基本信息
- 項目名稱：
- 無線車輛檢測器
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- ME-200無線車輛檢測器是一種典型的智能交通ITS數(shù)據(jù)采集工具,可以替代現(xiàn)行的地感線圈的探測模式，可對城市交通管理系統(tǒng)、各種公路管理系統(tǒng)中的車輛闖紅燈、行車速度、車輛高度、實路徑票務跟蹤控制、車流量等數(shù)字信息進行實時的采集、分析、處理，及時傳輸給各級管理部門以做相應處理，具有廣泛的用途。 該作品通過測量周邊地球磁場的變化來發(fā)現(xiàn)鐵磁物體運動。當足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時候會導致周圍的地球磁力線發(fā)生彎曲和密度的變化，地磁車輛傳感器可以感知這種微小的變化，并通過一定的判斷準則來確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。 一般來說，汽車、摩托車、自行車，火車、輪船等大都屬于鐵磁構(gòu)造，因此可以通過上述原理來檢測其是否存在。 該作品分為兩個部分，埋在路面下的為車輛檢測器的傳感器部分，其有傳感器、放大器、單片機和RF發(fā)射器組成；放入攝像機盒的為信號接收部分（也可單獨安裝），其主要有RF收發(fā)器、單片機和信號輸出端口組成。
- 詳細介紹：
- 1 作品前言 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，基礎設施的投資力度越來越大，表現(xiàn)之一就是道路建設的規(guī)模也越來越大。但是由于道路建設周期一般較長，其增長遠遠跟不上車輛的增長速度，使得交通狀況日益惡化，這幾乎成為所有城市的通病。目前這種交通現(xiàn)狀的有效解決辦法就是在城市交通管理部門建立完善的交通監(jiān)控系統(tǒng)。交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標是適應動態(tài)交通狀況的變化。通過采集交通數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)浇煌ü芾碇行?，在中心進行分析，根據(jù)分析結(jié)果，中心通過控制車輛出入和信號燈，從而更好地管制交通；中心還可以利用這些數(shù)據(jù)在發(fā)生交通事故時迅速采取措施。同時管理中心可把采集到的交通數(shù)據(jù)傳給司機，這有助于減緩交通擁擠，優(yōu)化行車路線。車輛檢測傳感器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關鍵部，傳感器性能及其電路的設計對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準確性起決定作用。 目前在交通監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛應用的是線圈式測量探測器，其主要原理是通過流過環(huán)形線圈的電流產(chǎn)生磁場。車身的鐵質(zhì)構(gòu)件干擾磁場，并由檢測器的電子裝置進行檢測。由于線圈式測量探測器進行安裝時，不僅工作量大，而且施工期間還要影響交通，并且每隔一年就需要把線圈進行更換?；诖耍覀冊诘卮艂鞲衅骷夹g的基礎上開發(fā)了ME-200無線車輛檢測器系統(tǒng)（以下簡稱無線車輛檢測器）。該系統(tǒng)具有檢測精度高、安裝方便、不受環(huán)境影響、使用壽命長、不破壞路面等優(yōu)點。本作品具有很廣闊的市場前景，推廣使用后將會給智能交通系統(tǒng)帶來革命性的改變，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 2 作品構(gòu)成與結(jié)構(gòu)介紹 2.1總體結(jié)構(gòu) 無線車輛檢測器是一種典型的智能交通ITS數(shù)據(jù)采集工具,包括硬件部分和軟件部分，其總體概念如圖一所示，而從硬件上可大致分為埋在路面下的為車輛檢測器的傳感器部分和放入攝像機盒的為信號接收部分（也可單獨安裝）。 無線車輛檢測器的傳感器部分通常埋在路面下，通過測量周邊地球磁場的變化來發(fā)現(xiàn)鐵磁物體運動，并通過一定的判斷準則來確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。然后，RF射頻發(fā)射器將所處理的信號發(fā)送給RF射頻收發(fā)器，再經(jīng)信號接收部分的單片機處理，將信息儲存輸出。 2.2硬件部分 2.2.1傳感器部分 無線車輛檢測器的傳感器部分包括傳感器、放大器、單片機、RF發(fā)射器、堿性（鋰性）電池以及特制外殼組成。 2.2.2外殼 傳感器部分的外殼是由特種耐高溫的尼龍材料構(gòu)成。無線車輛檢測器的外殼應能承受高溫、低溫、高濕、水侵等各種惡劣氣候環(huán)境，并且在1500V、50Hz的耐壓試驗中不應出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象；在靜電、電快速瞬變脈沖群、浪涌和電壓短時中斷等電磁騷擾環(huán)境下不應出現(xiàn)電氣故障和承受各項機械環(huán)境試驗后，應無永久性結(jié)構(gòu)變形；零部件應無損壞；應無電氣故障；緊固部 件應無松脫現(xiàn)象，插頭、通信接口等接插件不應有脫落或接觸不良現(xiàn)象，其功能應保持正常。另外，組裝好的傳感器部分需要嚴密的密封。 2.2.3磁阻傳感器 磁阻傳感器一般采用HONEYWELL公司生產(chǎn)的HMC1021S，本系統(tǒng)采用磁阻傳感器HMC1021S。它按 4元件惠斯頓電橋配置，將磁場轉(zhuǎn)換成差分輸出電壓,并能傳感強度低至30G的磁場,它能感受周邊地球磁場的變化，當足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時候會導致周圍的地球磁力線發(fā)生彎曲和密度的變化，傳感器可以感知這種微小的變化。（磁場強度檢測范圍：-6 ~+6 高斯） 2.2.4放大器 放大濾波電路主要由精密儀用放大器INA114和基本放大濾波電路成。INA114是一種通用儀用放大器，尺寸小，精度高，價格低廉基本放大濾波電路主要由運算放大器 LM324構(gòu)成。LM324由4個放大器構(gòu)成。信號由精密儀用放大器INA114輸出后經(jīng)過LM324，再經(jīng)過 2級放大器放大，每一級的放大倍數(shù)分別為100和 10。然后進行低通濾波，截至頻率為100Hz。濾波后的信號再經(jīng)過放大器放大5倍，具有很高的靈敏度。 2.2.5 RF發(fā)射器 RF發(fā)射器在額定電壓下，其發(fā)射功率不大于10mw（滿足檢測器超低功耗的功能）其波特率為9600bps，而數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制方式是FSK及復合調(diào)制。 2.2.6微處理器控制 本系統(tǒng)中心控制芯片采用 LPC901微處理器，通過對有無脈沖信號到達的檢測，可判斷是否有地磁擾動，即是否有車輛經(jīng)過，之后通過對相鄰脈沖間隔時間的檢測，可斷定車輛通過的情況 。 2.2.7電池 在電池電壓為 2.9-3.6V，靜態(tài)電流不大于0.8mΑ/3.6V下，無線車輛檢測器能保持超低功耗工作。（A型（高性能堿性電池）可工作三至四年，B型（鋰電池）可工作六至八年以上。(按日車流量10000計算)） 2.2.8 接收信號部分 2.2.8.1 RF收發(fā)器 RF收發(fā)器是與RF發(fā)射器配套使用，它與傳感器部分的接收距離不大于150m，其盡量遠離干擾源。 2.2.8.2信號輸出端口 信號輸出表現(xiàn)在三個不同顏色的LED燈上，其中紅色LED燈亮代表電池不足報警信號，綠色LED燈閃爍代表工作正常信號，黃色LED燈亮代表車輛通過。 2.3 軟件部分 本設計單片機主程序流程 重點是控制判斷部分，通過對有無脈沖信號的檢測來判斷有無車輛經(jīng)過，通過對脈沖信號時間間隔的檢測，來判斷是某一輛 車停在原位還是多輛車經(jīng)過，從而輸出相應的顯示信號。若是多輛車經(jīng)過，則每經(jīng)過一輛車就輸出相應的一個脈沖，若是某輛車停在地磁傳感器附近，則也只輸出相應的一個脈沖，表示是同一輛車，從而使每一個脈沖都對應一輛車。 3 設計思路與工作原理 3.1設計思路 地球磁場指地球周圍空間分布的磁場。地球磁場近似于一個位于地球中心的磁偶極子的磁場。它的磁南極（S）大致指向地理北極附近，磁北極（N）大致指向地理南極附近。地表各處地磁場的方向和強度都因地而異。赤道附近磁場最小（約為0.3-0.4奧斯特），兩極最強（約為0.7奧斯特）。其磁力線分布特點是赤道附近磁場的方向是水平的，兩極附近則與地表垂直。地球表面的磁場受到各種因素的影響而隨時間發(fā)生變化。在未來的智能交通運輸系統(tǒng)中，交通數(shù)據(jù)采集器將大范圍覆蓋街道和公路，從而發(fā)揮數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢。傳感器的檢測準確度對區(qū)域監(jiān)控方案的產(chǎn)生非常重要，所以用一種先進的、穩(wěn)定準確的傳感系統(tǒng)代替現(xiàn)有的落后的傳感系統(tǒng)就成為一個亟待解決的問題。 通過測量周邊地球磁場的變化來發(fā)現(xiàn)鐵磁物體運動。當足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時候會導致周圍的地球磁力線發(fā)生彎曲和密度的變化，地磁車輛傳感器可以感知這種微小的變化，并通過 一定的判斷準則來確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。 一般來說，汽車、摩托車、自行車，火車、輪船等大都屬于鐵磁構(gòu)造，因此可以通過上述原理來檢測其是否存在。 基于此，我們在地磁傳感器技術的基礎上開發(fā)了無線車輛檢測系統(tǒng)。 3.2工作原理 本設計主要由置位/復位電路、傳感器模塊、放大濾波電路模塊、比較電路、微處理器及顯示模塊組成。 磁阻式車輛檢測器是根據(jù)檢測大地磁場擾動來判別有無車輛經(jīng)過的儀器系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自動監(jiān)測出經(jīng)過其附近的地磁場擾動， 并且發(fā)出顯示信號、只需將該系統(tǒng)埋于公路的地下，當有車輛經(jīng)過時，車輛切割大地磁場，產(chǎn)生地磁擾動信號，磁阻傳感器采集到地磁擾動信號后將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將其輸入通用儀器放大器 INA114放大，經(jīng)放大的信號再次經(jīng)過放大濾波后輸入到比較電路。比較電路將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字方波信號，并輸入微處理器微、控制器經(jīng)過判斷后經(jīng)RF電路向顯示電路發(fā)出檢測車輛的信息，即車輛到位或通過信號。 3.2.1置位／ 復位電路 磁阻傳感器的特性易受到外界強干擾磁場的破壞，因此需對其施加一個瞬態(tài)的強恢復磁場來恢復或保持傳感器特性，即施加一個置位或復位脈沖。置位／復位電路的設計。 3.2.2磁阻傳感器 本系統(tǒng)采用磁阻傳感器HMC1021S（見圖9）這種磁阻傳感器按4元件惠斯頓電橋配置,將磁場轉(zhuǎn)換成差分輸出電壓，并能傳感強度低至30uG的磁場。 3.2.3 放大濾波電路 放大濾波電路主要由精密儀用放大器INA114和基本放大濾波電路組成。INA114是一種通用儀用放大器,尺寸小，精度高，價格低廉,可用 于電橋、熱電偶、數(shù)據(jù)采集、RTD傳感器和醫(yī)療儀器等,INA114只需一個外部電阻就可以設置1至10000之間的任意增益值、在此設計放大倍數(shù)為50。 INA114內(nèi)部放大器內(nèi)部輸入保護能夠長期耐受±40V，失調(diào)電壓低（50μV），漂移?。?.25μV/℃），共模抑制比高（G=1000時為50dB），用激光進行調(diào)整，可以在±2.25V的電壓下工作，使用電池（組）或5V單電源系統(tǒng)，靜態(tài)電流最大為3mA。INA114采用8引腳塑料封裝或SOL-16表面封裝貼件，使用環(huán)境溫度為-40℃～+85℃。 3.2.3.1建立增益 INA114的增益值只用一個外部電阻RG就可以設置，公式如下： G=1+50kΩ/RG （1） 公式（1）中的“50kΩ”這一項是兩個內(nèi)部反饋電阻的和。這兩個金屬膜的電阻已經(jīng)用激光調(diào)整到精確的值。INA114增益的精確度和漂移額定值中包含了這兩個電阻的精確度和溫度系數(shù)。 用來設置增益的外部電阻RG的穩(wěn)定性和溫漂也對增益有影響。RG對增益精度和增益漂移的影響，可以由公式（1）直接推導出來。高增益需要低阻值，所以接線電阻就很重要。線路上增加的插座會使增益誤差額外地增加100甚至更多，并且很可能是不穩(wěn)定的誤差。 3.2.3.2 噪聲特性 在大多數(shù)應用中，INA114產(chǎn)生的噪聲都很小。對于小于1kΩ的差動信號源電阻，INA103產(chǎn)生的噪聲更??；信號源電阻大于5kΩ時，INA111型FET輸入儀用放大器產(chǎn)生的噪聲更小一些。 INA114的低頻噪聲頻率峰-峰值約為0.4μV(從0.1Hz到10Hz)。這大約是使用斬波穩(wěn)零的“低噪聲”放大器所產(chǎn)生的噪聲的1/10。 3.2.3.3 失調(diào)/偏移的修正 INA114用激光來修正微小的失調(diào)電壓和漂移，在大多數(shù)應用中都不需要進行外部失調(diào)修正。采用一個回路來修正輸出偏離電壓。在這個結(jié)點上必須使用低電阻來保證良好的共模抑制比，用一個運算放大器進行緩沖就可以達到這個目的。 3.2.3.4 輸入共模范圍 INA114 的運算放大器的線性共模范圍和整個放大器的輸出電壓有關，約為 ±13.75V(或偏離電源電壓1.25V)。輸出電壓升高時，輸入運算放大器A1和A2的輸出電壓擺卻限制著線性輸出范圍。 共模和差動輸入信號聯(lián)合會造成A1 或A2輸出飽和。圖6所示為A1和A2根據(jù)共模和差動輸入電壓表示的輸出電壓擺。這些內(nèi)部放大器的輸出擺動能力和外部放大器A3一樣。在輸入共模需要達到 最大范圍的應用中，給INA114設置較小的增益，來限制輸出電壓擺。如果需要,在INA114后加大增益來提高輸出電壓擺。 輸入過載時,輸出常常表現(xiàn)正常。例如，當一個輸入端電壓為+20V，另一個為+40V時，顯然這兩個輸入都超過了放大器的線性共模范圍。由于這兩個放大器都飽和，且接近于相同的輸出電壓極限，輸出電壓測到的差動電壓接近零，所以如果兩個輸入端都過載，INA114的輸出卻接近于零。 3.2.3.5 輸入保護 INA114兩個輸入端的保護各自可承受±40V電壓。即使一個輸入端電壓為-40V，另一個為+40V，也不會有危險。每個輸入端的內(nèi)部電路在通常信號條件下提供串聯(lián)小電阻。為提供等效的保護，串聯(lián)輸入電阻會產(chǎn)生過度噪聲。如果輸入端過載，保護電路把輸入電流限制到安全值（約1.5mA）。即使沒有電 源電壓存在，輸入端仍然受到保護。 基本放大濾波電路主要由運算放大器 LM324構(gòu)成。LM324由4個放大器構(gòu)成,信號由精密儀用放大器INA114輸出后經(jīng)過LM324 ,再經(jīng)過 2級放大器放大，每一級的放大倍數(shù)分別為100和10然后進行低通濾波，截至頻率為100Hz，濾波后的信號再經(jīng)過放大器放大5倍.因此,經(jīng)過放大濾波后，信號被放大250000倍具有很高的靈敏度。 3.2.3.6 比較電路 比較電路主要由比較器構(gòu)成，其作用是將模擬信號轉(zhuǎn)換成方波信號， 通過設置比較器的閾值電壓，可調(diào)節(jié)地磁傳感器的靈敏度。當閾值電壓調(diào)大時，靈敏度就會降低。 3.2.3.7 RF系統(tǒng) RF系統(tǒng)設計中的最大挑戰(zhàn)是在RF發(fā)射機和接收機中實現(xiàn)低功耗，同RF系統(tǒng)設計中的最大挑戰(zhàn)是在RF發(fā)射機和接收機中實現(xiàn)低功耗，同時實現(xiàn)遠距離通信與高可靠性。 3.2.3.7.1 RF系統(tǒng)的工作原理 RF系統(tǒng)由埋在地下的發(fā)射機和與攝像機相連接的接收器構(gòu)成。提供了最大16個可調(diào)頻率，一般在433MHZ左右，發(fā)射功率10mw 。由框圖可以看出，此處按鈕開關相當于車輛切割地磁，即可觸發(fā)CPU系統(tǒng)工作，CPU發(fā)送數(shù)據(jù)流到射頻(RF)發(fā)射機經(jīng)過FSK及復合調(diào)制輸出信號(FSK,數(shù)字調(diào)頻又稱移頻鍵控，它是載波頻率隨數(shù)字信號而變化的一種調(diào)制方式。利用基帶數(shù)字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術。除具有兩個符號的二進制頻移鍵控之外，尚有代表多個符號的多進制頻移鍵控，簡稱多頻調(diào)制。) RF射頻接收器捕捉射頻信號并解調(diào)，傳送數(shù)據(jù)流給CPU，由CPU對數(shù)據(jù)進行譯碼并發(fā)送指令到指令模塊。RF發(fā)射器在收到信號情況下才工作，以降低功耗。 3.2.3.7.2 功耗管理 對于發(fā)射機電池需要4～8年的壽命，電池壽命同樣重要,因為接收機必須始終保持工作狀態(tài)指標要求，發(fā)射功率10mW。解決這個問題的方法之一就是，讓發(fā)射機在一段重要時間內(nèi)保持工作狀態(tài)，保證這段時間足夠長以判定是否存在合法的傳輸；而發(fā)射機在剩余的時間里休眠，同時發(fā)射機必須具有快速喚醒的能力，以最大化利用已存儲的能量。 按所處理任務的不同，發(fā)射單元模塊分為三種工作狀態(tài)：喚醒與休眠交替的監(jiān)聽狀態(tài)、數(shù)據(jù)發(fā)射完畢后，對數(shù)據(jù)進行相關的處理，并有執(zhí)行機構(gòu)完成相應的操作，而發(fā)射系統(tǒng)則重新進入監(jiān)聽狀態(tài)。 3.2.3.7.2 收發(fā)距離與可靠性 RF應用需要好的收發(fā)距離和可靠的傳輸。提高接收機的靈敏度和發(fā)射機的功率(電流消耗沒有顯著增加)直接影響到收發(fā)距離與可靠性。 3.3主要技術指標 3.3.1 傳感器部分 ?磁場強度檢測范圍：-6 ～ +6 高斯 ?檢測靈敏度：四檔可設置 ?分辨率：垂直0.2毫高斯；水平1.0毫高斯 （縱向: 底盤距地面15cm ～ 85cm的機動車駛過都會有探測信號輸出。橫向(左右): 機動車在傳感器近旁80cm處即可測出。） ?適用車速范圍：5公里/小時 ～ 300公里/小時 ?電池電壓： 2.9 ～ 3.6V ?靜態(tài)電流：≤ 0.8mΑ/3.6V （A型（高性能堿性電池）可工作三至四年，B型（鋰電池）可工作六至八年以上。(按日流量10000輛車設計)） ?發(fā)射功率：10mW ?波特率：9600bps ?數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制方式：FSK及復合調(diào)制 ?最大混路解析度：在一個十字路口可同時容納16個（可擴展至32）車道同時使用 ?工作環(huán)境：-40℃～ +85℃，防水防塵 ?幾何尺寸：￠85×100（mm） 3.3.2 信號接收部分： ?接收距離（與傳感器部分配合）：≤ 150米 ?抗干擾性能：完全符合公安部相關標準 ?功耗：12V ≤ 40mA(繼電器不吸合) ≤ 95mA(繼電器吸合) ?輸出方式： ? TTL（或12V）高有效 ? TTL（或12V）低有效 ? 輸出電平任意設定 ? 開關量常開 ? 開關量常閉 ?輸出信號： ? 車輛通過信號 ? 電池不足報警信號 ? 工作正常信號 ?溫度范圍：-40℃～ +85℃ ?幾何尺寸：60×65×20（mm） 3.4 各種車輛檢測系統(tǒng)的比較（見表2） 微波傳感器檢測系統(tǒng) 優(yōu)點： 1.在惡劣氣候下性能出色 2.可檢測靜止的車輛 3.可以側(cè)向方式檢測多車道 4.直接檢測速度 缺點： 1.安裝條件要求較高 2.不能對車輛進行準確分型 視頻檢測技術檢測系統(tǒng) 優(yōu)點： 1.為事故管理提供可視圖像 2.可提供大量交通管理信息 3.單臺攝像機和處理器可檢測多車道 缺點： 1.安裝條件要求較高 2.大型車輛可能遮擋隨行的小型車輛 3.陰影﹑積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測誤差 磁映像技術檢測系統(tǒng) 優(yōu)點： 1.可檢測小型車輛，包括自行車 2.適合在不便安裝線圈場合采用 缺點： 1.很難分辨縱向過于靠近的車輛 2.安裝費時費力 氣壓管傳感器技術檢測系統(tǒng) 優(yōu)點： 1.車輛分型準確 2.能夠獲得每輛車的車軸信息 缺點： 1.同時檢測的車道數(shù)較少 2.很難分辨縱向過于靠近的車輛 無線車輛檢測系統(tǒng) 優(yōu)點： 1.不用挖溝布線，破壞地面 2.檢測精度高，不受任何外界環(huán)境影響，效果好 3.安裝簡單方便，省工省時 4.產(chǎn)品使用壽命長，可以使用4（8）年，安全可靠缺點： 1.需更換電池 4 安裝使用說明 4.1 傳感器部分 傳感器頂部離地面的距離通常不超過10cm。 4.2 信號接收部分 將接收機固定于電桿之上，使其盡量遠離干擾源。將天線伸出金屬殼外，豎直向下（天線不可屏蔽于金屬箱內(nèi)）。并根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié)天線至最佳方位。 4.3 與照相機連接部分 照相機采用NDC350它是一款將拍照、攝像、圖像處理、圖片存儲、網(wǎng)絡連接、觸發(fā)控制、補光燈同步觸發(fā)等功能集成在一起的一體化產(chǎn)品，安裝簡易，設置簡單，用參數(shù)設置軟件即可查看設備上傳的視頻圖像。其特點是卓越的可靠性、高速連拍響應、高分辨率圖像 實時視頻監(jiān)控、本地圖片存儲、 抓拍圖片自動上傳、靈活的信息疊加、多路補閃光燈驅(qū)動、 方便的參數(shù)查詢與設置 、智能化的觸發(fā)邏輯處理。 5 實驗與試用情況 本技術產(chǎn)品經(jīng)初步實驗后，獲得了很好的效果。 主要表現(xiàn)在： ?安裝簡單，對路面的破壞低，對交通的影響?。? ?檢查精度高，不受天氣影響，效果好（應用于闖紅燈抓拍系統(tǒng)）； ?耗能低（傳感器部分靜態(tài)功耗0.8mA/3.6V），大大延長了使用壽命。 試用結(jié)論：經(jīng)平行試驗對比，該作品在各方面都優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品，有很高的推廣和使用價值。 6 應用前景與市場預測 6.1應用前景 目前，國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的高速公路上車流量越來越大，一些大中城市的交通擁堵現(xiàn)象越來越嚴重，交通事故的頻繁發(fā)生給經(jīng)濟發(fā)展帶來負面的影響，部分道路管理者已經(jīng)充分認識到目前，快速路建設在全國各大城市發(fā)展很快,但我們也應清醒地看到，大都市交通擁擠的狀況仍亟待改善，并有日趨惡化的傾向。 現(xiàn)在的高速公路設計中，江蘇、廣東、浙江等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)對車輛檢測器已經(jīng)有了足夠的需求，而對長大隧道、特大橋梁的設計中更是無一例外地用了大量檢測技術。 在未來的智能交通運輸系統(tǒng)中，交通數(shù)據(jù)采集器將大范圍覆蓋街道和公路，從而發(fā)揮數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢。無線車輛檢測器克服了傳統(tǒng)的車輛檢測器存在的架設困難，使用壽命短等限制因素，在未來智能交通系統(tǒng)的信息采集中必將起到越來越重要的作用，將極大的促進快速路在全國各大城市的建設。 6.2市場分析及經(jīng)濟效益預測 早在上個世紀20年代末，國外已經(jīng)將車輛檢測器用于十字路口的信號控制。經(jīng)過近80年千萬次的嘗試和反復錘煉，車輛檢測技術才發(fā)展到今天的樣子。時間與技術厚厚的沉淀，是目前國內(nèi)檢測器產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)者所缺乏和無法彌補的。另外，出于對交通安全的重視，發(fā)達國家往往將道路監(jiān)控放在第一住，一旦發(fā)生交通事故，能及時到達現(xiàn)場救助當事者并及時疏導交通，要做到這一點，沒有先進的車輛檢測技術是不行的。強烈的需求刺激了國外檢測器市場的飛速發(fā)展。 現(xiàn)在惟一的問題是，國內(nèi)的檢測技術不成熬，國外的產(chǎn)品又太貴。一旦國內(nèi)產(chǎn)品成熟起來，價格降了下來，國內(nèi)的檢測器市場將會很快啟動。 近年來，快速路建設在全國各大城市發(fā)展很快，特別是我國成功申辦2008 年奧運會后，對于全國各大城市加快城市快速路建設的投資力度和步伐，無疑起了催化劑的作用。 因此，隨著技術的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，該作品設計的無線車輛檢測器憑借其自身的優(yōu)越性，將會具有非常重要的應用推廣價值和市場價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：為了簡化現(xiàn)行的交通控制系統(tǒng)，減少對道路的破壞和交通的影響，延長使用時間，提高檢測效率； 基本思路：當足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時候會導致周圍的地球磁力線發(fā)生彎曲和密度的變化，地磁車輛傳感器可以感知這種微小的變化，并通過一定的判斷準則來確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。 創(chuàng)新點和技術關鍵：發(fā)明了一種超低功耗, 無線射頻發(fā)射功率為不大于10mW的節(jié)能環(huán)保無線車輛檢測器；其主要技術關鍵在于超低功耗的電路設計。 主要技術指標： 1.傳感器部分 傳感器部分靜態(tài)電流:≤ 0.8mA/3.6V； 無線射頻發(fā)射功率：≤10mW； 分辨率：垂直0.2毫高斯；水平1.0毫高斯； 適用車速范圍：5公里/小時 ～ 300公里/小時; 2.信號接收部分 接收距離（與傳感器部分配合）：≤ 150米； 抗干擾性能：完全符合公安部相關標準。
科學性、先進性
- 本檢測器的科學性、先進性和實用性在于： ME-200無線車輛檢測器一種典型的智能交通ITS數(shù)據(jù)采集工具,可以替代傳統(tǒng)的地感線圈的探測模式，減少了對公路地面的破壞，省去了割路埋線的繁瑣，其先進性在于無線發(fā)射頻率不大于10mW，靜態(tài)功耗僅為0.8mA/3.6V，體積小，安裝方便，使用壽命較現(xiàn)通用的檢測器大大延長。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年5月參加第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽重慶賽區(qū)決賽，榮獲“特等獎”。
作品所處階段
- 中試階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，圖紙，現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該作品外形精巧，安裝使用方便，超低功耗設計節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、精確度高。經(jīng)平行實驗對比，其綜合特性優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。 適應范圍：可對城市交通管理系統(tǒng)，各種公路管理系統(tǒng)中的車輛闖紅燈、行車速度、車輛高度、實路徑票務跟蹤控制、車流量等數(shù)字信息進行實時的采集、分析、處理，及時傳輸給各級管理部門以做相應處理，具有廣泛的用途。 推廣應用前景：由于其安裝方便和超低功耗的節(jié)能環(huán)保特點，有望取代現(xiàn)行的交通監(jiān)測系統(tǒng)，將會具有非常重要的應用推廣價值和市場價值。
同類課題研究水平概述
- 如今，國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的高速公路上車流量越來越大，一些大中城市的交通擁堵現(xiàn)象越來越嚴重，交通事故的頻繁發(fā)生給經(jīng)濟發(fā)展帶來負面的影響，部分道路管理者已經(jīng)充分認識到。目前，快速路建設在全國各大城市發(fā)展很快,但我們也應清醒地看到，大都市交通擁擠的狀況仍亟待改善，并有日趨惡化的傾向。 出于對交通安全的重視，道路監(jiān)控應放在第一位。一旦發(fā)生交通事故，能及時到達現(xiàn)場救助當事者并及時疏導交通，要做到這一點，沒有先進的車輛檢測技術是不行的。強烈的需求刺激了國內(nèi)外檢測器市場的飛速發(fā)展。 目前常見交通檢測技術研究水平比較 微波檢測：在惡劣氣候下性能出色,全天候工作，安裝維護方便，可檢測靜止的車輛、可以側(cè)向方式檢測多車道。側(cè)面安裝只能區(qū)分長車短車，相鄰車道同時過車時可能漏記車輛數(shù)。 可見光視頻檢測：可為事故管理提供可視圖像、可提供大量交通管理信息、單臺攝像機和處理器可檢測多車道，保養(yǎng)較容易。大型車輛遮擋隨行的小型車輛，陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測誤差。 感應線圈檢測：線圈電子放大器已標準化、技術成熟、易于掌握、計數(shù)非常精確，安裝過程對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。 該作品設計的無線車輛檢測是一種用于監(jiān)測交通狀況的檢測器，它具有外形精巧，安裝方便，超低功耗，節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、檢測精確度高等優(yōu)點?？蓮V泛應用于城市交通和高速公路的連續(xù)交通流信息檢測。具有很廣闊的市場前景，推廣使用后將會給智能交通系統(tǒng)帶來革命性的改變，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 可見，該作品是一項運用先進技術解決現(xiàn)代交通問題的一個關鍵發(fā)明。
