高速公路施工专用的安全示警系统的制作方法

本实用新型涉及一种高速公路施工专用的安全示警系统，属于高速公路施工辅助设备技术领域。

背景技术：

据发明人了解，高速公路施工维护是公路养护作业的必备科目，然而，我国目前高速公路车流量很大，每次在高速公路施工都会在施工路段导致车辆拥堵缓行，这种情况下往往会有车辆擅自闯入施工禁行道路内，这就对施工人员的人身安全造成很大危害，容易造成人员伤亡。此外，当车辆(尤其是重型车辆)的司机不注意观察或疲劳驾驶时，也容易直接闯入施工区域，严重威胁施工人员的生命安全，致其伤亡。

经检索发现，申请号cn201910037767.4、申请公布号cn109559560a的中国发明专利申请，公开了一种道路养护作业现场电磁波自主式防闯入预警系统，它包括预警主机、预警副机、和预警佩戴机；在养护或事故处置的作业现场末端处放置预警主机，在事故或作业现场放置预警副机，或预警副机磁吸附于汽车上，在作业或事故处置人员身上佩上预警佩戴机。然而，该技术方案的不利之处在于：(1)高速公路在设计时即存在一定的曲度而非标准的直线，采用毫米波雷达侦测道路上游100-200米范围的车辆，会由于道路曲度而容易侦测到旁边道路的车辆，导致出现大量的误报，这会降低预警的准确性；(2)对于通行车辆从施工隔离围挡的任意点闯入的情况，很难做到准确预警；(3)在高速公路长距离养护时，无线信号的发送与接收会因频段和功率限制，很难发送到1公里以外，这就给长距离养护时的安全带来隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的问题，提出一种高速公路施工专用的安全示警系统，能够准确地对车辆闯入施工区域的突发情况进行及时示警。

为了达到以上目的，本实用新型的技术方案如下：

高速公路施工专用的安全示警系统，包括检测设备和示警设备，其特征是，所述检测设备有一组，所述示警设备有一组；

所述检测设备具有第一壳体，所述第一壳体内设有第一控制器、震动传感器、无线信号发射器以及第一电池，所述第一壳体外设有微波雷达；所述第一控制器具有第一开关，所述第一开关安置于第一壳体外侧；所述微波雷达、震动传感器的信号输出端分别与第一控制器的信号输入端连接，所述无线信号发射器的信号输入端与第一控制器的信号输出端连接；所述第一控制器、震动传感器、无线信号发射器、微波雷达分别与第一电池电连接；

所述示警设备具有第二壳体，所述第二壳体内设有第二控制器、无线信号接收器、无线信号中继器以及第二电池，所述第二壳体外设有声光报警器；所述第二控制器具有第二开关，所述第二开关安置于第二壳体外侧；所述无线信号接收器的信号输出端与第二控制器的信号输入端连接，所述无线信号中继器的信号输入端与第二控制器的信号输出端连接，所述声光报警器的受控端与第二控制器的控制端连接；所述第二控制器、无线信号接收器、声光报警器分别与第二电池连接。

该系统中有多个检测设备，可以根据需要不仅将其布置在施工所在道路的末端，还将其布置在施工所在道路的边界处，这样覆盖范围更加全面，无论闯入车辆是从道路末端闯入还是在边界处闯入，都能及时检测到并发出警告信号；同时，在布置检测设备时，让微波雷达的检测方向朝向施工区域内，这样能最大限度地减少误报，提高准确性。示警设备除接收警告信号并示警的基本功能外，还能将警告信号做中继转发，从而让距离事发处检测设备较远的示警设备也能收到警告信号并示警，克服检测设备所发警告信号的距离限制。

此外，需要说明的是，对于在施工区域内移动的工作人员，由于其移动速度较慢，不会触发报警，从而避免误报。

本实用新型还可以采用以下优选方案：

优选地，所述系统具有：

外力按下第一开关以启动检测设备，检测设备的微波雷达持续检测施工区域内物体移动速度、且震动传感器在检测设备被撞击时检测撞击能级的检测状态；

在检测状态基础上，当微波雷达检测到有物体移动速度超过预设速度值、或者震动传感器检测到撞击能级超过预设能级值时，检测设备的第一控制器经无线信号发射器向外发出警告信号的信号发送状态；

外力按下第二开关以启动示警设备，示警设备的第二控制器经无线信号接收器持续检测并接收警告信号的信号接收状态；

在信号接收状态基础上，在接收警告信号后，示警设备的第二控制器控制声光报警器进行声光报警的示警状态；

在信号接收状态基础上，在接收警告信号后，示警设备的第二控制器经无线信号中继器向外中继发出警告信号的信号中继状态。

采用该优选方案，整个系统即能以更加明确的各个具体状态实现预警功能。

优选地，所述第一控制器还具有旋转编码开关，所述旋转编码开关安置于第一壳体外侧；所述第一控制器还具有第一编码芯片；所述第二控制器还具有解码芯片、定时器、延时电路、计数芯片、第二编码芯片；所述解码芯片与计数芯片电连接，所述延时电路的信号输出端与计数芯片的计数引脚连接，所述计数芯片与第二编码芯片电连接。

更优选地，所述第一编码芯片、第二编码芯片分别为pt2262；所述解码芯片为pt2272；所述定时器为ne555；所述延时电路为rc延时电路；所述计数芯片为74ls160。

更优选地，所述检测设备具有：旋转编码开关将其当前的指示数值发送至第一控制器的第一状态；第一控制器控制第一编码芯片生成警告信号的第二状态；第一控制器经无线信号发射器向外发出警告信号的第三状态；

所述示警设备具有：第二控制器经无线信号接收器接收到警告信号的第一状态；第二控制器控制解码芯片对警告信号进行解码的第二状态；第二控制器根据警告信号控制声光报警器发出相应的预设声光报警信息的第三状态；第二控制器使能定时器、关闭无线信号接收器并启动延时电路的第四状态；解码芯片将解码的警告信号发至计数芯片，延时电路超时并使能一次计数芯片的计数引脚，计数芯片对警告信号进行处理并发至第二编码芯片的第五状态；第二控制器控制第二编码芯片生成警告信号，第二控制器经无线信号中继器向外中继发出警告信号的第六状态；定时器计时到达，第二控制器打开无线信号接收器的第七状态。

在布置各检测设备时，先将施工区域划分为1号区域、2号区域、...等等，再将各检测设备的旋转编码开关调节至相应的指示数值，如，某检测设备处于1号区域则将其旋转编码开关的指示数值调至1，某检测设备处于2号区域则将其旋转编码开关的指示数值调至2，以此类推，此即各检测设备的本设备编号。之后，当有车辆闯入施工区域时，检测设备的微波雷达可检测到有物体移动速度超过预设速度值，或者，检测设备被撞倒，其震动传感器可检测到撞击能级超过预设能级值，此时，该检测设备的第一控制器控制第一编码芯片生成警告信号，该警告信号含有该检测设备的本设备编号、且编码帧号为1，然后第一控制器经无线信号发射器向外发出警告信号。

示警设备的第二控制器经无线信号接收器接收到警告信号后，第二控制器控制解码芯片对警告信号进行解码，并从中获得闯入位置检测设备的编号以及编码帧号。一方面，第二控制器根据闯入位置检测设备的编号选择发出的声音告警信息，并根据编码帧号选择发出的灯光告警颜色，比如，闯入位置检测设备的编号为1，则声音告警信息为“警告，1号区域有车辆闯入，注意安全”；编码帧号为1，则示警处与闯入发生地距离很近，采用红色灯光告警，编码帧号为2，则示警处与闯入发生地有一定距离，采用黄色灯光告警，等等。另一方面，利用定时器计时，先关闭无线信号接收器一段时间再打开，可以在闯入发生的第一时间避免该示警设备同时收到多个信号的处理矛盾，如既收到检测设备发出信号又收到其它示警设备中继发出信号，或者收到多个中继发出信号；利用延时电路使本示警设备中继转发信号时间晚于本示警设备所收到信号的发出时间，且其时间相差程度可被识别，这样即能更好地避免信号之间发生冲突；计数芯片在其计数引脚使能后对编码帧号进行加一操作，从而利用后续只能收到中继转发信号的示警设备正确地定性显示闯入处距离。

需要说明的是，上述实施过程中涉及的软件程序序均为成熟的现有技术产品，实施时仅涉及对已有软件程序的使用，并不存在对软件程序本身的改进。

采用以上优选方案后，可使报警指向更加明确，使施工人员能更好地判断车辆闯入的位置、该车辆与自己的距离，从而提高安全性。

优选地，在该组检测设备中，一检测设备布置于施工区域所在车道的一端，另一检测设备布置于施工区域所在车道的另一端，至少一个检测设备布置于施工区域与非施工车道相邻的边界，各检测设备的微波雷达的检测方向为朝向施工区域内；当施工区域所在车道为高速公路的边道时，所述边界有一个且位于施工区域的一侧，所述施工区域的另一侧为高速公路的护栏或隔离带，布置于边界的检测设备的微波雷达检测方向为朝向施工区域内且朝向高速公路的护栏或隔离带；当施工区域所在车道为高速公路的中间车道时，所述边界有两个且位于施工区域的两侧，布置于边界的检测设备的微波雷达检测方向为朝向施工区域内且朝向对面边界；所述微波雷达为探测信号等级可调节型微波雷达。

采用该优选方案，可进一步明确检测设备的具体布置位置。其中，微波雷达的探测信号等级是可调节的，根据施工区域的宽度调节相应探测信号等级，即可避免探测到施工区域外正常行驶的车辆。

更优选地，所述示警设备间隔布置于施工区域内或施工区域边界；当示警设备间隔布置于施工区域边界时，所述示警设备位于相邻两检测设备之间。

采用该优选方案，可进一步明确示警设备的具体布置位置。

优选地，所述系统还包括供安置检测设备的固定支架和/或固定底座；所述固定支架包括三脚架和固定座，所述固定座安置于三脚架的顶端，所述固定座具有与第一壳体相配的固定凹槽；所述固定底座包括安装座和夹子，所述夹子的一端为夹持端，所述夹子的另一端与安装座固连，所述安装座具有与第一壳体相配的安装凹槽。

采用该优选方案，可以将检测设备安置于固定支架上，并摆放在指定地点，或者，可以将检测设备安置于固定底座上，并夹在用于隔离的锥桶上。

优选地，所述第二壳体的外侧设有磁性贴或绑带，所述绑带末端设有魔术贴。

采用该优选方案，可以将示警设备以磁性贴磁吸在停放的施工车辆上、高速护栏上、或围挡上，或者，可以将示警设备以绑带绑在施工人员的手臂上。

优选地，所述无线信号发射器为433射频发射器，所述无线信号接收器为433射频接收器；所述无线信号中继器为433射频中继器；所述第一控制器、第二控制器分别为dlc或单片机；所述震动传感器为三轴加速度传感器。

采用该优选方案，可进一步优化系统的结构。

与现有技术相比，本实用新型能够实现对施工区域任意点闯入车辆的准确预警；具有信号中继转发功能，从而使警告信号能传输到更远的距离，尤其适用于高速公路长距离养护；微波雷达的探测方向为朝向施工区域内，能尽量避免产生误报，提高示警的准确性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例1检测设备的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1示警设备的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1检测设备、示警设备的布置区域示意图。

图4为本实用新型实施例1固定支架的结构示意图。

图5为本实用新型实施例1固定底座的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本实施例涉及高速公路施工专用的安全示警系统，包括检测设备和示警设备，检测设备有一组，示警设备有一组。

检测设备具有第一壳体01，第一壳体01内设有第一控制器、震动传感器、无线信号发射器以及第一电池，第一壳体01外设有微波雷达；第一控制器具有第一开关，第一开关安置于第一壳体01外侧；微波雷达、震动传感器的信号输出端分别与第一控制器的信号输入端连接，无线信号发射器的信号输入端与第一控制器的信号输出端连接；第一控制器、震动传感器、无线信号发射器、微波雷达分别与第一电池电连接(图中未示出)。

示警设备具有第二壳体02，第二壳体02内设有第二控制器、无线信号接收器、无线信号中继器以及第二电池，第二壳体02外设有声光报警器；第二控制器具有第二开关，第二开关安置于第二壳体02外侧；无线信号接收器的信号输出端与第二控制器的信号输入端连接，无线信号中继器的信号输入端与第二控制器的信号输出端连接，声光报警器的受控端与第二控制器的控制端连接；第二控制器、无线信号接收器、声光报警器分别与第二电池连接(图中未示出)。

本实施例系统具有以下具体状态：

(1)外力按下第一开关以启动检测设备，检测设备的微波雷达持续检测施工区域内物体移动速度、且震动传感器在检测设备被撞击时检测撞击能级的检测状态；

(2)在检测状态基础上，当微波雷达检测到有物体移动速度超过预设速度值、或者震动传感器检测到撞击能级超过预设能级值时，检测设备的第一控制器经无线信号发射器向外发出警告信号的信号发送状态；

(3)外力按下第二开关以启动示警设备，示警设备的第二控制器经无线信号接收器持续检测并接收警告信号的信号接收状态；

(4)在信号接收状态基础上，在接收警告信号后，示警设备的第二控制器控制声光报警器进行声光报警的示警状态；

(5)在信号接收状态基础上，在接收警告信号后，示警设备的第二控制器经无线信号中继器向外中继发出警告信号的信号中继状态。

第一控制器还具有旋转编码开关(如台湾兆盛开关的sk系列)，旋转编码开关安置于第一壳体01外侧；第一控制器还具有第一编码芯片；第二控制器还具有解码芯片、定时器、延时电路、计数芯片、第二编码芯片；解码芯片与计数芯片电连接，延时电路的信号输出端与计数芯片的计数引脚连接，计数芯片与第二编码芯片电连接。

第一编码芯片、第二编码芯片分别为pt2262；解码芯片为pt2272；定时器为ne555；延时电路为rc延时电路；计数芯片为74ls160。

各检测设备具有以下具体状态：

(1)旋转编码开关将其当前的指示数值发送至第一控制器的第一状态；

(2)第一控制器控制第一编码芯片生成警告信号的第二状态；

(3)第一控制器经无线信号发射器向外发出警告信号的第三状态。

各示警设备具有：

(1)第二控制器经无线信号接收器接收到警告信号的第一状态；

(2)第二控制器控制解码芯片对警告信号进行解码的第二状态；

(3)第二控制器根据警告信号控制声光报警器发出相应的预设声光报警信息的第三状态；

(4)第二控制器使能定时器、关闭无线信号接收器并启动延时电路的第四状态；

(5)解码芯片将解码的警告信号发至计数芯片，延时电路超时并使能一次计数芯片的计数引脚，计数芯片对警告信号进行处理并发至第二编码芯片的第五状态；

(6)第二控制器控制第二编码芯片生成警告信号，第二控制器经无线信号中继器向外中继发出警告信号的第六状态；

(7)定时器计时到达，第二控制器打开无线信号接收器的第七状态。

具体而言，如图3所示，在该组检测设备中，一检测设备布置于施工区域所在车道的一端，另一检测设备布置于施工区域所在车道的另一端，至少一个检测设备布置于施工区域与非施工车道相邻的边界，各检测设备的微波雷达的检测方向为朝向施工区域内。

当施工区域所在车道为高速公路的边道时，边界有一个且位于施工区域的一侧，施工区域的另一侧为高速公路的护栏11或隔离带12，布置于边界的检测设备的微波雷达检测方向为朝向施工区域内且朝向高速公路的护栏11或隔离带12。

当施工区域所在车道为高速公路的中间车道时，边界有两个且位于施工区域的两侧，布置于边界的检测设备的微波雷达检测方向为朝向施工区域内且朝向对面边界；微波雷达为探测信号等级可调节型微波雷达。

示警设备间隔布置于施工区域内或施工区域边界；当示警设备间隔布置于施工区域边界时，示警设备位于相邻两检测设备之间。

系统还包括供安置检测设备的固定支架和/或固定底座；如图4所示，固定支架包括三脚架03和固定座04，固定座04安置于三脚架03的顶端，固定座04具有与第一壳体01相配的固定凹槽05；如图5所示，固定底座包括安装座06和夹子07，夹子07的一端为夹持端，夹子07的另一端与安装座06固连，安装座06具有与第一壳体01相配的安装凹槽08。

第二壳体02的外侧设有磁性贴09或绑带10，绑带10末端设有魔术贴。

此外，无线信号发射器为433射频发射器，无线信号接收器为433射频接收器；无线信号中继器为433射频中继器；第一控制器、第二控制器分别为dlc或单片机；震动传感器为三轴加速度传感器。

本实施例的具体使用过程如下：

(1)根据施工区域的实际情况，从施工区域内道路末端起，按相同距离划分区域，并依次编号为1号区域、2号区域、...等等。

(2)布置检测设备，通过第一开关启动检测设备，并将各检测设备的旋转编码开关调节至与所处区域编号一致的指示数值。

(3)布置示警设备，通过第二开关启动示警设备。

(4)当有车辆闯入施工区域时，在闯入处的检测设备，其微波雷达可检测到有物体移动速度超过预设速度值，或者，在闯入处的检测设备被撞倒，其震动传感器可检测到撞击能级超过预设能级值，此时，该检测设备发出警告信号。

(5)位于闯入处检测设备周围、且位于该检测设备信号传播距离内的各示警设备分别示警，以声音表明闯入处所属区域，以红色灯光闪烁表明闯入处距离较近；同时，这些示警设备分别向外中继转发警告信号。

(6)距离闯入处检测设备较远、无法接收到该检测设备发出信号的各示警设备，在收到上述的中继转发警告信号后，分别示警，以声音表明闯入处所属区域，以黄色灯光闪烁表明闯入处有一定距离。后续更远的示警设备则与此类似，并以其它颜色灯光闪烁表明闯入处距离较远、距离很远、等等。

需要说明的是，本实施例的电气部件均由现有电子元器件构成。如果本实施例在实施过程中涉及了软件程序，则所涉及的软件程序均为成熟的现有技术产品，同时本实施例仅涉及对已有软件程序的使用，并不存在对软件程序本身的改进。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。