基本信息
- 项目名称：
- 基于主动安全的便携式车辆感应系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品由两个相距一定距离的传感器，无线数据传输，编程单片机，预警器等组成。该装置有外挂装置可直接悬挂在道路护栏上，当有车辆驶过时，两个传感器会同时接受到回波，判断有车辆通过，并通过单片机激发预警装置报警，从而提醒装置后方的人员有前方有车辆通过。该装置可用于道路施工区，抛锚车辆的安全预警，此外，该装置可与任何一种安全系统及无线遥控与远程控制等系统兼容，可以单独控制道路路灯，栅栏机或铁卷门等。
- 详细介绍：
- 1装置整体结构 为达到预警和警示的目的，整个装置由车辆感应装置和预警系统组成。 感应装置通过两端一定间距的两个超声波传感器来感应失控车辆，该感应装置是一个可折叠可伸缩装置，它是由两个对称的尺寸为18×18×60cm的外层和尺寸为10×10×45cm的里层的可伸缩装置组成。感应装置的外层分别装有电源和显示板，可通过显示板设置传感器可感应的有效距离（即最短和最长距离），在显示板的背面设有两个外挂构件，方便测试时固定在护栏上。里层上两边分别装了两个传感器，里层两边还标有刻度，可通过装置的伸缩调整两个探测器间的距离，供感应不同车型使用。 预警系统用来报警，当感应装置判断有车辆通过时，通过无线数据传输发送信号给预警系统，提醒施工作业人员和车辆维修人员有危险发生，从而采取措施避险。 3无线数据传输 当感应系统判断有车辆通过时，单片机会把信号通过无线收发模块传给所控制的装置（如安全预警系统，收费站闯卡，门禁系统等）以实现感应目的。其传输距离理论为1km，实际测验的传输距离在有障碍物的情况下能达到400m。无线数据传输的使用可使系统不受原设备电路的限制，并且工程建设周期短，不需要长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟，采用无线传输模块组建立专用无线数据传输方式使设备在维护方面也更容易实现。 4编程技术对传感器控制 因为超声波传感器其使用寿命长，耗电量低，经济性好，能适应野外长期使用，采用了超声波传感器。传感器放置在感应装置的两端。通过编程的单片机控制，可实现（1）通过显示窗口调制传感器的感应工作区域，从而实现对多个车道的控制，适应不同的工作环境。（2）控制传感器的时序性，实现对车辆行驶方向的判断。 5电源部分 为了实现作品的便携性，感应装置电源部分采用可充电电池（12v×5400mA）和外接电源两种可选择方式对系统供电，可在不同场合使用，且操作简单。无线预警部分使用的可充电电池5v×5400mA。电源供电可持续7天以上 6外观结构设计 装置的外挂结构是依照波形梁外观，并通过承重计算后设计出的一种铝制钩形挂件。方便在道路上使用。 装置采用可伸缩折叠的外观，方便携带，使用方便。 7系统工作原理 当车辆驶入车辆感应器工作区域时，会同时阻断车辆感应装置两端传感器发出的信号，然后信号反射回传感器，传感器内程序对信号进行判断后，发出指令通过单片机向所控制的预警系统发送信号，激发预警系统。等到危险解除后，可进行感应系统的复位。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点: （1）用固定距离（1.2-2m）的两个感应器同时进行预警信号的判断，避免由于人员活动影响到感应器而产生的错误判断。 （2）采用编程技术对感应器的感应时序进行控制，能防止逆行施工车辆对感应器的干扰而产生的错误信息。 （3）采用编程技术调节传感器的感应距离，灵敏度，可使装置适应不同的工作环境。 （4）感应器和控制对象可通过无线传感器同时进入工作状态，进行实时的控制。并提高兼容性，缩短工程建设周期，方便安装。 （5）感应装置可拉伸可折叠，便于携带，安装简易。 （6）成本低，便于推广。可与任何一种安全系统及无线遥控与远程控制等系统兼容，亦可以单独控制道路路灯。其中家用小汽车预警和道路施工区的预警已得到了实际检验。 技术关键： （1）采用双传感器同时检测车辆 （2）利用无线技术进行信号的收发 （3）对单片机进行编程实现可控方向 （4）对单片机进行编程控制检测有效范围 （5）伸缩折叠外观，外挂设备 主要技术指标： 超声波感应器测量范围：10cm-5m 两超声波间距离：1.2-2m 测量周期：>= 30ms 有效率：95% 无线传输距离：>=500m 电源电压：车辆感应装置采用可充电电池（12v×5400mA），也可外接电源。预警系统：可充电电池5v×5400mA 外观：可伸缩，外层：18×18×60cm，里层：10×10×45cm 最高测速：200km/h
科学性、先进性
- 现今的车辆感应装置，但都存在缺点，采用超声波的原因是其使用寿命长，耗电量低，经济性好，能适应野外长期使用，采用了双超声波传感器无线通讯的车辆感应装置。 系统主要功能： （1） 单片机编有程序可以调节传感器的感应距离，灵敏度和传感器的感应时序，便于适应不同的工作环境和实现对车辆行驶方向的判断。 （2） 通过规定间距的双传感器直接感应被测车辆，当汽车沿规定方向在传感器感应区时传感器接收车辆反射回波判断有车辆通过。 （3） 通过无线传感传输数据，当单片机判断有车辆通过时，通过无线收发模块将信号传递给控制对象，从而实现对控制对象的控制。 （4） 方便安装和使用，设计有简易的固定装置和可伸缩功能，可直接固定在路测护栏上并方便携带。 由以上功能和现有车辆感应系统对比，本课题组的基于主动安全的便携式车辆感应系统具有经济便携，有效率高的特点，并填补了国内在主动防御体系上的空白。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年4月获长安大学第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 与公路部门进行详细的产品可行性研究，与专门公司合作生产开发产品。
作品可展示的形式
- 实物、产品 模型 现场演示 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明:把装置悬挂和部在路侧波形梁上，当车辆进入车辆感应器的工作区域时，会同时碰触超声波发出的信号，就形成一次有效的信号生成，单片机判断有车辆通过，单片机再把信号通过无线收发模块传给所控制的装置以实现控制目的 。 技术特点和优势：采用双传感器，无线数据传输，本装置可与任何一种安全系统及无线遥控与远程控制等系统兼容，具有主动预警的功能，相对被动的警告标志，能显著地减少交通事故的发生，改善交通环境。通过与国内外产品对比，本、系统具有经济便携，有效率高的特点，并填补了国内在主动防御体系上的空白。 适应范围和推广前景： 目前可应用于道路施工区，故障车辆的的安全预警但其通过程序扩展可与任何一种安全系统及无线遥控与远程控制等系统兼容，如门禁系统，收费站闯卡系统，停车场计数等。 市场分析和经济效益预测:本系统价格为1450元，在国内市场还没有同类产品，而国外一套同类产品SonoBlaster !®高达24000元。该装置可填补国内该类产品市场空白，并且极大的提高施工现场安全性。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外现有的车辆感应系统依据基本技术原理可分为电磁感应式、电接触式、光电式、红外线式、超声波式、激光式等多种类型。 国内的车辆感应系统主要用于检测车型、停车场车辆数字感应、停车场车辆进出系统、车辆位置感应、车辆感应收费系统、汽车防盗等方面。（例如大量应用于检测道路上的车辆异常行为的视频检测系统主要应用在交通流较大的城市主干道，且主要起监控作用，主动安全预警性不足）没有一种车辆检测系统专门通过检测车辆起到保护人身安全的目的，及通过检测车辆控制路灯开关以达到减少交通事故又节能减排目的，所以在主动安全这一领域还没有一套完善的车辆感应安全系统。 且各种车辆检测技术分别存在以下缺点： （1）感应线圈检测器在安装过程对可靠性和寿命影响很大；修理或安装需中断交通；影响路面寿命；易被重型车辆、路面修理等损坏。 （2）微波检测器主要检测车的速度，并且由于多普勒原理的方向性，系统安装难度较大 （3）视频检测器受天气影响和振动影响较大，在雨、雪、雾等恶劣气候下检测精度降低；采购费用较高；检测精度的稳定性不好，长期使用后，安装支架的晃动会使摄像机位置偏移，摄像机镜头表面的积尘会使图像质量变差；安装维护不方便。 （4）其他的车辆检测器智能性较强，价格昂贵。处理和分析所研究的主要内容包括交通场景分析和交通，并不适用于简单的感应车辆。 针对车辆感应器应用于安全预警和节能减排这一方面，国外予以高度重视，有用于道路施工区主动安全系统，但是系统组成复杂采用多种声光电的装置，成本较高，而且时有误报发生。如SonoBlaster !®（美国2010在道路施工区使用的车辆侵入报警系统）在新泽西交通部2010年9月的有效性最终调查报告中的调研结论为：①安装复杂，程序调整不稳定。②人员的碰撞会产生误报。③储存和可携带性差。 综上所述，随着我国对交通安全和可持续发展的重视，研发一种适合我国国情的简单方便经济和精准度高的车辆感应系统以达到安全预警和节能减排目的是十分必要和迫切的。
