隧道及周边事故状态下的安全提示装置设计_岳俊芳.pdf
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1、引言隧道事故偶然性大,危害性强、影响和损失巨大,并且易引发交通事故、危化品泄漏事故等灾害。并且由于隧道构造的特殊性发生事故后容易造成二次交通事故,而二次交通事故的发生会加剧事故的危害性,这对于道路交通的安全大为的不利。因此当隧道交通事故发生时对后方车辆进行警示尤为重要。1 隧道安全警示方案本文提到的安全提示装置主要针对隧道发生火灾、塌方、泥流和交通事故时所提出的安全警示方案。当光纤光栅温度传感器检测到火灾的发生后,光纤光栅温度传感器立即将所得到的信息传递到单片机,然后单片机通过以无线传输的方式将指令传递到相应位置的 LED 灯和 LCD 显示屏之上,显示出相关的火灾警示内容;当塌方发生的时候,
2、安置在隧道上的超声波传感器会及时检测到相关事故信息并将相应的信息传递给单片机进行处理,单片机处理后发出信号指令控制相应的显示装置显示出塌方警示内容;当泥流发生的时候,超声波传感器检测到相关信息并且 SL3-1 型翻斗式雨量计水器所测数据超过阈值,传感器将相关数据发送给单片机,单片机经过处理后发出信号指令控制显示装置显示泥流警示内容;当道路上发生交通事故时,工作人员通过隧道视频监控系统监控到交通事故发生,通过按键将信息传递给单片机,单片机经过处理后发出相关指令控制显示装置显示交通事故警示内容。2 硬件设计 2.1 系统总体设计该系统的总体设计方案如图 1 所示,设计通过光纤光栅温度传感器、超声波
3、传感器、SL3-1 型翻斗式雨量传感器和人工按键输入判断事故状态发生类型,然后单片机对采集到的信息进行处理后向预警显示装置发出信号指令,使安全提示显示装置显示出相关的警示内容,从而达到对后来车辆驾驶员起到警示的作用,减少二次交通事故的发生。图 1 系统框架图 2.2 输入模块(1)STC15W4K32S4 单片机STC15W4K32S4 单片机如图 2 所示,是无需转换芯片即可直接与 PC 的 USB 接口通信,集成了上电复位电路与高精准 RC 时钟,给单片机芯片加上电源就可运行程序;集成了大容量的程序存储器、数据存储器以及 EEPROM,增加了定时器、串行口等基本功能部件;集成了 AD、PC
4、A、比较器、专用 PWM 模块、SPI 等多功能接口部件,可大大地简化单片机应用系统的外部电路,使单片机应用系统的设计更加简洁,系统性能更加高效、可靠。(2)光纤光栅温度传感器本文设计中所采用的光纤光栅温度传感器的测温原理是通过检测光纤光栅的反射谱或透射谱的变化获得相应的温度值。其电路图如图 3 所示,VCC 为电源电压,AO 与单片机 P10 口相接从而将传感器所得数据传输给单片机进行处理。其结构简单、可靠性高、便于日常的维修保护且具有抗电磁干扰好、灵敏度高、耐腐蚀、响应速度快和测量精度高等良好性能。(3)超声波传感器超声波传感器由发送探头和接收探头组成,发送探头发送超声波,发送的超声波遇到
5、障碍物后被反射,反射后的超隧道及周边事故状态下的安全提示装置设计岳俊芳,杨艳(攀枝花学院 智能制造学院,四川攀枝花,617000)基金项目:攀枝花学院2021年大学生创新创业计划训练项目(编号:202111360031)。摘要:隧道由于其环境的特殊性,发生交通事故后极易造成二次交通事故对道路交通安全造成严重的威胁。为减少二次交通事故发生,本文设计提出以STC15W4K32S4单片机为控制中心,通过光栅温度传感器、超声波传感器、SL3-1型翻斗式雨量传感器并结合隧道视频监控系统以人工输入的方式采集事故状态信息,单片机处理数据后发出相关信号指令控制安全提示显示装置显示警示内容。关键词:事故状态类型
6、;信息采集装置;安全警示方案DOI:10.16589/11-3571/|93电子基础声波被接受探头接受,以此来达到检测障碍物的目的,其电路图如图 4 所示。环形线圈虽也能检测道路上是否存在障碍物但是安装与维修起来耗费不方便,所以相比较下超声波传感器更适合用于障碍物的检测。VCCTRIGECHOGNDHC-SR04P20P21VCCTRIGECHOGNDHC-SR04P22P23VCCVCCGNDGND 图 4 超声波传感器电路图(4)SL3-1 型翻斗式雨量传感器本文设计所使用的 SL3-1 型翻斗式雨量传感器的基本结构包括盛水器、计数翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、弹簧管、感应器、上翻斗、防堵网、
7、底盘、筒身等。与其他类型雨量传感器如称重式雨量传感器、压电式雨量传感器相比精确度更高,可靠性更好。当所测数据超过阈值后,单片机发出相关信号指令控制安全提示显示装置显示出相关的内容。其电路图如图 5 示。1234AODOP11VCC 图 5 SL3-1 型翻斗式雨量 传感器电路图(5)人工按键输入模块当发生交通事故如车辆侧翻等,工作人员通过按键开关来控制安全提示显示装置显示事故状态下的提示内容。按键开关通过不同挡位断开与连接让安全提示装置显示出相应的事故状态下的安全提示内容。2.3 输出模块(1)LCD 显示模块在本文设计中,采用的是AGM1232G 来 显 示 相 应 的 警示内容,其中单片机
8、的引脚与AGM1232G 显示屏引脚的具体连线如图 6 所示。通过电路的连接可以将警示的内容准确地传递到该 LCD 显示屏上。VSS1VDD2VO3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BA15BK16G2321MGA1DCLVCCVCCGNDP00P01P02P03P04P05P06P07P33P32P34P6.6P6.72625P3.0/RxD/INT4/T2CLKO27P3.1/TxD/T228P3.2/INT029P3.3/INT130P3.4/T0/T1CLKO/ECI_231P5.0/RxD3_232STC15W4K32S4P30P31P32P3
9、3P34图 6 LCD 显示模块图(2)LED 显示模块当信息采集装置采集到相应的事故状态信息的时候,通过单片机进行处理之后,发出相对应的信号控制指令,在电路设计中 LED 所接的接口是单片机的 P3.5、P3.6 和 P3.7接口。其中的接口连线方式如图 7 所示。12LED1REDR122012LED2REDR2220VCC12LED3REDR3220P35P36P37P5.1/TxD3_233P3.5/T1/T0CLKO/CCP0_234P3.6/INT2/RxD_2/CCP1_235P3.7/INT3/TxD_2/PWM236P7.037P35P36P37图 7 LED 显示模块图3
10、软件设计本设计通过运用 Keil 软件进行程序的编写与软件的调P5.3/TxD4_21P0.5/AD5/T3/PWMFLT_22P0.6/AD6/T4CLKO/PWM7_23P0.7/AD7/T4/PWM6_24P6.05P6.16P6.27P6.38P1.0/ADC0/CCP1/RxD29P1.1/ADC1/CCP0/TxD210P4.7/TxD2_211P1.2/ADC2/SS/ECI/CMPO12P1.3/ADC3/MOSI13P1.4/ADC4/MISO14P1.5/ADC5/SCLK15P1.6/ADC6/RxD_3/XTAL2/MCLKO_2/PWM616P1.7/ADC7/TxD
11、_3/XTAL1/PWM717P5.4/RST/MCLKO/SS_3/CMP-18Vcc19P5.5/CMP+20Gnd21P4.0/MOSI_322P6.423P6.524P6.625P6.726P3.0/RxD/INT4/T2CLKO27P3.1/TxD/T228P3.2/INT029P3.3/INT130P3.4/T0/T1CLKO/ECI_231P5.0/RxD3_232P5.1/TxD3_233P3.5/T1/T0CLKO/CCP0_234P3.6/INT2/RxD_2/CCP1_235P3.7/INT3/TxD_2/PWM236P7.037P7.138P7.239P7.340P4.
12、1/MISO_341P4.2/WR/PWM5_242P4.3/SCLK_343P4.4/RD/PWM4_244P2.0/A8/RSTOUT_LOW45P2.1/A9/SCLK_2/PWM346P2.2/A10/MISO_2/PWM447P2.3/A11/MOSI_2/PWM548P2.4/A12/ECI_3/SS_2/PWMFLT49P2.5/A13/CCP0_350P2.6/A14/CCP1_351P2.7/A15/PWM2_252P7.453P7.554P7.655P7.756P4.5/ALE/PWM3_257P4.6/RxD2_258P0.0/AD0/RxD359P0.1/AD1/TxD
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