度行驶；大型车辆车高＞3.5m，且≤4.0m时，显示屏7显示“减速通行”，提醒驾驶员减速谨慎慢行；大型超高车辆车高＞4.0m时，显示屏7显示“禁止通行”。图4 为预警系统实施例横向立面图，系统探测到通行的车辆车高3.7m，显示屏7右侧显示“车号XXXXX、车高3.7m、减速通行”。

本申请的说明书和附图仅是具体一个实施方式，而不是限制性的，本领域的技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，均在本申请保护范围之内。

Claims (8)

1.一种道路限高门架自动探测预警系统，限高门架由立柱（1）和横梁（2）构成，在横梁（2）上安装自动探测预警系统，其特征是：自动探测预警系统主要包括探测单元（100）、监控单元（200）、运算单元（300）、预警单元（400）、传输单元（500）、电源（600）、监控中心（700），探测单元（100）的外置设备包括探测雷达（3）、车号识别探头（4）、触发线圈（5），预警单元（400）的外置设备包括扬声器（6）和显示屏（7），监控单元（200）的外置设备为监控摄像机（8），电源（600）的外置设备包括太阳能电池板（9）和电池（10）；横梁（2）上部设置探测雷达（3）、车号识别探头（4）、扬声器（6）、监控摄像机（8），横梁（2）的两侧设置显示屏（7）；探测雷达（3）、车号识别探头（4）、触发线圈（5）连接探测单元（100）；

探测单元（100）连接运算单元（300），探测雷达（3）探测的汽车信号，送入运算单元（300）解算车高、车宽、车速状态信息，车号识别探头（4）拍摄汽车牌照送入运算单元（300）识别车号，状态信息和车号信息通过运算单元（300）综合，生成车辆状态数据，运算单元（300）连接预警单元（400），预警单元（400）根据车辆状态数据，从预警单元（400）存储的语音和字幕信息库中，提取出相应的语音和字幕，生成音响和文字预警信号，预警单元（400）连接扬声器（6）和显示屏（7），通过扬声器（6）和显示屏（7）发出预警信号；监控摄像机（8）连接监控单元（200），监控单元（200）连接传输单元（500），视频信号通过传输单元（500）无线网络远程传送至监控中心（700），运算单元（300）连接传输单元（500），运算单元（300）生成的车辆状态数据，通过传输单元（500）无线网络远程传送至监控中心（700），监控中心（700）根据车辆状态数据和监控摄像机（8）采集的视频信号，对限高门架通行车辆远程监控，通过无线网络远程发出语音提示预警。

2.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的横梁（2）底距地面高度为门架高度H，预警高度分为畅通高度H1、安全高度H2、限高高度H3，但不限定为三个高度，门架高度H与限高高度H3之间预留0.1～0.2m的超高，汽车高度h≤H1显示屏（7）不提示， H1＜汽车高度h≤H2显示屏（7）提示“安全通行”，H2＜汽车高度h≤H3显示屏（7）提示“减速通行”，H3＜汽车高度h显示屏（7）提示“禁止通行”。

3.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的探测单元（100）、监控单元（200）、运算单元（300）、预警单元（400）、传输单元（500）和电源（600）的充放电控制电路，集成在一块PCB板上，装在器件盒内安装在横梁（2）内。

4.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的显示屏（7）采用P10双基色LED户外电子屏，带有亮度自动调节装置。

5.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的探测雷达（3）采用微波连续波雷达。

6.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的车号识别探头（4）采用自动对焦摄像头。

7.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的触发线圈（5）至少为一组，不限定一组，设置在距门架10～60m的来车方向路面下，采用电缆连接至探测单元（100）。

8.根据权利要求1所述的道路限高门架自动探测预警系统，其特征是：所述的监控摄像机（8）为360°全方位可变焦高清摄像机。

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