本實(shí)用新型屬于公路交通安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，高速公路建設(shè)也得到空前的發(fā)展。然而高速公路在成為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要因素的同時(shí)，不斷上升的高速公路交通事故發(fā)生率和死亡率也給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展帶來(lái)諸多不利影響。目前，對(duì)氣象條件預(yù)測(cè)、應(yīng)對(duì)措施不到位，因大霧使能見(jiàn)度降低、安全視距不夠以及車速過(guò)快造成的交通事故，在高速公路交通事故總量中占據(jù)了較大的比例，特別是團(tuán)霧預(yù)報(bào)問(wèn)題，團(tuán)霧由于范圍小，變幻快，隨機(jī)性大，使團(tuán)霧的預(yù)報(bào)難度增大。高速公路一旦出現(xiàn)這種異常天氣，就很有可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，最終形成多車連續(xù)追尾的重特大交通事故。所以在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段設(shè)置車輛智能引導(dǎo)系統(tǒng)具有重要的意義，這一方面可以降低霧區(qū)交通事故的發(fā)生，提高霧天行駛的安全性，另一方面也可降低因高速公路封路造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高高速公路的利用率。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段采取的防范措施， 主要有兩種：一是通過(guò)攝像頭人工判斷能見(jiàn)度，一旦能見(jiàn)度低于一定值，便利用布置在高速公路旁的可變情報(bào)板，提示駕駛員即將進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)，應(yīng)降速并保持安全車距；二是在團(tuán)霧區(qū)設(shè)置車輛探測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)，用紅外探測(cè)器探測(cè)車輛的位置，并通過(guò)紅黃雙色LED燈來(lái)引導(dǎo)車輛安全駛出團(tuán)霧區(qū)。第一種防范措施的不足是等間距安裝在高速公路兩側(cè)或中間隔離帶的攝像頭不一定正好位于隨機(jī)發(fā)生的團(tuán)霧區(qū)，因此就不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)團(tuán)霧。另外行駛中突然進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)的車輛，因能見(jiàn)度很低無(wú)法看清前方的道路，所以很容易發(fā)生追尾等交通事故。第二種防范措施的不足是進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)的車輛，因能見(jiàn)度低，橫向車輛間的間距無(wú)法看清，因此，行進(jìn)中也容易產(chǎn)生碰撞等交通事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)目前高速公路團(tuán)霧行車環(huán)境下所存在的上述問(wèn)題，提供了一種高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，可大大降低因團(tuán)霧而造成的交通事故率。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下。

高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)，包括前端節(jié)點(diǎn)控制器、可變情報(bào)板、限速標(biāo)志板、車流量探測(cè)器、節(jié)點(diǎn)控制器、能見(jiàn)度探測(cè)控制器、攝像頭、引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器、車輛探測(cè)器、報(bào)警器和誘導(dǎo)燈。

前端節(jié)點(diǎn)控制器，布置在團(tuán)霧區(qū)前方，用于實(shí)現(xiàn)車輛的警示、車流量的檢測(cè)、以及向高速公路監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)信息和接收控制指令的功能。

車流量探測(cè)器，位于團(tuán)霧易發(fā)地段前方，用于檢測(cè)即將進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)的車流量。

節(jié)點(diǎn)控制器，用于控制采集團(tuán)霧易發(fā)地段能見(jiàn)度信息、接收引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器的信息并控制引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器的工作、將信息上傳至前端節(jié)點(diǎn)控制器并接收前端節(jié)點(diǎn)控制器的指令。

所述能見(jiàn)度探測(cè)控制器，用于將攝像頭采集的清晰度處理成能見(jiàn)度信息，并發(fā)送至節(jié)點(diǎn)控制器。

攝像頭安裝在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段。

引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器，間隔布置在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段，用于實(shí)現(xiàn)車輛定位、預(yù)警提示以及車輛引導(dǎo)功能的控制。

所述車輛探測(cè)器，間隔布置在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段，用于檢測(cè)車輛的位置及并行行駛車輛的數(shù)量。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)還包括GPRS 模塊，GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)前端節(jié)點(diǎn)控制器與高速公路監(jiān)控中心的通信。

所述前端節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)RS485串行通信接口分別與可變情報(bào)板、限速標(biāo)志板及車流量探測(cè)器相連，通過(guò)Zigbee 模塊與節(jié)點(diǎn)控制器無(wú)線連接。

所述的能見(jiàn)度探測(cè)控制器通過(guò)Zigbee 模塊與節(jié)點(diǎn)控制器無(wú)線連接。

所述的節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)Zigbee 模塊與引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器無(wú)線相連。

所述引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器安裝在道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上。

車流量探測(cè)和車輛探測(cè)通過(guò)RFID系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

RFID系統(tǒng)方形天線通過(guò)直角形的立柱布置在高速公路中間車道的上方。

RFID系統(tǒng)選用902～928MHz 工作頻段，并配套無(wú)源電子標(biāo)簽。

高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)由高速公路監(jiān)控中心遠(yuǎn)程遙控啟動(dòng)，或通過(guò)手機(jī)APP現(xiàn)場(chǎng)控制啟停。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：用攝像頭代替價(jià)格較高的能見(jiàn)度檢測(cè)儀，并按一定間隔布置在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段，不僅在高速公路出現(xiàn)團(tuán)霧時(shí)系統(tǒng)能夠及時(shí)檢測(cè)到，同時(shí)也大大降低了系統(tǒng)的成本；利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)—超高頻射頻識(shí)別( RFID)來(lái)檢測(cè)車流量、及進(jìn)行車輛定位，可測(cè)出天線前方扇形區(qū)域內(nèi)車輛的數(shù)量。若測(cè)得車輛距離過(guò)近，便通過(guò)報(bào)警器以聲音方式提示這些車輛注意慢性、保持安全車距，從而可有效避免交通事故的發(fā)生；采用Zigbee 短距離無(wú)線信息傳輸技術(shù)，減小了系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)施工的工作量，降低了系統(tǒng)的成本。

附圖說(shuō)明

圖1是高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)的組成圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，高速公路智能霧區(qū)引導(dǎo)系統(tǒng)由前端節(jié)點(diǎn)控制器、GPRS 模塊、可變情報(bào)板、限速標(biāo)志板、車流量探測(cè)器、節(jié)點(diǎn)控制器、能見(jiàn)度探測(cè)控制器、攝像頭、引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器、車輛探測(cè)器、報(bào)警器、誘導(dǎo)燈組成。

所述的GPRS模塊與前端節(jié)點(diǎn)控制器相連，通過(guò)該模塊將能見(jiàn)度、霧區(qū)車流量、團(tuán)霧發(fā)生地等有關(guān)信息遠(yuǎn)程發(fā)送到高速公路監(jiān)控中心，并接收監(jiān)控中心的指令。

所述的前端節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)RS485串行通信接口分別與可變情報(bào)板、限速標(biāo)志板及車流量探測(cè)器相連，通過(guò)Zigbee 模塊與節(jié)點(diǎn)控制器無(wú)線連接。

所述的車流量探測(cè)器位于團(tuán)霧易發(fā)地段前方不遠(yuǎn)處，用于檢測(cè)即將進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)的車流量。

所述的攝像頭與能見(jiàn)度探測(cè)控制器相連，通過(guò)攝像頭所檢測(cè)的特定目標(biāo)的清晰度來(lái)間接測(cè)量霧區(qū)的能見(jiàn)度。

所述的能見(jiàn)度探測(cè)控制器通過(guò)Zigbee 模塊與節(jié)點(diǎn)控制器無(wú)線連接。

所述的節(jié)點(diǎn)控制器通過(guò)Zigbee 模塊與等間距安裝在道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上的引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器無(wú)線相連。

所述的引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器分別與車輛探測(cè)器、報(bào)警器及誘導(dǎo)燈相連。

所述的報(bào)警器為電喇叭。

所述的車輛探測(cè)器按一定間隔布置在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段，用于檢測(cè)車輛的位置及并行行駛車輛的數(shù)量。

車流量探測(cè)和車輛探測(cè)均通過(guò)UHF超高頻RFID系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括控制器、讀寫(xiě)器、天線及無(wú)源射頻標(biāo)簽。無(wú)源射頻標(biāo)簽在高速公路的入口處獲取，放在被測(cè)車輛的前擋風(fēng)玻璃處，內(nèi)存有車牌號(hào)、入口編號(hào)、發(fā)卡時(shí)間等信息。射頻識(shí)別( RFID)，是一種利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)信號(hào)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)，具有非接觸，無(wú)需人工干預(yù)以及可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽、使用方便、可用于物體定位且定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，可識(shí)別速度高達(dá)120Km/h的車輛。

本實(shí)施例的工作原理是，能見(jiàn)度的檢測(cè)由攝像頭完成，通過(guò)攝像頭所對(duì)準(zhǔn)的特定目標(biāo)的清晰度，以及能見(jiàn)度探測(cè)控制器的計(jì)算與分析，來(lái)間接測(cè)量霧區(qū)的能見(jiàn)度。攝像頭安裝在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段隔離帶處，可根據(jù)團(tuán)霧易發(fā)地段的長(zhǎng)度布置若干個(gè)，間隔為100m。

節(jié)點(diǎn)控制器由單片機(jī)和Zigbee通信模塊組成，其功能是實(shí)時(shí)采集該區(qū)段的能見(jiàn)度值、接收引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器的相關(guān)信息并控制引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器的工作、將能見(jiàn)度等信息上傳至前端節(jié)點(diǎn)控制器并接收前端節(jié)點(diǎn)控制器的指令。當(dāng)出現(xiàn)團(tuán)霧且檢測(cè)到的能見(jiàn)度低于一定值時(shí)，節(jié)點(diǎn)控制器便通過(guò)Zigbee無(wú)線模塊，控制各引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器打開(kāi)誘導(dǎo)燈，引導(dǎo)車輛安全通過(guò)團(tuán)霧區(qū)。誘導(dǎo)燈為黃色，從而具有較強(qiáng)的穿透能力，可布置在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段的一側(cè)或兩側(cè)，啟動(dòng)后便以一定的頻率同步閃爍。系統(tǒng)工作時(shí)，各引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器也將本節(jié)點(diǎn)的車輛定位信息通過(guò)Zigbee無(wú)線模塊實(shí)時(shí)傳給節(jié)點(diǎn)控制器，如果團(tuán)霧區(qū)車輛前后距離過(guò)近，節(jié)點(diǎn)控制器便向相應(yīng)的引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器發(fā)出指令，通過(guò)電喇叭向相關(guān)車輛發(fā)出警示信息。

引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器由單片機(jī)、接口電路和驅(qū)動(dòng)電路組成，用于實(shí)現(xiàn)車輛定位、喇叭預(yù)警提示以及車輛引導(dǎo)功能的控制。引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器以10m的間隔布置在高速公路團(tuán)霧易發(fā)地段道路一側(cè)護(hù)欄立柱或橋梁橫欄上，與其相連的車輛探測(cè)器，利用射頻識(shí)別( RFID)技術(shù)對(duì)團(tuán)霧區(qū)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處的車輛進(jìn)行定位，并將車輛定位的信息以串行通信的形式傳給引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器。經(jīng)引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器計(jì)算和分析，若發(fā)現(xiàn)車輛有并行情況或前后距離過(guò)近，引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)控制器便通過(guò)電喇叭進(jìn)行報(bào)警，提示前后、左右車輛注意減低車速并保持安全車距。

利用射頻識(shí)別技術(shù)( RFID)檢測(cè)霧區(qū)前方的車流量、霧區(qū)內(nèi)車輛的橫向距離以及計(jì)算前方剛通過(guò)某節(jié)點(diǎn)的車輛與后面跟進(jìn)車輛之間的距離。

RFID系統(tǒng)選用902～928MHz 工作頻段，并配套無(wú)源電子標(biāo)簽，從而具有較遠(yuǎn)的探測(cè)距離。RFID系統(tǒng)是利用無(wú)源標(biāo)簽反射信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）來(lái)進(jìn)行車輛定位或測(cè)距的，系統(tǒng)方形天線通過(guò)直角形的立柱布置在高速公路中間車道的上方5m處，安裝時(shí)天線的探測(cè)平面應(yīng)傾斜一定角度，并正對(duì)著迎面而來(lái)的車輛。

前端節(jié)點(diǎn)控制器包括單片機(jī)、串行接口電路及Zigbee通信模塊，其布置在團(tuán)霧區(qū)前方300m處，用于實(shí)現(xiàn)車輛的警示、車流量的檢測(cè)、以及向高速公路監(jiān)控中心發(fā)送相關(guān)信息和接收控制指令等功能。一旦出現(xiàn)團(tuán)霧且檢測(cè)到的能見(jiàn)度低于一定值，前端節(jié)點(diǎn)控制器便通過(guò)可變情報(bào)板提醒過(guò)往車輛注意減低車速并保持安全車距，同時(shí)，在可變限速標(biāo)志板上顯示與當(dāng)前能見(jiàn)度值相對(duì)應(yīng)的車輛限速值，能見(jiàn)度越低則限速值越低。此外，前端節(jié)點(diǎn)控制器啟動(dòng)車流量探測(cè)器，通過(guò)RFID子系統(tǒng)檢測(cè)即將進(jìn)入團(tuán)霧區(qū)的車流量，并通過(guò)GPRS 模塊將車流量、能見(jiàn)度值、團(tuán)霧地點(diǎn)等信息遠(yuǎn)程發(fā)至高速公路監(jiān)控中心。

整個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)的工作可由高速公路監(jiān)控中心遠(yuǎn)程遙控啟動(dòng)，或通過(guò)手機(jī)WIFI功能的APP現(xiàn)場(chǎng)控制啟停。