专利名称：一种交叉路口行人安全辅助系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安全辅助系统，特别是关于一种基于单片机控制系统的利用激光光源模拟栅栏的交叉路口行人安全辅助系统。
背景技术：
城市交通繁忙的十字路口交叉路段，行人闯红灯的情况频频发生，这不仅给行人的人身安全带来巨大威胁，同时扰乱交通秩序，影响整个交叉路段的行车通畅，必然将会导致交通效率的降低。现有技术中采取一些措施来尽量避免这种情况的发生，比如在交通流量大的路段安排交通协管员，对车辆和行人进行直接指挥，这种方法可以有效减少行人闯红灯的情况， 但是需要投入大量的人力和物力；又比如在交叉路口人行横道两端安装栏杆，栏杆可以根据红、绿、黄灯信号随时开启或关闭，这种方法在一定程度上可以减少行人闯红灯，但是实物栏杆占用空间较大、栏杆的定时开启或关闭以及栏杆的安全隐患将会降低交通的效率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种单片机控制系统根据交通状态信号对虚拟栏杆进行实时控制的且具有行人监测预警和电子宣传功能的交叉路口行人安全辅助系统。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于它包括一激光栅栏模块、一行人监测预警模块和一车路通讯控制模块；所述激光栅栏模块包括设置在人行横道两端其中一对角位置的两根光源发射支柱和设置在人行横道两端另一对角位置的两根光源接收支柱，所述两光源发射支柱上间隔对应设置有一组以上激光光源，每组所述激光光源包括设置在每一所述光源发射支柱上的两个激光光源， 其中一所述激光光源的方向正对人行横道同侧的所述光源接收支柱，另一所述激光光源的方向正对人行横道对侧的所述光源接收支柱；所述行人监测预警模块包括两个语音报警装置和与每一所述激光光源对应的光敏检测装置，所述光敏检测装置分别设置在所述激光光源发出的光路在两根光源接收支柱上的光点位置，每一所述语音报警装置分别设置在一所述光源接收支柱上；所述车路通讯控制模块包括一单片机控制系统、通讯接口和相应外围电路，所述单片机控制系统分别电连接所述激光栅栏模块和行人监测预警模块；所述单片机控制系统从交通信号灯控制器获取红、绿、黄灯状态信号，所述单片机控制系统发送信号到所述激光栅栏模块控制所述激光光源的开启或关闭，以产生可见的激光光路，有行人闯红灯时，所述单片机控制系统发送信号到所述行人监测预警模块警告行人。它还包括一电子宣传模块，所述电子宣传模块包括分别设置每一所述光源发射支柱上的一个显示器，每一所述显示器分别电连接所述单片机控制系统。所述光源发射支柱和光源接收支柱均采用反光橡胶制成。所述激光光源采用输出波长为400 700nm，输出功率为300mw的绿色激光源。
所述光敏检测装置包括一光敏三级管和两个电阻，并由12V直流电源供电。所述语音报警装置包括语音芯片及相应供电电路。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明采用的激光光源发出的激光足以在空气中形成可见激光光路，激光光路可以横置于人行横道两端或者两侧，所形成的激光光路可以在行人行驶方向上是红灯时提醒警示行人，行人行驶方向上是绿灯时提醒警示车辆驾驶员。2、本发明采用的激光光源的波长为400 700nm，输出功率为 300mw 左右，根据激光等级分级，此种功率的激光光源发出的激光属于安全等级范围，不会对人体皮肤、眼睛等部位造成灼伤损害。3、本发明的车路通讯控制模块实时获取交通状态信号，经单片机控制系统判断红、绿、黄灯状态，进而控制激光光源开启或关闭，使虚拟栏杆根据交通状态进行切换工作。4、本发明在行人行驶方向是红灯时，人行横道两端的激光光路形成激光虚拟栅栏，激光光源直接照射在光敏检测装置上，若有人闯红灯遮挡激光光路，则会引起光敏检测电路相应电位变化，进而导致语音报警装置发出报警，警告行人。5、本发明设置有两个显示器，根据交通状态实时播放相应红灯倒计时、绿灯倒计时、黄灯倒计时和耐心等待提示语，并且也可以在显示器上设置多个视频轨，用以播放当地时间、天气预报、公益广告、商业广告以及部门公告等简短的视频内容，从而起到提示安全信息，借此也可以在各交叉路口搭建新的城市宣传平台。本发明结构简单，成本低廉，工作可靠性和可维护性较强， 可以广泛应用于城市交通中。
图1是本发明激光栅栏模块结构示意图；图2是本发明行人监测预警模块结构示意图；图3是本发明电子宣传模块结构示意图；图4是本发明行人行驶方向是红灯时虚拟栏杆的功能示意图；图5是本发明行人行驶方向是绿灯时虚拟栏杆的功能示意图；图6是本发明行人行驶方向是黄灯时虚拟栏杆的功能示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明包括一激光栅栏模块、一行人监测预警模块、一电子宣传模块和一车路通讯控制模块。如图1所示，本发明的激光栅栏模块包括设置在人行横道两端其中一对角位置的两根光源发射支柱1和设置在人行横道两端另一对角位置的两根光源接收支柱2，两根光源发射支柱1上对应设置有两组分别位于其1/2高度处和3/4高度处的激光光源3。每一组激光光源3包括分别设置在每一光源发射支柱1上的两个激光光源31、32。其中，两根光源发射支柱1上的激光光源31正对人行横道同侧的光源接收支柱2，用以在人行横道两端形成虚拟栏杆阻拦行人，每一光源发射支柱1上的激光光源32正对人行横道对侧的光源接收支柱2，用以在人行横道两侧形成虚拟栏杆提醒驾驶员。如图2所示，本发明的行人监测预警模块包括与激光光源31、32的总体数量相对应的光敏检测装置4和设置在两根光源接收支柱2上的语音报警装置5。每一个光敏检测装置4设置在光源接收支柱2的激光光路的光点位置，安装时必须保证光敏三极管的感光部分正对光点以便于接受激光光源的照射。每一光敏检测装置3包括一光敏三级管和与其连接的两个500欧姆的电阻，并由12V直流电源供电。每一语音报警装置5由一块语音芯片和相应供电电路搭建组成。如图3所示，本发明的电子宣传模块包括两个显示器6。两个显示器6分别设置在每一光源发射支柱1上，通过变压器与马路上交流电线相连，从而获得持续供电。显示器 6可以设置多个视频轨用以显示安全提示信息，如红、绿灯倒计时，也可播放天气预报、部门公告、广告等内容。本发明的车路通讯控制模块包括一单片机控制系统、通讯接口和相应的信息采集及驱动电路，单片机控制系统分别通过相应的电路连接激光栅栏模块、行人监测预警模块和电子宣传模块。单片机控制系统通过有线通讯方式如串口通讯或无线通讯方式如数传电台从交通信号灯控制器获取红、绿、黄灯状态信号，经由单片机控制系统判断之后根据不同的实时交通灯状态，发送信号控制、协调以上三个模块工作，具体是根据实际的交通状态单片机控制系统发送信号到两组激光光源3，控制两组激光光源3的开启或关闭产生可见激光虚拟栅栏，如果监测到有行人闯红灯，单片机控制系统发送信号到行人监测预警模块以警告闯红灯的行人，在整个交通过程中，单片机控制系统发送信号到电子宣传模块的两个显示器6播放有关视频内容上述实施例中，由于空气中含有较多灰尘等颗粒，通过适当的调制，非常有利于激光光源3形成可见激光光路，从而起到提醒、警示行人的作用，在具体实施时需要调整所有激光光源3的方向，使得激光光源3发出的激光能直射在相对的另一根光源接收支柱2上， 产生可见激光虚拟栅栏。上述实施例中，本发明的激光光源3采用绿色激光源，其输出波长为400 700nm， 输出功率为300mw左右，可以由两节五号电池供电，此种绿色激光光源发出的激光属于较低功率的安全激光，不会对人体皮肤、眼睛等部位造成灼伤损害，为了增加虚拟栅栏的强度，可以根据实际情况选择使用多组激光光源。上述实施例中，本发明的两根光源发射支柱1和两根光源接收支柱2可以采用反光橡胶制成，高度可以控制在150cm左右，中空，外径可以在15cm左右。上述实施例中，本发明的单片机控制系统中的单片机型号采用STC89C52RC(以此为例，不限于此)，连同相应电路集成板封装在一个铝合金匣子里，使用时可以将该匣子固定在其中一个显示器6的下方，由12V直流电源供电。一般情况下，交叉路段的交通状态在红、绿、黄灯三种状态之间切换，根据上述交叉路口行人安全辅助系统，结合三种不同交通状态进一步说明此系统的功能，其过程如下1)行人行驶方向上是红灯时，行人需要等待，车辆通行。如图4所示，车路通讯控制模块的单片机控制系统通过有线通讯方式或无线通讯方式从交通信号灯控制器获取交通状态信号，经单片机控制系统判断此时行人行驶方向为红灯时，通过一路I/O通道发出信号使四个激光光源31开启，而此时所有的激光光源32关闭。四个激光光源31发出足够光强并且可以在空气中形成可见激光光路，在人行横道的两端形成虚拟栅栏，提醒和警示行人以阻止试图闯红灯的行人，与此同时，单片机控制系统通过另一路I/O通道控制行人监测和预警模块，使之进入检测工作状态，如果一旦有行人闯红灯遮挡激光光线，中断任一条激光光路，则会导致光敏检测装置4收不到激光信号，单片机控制系统监测到相应电位变化，立即通过另外一路I/O通道发送信号到语音报警装置5 使其发出连续不断报警声，从而阻止闯红灯的行人。红灯时，电子宣传模块的显示器6以播放等候红灯倒计时，当地时间、天气预报、公益广告、商业广告以及部门公告等简短的视频内容，成为一个有益的宣传平台，从而起到提示交通安全信息等作用。2)行人行 驶方向上是绿灯时，车辆需要等待，行人通行。如图5所示，车路通讯控制模块的单片机控制系统通过有线通讯方式或无线通讯方式从交通信号灯控制器获取交通状态信号，经单片机控制系统判断此时为绿灯时，通过一路I/O通道发出信号使四个激光光源32开启，而此时所有激光光源31关闭，四个激光光源32发出足够光强并且可以在空气中形成可见的激光光路，并在人行横道两侧形成虚拟栅栏，提醒、警示马路上的车辆驾驶员注意行人。与此同时，单片机控制系统通过另一路I/ 0通道控制行人监测预警模块，使之退出监测工作状态，同时语音报警装置5由于接收不到光敏检测装置4的电位变化信号也不会报警。在此状态下仅有激光栅栏模块进入工作状态。绿灯时，电子宣传模块的显示器6则播放等候绿灯倒计时，也可以多路视频通道播放与 1)中相同的视频内容。3)交通信号是黄灯时，车辆、行人均等待。如图6所示，车路通讯控制模块的单片机控制系统通过有线通讯方式或无线通讯方式从交通信号灯控制器获取交通状态信号，经单片机控制系统判断此时为黄灯时，通过一路I/O通道发出信号使所有激光光源3都关闭。黄灯时，电子宣传模块的显示器6可以播放等候黄灯倒计时，也可以多路视频通道播放与1)中相同的视频内容。综上所述，本发明通过激光模拟实物栏杆，同时结合行人监测报警和安全信息辅助，可以减少行人闯红灯现象发生，保障行人通行安全，提高交通效率，而且通过单片机控制系统读取判断交通状态信号，以控制激光光源的开启或关闭，成本低、效率高、工作可靠性高，电子宣传平台功能则可以成为很好的城市宣传平台。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和实施方法等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于它包括一激光栅栏模块、一行人监测预警模块和一车路通讯控制模块；所述激光栅栏模块包括设置在人行横道两端其中一对角位置的两根光源发射支柱和设置在人行横道两端另一对角位置的两根光源接收支柱，所述两光源发射支柱上间隔对应设置有一组以上激光光源，每组所述激光光源包括设置在每一所述光源发射支柱上的两个激光光源，其中一所述激光光源的方向正对人行横道同侧的所述光源接收支柱，另一所述激光光源的方向正对人行横道对侧的所述光源接收支柱；所述行人监测预警模块包括两个语音报警装置和与每一所述激光光源对应的光敏检测装置，所述光敏检测装置分别设置在所述激光光源发出的光路在两根光源接收支柱上的光点位置，每一所述语音报警装置分别设置在一所述光源接收支柱上；所述车路通讯控制模块包括一单片机控制系统、通讯接口和相应外围电路，所述单片机控制系统分别电连接所述激光栅栏模块和行人监测预警模块；所述单片机控制系统从交通信号灯控制器获取红、绿、黄灯状态信号，所述单片机控制系统发送信号到所述激光栅栏模块控制所述激光光源的开启或关闭，以产生可见的激光光路，有行人闯红灯时，所述单片机控制系统发送信号到所述行人监测预警模块警告行人。
2.如权利要求1所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于它还包括一电子宣传模块，所述电子宣传模块包括分别设置每一所述光源发射支柱上的一个显示器，每一所述显示器分别电连接所述单片机控制系统。
3.如权利要求1所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于所述光源发射支柱和光源接收支柱均采用反光橡胶制成。
4.如权利要求2所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于所述光源发射支柱和光源接收支柱均采用反光橡胶制成。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于 所述激光光源采用输出波长为400 700nm，输出功率为300mw的绿色激光源。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于 所述光敏检测装置包括一光敏三级管和两个电阻，并由12V直流电源供电。
7.如权利要求5所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于所述光敏检测装置包括一光敏三级管和两个电阻，并由12V直流电源供电。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于所述语音报警装置包括语音芯片及相应供电电路。
9.如权利要求5所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于所述语音报警装置包括语音芯片及相应供电电路。
10.如权利要求6所述的一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于所述语音报警装置包括语音芯片及相应供电电路。
全文摘要
本发明涉及一种交叉路口行人安全辅助系统，其特征在于它包括激光栅栏模块、行人监测预警模块和车路通讯控制模块；激光栅栏模块包括设置在人行横道两端其中一对角位置的两根光源发射支柱和设置在人行横道两端另一对角位置的两根光源接收支柱，两光源发射支柱上间隔对应设置有一组以上激光光源，每组激光光源包括设置在每一光源发射支柱上的两个激光光源，行人监测预警模块包括两个语音报警装置和与每一激光光源对应的光敏检测装置；车路通讯控制模块包括单片机控制系统、通讯接口和相应外围电路，单片机控制系统分别电连接各模块；单片机控制系统获取红、绿、黄灯状态信号并发送信号控制激光光源的开启或关闭，有行人闯红灯时，单片机控制系统发送信号到所述行人监测预警模块警告行人。本发明广泛应用于城市交通中。
文档编号G08G1/09GK102306454SQ20111020512
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者孙国府, 曹剑东, 王云鹏, 王建强, 王璟毅, 黄 俊 申请人:清华大学