【正文】 光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量的， 有著許多 如非接觸和非破壞性測(cè)量、幾乎不受干擾、高速傳第 13 頁 共 19 頁 輸以及可遙測(cè)、遙控等 優(yōu)點(diǎn) ， 在設(shè)計(jì)上主要用來檢測(cè)目標(biāo)物是否出現(xiàn)，或者進(jìn)行各種工業(yè)、汽車、電子產(chǎn)品和零售自動(dòng)化的運(yùn)動(dòng)檢測(cè) [15]。 4. 4. 創(chuàng)新特色 新型地 磁感應(yīng) 傳感器的 開發(fā)與應(yīng)用 本產(chǎn)品的主要功能為探測(cè)來車情況并預(yù)示報(bào)警，因此便要求配置靈敏度高，不易受外界其他因素干擾的信號(hào)探測(cè)裝置。 通過 在山區(qū)彎道所設(shè)置 的急彎雨霧會(huì)車警示燈 中所 記錄的數(shù)據(jù) 則可知曉此類路段車流量，用以分析該種路段 是否需要升級(jí)，地區(qū)之間是否需要修建高等級(jí) 公路；通過高速公路匝道出車預(yù)警燈獲取的計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)則可預(yù)知 該區(qū)域發(fā)展 情況 如何， 人們的出行時(shí)間偏好；通過由偏遠(yuǎn)地區(qū)交叉 路口行車信號(hào)燈所計(jì)算的流量可以判斷該地區(qū)的人民生活水平 ，分析其交通形態(tài)。 車 流量統(tǒng)計(jì)器 在國家的交通路網(wǎng)建設(shè)中，一條道路的車流量是個(gè)非常重要的指標(biāo) ，它不光代表著一個(gè)區(qū)域的運(yùn)輸能力，還是該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指向標(biāo)。 那么如果一個(gè)方向連續(xù)通行 60 秒之后 還有車輛 就強(qiáng)行 開啟紅燈 ，轉(zhuǎn)而讓另外一個(gè)方向的車輛通行。 中心控制電路 采用優(yōu)先競(jìng)爭(zhēng)的原則，如當(dāng) A 道上優(yōu)先有車輛駛?cè)虢徊媛房跁r(shí)， 對(duì)應(yīng)的指揮 燈閃爍黃光，提示 A 道上的車輛 謹(jǐn)慎慢 行；與此同時(shí) B道上的紅燈點(diǎn)亮，禁止 B 道上的車輛行駛。 此時(shí)， 將我們的 產(chǎn) 品 進(jìn)行略微 的改裝，制成一個(gè)可代替紅綠燈功能的 交通 信號(hào) 燈 —— 偏遠(yuǎn)地區(qū)交叉路口智能指揮 燈 。 相比城市的交通流量來說，農(nóng)村在一天中的車行量不大，設(shè)置傳統(tǒng)的紅綠燈不合適： a、它通行模式較 為單一。 近幾年，從城市到鄉(xiāng)村，從鄉(xiāng)鎮(zhèn)至村莊，逐步實(shí)現(xiàn)了村村通公路的目標(biāo)。 此預(yù)警燈 一旦檢測(cè) 到了主干 道上有車輛駛過， 可以 立即發(fā)出持續(xù)閃爍的黃色燈光信號(hào)， 提醒匝道上的車輛此時(shí)主干 道上 有 高速行駛的汽車 ，提示匝道車輛司機(jī) 提高警惕 。 此時(shí)，本項(xiàng)目又可轉(zhuǎn)換為一種全 新的交通安全產(chǎn)品 ——高速公路匝道出車預(yù)警 燈。 第 10 頁 共 19 頁 高速公路 匝道 出車預(yù)警燈 由 20xx 年的 數(shù)據(jù)可知，在 高速公路發(fā)生的亡 人 事故 ， %因尾隨相撞導(dǎo)致， %為碰撞固定物或靜止車輛導(dǎo)致，側(cè)面碰撞導(dǎo)致事故死亡人數(shù)占 %。在晴朗天氣或者夜間狀態(tài)燈能見度尚可的情況下可以作為額外的彎道警報(bào)，提醒司機(jī)減緩車速，謹(jǐn)慎通行 （如圖 5） 。 而如今，市場(chǎng)上已經(jīng) 研發(fā)出 了 用 玻璃鋼 做鏡、 背 為 PC 面 的道路反光鏡并投入使用 。在這種情況下，允許駕駛員進(jìn)行判斷、反應(yīng)和駕駛操作的時(shí)間比較短，如果車速過快，很有可能出現(xiàn)因避 讓不及時(shí)導(dǎo)致的對(duì)撞事故。這更加表明我們的供電系統(tǒng)不成問題。 以 圖 4 產(chǎn)品太陽能電池板實(shí)物圖 上數(shù) 據(jù)全部 為忽略芯片待機(jī)時(shí)候的耗電量 。根據(jù)全國的氣象資料，大部分地區(qū)歷史上最長(zhǎng)連續(xù)性陰雨天氣為 27 天，這也在該產(chǎn)品的工作能力內(nèi)。而我們所 采用的太陽能電池組 是規(guī)格為 電量 1600 mA*h，面積為 30cm 30cm 的 。 太陽能電池板供電的可行性 進(jìn)行分析： 假設(shè)山區(qū)的車流量為 1000 臺(tái) /天，五個(gè)串聯(lián)為一組的規(guī)格為 5MM 發(fā)光二極管工作時(shí)，其工作電流為 ， 總共有 28 組。如果設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為 1000 倍，則可以使得能檢測(cè)到很小體積的鐵磁性金屬物的運(yùn)動(dòng)。 雖然 這些問題看似無解，但我們憑借兩個(gè)人的力量也找到了其他的可行方案 。 而且 考慮到山區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)采用 電網(wǎng)供電 成本較高，安裝復(fù)雜。其 中 t0為 地磁 傳感器第一次感應(yīng)到車 輛 擾動(dòng)地磁 的時(shí)刻 ， 擾動(dòng) 信號(hào)一直持續(xù)到 t1。 當(dāng) 運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體離開地磁感應(yīng)棒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最后一個(gè)下降沿信號(hào)，此時(shí)， 延時(shí)電路產(chǎn)生作用，將這個(gè)高電平保持一個(gè)固定的時(shí)間。我們通過設(shè)置的 信號(hào)探測(cè)傳感器 （地磁感應(yīng)棒） 通過探測(cè)這個(gè)擾動(dòng)信號(hào)，就可以知道 某個(gè)時(shí)間是否有車輛經(jīng)過。 基本原理 圖 1 原理示意圖 第 6 頁 共 19 頁 由圖 1 的原理示意可知， 當(dāng) 運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體（ 汽車 ） 經(jīng)過 埋于地下的 地 磁 感應(yīng)棒 附近時(shí)，擾動(dòng)原有恒定不變的地磁場(chǎng)，則此時(shí) 通過電磁線 圈的磁通量 Φ發(fā)生改變 。 呂梁公路分局的王旭澤將公路彎道分為急彎路段和連續(xù)急彎路段兩種，給予曲線段安全行車速度與設(shè)計(jì)速度，制訂了急彎路段和連續(xù)急彎的判定標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)彎道進(jìn)行安全評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的改善對(duì)策 [7]。 Dabbour 等人對(duì)于彎道處的縱斷面曲線進(jìn)行了非線性化的研究，提出了利用拋物線 等數(shù)學(xué)理論 進(jìn)行公路彎道安全評(píng)價(jià)的方法，并對(duì)不同線形組合下對(duì)應(yīng)的彎道豎權(quán)限取值范圍進(jìn)行初步的分析 [5]。 他們建立了能見度預(yù)警系統(tǒng)與除霧系統(tǒng)，華盛頓州則側(cè)重進(jìn)行車速管理，而田納西州建立了低能見度預(yù)警系統(tǒng)。 期望 從 多元化的角度來展示當(dāng)代大學(xué)生對(duì)社會(huì)現(xiàn)有交通問題的關(guān)注和解決方案，為保障人民生命安全 貢獻(xiàn)自己的一份力量 。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止 20xx 年 底 ，全國共接報(bào)道路交通事故 3906164 起，同比上升 %。它的應(yīng)用將有助于降低急彎會(huì)車、車輛由 匝道切入高速的事故率以及保證偏遠(yuǎn)地區(qū) 路口 的行車安全， 如果需要， 還能建立大規(guī)模的實(shí)時(shí)交通密度檢測(cè)網(wǎng)，為國家 保障人民 交通安全貢獻(xiàn) 力量。 在大學(xué)三年課程學(xué)習(xí) 和課外資料搜集 的基礎(chǔ)上，本隊(duì) 開發(fā)和 設(shè)計(jì)了一種可探測(cè)車輛信號(hào)并發(fā)出警報(bào)的 多用途智能 交通警示燈，并制成實(shí)物。 為此，我們希望 研究出一種合理科學(xué)并且實(shí)用的產(chǎn)品 ，來幫助緩解此類問題。通過 前期 實(shí)驗(yàn)的探索和實(shí)物的檢驗(yàn)，表明了 此 設(shè)計(jì)的正確 合理 性與產(chǎn)品的實(shí)用性，符合 當(dāng)今 社會(huì)需求 ，可投入現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)之中。但是 交通安全 卻 成為了我們無法忽視的 一個(gè)大問題。 針對(duì) 本次 大賽“智慧交通、綠色交通”的主題，本 隊(duì)從“交通安全”領(lǐng)域開展研究， 開發(fā)出 一種可直接投入生產(chǎn)與應(yīng)用的 多功能 型交通 安全預(yù)警 產(chǎn)品 —— 多用途智能 交通警示燈 ，并制成實(shí)物。 紐約、新澤西與康涅狄格 三個(gè) 州共建 的交通協(xié)調(diào)管理委員會(huì)（ TRANSCOM）由三州內(nèi)的交通和公共安全機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成，為區(qū) 域交通運(yùn)輸管理提供合作和協(xié)調(diào)的途徑，并負(fù)責(zé)制定該區(qū)域內(nèi)的施工協(xié)調(diào)計(jì)劃與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃，是該區(qū)域的交通運(yùn)輸管理信息中心 [3]。 提出了檢測(cè)彎道路段對(duì)于有危險(xiǎn)狀況的應(yīng)對(duì)準(zhǔn)則，指出有效的彎道危險(xiǎn)提示 —例如指示牌 — 是一種成本低廉、效果明顯的 交通安全改善措施，這對(duì)于保障彎道路段的交通安全有非常大的意義 [4]。指出從車輛行駛特征角度出發(fā)，滿足車輛行駛安全性下的最小彎道半徑能交通預(yù)防此類事故的發(fā)生 [6]。 產(chǎn)品功能 與技術(shù)指標(biāo) 該 多用途智能 交通 警示 燈 可實(shí)現(xiàn) 收到特定信號(hào)立即輸出信息、閃爍、單點(diǎn)自控、智能指揮 等多種 基本 控制功能 ， 經(jīng)過略微的改良可以滿足 交通信息采集 、系統(tǒng)遠(yuǎn)程維護(hù)、 線圈檢測(cè)及流量分析功能 ，應(yīng)用于社會(huì)生活中可以解決多種類型的交通安全問題。 因此，電磁感應(yīng)線圈 兩端會(huì)產(chǎn)生無規(guī)律的微小的多諧 波 ， 這個(gè)電磁線圈相當(dāng)于一個(gè)微小的 信號(hào) 源 。 由于這個(gè)信號(hào) 燈需要保持發(fā)亮一定的時(shí)間， 我們 還 設(shè) 計(jì) 了一個(gè)可調(diào)時(shí)間的 延時(shí)電路 ， 使得 一旦 地磁感應(yīng)棒感應(yīng)到運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體時(shí) ，在 波形的 第一個(gè)下降沿信號(hào) 處 產(chǎn)生一個(gè) 高電平 。 整個(gè)波形信號(hào) 電壓 變化 如圖 2。 為了驅(qū)動(dòng)更多的發(fā)光二極管，我們還設(shè)計(jì)了一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)電路，使其驅(qū)動(dòng)我們所需要的高亮發(fā)光二極管 ，保證其發(fā)光、閃爍燈警示功能 。期間碰到了許多問題，例如：設(shè)想很好但難以實(shí)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果并非期望但找不出原因、成品電路板短路燒壞電池、不符合國家交通安全需要等 等。 圖 3 開發(fā)與設(shè)計(jì)流程圖 第 8 頁 共 19 頁 產(chǎn)品可行性 地磁感應(yīng)傳感器工作 的 可行性分析： 此傳感器靈敏度可以改變，如果設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為 5000 倍，則可 以感知很微小的地磁擾動(dòng)，在自然環(huán)境的電磁干擾下也可閃爍。在此靈敏度下，機(jī)動(dòng)車的檢測(cè)也完全正常。 3600=35 mA * h。則表明，太陽能電池板即使在 不充電情況下 也可以持續(xù)供電一個(gè)月以上 ， 即使遇到 連續(xù)陰雨天氣 ， 也不 用擔(dān)心電量問題。這樣可以極大的保證該產(chǎn)品的 續(xù)航能力 ，太陽能供電從理論上來說完全可行。但他們的太陽能電池板面積 為 25cm25cm小于我們所設(shè)計(jì)的電池板，仍然可以投入到社會(huì)中使用。在急彎路段，由于視距條件受限，駕駛 員不能清楚的看到曲線另一側(cè)的道路和車輛，對(duì)于前方道路的走向和對(duì)面 來車不能很好的預(yù)判。 20xx年道路交通事故統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明， 1 次死亡 10 人以上特大交通事故中，與彎道相關(guān)的事故