适用于横风环境的预警控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于横风环境的预警控制系统，包括设置在路段中最危险位置的风向传感器、风速传感器、控制器、通信模块及设置在距离最危险位置500?1000米的LED显示屏，风向传感器、风速传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的信号输出端分别与通信模块、LED显示屏连接。其中，风速传感器为三杯式风速脉冲传感器；控制器为89C51单片机控制器；通信模块为ATK?SIM900A通信模块。本实用新型结构简单、功耗小，既经济也环保且便于实现、成本较低。
【专利说明】
适用于横风环境的预警控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种适用于横风环境的预警控制系统。
【背景技术】
[0002]高速路段驶入匝道时车容易遇到垂直车身方向吹来的风，很容易造成危险。这就是所谓的横风。高速行驶的汽车受到横风作用时，往往诱发车祸。横风对面包车、大型客车、帆布篷货车等箱形车的影响较大，因为这类车辆的整体重心较高，侧向面积较大;但重量轻的小汽车，也容易受到横风的影响。此外横风的作用是随车速的提高而加剧的，汽车从隧道驶出的瞬间，或驶向风力贯穿的桥梁、高路堤等路段时，往往会突然遭到强横风的袭击。在山区行车，容易遇到突如其来的山风，时间短而风力强，吹动车辆偏离行车路线。由于风速和风向的非连续变化，驾驶员会感到汽车发飘，很容易造成交通事故。
[0003]传感器作为现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三大支柱之一，也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业。在国内有自动化方面的专家指出塑料工业网，传感器技术直接关系到我国自动化产业的发展形势，认为“传感器技术强，则自动化产业强”。由此可见传感器技术对自动化产业乃至整个国家工业建设的重要性。
[0004]近来传感器与单片机结合的发展与研究已经成为一种必然趋势，因此将其应用到道路安全上来也是理所当然的。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种适用于横风环境的预警控制系统。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种适用于横风环境的预警控制系统，包括设置在路段中最危险位置的风向传感器、风速传感器、控制器、通信模块及设置在距离最危险位置500-1000米的LED显示屏，所述风向传感器、风速传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的信号输出端分别与所述通信模块、LED显示屏连接，所述风向传感器和风速传感器固定在支撑杆上。
[0007]在上述方案中，所述风速传感器为三杯式风速脉冲传感器。
[0008]在上述方案中，所述控制器为89C51单片机控制器。
[0009]在上述方案中，所述通信模块为ATK-SIM900A通信模块。
[0010]在上述方案中，所述风向传感器的感应组件为前端装有辅助标板的单板式风向标，角度变换采用七位格雷码光电盘。
[0011]实施本实用新型适用于横风环境的预警控制系统，具有以下有益效果:
[0012]1、本实用新型的风向传感器和风速传感器将风速和风向信号传递给单片机控制器，单片机控制器对该信号进行处理，判断当前风速和风向的危险等级是否适合行车，若达到危险等级则将实时的天气情况经过通信模块发送给交通部门使其对可能发生的交通事故做好救援准备，同时及时在LED显示屏上显示当前路况信息以告知司机靠边停车，这样能直接防止事故的发生。在距离最危险位置500-1000米处设置LED显示屏，这样能让司机及时作出判断。
[0013]2、本实用新型结构简单、功耗小，既经济也环保且便于实现、成本较低。
【附图说明】
[0014]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0015]图1为本实用新型适用于横风环境的预警控制系统的结构示意图。
[0016]图中:风向传感器1、风速传感器2、控制器3、通信模块4、LED显示屏5。
【具体实施方式】
[0017]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0018]如图1所示，本实用新型适用于横风环境的预警控制系统，包括设置在路段中最危险位置的风向传感器1、风速传感器2、控制器3、通信模块4及设置在距离最危险位置500-1000米的LED显示屏5，风向传感器1、风速传感器2的信号输出端与控制器3的信号输入端连接，控制器3的信号输出端分别与通信模块4、LED显示屏5连接。其中，风速传感器2为三杯式风速脉冲传感器;控制器3为89C51单片机控制器;通信模块4为ATK-S頂900A通信模块。风向传感器I和风速传感器2固定在支撑杆上。
[0019]本实用新型的风速传感器2采用三杯式风速传感器，其信号变换电路为霍尔集成电路。当风速大于0.4m/s时，水平风力驱动风杯组旋转，通过主轴带动磁棒盘旋转，磁棒盘上数十个小磁体形成若干个旋转磁场，通过霍尔磁敏元件感应出脉冲信号，其频率随风速的增大而线性增加，计算公式为v = 0.1F，V为风速(单位m/s)，F为脉冲频率(单位Hz)。风向传感器I的感应组件为前端装有辅助标板的单板式风向标，角度变换采用七位格雷码光电盘。当风向标随风旋转时，通过主轴带动码盘旋转，每转动一定角度，位于码盘上下两侧的七组发光与接收电器件就会产生一组新的七位并行格雷码，经过整形、倒相后输出，方位-角度-格雷码-二进制码对照表是控制器3编程的依据。总的来讲，风速传感器具有动态性能好、线性精度高、灵敏度高、测量范围宽、互换性好、抗风强度大等特点。
[0020]本实用新型的风速传感器2输出信号为脉冲信号，可以直接为控制器3所接收，通过控制器3中断/计数功能，对单位时间内输入的脉冲信号计数处理。不同次数对应的风速风向各不相同。值得注意的是:控制器3每次接受的脉冲，其每一帧不同频段的信息也是不相同，通常情况前面是风速信息，后面则是风向信息。
[0021]本实用新型的控制器3采用89C51单片机控制器(当然也可以用更为强大的单片机)。目前89C51单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用。89C51单片机是Intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每个单片机包括:一个8位的微型处理器CPU，一个256K的片内数据存储器RAM，片内程序存储器R0M，四个8位并行的I/O接口 P0-P3(每个接口既可以输入也可以输出)，两个定时器/计数器，五个中断源的中断控制系统，一个全双工UART的串行I/0 口，片内振荡器和时钟产生电路(但石英晶体和微调电容需要外接，最高允许振荡频率是12MHZ)。以上各个部分通过内部总线相连接。
[0022]本实用新型的通信模块4为ATK-S頂900A通信模块，便于其与单片机直接进行数据传输。ATK-SIM900A模块支持RS232串口和LVTTL串口，并带硬件流控制，支持5?24V的超宽工作范围，使得本模块可以非常方便与单片机进行连接，在使用时给ATK-S頂900A装上一个SIM卡，再将ATK-S頂900A上STXD和SRXD串口与单片机系统的RXD和TXD串口(P2.2 口和P2.3口)连接，其中STXD和SRXD是SM900A的数据通信串口，我们默认发送的AT指令以及数据等都是通过这两个端口。而DTXD和DRXD则是调试串口，主要是软件升级时使用，一般用不到。RTXD和RRXD则是RS232串口经过SP3232芯片转换后的串口端口。通过单片机控制，该控制系统可以完成包括语音、短信和GPRS数据传输等功能。需要注意的是:单片机与ATK-S頂900A模块需采用共地接法。这样在风速传感器2检测风速达到危险等级时，在单片机的控制下就能及时的通知交通部门对可能发生的交通事故做好救援准备。
[0023]本实用新型中LED显示屏5可以直接采用高速公路常用显示屏，LED显示屏5通过单片机I/O口再配置相关的数据线即可达到控制目的，使其完成相关动作。本实用新型中LED显示屏5仅在风力达到危险条件时才显示，这样既可以减少不必要的能源浪费，也可以增加显示屏的使用时间，从两方面都节约了成本。
[0024]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【主权项】
1.一种适用于横风环境的预警控制系统，其特征在于，包括设置在路段中最危险位置的风向传感器(I)、风速传感器(2)、控制器(3)、通信模块(4)及设置在距离最危险位置500-1000米的LED显示屏(5)，所述风向传感器(I)、风速传感器(2)的信号输出端与所述控制器(3)的信号输入端连接，所述控制器(3)的信号输出端分别与所述通信模块(4)、LED显示屏(5)连接，所述风向传感器(I)和风速传感器(2)固定在支撑杆上。2.根据权利要求1所述的适用于横风环境的预警控制系统，其特征在于，所述风速传感器(2)为三杯式风速脉冲传感器，其信号变换电路为霍尔集成电路。3.根据权利要求1所述的适用于横风环境的预警控制系统，其特征在于，所述控制器(3)为89C51单片机控制器。4.根据权利要求1所述的适用于横风环境的预警控制系统，其特征在于，所述通信模块(4)为ATK-S頂900A通信模块。5.根据权利要求1所述的适用于横风环境的预警控制系统，其特征在于，所述风向传感器(2)的感应组件为前端装有辅助标板的单板式风向标，角度变换采用七位格雷码光电盘。
【文档编号】G01P13/02GK205721238SQ201620428527
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】谢磊, 甘燕
【申请人】武汉理工大学