隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，适用于单车道，包括红绿灯智能控制单元、射频卡、服务器、显示屏，车辆和施工人员安装射频卡，射频卡发射含车辆和人员信息的射频信号。红绿灯智能控制单元接收到车辆和人员携带射频卡的信号，然后将车辆和人员信息通过zigbee无线通信单元传输至服务器，服务器将该路口红绿信息发送回智能控制单元，开启红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆进行声光报警。同时，服务器还将各个车辆及人员的具体位置，速度，各个路口红绿灯实时状态信息发布在LED大屏幕显示屏上。该装置能够实时掌握车辆和人员情况，有效确保隧道内作业运输车辆和运送施工人员车辆通行安全。
【专利说明】隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能交通灯控制【技术领域】，具体涉及隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统。
【背景技术】
[0002]目前，人员安全问题和车道行驶宽度受限是长隧道施工过程中两个重要问题。有的隧道较窄，来往车辆只能共用一车道来行驶、运渣、衬砌、送料等作业，车辆高峰时段达几十台，加上上下班作业、各方检查人员的车辆进出，不定时、无序的交会，给车辆安全通行带来了极大的隐患，甚至会影响施工进度，同时也给施工人员安全造成威胁。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，有效确保隧道内作业运输车辆和运送施工人员车辆通行安全。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0005]隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，包括红绿灯智能控制单元、服务器、显示屏和安装在车辆驾驶室内以及施工人员安全帽上的射频卡；
[0006]所述的射频卡，用于发射携带车辆和人员信息的射频信号；
[0007]所述的红绿灯智能控制单元，用于接收车辆和人员携带射频卡的射频信号，并将射频信号中含有的车辆和人员信息传输至服务器；
[0008]服务器，用于接收红绿灯智能控制单元发送的车辆和人员信息，并根据接收到的车辆和人员信息，将路口红绿信息发送回红绿灯智能控制单元，红绿灯智能控制单元根据接收到的路口红绿信息开启红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆进行声光报警；
[0009]服务器，还用于将各个车辆及人员的具体位置，速度，各个路口红绿灯实时状态信息发布在显示屏上。
[0010]所述红绿灯智能控制单元包括智能微处理器、射频卡读卡器、红绿灯、两组红外对射模块、Zigbee自组网无线通信单元、声光报警模块；
[0011]所述的射频卡读卡器和红外对射模块，用于接收车辆和人员携带射频卡的射频信息，并通过zigbee自组网无线通信单元将车辆和人员信息传输至服务器；
[0012]服务器，用于接收红绿灯智能控制单元发送的车辆和人员信息，并根据接收到的车辆和人员信息，将路口红绿信息发送回智能微处理器；
[0013]智能微处理器，用于根据接收到的路口红绿信息开启红绿灯的红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆利用声光报警模块进行声光报警。
[0014]所述的两组红外对射模块并列安装在会车点前方19?21米的隧道两侧。
[0015]所述的两组红外对射模块包括第一红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外发射模块、第二红外接收模块。[0016]所述的红外对射模块对射距离小于等于50米。
[0017]所述的红绿灯安装在回车点一条对角线的两端，且两个红绿灯通信节点距离小于等于1.6千米。
[0018]所述红绿灯智能控制单元供电电源为AC220伏。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0020]隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，适用于单车道，包括红绿灯智能控制单元、射频卡、服务器、显示屏，车辆和施工人员统一安装射频卡，射频卡发射含该车辆和人员信息的射频信号。红绿灯智能控制单元接收到车辆和人员携带射频卡的信号，然后将车辆和人员信息传输至服务器，服务器将该路口红绿信息发送回红绿灯智能控制单元，红绿灯智能控制单元开启红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆进行声光报警。同时，服务器还将各个车辆及人员的具体位置，速度，各个路口红绿灯实时状态信息发布在显示屏上。该系统采用把公路交通管理理念引进隧道，分时段、分重点、分交叉口设置“红绿灯”监控，做到以确保员工进洞上下班安全为主，对运渣、送料施工运输车辆，根据施工应急需要和运输密集度进行调节管控，有效确保隧道内作业运输车辆和运送施工人员车辆通行安全。结合射频卡技术，实现隧道施工人员及车辆定位、人员出入洞考勤、轨迹追踪、人员报警等多种功能，使隧道管理人员轻松的实现对隧道施工人员和车辆的信息化管理，提升施工的管理水平；该系统能够实时掌握车辆和人员情况，在事故发生时，显示屏立即能显示出事故地点的人员和车辆信息等，可迅速查找隧道内人员和车辆的位置情况，为紧急救援提供指导信息，提高救援效率和救护效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明提供的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统的结构示意图；
[0022]图2为本发明提供的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统的又一结构示意图；
[0023]图3为本发明提供的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统中红绿灯智能控制单元会车示意图一；
[0024]图4为本发明提供的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统中红绿灯智能控制单元会车示意图二；
[0025]图5、6为本发明提供的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统中车辆行车示意图。
[0026]其中，1为射频卡；2为红绿灯智能控制单元；2_1为智能微处理器'2-2为射频卡读卡器；2-3为两组红外对射模块；2-3-lS为第一红外发射模块；2-3-lR为第一红外接收模块；2-3-2S为第二红外发射模块；2-3-2R为第二红外接收模块；2_4为红绿灯；2_5为声光报警模块；2_6为Zigbee自组网无线通信单元；3为服务器；4为显示屏；l_n为第η个射频卡；5为1#车；6为2#车。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0028]参见图1、图2，隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，包括红绿灯智能控制单元2、服务器3、显示屏4和安装在车辆驾驶室内以及施工人员安全帽上的射频卡1 ;所述的射频卡1，用于发射携带车辆和人员信息的射频信号；所述的红绿灯智能控制单元2，用于接收车辆和人员携带射频卡的射频信号，并将射频信号中含有的车辆和人员信息传输至服务器3。
[0029]具体的，所述红绿灯智能控制单元2包括智能微处理器2-1、射频卡读卡器2-2、红绿灯2-4、两组红外对射模块2-3、Zigbee自组网无线通信单元2_6、声光报警模块2_5 ；其中，所述的两组红外对射模块2-3包括第一红外发射模块2-3-1S、第一红外接收模块2-3-1R、第二红外发射模块2-3-2S、第二红外接收模块2-3-2R。所述的两组红外对射模块2-3并列安装在会车点前方20米的隧道两侧，根据车辆先后遮挡两个红外对射模块的时间差来判断车辆是驶入会车点，还是驶离，以及计算车辆速度。
[0030]所述的射频卡读卡器2-2和红外对射模块2-3，用于接收车辆和人员携带射频卡1的射频信息，并通过zigbee自组网无线通信单元2_6将车辆和人员信息传输至服务器3 ；
[0031]服务器3，用于接收zigbee自组网无线通信单元2_6发送的车辆和人员信息，并根据接收到的车辆和人员信息，将路口红绿信息发送回智能微处理器2-1。
[0032]智能微处理器2-1，用于根据接收到的路口红绿信息开启红绿灯2-4的红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆利用声光报警模块2-5进行声光报警。
[0033]服务器3，还用于将各个车辆及人员的具体位置，速度，各个路口红绿灯实时状态信息发布在显示屏4上。
[0034]所述的红外对射模块2-3对射距离小于等于50米。
[0035]所述的红绿灯2-4安装在回车点一条对角线的两端，且两个红绿灯2-4通信节点距离小于等于1.6千米。
[0036]所述红绿灯智能控制单元2供电电源为AC220伏。
[0037]具体的，参照图1、图2，一种隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统包括红绿灯智能控制单元2、射频卡1、服务器3、大屏幕LED显示屏4。所述红绿灯智能控制单元2包括智能微处理器2-1、射频卡读卡器2-2、红绿灯2-4、两组红外对射模块2-3，分别为第一红外发射模块2-3-1S，第一红外接收模块2-3-1R ;第二红外发射模块2-3-2S ；第二红外接收模块2-3-2R，Zigbee自组网无线通信单元2_6、声光报警模块2_5。车辆和施工人员统一安装射频卡1，分别安装在驾驶室内和人员安全帽的合适位置，当车辆经过三岔路口或会车点时，通过红绿灯智能控制单元2中红外对射模块2-3和射频卡读卡器2-2接收到车辆携带射频卡的信号，发射含该车辆信息的射频信号；施工人员进入隧道时，射频卡读卡器2-2识别到人员身上携带的射频卡1信号，发射含人员信息的射频信号；然后通过zigbee自组网无线通信单元2-6将车辆和人员信息传输至服务器3，服务器3根据车辆到达该路口的时间，下一个路口的红绿灯2-4信息，车辆通行的优先权限等，决定该会车点是红灯，还是绿灯。然后，服务器3再将该路口红绿信息发送回红绿灯智能控制单元2，开启红灯或者绿灯，这里通过高速智能微处理器2-1控制红绿灯的亮灭，并可通过服务器远程手动调节管控。并对超速、闯红灯、无卡车辆利用声光报警模块2-5进行声光报警。当车辆离开该会车点之后，红绿灯智能控制单元2向服务器3发送该路口状态，并关闭红绿灯。同时，服务器3还可将各个车辆及人员的具体位置，速度，各个路口红绿灯实时状态信息发布在LED大屏幕显示屏4上。本发明系统能够实时掌握车辆和人员情况，一旦发生安全事故，LED大屏幕显示屏4立即能显示出事故地点的人员和车辆信息等，实现隧道施工人员及车辆定位，使隧道管理人员轻松的实现对隧道施工人员和车辆的信息化管理，提升施工的管理水平，为紧急救援提供指导信息，提高救援效率。
[0038]参照图3，当1 #车5到达B处后，服务器3判断C、D段之间是否有车，若没有车，则1 #车5前的绿灯亮，1 #车继续前行通过⑶段隧道。同时会车点2向反方向的红灯亮，阻止其它车反向进入⑶段隧道。
[0039]参照图4，当1 #车5到达B处后，若服务器3判断C、D段之间有车，则智能控制单元2控制1 #车5前的红灯亮，反方向的2#车6前的绿灯亮，在会车处等待，直到2 #车6前行进入会车点1，服务器3判断⑶段无车时，1 #车5前面的绿灯亮，1 #车5前行通过CD段。
[0040]参照图5,第一红外发射模块2-3-1S ;第一红外接收模块2-3-1R ;第二红外发射模块2-3-2S ;第二红外接收模块2-3-2R并列安装在会车点前方20米左右的隧道两侧，当车辆驶近会车点时，先后遮挡这两组红外对射模块2-3的红外线，并通过安装在车辆上的射频卡1发射含该车辆信息的射频信号。红绿灯智能控制单元2通过第一红外发射模块2-3-1S、第一红外接收模块2-3-1R和射频卡读卡器2-2感知该车辆的ID号，以及到达a处的时间，并记录。
[0041]参照图6，车辆继续前进，经过时间T之后，到达b处，遮挡了第二组红外对射模块2-3。红绿灯智能控制单元2通过第二红外发射模块2-3-2S和第二红外接收模块2-3-2R感知到该车辆到达b处的时间，并计算出两次遮挡的时间差T。假设a，b处的距离为L，则车速为:
[0042]V=L/T0
[0043]如果超速，红绿灯智能控制单元2打开声光报警模块2-5进行警示，并将违规车辆信息，车辆ID号、车速、红绿灯信号、时间、地点等发送到服务器3。
[0044]本发明用于长隧道智能交通灯控制和车辆及人员定位，适用于单车道，实时掌握车辆及人员的具体位置，速度，红灯违法记录，各个路口红绿灯实时状态信息。一旦发生安全事故，LED大屏幕显示屏立即能显示出事故地点的人员和车辆信息等，大大提高抢险效率和救护效果。所述装置对于违规操作的车辆，可在隧道地图上实现具体时间轨迹回放；所述装置采用读卡器和射频卡技术，实现车辆和人员的定位。
[0045]本发明提供的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，采用把公路交通管理理念引进隧道，分时段、分重点、分交叉口设置“红绿灯”监控，做到以确保员工进洞上下班安全为主，对运渣、送料施工运输车辆，根据施工应急需要和运输密集度进行调节管控，有效确保隧道内作业运输车辆和运送施工人员车辆通行安全。结合射频卡技术，实现隧道施工人员及车辆定位、人员出入洞考勤、轨迹追踪、人员报警等多种功能，使隧道管理人员轻松的实现对隧道施工人员和车辆的信息化管理，提升施工的管理水平；在事故发生时，可迅速查找隧道内人员和车辆的位置情况，为紧急救援提供指导信息，提高救援效率。同时该系统改变了这种无序、安全隐忧多的管理现状，避免抢道和人员发生安全事故。
[0046]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，包括红绿灯智能控制单元(2)、服务器(3)、显示屏(4)和安装在车辆驾驶室内以及施工人员安全帽上的射频卡(1);所述的射频卡(1)，用于发射携带车辆和人员信息的射频信号；所述的红绿灯智能控制单元(2)，用于接收车辆和人员携带射频卡的射频信号，并将射频信号中含有的车辆和人员信息传输至服务器(3)；服务器(3)，用于接收红绿灯智能控制单元(2)发送的车辆和人员信息，并根据接收到的车辆和人员信息，将路口红绿信息发送回红绿灯智能控制单元(2)，红绿灯智能控制单元(2)根据接收到的路口红绿信息开启红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆进行声光报警；服务器(3)，还用于将各个车辆及人员的具体位置，速度，各个路口红绿灯实时状态信息发布在显示屏(4)上。
2.根据权利要求1所述的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，所述红绿灯智能控制单元(2)包括智能微处理器(2-1)、射频卡读卡器(2-2)、红绿灯(2-4)、两组红外对射模块(2-3)、Zigbee自组网无线通信单元(2_6)、声光报警模块(2-5)；所述的射频卡读卡器(2-2)和红外对射模块(2-3)，用于接收车辆和人员携带射频卡(1)的射频信息，并通过zigbee自组网无线通信单元(2-6)将车辆和人员信息传输至服务器(3);服务器(3)，用于接收红绿灯智能控制单元(2)发送的车辆和人员信息，并根据接收到的车辆和人员信息，将路口红绿信息发送回智能微处理器(2-1)；智能微处理器(2-1)，用于根据接收到的路口红绿信息开启红绿灯(2-4)的红灯或者绿灯，并对超速、闯红灯、无卡车辆利用声光报警模块(2-5)进行声光报警。
3.根据权利要求2所述的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，所述的两组红外对射模块(2-3)并列安装在会车点前方19?21米的隧道两侧。
4.根据权利要求2或3所述的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，所述的两组红外对射模块(2-3)包括第一红外发射模块(2-3-1S)、第一红外接收模块(2-3-1R)、第二红外发射模块(2-3-2S)、第二红外接收模块(2-3-2R)。
5.根据权利要求2所述的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，所述的红外对射模块(2-3)对射距离小于等于50米。
6.根据权利要求2所述的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，所述的红绿灯(2-4)安装在回车点一条对角线的两端，且两个红绿灯(2-4)通信节点距离小于等于1.6千米。
7.根据权利要求1所述的隧道施工交通灯智能控制及人员设备安全识别定位系统，其特征在于，所述红绿灯智能控制单元(2)供电电源为AC220伏。
【文档编号】G08G1/07GK103700268SQ201410010045
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】张秋生, 严学文, 越岗, 王娟婷, 杨江维 申请人:张秋生, 陕西公众智能科技有限公司