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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于主動(dòng)安全的便攜式車輛感應(yīng)系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品由兩個(gè)相距一定距離的傳感器，無線數(shù)據(jù)傳輸，編程單片機(jī)，預(yù)警器等組成。該裝置有外掛裝置可直接懸掛在道路護(hù)欄上，當(dāng)有車輛駛過時(shí)，兩個(gè)傳感器會(huì)同時(shí)接受到回波，判斷有車輛通過，并通過單片機(jī)激發(fā)預(yù)警裝置報(bào)警，從而提醒裝置后方的人員有前方有車輛通過。該裝置可用于道路施工區(qū)，拋錨車輛的安全預(yù)警，此外，該裝置可與任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠(yuǎn)程控制等系統(tǒng)兼容，可以單獨(dú)控制道路路燈，柵欄機(jī)或鐵卷門等。
- 詳細(xì)介紹：
- 1裝置整體結(jié)構(gòu) 為達(dá)到預(yù)警和警示的目的，整個(gè)裝置由車輛感應(yīng)裝置和預(yù)警系統(tǒng)組成。 感應(yīng)裝置通過兩端一定間距的兩個(gè)超聲波傳感器來感應(yīng)失控車輛，該感應(yīng)裝置是一個(gè)可折疊可伸縮裝置，它是由兩個(gè)對(duì)稱的尺寸為18×18×60cm的外層和尺寸為10×10×45cm的里層的可伸縮裝置組成。感應(yīng)裝置的外層分別裝有電源和顯示板，可通過顯示板設(shè)置傳感器可感應(yīng)的有效距離（即最短和最長(zhǎng)距離），在顯示板的背面設(shè)有兩個(gè)外掛構(gòu)件，方便測(cè)試時(shí)固定在護(hù)欄上。里層上兩邊分別裝了兩個(gè)傳感器，里層兩邊還標(biāo)有刻度，可通過裝置的伸縮調(diào)整兩個(gè)探測(cè)器間的距離，供感應(yīng)不同車型使用。 預(yù)警系統(tǒng)用來報(bào)警，當(dāng)感應(yīng)裝置判斷有車輛通過時(shí)，通過無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送信號(hào)給預(yù)警系統(tǒng)，提醒施工作業(yè)人員和車輛維修人員有危險(xiǎn)發(fā)生，從而采取措施避險(xiǎn)。 3無線數(shù)據(jù)傳輸 當(dāng)感應(yīng)系統(tǒng)判斷有車輛通過時(shí)，單片機(jī)會(huì)把信號(hào)通過無線收發(fā)模塊傳給所控制的裝置（如安全預(yù)警系統(tǒng)，收費(fèi)站闖卡，門禁系統(tǒng)等）以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)目的。其傳輸距離理論為1km，實(shí)際測(cè)驗(yàn)的傳輸距離在有障礙物的情況下能達(dá)到400m。無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂每墒瓜到y(tǒng)不受原設(shè)備電路的限制，并且工程建設(shè)周期短，不需要長(zhǎng)距離的電纜或者挖掘漫長(zhǎng)的電纜溝，采用無線傳輸模塊組建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式使設(shè)備在維護(hù)方面也更容易實(shí)現(xiàn)。 4編程技術(shù)對(duì)傳感器控制 因?yàn)槌暡▊鞲衅髌涫褂脡勖L(zhǎng)，耗電量低，經(jīng)濟(jì)性好，能適應(yīng)野外長(zhǎng)期使用，采用了超聲波傳感器。傳感器放置在感應(yīng)裝置的兩端。通過編程的單片機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)（1）通過顯示窗口調(diào)制傳感器的感應(yīng)工作區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)車道的控制，適應(yīng)不同的工作環(huán)境。（2）控制傳感器的時(shí)序性，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛行駛方向的判斷。 5電源部分 為了實(shí)現(xiàn)作品的便攜性，感應(yīng)裝置電源部分采用可充電電池（12v×5400mA）和外接電源兩種可選擇方式對(duì)系統(tǒng)供電，可在不同場(chǎng)合使用，且操作簡(jiǎn)單。無線預(yù)警部分使用的可充電電池5v×5400mA。電源供電可持續(xù)7天以上 6外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 裝置的外掛結(jié)構(gòu)是依照波形梁外觀，并通過承重計(jì)算后設(shè)計(jì)出的一種鋁制鉤形掛件。方便在道路上使用。 裝置采用可伸縮折疊的外觀，方便攜帶，使用方便。 7系統(tǒng)工作原理 當(dāng)車輛駛?cè)胲囕v感應(yīng)器工作區(qū)域時(shí)，會(huì)同時(shí)阻斷車輛感應(yīng)裝置兩端傳感器發(fā)出的信號(hào)，然后信號(hào)反射回傳感器，傳感器內(nèi)程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行判斷后，發(fā)出指令通過單片機(jī)向所控制的預(yù)警系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，激發(fā)預(yù)警系統(tǒng)。等到危險(xiǎn)解除后，可進(jìn)行感應(yīng)系統(tǒng)的復(fù)位。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 創(chuàng)新點(diǎn): （1）用固定距離（1.2-2m）的兩個(gè)感應(yīng)器同時(shí)進(jìn)行預(yù)警信號(hào)的判斷，避免由于人員活動(dòng)影響到感應(yīng)器而產(chǎn)生的錯(cuò)誤判斷。 （2）采用編程技術(shù)對(duì)感應(yīng)器的感應(yīng)時(shí)序進(jìn)行控制，能防止逆行施工車輛對(duì)感應(yīng)器的干擾而產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息。 （3）采用編程技術(shù)調(diào)節(jié)傳感器的感應(yīng)距離，靈敏度，可使裝置適應(yīng)不同的工作環(huán)境。 （4）感應(yīng)器和控制對(duì)象可通過無線傳感器同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。并提高兼容性，縮短工程建設(shè)周期，方便安裝。 （5）感應(yīng)裝置可拉伸可折疊，便于攜帶，安裝簡(jiǎn)易。 （6）成本低，便于推廣?？膳c任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠(yuǎn)程控制等系統(tǒng)兼容，亦可以單獨(dú)控制道路路燈。其中家用小汽車預(yù)警和道路施工區(qū)的預(yù)警已得到了實(shí)際檢驗(yàn)。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）采用雙傳感器同時(shí)檢測(cè)車輛 （2）利用無線技術(shù)進(jìn)行信號(hào)的收發(fā) （3）對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)可控方向 （4）對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程控制檢測(cè)有效范圍 （5）伸縮折疊外觀，外掛設(shè)備 主要技術(shù)指標(biāo)： ? 超聲波感應(yīng)器測(cè)量范圍：10cm-5m ? 兩超聲波間距離：1.2-2m ? 測(cè)量周期：>= 30ms ? 有效率：95% ? 無線傳輸距離：>=500m ? 電源電壓：車輛感應(yīng)裝置采用可充電電池（12v×5400mA），也可外接電源。預(yù)警系統(tǒng)：可充電電池5v×5400mA ? 外觀：可伸縮，外層：18×18×60cm，里層：10×10×45cm ? 最高測(cè)速：200km/h
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)今的車輛感應(yīng)裝置，但都存在缺點(diǎn)，采用超聲波的原因是其使用壽命長(zhǎng)，耗電量低，經(jīng)濟(jì)性好，能適應(yīng)野外長(zhǎng)期使用，采用了雙超聲波傳感器無線通訊的車輛感應(yīng)裝置。 系統(tǒng)主要功能： （1） 單片機(jī)編有程序可以調(diào)節(jié)傳感器的感應(yīng)距離，靈敏度和傳感器的感應(yīng)時(shí)序，便于適應(yīng)不同的工作環(huán)境和實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛行駛方向的判斷。 （2） 通過規(guī)定間距的雙傳感器直接感應(yīng)被測(cè)車輛，當(dāng)汽車沿規(guī)定方向在傳感器感應(yīng)區(qū)時(shí)傳感器接收車輛反射回波判斷有車輛通過。 （3） 通過無線傳感傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī)判斷有車輛通過時(shí)，通過無線收發(fā)模塊將信號(hào)傳遞給控制對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。 （4） 方便安裝和使用，設(shè)計(jì)有簡(jiǎn)易的固定裝置和可伸縮功能，可直接固定在路測(cè)護(hù)欄上并方便攜帶。 由以上功能和現(xiàn)有車輛感應(yīng)系統(tǒng)對(duì)比，本課題組的基于主動(dòng)安全的便攜式車輛感應(yīng)系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)便攜，有效率高的特點(diǎn)，并填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在主動(dòng)防御體系上的空白。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2011年4月獲長(zhǎng)安大學(xué)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與公路部門進(jìn)行詳細(xì)的產(chǎn)品可行性研究，與專門公司合作生產(chǎn)開發(fā)產(chǎn)品。
作品可展示的形式
- ?實(shí)物、產(chǎn)品 ?模型 ?現(xiàn)場(chǎng)演示 ?圖片 ?錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明:把裝置懸掛和部在路側(cè)波形梁上，當(dāng)車輛進(jìn)入車輛感應(yīng)器的工作區(qū)域時(shí)，會(huì)同時(shí)碰觸超聲波發(fā)出的信號(hào)，就形成一次有效的信號(hào)生成，單片機(jī)判斷有車輛通過，單片機(jī)再把信號(hào)通過無線收發(fā)模塊傳給所控制的裝置以實(shí)現(xiàn)控制目的 。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：采用雙傳感器，無線數(shù)據(jù)傳輸，本裝置可與任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠(yuǎn)程控制等系統(tǒng)兼容，具有主動(dòng)預(yù)警的功能，相對(duì)被動(dòng)的警告標(biāo)志，能顯著地減少交通事故的發(fā)生，改善交通環(huán)境。通過與國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品對(duì)比，本、系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)便攜，有效率高的特點(diǎn)，并填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在主動(dòng)防御體系上的空白。 適應(yīng)范圍和推廣前景： 目前可應(yīng)用于道路施工區(qū)，故障車輛的的安全預(yù)警但其通過程序擴(kuò)展可與任何一種安全系統(tǒng)及無線遙控與遠(yuǎn)程控制等系統(tǒng)兼容，如門禁系統(tǒng)，收費(fèi)站闖卡系統(tǒng)，停車場(chǎng)計(jì)數(shù)等。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè):本系統(tǒng)價(jià)格為1450元，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還沒有同類產(chǎn)品，而國(guó)外一套同類產(chǎn)品SonoBlaster !?高達(dá)24000元。該裝置可填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該類產(chǎn)品市場(chǎng)空白，并且極大的提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全性。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的車輛感應(yīng)系統(tǒng)依據(jù)基本技術(shù)原理可分為電磁感應(yīng)式、電接觸式、光電式、紅外線式、超聲波式、激光式等多種類型。 國(guó)內(nèi)的車輛感應(yīng)系統(tǒng)主要用于檢測(cè)車型、停車場(chǎng)車輛數(shù)字感應(yīng)、停車場(chǎng)車輛進(jìn)出系統(tǒng)、車輛位置感應(yīng)、車輛感應(yīng)收費(fèi)系統(tǒng)、汽車防盜等方面。（例如大量應(yīng)用于檢測(cè)道路上的車輛異常行為的視頻檢測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用在交通流較大的城市主干道，且主要起監(jiān)控作用，主動(dòng)安全預(yù)警性不足）沒有一種車輛檢測(cè)系統(tǒng)專門通過檢測(cè)車輛起到保護(hù)人身安全的目的，及通過檢測(cè)車輛控制路燈開關(guān)以達(dá)到減少交通事故又節(jié)能減排目的，所以在主動(dòng)安全這一領(lǐng)域還沒有一套完善的車輛感應(yīng)安全系統(tǒng)。 且各種車輛檢測(cè)技術(shù)分別存在以下缺點(diǎn)： （1）感應(yīng)線圈檢測(cè)器在安裝過程對(duì)可靠性和壽命影響很大；修理或安裝需中斷交通；影響路面壽命；易被重型車輛、路面修理等損壞。 （2）微波檢測(cè)器主要檢測(cè)車的速度，并且由于多普勒原理的方向性，系統(tǒng)安裝難度較大 （3）視頻檢測(cè)器受天氣影響和振動(dòng)影響較大，在雨、雪、霧等惡劣氣候下檢測(cè)精度降低；采購(gòu)費(fèi)用較高；檢測(cè)精度的穩(wěn)定性不好，長(zhǎng)期使用后，安裝支架的晃動(dòng)會(huì)使攝像機(jī)位置偏移，攝像機(jī)鏡頭表面的積塵會(huì)使圖像質(zhì)量變差；安裝維護(hù)不方便。 （4）其他的車輛檢測(cè)器智能性較強(qiáng)，價(jià)格昂貴。處理和分析所研究的主要內(nèi)容包括交通場(chǎng)景分析和交通，并不適用于簡(jiǎn)單的感應(yīng)車輛。 針對(duì)車輛感應(yīng)器應(yīng)用于安全預(yù)警和節(jié)能減排這一方面，國(guó)外予以高度重視，有用于道路施工區(qū)主動(dòng)安全系統(tǒng)，但是系統(tǒng)組成復(fù)雜采用多種聲光電的裝置，成本較高，而且時(shí)有誤報(bào)發(fā)生。如SonoBlaster !?（美國(guó)2010在道路施工區(qū)使用的車輛侵入報(bào)警系統(tǒng)）在新澤西交通部2010年9月的有效性最終調(diào)查報(bào)告中的調(diào)研結(jié)論為：①安裝復(fù)雜，程序調(diào)整不穩(wěn)定。②人員的碰撞會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。③儲(chǔ)存和可攜帶性差。 綜上所述，隨著我國(guó)對(duì)交通安全和可持續(xù)發(fā)展的重視，研發(fā)一種適合我國(guó)國(guó)情的簡(jiǎn)單方便經(jīng)濟(jì)和精準(zhǔn)度高的車輛感應(yīng)系統(tǒng)以達(dá)到安全預(yù)警和節(jié)能減排目的是十分必要和迫切的。
