专利名称：一种模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种教学实验用具，具体涉及一种模拟高速公路低能见度诱导系统的教学实验装置。
背景技术：
随着国民经济的发展，高速公路运输量在逐年不断地增加，高速公路客运量在综合运输体系中所占比例越来越大。在高速道路行车安全中，低能见度天气已成为影响高速公路安全运行的头号公害，每当有低能见度天气出现，交通事故频发，不少低能见度地区只能关闭交通，不仅给公路管理部门或经营性公司带来经济损失，还大大削弱了公路的通行能力，造成货物不能及时运达，严重影响社会生产，低能见度天气发生的交通事故也直接给人类生命财产带来了巨大损失。与此同时，目前公知的交通信息与控制课程多数采用理论教学，实验内容基本没有，教学乏味，在理论与实际的联系不够直观。目前还没有一种面向交通信息与控制类专业的模拟高速公路低能见度诱导系统的教学实验装置，多数实验为计算机仿真实验，没有具体的模型，实验环境单调、不直观、不便于学生课下进行实验。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种直观的、便于学生模拟实验的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置。为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现:一种模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，包括PC机、单片机、蓄电池、LED灯和隔离带模型，所述的隔离带模型包括两个平行的用于安装LED灯的第一水平导轨和用于安放在实验台上的第二水平导轨，在第一水平导轨和第二水平导轨之间均匀分布安装有垂直导轨；在每个隔离带模型的第一水平导轨上均匀排布有LED灯，每个隔离带模型上的LED灯分别与对应的同一个单片机相连，单片机上连接有蓄电池，每个单片机与对应的隔离带无线收发模块相连，每个隔离带无线收发模块之间相互通过无线电波相连，每个隔离带无线收发模块分别通过无线电波与PC机无线收发模块相连，PC机无线收发模块与PC机相连。本实用新型还具有如下技术特点:所述的隔离带模型与高速公路隔离带的大小比例是1:50。所述每个的隔离带模型上的垂直导轨为八个，垂直导轨之间的间距为10cm。所述的LED灯为黄色LED灯，每个隔离带模型上安装的LED灯的个数为8个。所述的单片机采用型号为STM32F103C8T6的单片机。所述的隔离带无线收发模块和PC机无线收发模块均采用Zigbee无线通讯模块。所述的蓄电池为太阳能电池。
本实用新型的实验装置可在课堂上实验教学，也可以作为科研成果的展示平台对外进行展览。按照1:50比例仿真高速公路隔离带，增加了实验教学平台的可观性；采用多款低功耗设备，最大限度降低功耗。供电环保，经济。黄灯频闪，清晰醒目。本实用新型为“交通信号与控制”等类本科生提供课程实验以及创新实践平台，培养了学生创新和实践能力。将实际的应用带入课堂，让学生更好了解工程实践。
图1是本实用新型的连接关系示意图。图2是本实用新型的各个部件的布局示意图。图中各个标号的含义为:1_PC机，2-单片机，3-蓄电池，4-隔离带模型，5-LED灯，6-隔离带无线收发模块，7-PC机无线收发模块，41-第一水平导轨，42-第二水平导轨，43-垂直导轨。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。遵从上述技术方案，如图1和图2所示，一种模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，包括PC机1、单片机2、蓄电池3、LED灯5和隔离带模型4，所述的隔离带模型4包括两个平行的用于安装LED灯5的第一水平导轨41和用于安放在实验台上的第二水平导轨42，在第一水平导轨41和第二水平导轨42之间均匀分布安装有垂直导轨43 ;在每个隔离带模型3的第一水平导轨41上均匀排布有LED灯5，每个隔离带模型4上的LED灯5分别与对应的同一个单片机2相连，单片机2上连接有蓄电池3，每个单片机2与对应的隔离带无线收发模块6相连，每个隔离带无线收发模块6相互之间通过无线电波相连，每个隔离带无线收发模块6分别通过无线电波与PC机无线收发模块7相连，PC机无线收发模块7与PC机I相连。隔离带模型4与高速公路隔离带的大小比例是1:50。每个隔离带模型4的垂直导轨43为八个，垂直导轨43之间的间距为10cm。LED灯5为黄色LED灯，每个隔离带模型4上安装的LED灯5的个数为8个。LED灯5工作在频闪模式。在同样的照明条件下，人的眼睛对550nm波长的光(黄光)的敏感程度是红光或蓝光的20倍。同时按照一定的频率闪动，有利于提高人的视觉冲击感，从而有利于在低能见度的情况下诱导车辆有序前行。单片机2采用型号为STM32F103C8T6。STM32F103C8T6是意法半导体公司推出的新一代32位低成本、低功耗、高性能通用微控制器内核，属于STM32F103系列单片机。STM32F103系列单片机具有强大计算能力、低功耗和低成本的优势。STM32F103系列单片机突出的优点是内部高度集成，且提供高质量的固件库，方便开发。STM32F103C8T6具有48管脚，32K字节的闪存存储器，LQFP封装。隔离带无线收发模块6和PC机无线收发模块7均采用Zigbee无线通讯模块。ZigBee是一种低速短 距离传输的无线网络协议，主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。Zigbee无线收发模块可以工作在2.4GHz (全球流行)、868MHz (欧洲流行)和915MHz (美国流行)3个频段上，可以与STM32F1038CT6单片机连接，完成无线数据传送工作。目前Zigbee无线通信广泛应用于智能控制系统和无线数据通讯设备领域。蓄电池3为太阳能电池。太阳能电池的优点主要体现在:无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，无公害；不受资源分布地域的限制；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；能源质量高；建设周期短，获取能源花费的时间短。高速公路真实情况下，采用电线长途供电的方式，必然浪费大量财力物力，太阳能的形式正好可以弥补此不足。本实用新型的实验装置在使用时，根据实验要求将若干个隔离带模型5呈“一”字形纵向排列，各个隔离带无线收发模块6之间通过无线电波实现相互通讯，各个隔离带无线收发模块6和PC机无线收发模块7之间也通过无线电波实现通讯，如此构成一个交互的无线通讯网络，所有的控制命令都由PC机I发出，控制命令经PC机无线收发模块7传递给各个隔离带无线收发模块6，进而传递给各个单片机2控制相应的隔离带模型4上的LED灯5。[0028]操作者可通过改变实验条件的设定来改变LED灯5的闪烁，由PC机I发出控制命令来控制各个LED灯5的闪烁，如在很低能见度下，让所有的LED灯5全部闪烁；在能见度稍微高一点的情况下减少闪烁LED灯5的工作数量，采用一个隔离带模型4的LED灯5闪烁，另一个隔离带模型4的LED灯5不闪烁，相互交替排列的指引方式；在能见度达到标准的情况下，关闭所有LED灯5，实现节能。如此可以让相关实验者很直观地观察到不同控制方案下的具体控制效果，将实际的应用带入课堂，让学生更好了解工程实践。
权利要求1.一种模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，包括PC机(I)、单片机(2)、蓄电池(3)、LED灯(5)和隔离带模型(4)，所述的隔离带模型(4)包括两个平行的用于安装LED灯(5)的第一水平导轨(41)和用于安放在实验台上的第二水平导轨(42)，在第一水平导轨(41)和第二水平导轨(42)之间均匀分布安装有垂直导轨(43);在每个隔离带模型(4)的第一水平导轨(41)上均匀排布有LED灯(5)，每个隔离带模型(4)上的LED灯(5)分别与对应的同一个单片机(2)相连，单片机(2)上连接有蓄电池(3)，每个单片机(2)与对应的隔离带无线收发模块(6)相连，每个隔离带无线收发模块(6)之间相互通过无线电波相连，每个隔离带无线收发模块(6)分别通过无线电波与PC机无线收发模块相连(7)，PC机无线收发模块(7)与PC机(I)相连。
2.如权利要求1所述的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，所述的隔离带模型(4)与高速公路隔离带的大小比例是1:50。
3.如权利要求1所述的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，所述每个的隔离带模型(4)上的垂直导轨(43)为八个，垂直导轨(43)之间的间距为10cm。
4.如权利要求1所述的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，所述的LED灯(5)为黄色LED灯，每个隔离带模型(4)上安装的LED灯(5)的个数为8个。
5.如权利要求1所述的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，所述的单片机(2)采用型号为STM32F103C8T6的单片机。
6.如权利要求1所述的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，所述的隔离带无线收发模块(6)和PC机无线收发模块(7)均采用Zigbee无线通讯模块。
7.如权利要求1所述的模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其特征在于，所述的蓄电池(3)为太阳能电池。
专利摘要本实用新型公开了一种模拟高速公路低能见度诱导系统的实验装置，其中，在每个隔离带模型的第一水平导轨上均匀排布有LED灯，每个隔离带模型上的LED灯分别与对应的同一个单片机相连，单片机上连接有蓄电池，每个单片机与对应的隔离带无线收发模块相连，每个隔离带无线收发模块之间相互通过无线电波相连，每个隔离带无线收发模块分别通过无线电波与PC机无线收发模块相连，PC机无线收发模块与PC机相连。本实用新型的实验装置可在课堂上实验教学，也可以作为科研成果的展示平台对外进行展览。本实用新型为“交通信号与控制”等类本科生提供课程实验以及创新实践平台，将实际的应用带入课堂，让学生更好了解工程实践。
文档编号G09B19/14GK203118287SQ201320141948
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者武奇生, 谢乾坤, 强立宏, 冯仰刚, 马旭攀, 李亭亭, 白璘 申请人:长安大学