一种用于智慧交通的智能化车辆限行控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及智慧交通领域，特别涉及一种用于智慧交通的智能化车辆限行控制系统。


背景技术：

2.现代交通系统中，车辆超速、超载行驶都会带来巨大的安全隐患，2019年，无锡高架桥坍塌侧翻事故震惊全国，事故原因正是由于车辆超载引起。为了更好的保障行车安全，同时对路面、桥梁等进行保护，一些路口处设置限高、限宽提示，并设置限高杆、限宽墩等对部分不符合通行条件的车辆进行限制，部分驾驶员不清楚自身车辆的详细信息，不能够准确的判断是否能够通过该区域，给驾驶员造成一定的困扰，一些驾驶员在尝试通过相关区域时，车辆卡在限宽墩之间、撞到限高杆的现象时有发生，不仅影响行车安全，还会造成交通阻塞，在智慧交通逐渐普及的情况下，现有的限高限宽方法已经不能满足社会需求，因此，有必要提供一种智能化的车辆限行控制系统。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提出一种用于智慧交通的智能化车辆限行控制系统，对车辆是否出现超载、超高、超宽情况实现快速、自动的“三位一体”监测，并进行超限提醒。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种用于智慧交通的智能化车辆限行控制系统，包括：
6.重量监测模块、立体监测模块、自动道闸系统、提示系统和总控制器；
7.重量监测模块为地磅系统，包括承载秤体、a/d转换器、地磅微处理器(mcu)；承载秤体通过a/d转换器与地磅微处理器连接。
8.立体监测模块包括第一红外信号发射与接收单元、第一光电转换单元、第一上位机、第二红外信号发射与接收单元、第二光电转换单元、第二上位机；
9.第一红外信号发射与接收单元经第一光电转换单元与第一上位机相连；所述的第一红外信号发射与接收单元包括若干对应设置的红外发射器和红外接收器；
10.第二红外信号发射与接收单元经第二光电转换单元与第二上位机相连；所述的第二红外信号发射与接收单元包括若干对应设置的红外发射器和红外接收器。
11.自动道闸系统包括闸杆、行程控制器，闸杆与行程控制器连接。
12.在立体监测模块中设置监测框体，监测框体包括横向设置的顶杆和竖向设置的支撑杆，还包括与顶杆对应设置的底杆；其中，支撑杆对向的设置为两个，分别为第一支撑杆和第二支撑杆；第一支撑杆、第二支撑杆、顶杆与底杆形成四方形框体，为了方便车辆的通过，可以适当增加四方形框体的宽度和长度(高度)，使框体宽度大于限宽宽度，框体长度(高度)大于限高高度。顶杆水平安装多个红外发射器，多个红外发射器水平排列，底杆安装与顶杆上的红外发射器数量相同的红外接收器，且红外接收器与顶杆上的红外发射器一一
对应设置。顶杆设置的红外发射器与底杆设置的红外接收器形成第一红外信号发射与接收单元。第一支撑杆至少安装一个红外发射器，也可水平排列多个红外发射器，第二支撑杆安装与第一支撑杆上红外发射器数量相同的红外接收器，且与第一支撑杆上红外发射器一一对应设置。第一支撑杆上红外发射器与第二支撑杆上的红外接收器形成第二红外信号发射与接收单元。
13.总控制器在收到车重数据、第一上位机脉冲信号、第二上位机脉冲信号(若有)后进行综合判断，若该车辆有任意超限行为(超宽、超高、超重中的任意一种)，则控制器发出相关命令控制提示系统进行提示，将超限信息通过显示器进行提示，并通过语音提示器进行语音提示，自动道闸系统阻止车辆继续前行。若判定结果为无任何超限行为，则控制器发出相关控制命令，使自动道闸系统中的行程控制器控制闸杆抬起，放行车辆。
14.有益效果：本系统中，通过设置相互对应的红外发射器和红外接收器，在监测框体内形成若干红外探测线，当车辆通过监测框体时，系统通过感知光信号的变化能够快速的判断车辆是否满足高度和宽度的限行条件；同时系统融合重量监测模块，实现车辆的超重、超高、超宽的“三位一体”检测，具有检测速度快，智能化程度高的优点，能够满足智慧交通建设的需求。
附图说明
15.图1为本实用新型的场景模拟示意图。
16.图2为本实用新型系统模块示意图。
17.图3为本实用新型的逻辑控制示意图。
18.图4为本实用新型的红外发射器与红外接收器设置示意图。
19.图5为本实用新型的红外线发射控制原理示意图。
20.图6为本实用新型的光发射电路示意图。
[0021]1‑
车辆、2
‑
承载秤体、3
‑
顶杆、4
‑
第一支撑杆、5
‑
第二支撑杆、6
‑
底杆、7
‑
1红外接收器(第一红外信号发射与接收单元)、7
‑
2红外接收器(第二红外信号发射与接收单元)、8
‑1‑
红外发射器(第一红外信号发射与接收单元)、8
‑2‑
红外发射器(第二红外信号发射与接收单元)、9
‑
闸杆、10
‑
行程控制器、11
‑
道路。
具体实施方式
[0022]
以下将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
本实用新型采用如下技术方案：
[0024]
一种用于智慧交通的智能化车辆限行控制系统，包括：
[0025]
重量监测模块、立体监测模块、自动道闸系统、提示系统和总控制器。
[0026]
所述的重量监测模块为地磅系统，包括承载秤体2、a/d转换器、地磅微处理器(mcu)；承载秤体2通过a/d转换器与地磅微处理器连接。
[0027]
所述的立体监测模块包括第一红外信号发射与接收单元、第一光电转换单元、第
一上位机、第二红外信号发射与接收单元、第二光电转换单元、第二上位机；
[0028]
第一红外信号发射与接收单元经第一光电转换单元与第一上位机相连；第一上位机控制第一红外信号发射与接收单元的红外线发射与接收，同时接收第一光电转换单元的输出信号；所述的第一红外信号发射与接收单元包括若干对应设置的红外发射器8
‑
1和红外接收器7
‑
1；
[0029]
第二红外信号发射与接收单元经第二光电转换单元与第二上位机相连；第二上位机控制第二红外信号发射与接收单元的红外线发射与接收，同时接收第二光电转换单元的输出信号；所述的第二红外信号发射与接收单元包括若干对应设置的红外发射器8
‑
2和红外接收器7
‑
2。
[0030]
所述的自动道闸系统包括闸杆9、行程控制器10，闸杆9与行程控制器10连接。
[0031]
所述的提示系统包括显示器和语音提示器。
[0032]
所述的总控制器分别与地磅微处理器、第一上位机、第二上位机、行程控制器、显示器和语音提示器相连。
[0033]
具体地，所述的红外发射器和红外接收器对向设置；
[0034]
具体地，在实际应用中，在立体监测模块中设置监测框体，监测框体包括横向设置的顶杆3和竖向设置的支撑杆，还包括与顶杆3对应设置的底杆6；其中，支撑杆对向的设置为两个，分别为第一支撑杆4和第二支撑杆5；第一支撑杆4、第二支撑杆5、顶杆3与底杆6形成四方形框体，为了方便车辆的通过，可以适当增加四方形框体的宽度和长度(高度)，使框体宽度大于限宽宽度，框体长度(高度)大于限高高度。顶杆3水平安装多个红外发射器8
‑
1，多个红外发射器8
‑
1排列，底杆6安装与顶杆3上的红外发射器数量相同的红外接收器7
‑
1，且红外接收器7
‑
1与顶杆3上的红外发射器8
‑
1一一对应设置。顶杆3设置的红外发射器8
‑
1与底杆6设置的红外接收器7
‑
1形成第一红外信号发射与接收单元。第一支撑杆4至少安装一个红外发射器8
‑
2，也可水平排列多个红外发射器，第二支撑杆5安装与第一支撑杆4上红外发射器8
‑
2数量相同的红外接收器7
‑
2，且与第一支撑杆4上红外发射器8
‑
2一一对应设置。第一支撑杆4上的红外发射器8
‑
2与第二支撑杆5上的红外接收器7
‑
2形成第二红外信号发射与接收单元。
[0035]
本系统的工作原理如下：在路面设置地磅系统，当车辆经过承载秤体2后，a/d转换器将承载秤体获取的重量信号转化为数字信号并输入地磅微处理器(mcu)，地磅微处理器读取相关信号形成车重数据，并发送到总控制器，总控制器在接收到地磅微处理器发送的车重数据后与系统中的预设重量阙值进行比较，判断车辆是否超重。
[0036]
在立体监测模块中，第一红外信号发射与接收单元、第一光电转换单元、第一上位机用于监测车辆宽度，顶杆3上的红外发射器8
‑
1与底杆6上对应设置的红外接收器7
‑
1之间形成若干条“红外垂线”，车辆在经过监测框体时，车体对部分红外发射器发射的红外线进行阻挡，对应设置的红外接收器不能够接收到相关红外信号，从而产生光信号的变化，第一光电转换单元将光变化信号转化为电信号，当一个红外接收器在无法接收到相应的红外信号时产生一个脉冲信号，并将相关信号发送到第一上位机。由于车体具备一定的宽度，会阻挡多个红外接收器的信号接收，相应的将会产生多个脉冲信号，车体越宽，形成的脉冲信号越多，第一上位机将接收到的所有脉冲信号发送到总控制器。总控制器根据接收到的第一上位机发送的脉冲信号的多少进行车体宽度判断。当车体宽度超过预设阙值时，判定为车
体超宽。
[0037]
在立体监测模块中，第二红外信号发射与接收单元、第二光电转换单元、第二上位机用于监测车辆高度。设置第一支撑杆4中红外发射器8
‑
2距离地面的垂直高度、第二支撑杆5中红外接收器7
‑
2距离地面的垂直高度均与限高高度相同。第一支撑杆4中的红外发射器8
‑
2，与对应设置的第二支撑杆5安装的红外接收器7
‑
2之间形成“红外水平线”，当车体经过第一支撑杆4与第二支撑杆5之间时，若车辆达到相关的限高标准，则会对红外发射器8
‑
2发射的红外线进行阻挡，对应设置的红外接收器7
‑
2不能够接收到相关红外信号，此时产生光信号的变化，第二光电转换单元将光变化信号转化为电信号，对应的形成一个脉冲信号，并将相关信号发送到第二上位机中；若车辆未达到相应的高度，那么“红外水平线”不受到干扰，不会产生相关信号变化。因此，总控制器一旦收到第二上位机的脉冲信号则说明该车辆超过限定高度。
[0038]
总控制器在收到车重数据、第一上位机脉冲信号、第二上位机脉冲信号(若有)后进行综合判断，若该车辆有任意超限行为(超宽、超高、超重中的任意一种)，则控制器发出相关命令控制提示系统进行提示，将超限信息通过显示器进行提示，并通过语音提示器进行语音提示，自动道闸系统阻止车辆继续前行。若判定结果为无任何超限行为，则控制器发出相关控制命令，使自动道闸系统中的行程控制器10控制闸杆9抬起，放行车辆。优选地，在实际应用中，自动道闸系统与立体监测模块两者之间应满足一定的距离要求，例如5m，该距离是为了满足监测完成的部分不予通行的车辆能够实现掉头或者转向的需求。
[0039]
具体地，第一光电转换单元、第二光电转换单元可以采用光电转换器，如tp
‑
link推出的tl
‑
fc313f光纤收发器。
[0040]
具体地，地磅微处理器(mcu)、第一上位机、第二上位机、总控制器均可采用单片机，如at89c2051单片机、stm32f103单片机等，也可以采用其他形式的控制器，只要能够满足相关元件在本方案中的作用如信号输入输出、数据处理等即可，此处不做具体限制。
[0041]
特别的，本方案中的自动道闸系统、地磅系统也可分别利用现有的小区道闸自动识别系统、载货称重地磅技术进行替换，并不会影响本系统的技术效果。
[0042]
系统通过重量监测模块对车重进行监测，同时通过设置相互对应的红外发射器和红外接收器，在监测框体内形成若干用于监测车高和车宽的红外探测线，此处红外探测线的形成和功能类似红外线技术触摸屏中形成的红外线探测矩阵，其形成控制原理可参考图5及图6，在光发射电路中，采用10端口、恒流led的max6966驱动器，驱动红外发光，进而通过红外探测线灵敏的对相关物体产生感应。
[0043]
本系统中通过红外探测线转化形成的光信号的变化实现对车辆高度和宽度的判断。系统融合重量监测模块，实现车辆的超重、超高、超宽的“三位一体”检测，具有检测速度快，智能化程度高的优点，能够满足城市智慧交通建设的需求。