基于nfc的高速公路异常事件预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高速公路预警技术领域，具体涉及一种基于NFC的高速公路异常事件预警装置。
【背景技术】
[0002]进入21世纪以来我国高速公路进入一个飞速发展时期，截止2013年，通车总里程已达104468公里，是世界上规模最大的高速公路系统。高速公路也已经成为衡量一个国家交通现代化的重要标志。高速公路的发展有效的促进了我们国家经济的发展，保障了我们国家的安全和社会稳定。
[0003]但是近年来伴随着我们国家人民生活水平的提高，小汽车产业和交通事业的飞速发展，不可避免使高速公路车流量越来越大，同时由于过量的交通拥挤导致交通事故频繁发生，尤其是近年来重特大恶性事故比例较大，事故处理难度大，这给高速公路管理者带来了诸多困扰，而且给国家和社会也带来了不必要的损失。以陕西省为例，2012年陕西高速公路发生交通事故1107起，死亡306人，直接经济损失1850万元人民币。其中发生一次死亡3至9人的交通事故18起，尚速公路范围内就发生8起。可见尚速公路发生的交通事故所占比重也在逐年增加。高速公路由于车辆运行速度较快，车流量大，加上路面封闭，空间有限，一旦发生事故，堵塞车辆难以及时疏散，极易形成拥堵。更由于交通事故处理不及时，极易引发二次事故，引发车辆碰撞连锁反应。
[0004]目前，我们国家的高速公路监控的日常管理模式主要有以下几种，一种依赖于传统的电话报警信息，但是经常由于报警人对于事故具体地理位置不确定，造成交警和救援车辆缓慢到达事发地，严重影响了处理事故的效率。另外一种主要依赖于监控设备采集到高速公路一些视频、数据，这种处理方式通常是由人工监控，而人工面对海量的数据和视频，有时候也是无从下手，同样影响高速公路异常事件的效率。那么如何快速、准确的检测交通异常事件产生的时间、地点，对后续车辆进行及时的预警和诱导变得尤为重要。
[0005]高速公路异常事件预警系统的发展现状；
[0006]在高速公路异常事件预警系统研究方面，西方发达国家发展较早。科学家们把在ITS方面的研究成果，最先应用于高速公路的日常管理中，对于高速公路管理过程中异常事件的预警监测，从而保证高速公路的正常通过性。另外，在工程实践中成功应用包括恶劣天气预警系统、对在线位移监控系统和异常事件监测处理系统，这些系统能够对高速公路自身和周边环境进行实时的检测和预警。
[0007]与西方发达国家相比，中国在高速公路交通安全预警系统建设方面一直比较落后，有关高速公路交通事故预警系统的关键技术理论研究内容也少之又少。下面是最近几年国内关于交通事故预警系统研究的一些研究成果。
[0008]2004年，胡铁红的高速公路追尾及侧向碰撞预警系统模型的研究成果展示了一种新型车辆防撞报警系统;2005年，邵祖峰将道路交通安全预警技术引入到城市交通管理中的理论方法，设计了城市道路交通安全预警的指标体系与计算方法，论文绘制了预警指标信号图和预警危机对策，但预警技术不成熟;2006年，宇仁德等将高速公路安全预警系统划分为危机判定、道路交通预估预测、道路交通安全评价和报警4个子系统，在综合分析预警相关理论的基础上，提出建立预警系统的结构框架和建设步骤；2007年，王初的博士论文《公路路域生态环境安全评价与预警研究》也提出了一些对于路域生态环境分析，针对预警系统提出一些指标，但没有提出具体预警方案;2010年，赵勇的《高速公路交通异常事件预警系统研究》提出了一种基于RFID技术和控制器局域网的预警系统模型和具体架构，分析了系统的工作原理及关键技术。2011年，吴建霞的硕士论文《基于台风天气的高速公路安全预警系统研究》就特殊天气下对行车安全的主要影响气象因子，分析特殊天气下对高速公路行车安全产生的影响，构建了基于台风天气下的车辆不发生侧滑为目标的相互作用模型预警系统。2011年，温惠英、张文标的《基于离散选择分析的山区公路安全预警系统研究》论文，通过采用离散选择分析方法建立了道路交通状态检测的判断模型以及分路段交通预警模型，最终建立了基于山区公路安全预警系统。
[0009]国家高技术研究发展863计划也启动了一些关于高速公路交通事故预警系统的研究，包括高速公路交通事故影响传播分析与控制项目，启动《综合交通运输系统与安全技术》专题，主要针对综合交通资源优化配置、智能化交通控制、交通安全预警救援与保障、综合交通运输信息资源共享及协同服务等关键技术进行布局。最近山东大学研究的高速公路事故预警系统，也是为保障高速公路行车安全而设置的装置，装置由发射端和接收端组成。发射端持续发出激光，接收端收到信号则一切正常。若大雾使能见度降低到一定限度，就阻隔激光致使接收端收不到信号，接受端立即自动点亮黄色警示灯并发出警示音，要求司机减速至合理速度，以预防连环相撞事件发生。另外，接受端还可将路况信息通过有线或无限通讯手段及时反馈给交通指挥中心，供交通指挥中心参考指挥行车，但此项目尚处于研发状态当中，迟迟得不到实际的应用。
[0010]综上所述，中国的高速公路交通安全预警理论研究起步较晚，关于交通的预警理论研究虽有开展，但研究内容形式单一，完整的预警系统理论尚未形成，对预警系统的实施方案也很少涉及，大部分方案也没有被应用于工程实践中。目前阶段对于高速公路的安全研究主要是包括从山区公路、生态、气象等对公路安全预警系统的研究，对于高速公路安全预警系统尚未从交通流理论角度开始研究。
【发明内容】
[0011]为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于NFC的高速公路异常事件预警装置，具有结构简单、预警效果好的特点。
[0012]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:基于NFC的高速公路异常事件预警装置，包括有手机客户端，手机客户端与NFC标签相连;手机客户端与上位机相连，上位机通过预警装置节点通过3G或4G网络与预警、诱导信息发布装置相连;上位机还通过交换机与高速交警端、消防端及医院端相连。
[0013]所述的预警、诱导信息发布装置包括有继电器电路，继电器电路通过一 NPN三极管与继电器电路相连;继电器电路的输出端分别与预警灯和诱导灯相连。
[0014]所述的继电器电路的信号Al端与单片机的PAl口相连。
[0015]所述的继电器电路的信号Al端与NPN三极管之间设有电阻Rl。
[0016]所述的预警装置节点与上位机之间通过串口电路相连，串口电路主要用于实现RS232电平电路与TTL电平电路的相互转换;具体电路连接信号RX和TX分别与单片机的PSO和PSl相连接，RS2和RS3分别与上位机的串口接收端RXD和串口发送端TXD相连接;预警灯和诱导灯均为交流220V供电，电源接通，则预警灯和诱导灯闪亮，通过继电器的吸合和断开来实现预警灯和诱导灯电源的接通和断开;其中，信号Al与单片机STC15F2K61S2的PAl 口相连接，通过一个NPN的三极管控制继电器的吸合和断开，最终实现预警信息和诱导信息的发布。当单片机无作用时，无信号Al输入到三极管中，基极与发射极之间没有电位差，所有三极管没导通，集电极输出电压为0，因此集电极输出到继电器时，继电器断开，LED两端之间没有形成电位差，LED不亮。当有作用时，单片机输出信号Al到三极管，三极管基极与发射极之间有电压，三极管导通，集电极输出电压，继电器导通。LED两端形成电位差，LED常亮。
[0017]所述的NFC标签采用NXP NTAG203芯片，该芯片读写时间:1- 2毫秒，其存储容量:144字节，可以读写次数100,000次，读写距离:0-3cm，数据保存大于10年，NFC芯片尺寸:直径25mm(天线)。
[0018]本实用新型的有益效果是:
[0019]高速公路异常事件预警系统中的预警装置模块主要目标:一是通过接受上位机发送指令来控制预警灯和防雾灯的亮灭，同时打开控制声音提示信息和LED屏显信息，提示高速路上的车辆前方发生交通事故，诱导车辆安全通行。同时，预警装置还根据上位机的需要来打开视频监控查看事发地的交通状况，并向服务器发送视频信息。
[0020]揭示高速公路异常事件