張成 鄒朝

(重慶市華馳交通科技有限公司,重慶 400060)

一種多功能道路施工警示牌

張成 鄒朝

(重慶市華馳交通科技有限公司,重慶 400060)

道路施工警示牌為經過施工區(qū)的車輛提供減速,繞行,限時通行等警示標識,加強車輛安全意識,減少交通事故,本文針對當前常用警示牌的標語單一,功能有限等缺點,提出一種智能化的多功能警示牌,以提供給司機綜合系統(tǒng)性的信息,最大程度減少因道路維護引起的事故。

警示牌 LED 爆閃燈 分貝 單片機 傳感器

1 前言

現有警示牌，標注單一的限速等信息，不能適合所有公路情況的需要。例如，遇到下坡路段，而施工區(qū)正好在坡段下方的拐彎處，目前警示牌采取提前2公里提示限速，而大部分司機，并不遵循指示，而是快到施工區(qū)100米左右開始減速，下坡路段減速距離相對過長，易出事故，車輛一般會徑直沖入施工區(qū)，造成人身和財產損失。針對上述缺陷，本文設計一種新的道路警示牌，采取主動實時監(jiān)測車速，聲光報警等方式強烈提醒司機。

2 多功能警示牌的實現

放置在最前端的警示牌，采用微波加激光測速的方式，首先監(jiān)測出前方200米處的行駛的車輛，如果車輛速度超過限速上限，就啟動頂部的LED遠距離可視紅色爆閃燈，按照一秒6次的頻率急閃，同時面板上的LED指示牌，顯示限速的上限，系統(tǒng)性的給司機一個前方需要盡快限速的意識。

然后下一個50米處，繼續(xù)放置一個測速警示牌，限制更低速度(一般選擇上一步限制速度的的80%)，超過則LED爆閃警示，同時顯示當前實時速度，如果車速在限制速度以內，則速度顯示為綠色；如果超速則顯示紅色，并慢閃提示。

這樣逐級限速下去，直到當前限制速度為第一步的20%以下時，則加強報警提示，增加聲音提示，發(fā)生裝置，采用高分貝揚聲器，一般在80分貝以上。如果超速，則顯示牌顯示：“已進入施工路段，強制減速”。

3 測速部分設計及特點

目前專業(yè)微波測速儀最遠距離能測到500米，也就是說在500米以內就能探測到車輛的速度。但是，警示牌只是作為一種輔助工具，不是用于專業(yè)測速的裝備，一方面對測速的精度要求不高，因為不是用于交通執(zhí)法。測試距離要根據實際的成本，選擇最具有性價比的測速設備。

微波測速儀是基于多普勒頻移原理，通過發(fā)射微波來測量運動物體的速度，通過發(fā)射微波到一個移動的物體時，將會反射回一個與目標速度成比例的雷達信號，內部的線圈將該信號進行處理后得到一個頻率的變化，來代表速度的變化。本文采用幾百元左右的低成本雷達測速芯片加激光補償的處理技術，解決低成本雷達的散射角度較大，引起的遠距離測速時，容易誤測到公路以外的移動物體，影響判斷準確性。微波雷達測距傳感器采用鋁合金微波波導腔體振蕩器，雙頭收發(fā)，工作電壓DC12V。微波腔體振蕩器頻率為10.525G，輸出信號為速度相對應的TTL輸出，精度不受霧、雨、粉塵等的影響。微波測速設備使用蓄電池供電。

圖1 多功能警示牌的安置示意圖

4 爆閃燈部分設計及特點

爆閃燈使用DC12V供電，采用3w大功率燈柱組成，高亮度：10000-12000MCD。發(fā)光源使用壽命5-10萬小時。16顆高亮LED；顏色有：紅，白，黃，超亮，超警示。爆閃燈直接使用蓄電池供電，控制閃爍的接口連接控制電路板，由電路板上的單片機根據監(jiān)測的速度信號，判斷是否閃爍，以及控制閃爍的頻率，閃爍的亮度等。爆閃燈的亮度很高，全功率發(fā)光時，不能直射司機的眼睛，會影響司機對前方路面的觀察。因此，閃爍的亮度要根據當前實時光照，控制爆閃燈發(fā)光功率的大小。當遇見大霧天氣時，要控制爆閃燈發(fā)全功率黃色光，使燈光盡可能穿透足夠遠的距離。

5 LED顯示牌部分設計及特點

顯示牌，用于顯示文字信息，直觀，明確的提醒司機前方的路面情況，以及需要將車速控制到多少公里每小時。LED顯示牌在車輛未超速時，顯示綠色的實時速度；超速時，閃爍顯示紅色的實時速度，以及其他文字性的告警信息，直觀提醒司機注意當前的速度過快，需要盡快減速。顯示牌控制板內部集成漢字庫和字母庫，顯示牌幾乎能顯示所有的文字表達信息。使用極其靈活，方便。

6 聲音報警部分設計及特點

使用類似警用高分貝廣播揚聲器，分貝數要求在80分貝以上，才能起到強烈提醒作用。

聲音報警作為最后一道提示裝置，一定要瞬間引起司機的注意力，告知前方已經是施工區(qū)域，必須馬上減速的合適速度。聲音報警的判斷由主控制電路板的單片機根據實時測得的車速和限速范圍確定。

7 信號處理和控制部分設計及特點

信號處理和控制部分，采用低功耗，低成本的意法半導體的STM8S系列8位單片機作為主控芯片，負責采集微波測速設備的TTL速度信號，現場光照信號等，控制LED顯示牌，LED爆閃燈，聲音報警器的工作。STM8平臺基于一個高性能的8位內核和一套最先進的外設，在24MHz頻率下，最高處理效能高達20MIPS。內核的16MB線性存儲位址空間可簡化64KB以上的頁操作，STM8S系列比ST7系列產品速度快10倍，代碼效率高30%。

8 供電部分設計及特點

供電部分主電路采用DC12V的蓄電池供電，外加50W太陽能板，實現環(huán)保節(jié)能控制，降低成本。部分芯片供電，選用低成本的FR9888降壓DC/DC。FR9888集成功率MOSFET。

輸入電壓范圍：4.5Vto23V；具內部補償功能；輸出電壓范圍：0.925Vto20V；最大輸出電流3.5A；操作頻率340KHz；過電壓(OVP)及過溫度(OTP)保護。

[1]趙春暉,楊莘元編著.微波測量與實驗教程.哈爾濱工程大學出版社.

[2]魏建明主編.公路施工技術與管理(第二版).人民交通出版社.

[3]劉海成.等編著.STM8單片機原理與實踐.北京航空航天大學出版社.

[4]楊恒編著.LED照明驅動器設計步驟詳解.中國電力出版社.