尹玉梅，田東亮

（荊州理工職業(yè)學(xué)院，湖北荊州 434000）

0 引言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)及農(nóng)業(yè)人口城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城市的交通狀況正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，交通問(wèn)題日趨嚴(yán)重，特別是在大中型城市道路交叉口，已經(jīng)成為交通網(wǎng)中通行的瓶頸和事故多發(fā)地[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年交通事故近80%是由于行人或非機(jī)動(dòng)車不遵守交通規(guī)則造成的，其中行人或非機(jī)動(dòng)車闖紅燈是重要原因之一[2]。作為交通監(jiān)管系統(tǒng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈此時(shí)已顯得力不從心。特別是在路況復(fù)雜的十字路口，有掉頭、有左轉(zhuǎn)、有右轉(zhuǎn)、有直行、有機(jī)動(dòng)車、有非機(jī)動(dòng)車、有行人。在這個(gè)復(fù)雜的交通道路上，在快速行駛的機(jī)動(dòng)車面前，行人是弱勢(shì)群體，往往會(huì)置身危險(xiǎn)之中，嚴(yán)重的可能致人重傷甚至死亡。

不少城市采取播放影音多媒體、拉繩勸解、甚至罰款等措施，但都不能有效地管理控制行人闖紅燈的行為。針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合某市道路路口實(shí)際情況，提出一種針對(duì)行人或非機(jī)動(dòng)車輛闖紅燈違章情形的自動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)。該裝置是在斑馬線的邊沿設(shè)置一道看不見(jiàn)的屏障，通用性、靈活性比較高，并且成本低，技術(shù)維護(hù)簡(jiǎn)單，工作可靠性好。

1 方案的提出

主要以焦電型紅外線人體傳感器、處理器、高分貝揚(yáng)聲器等組件，設(shè)計(jì)一款新型道路交叉口電子?xùn)艡赱3]。首先處理器根據(jù)路口交通信號(hào)燈信息，分析紅外線人體傳感器采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)信息數(shù)據(jù)處理，最終驅(qū)動(dòng)高分貝揚(yáng)聲器發(fā)出安全通行或警報(bào)提示。電子?xùn)艡谙到y(tǒng)框架如圖1 所示。

圖1 電子?xùn)艡谙到y(tǒng)框架

2 系統(tǒng)配置

2.1 PaPIRs 紅外線人體傳感器

由于產(chǎn)品應(yīng)用在戶外，受溫度、人體移動(dòng)速度、身高等多種因素影響，綜合考慮選用Panasonic 公司生產(chǎn)的焦電型紅外線人體傳感器（PaPIRs）作為系統(tǒng)的核心元件，該傳感器屬于被動(dòng)型檢測(cè)傳感器，通過(guò)接收物體表面輻射的紅外線能量檢出人體。其因檢出角度廣、功耗低，以及高感度、高可靠性而得到市場(chǎng)的高度評(píng)價(jià)。PaPIRs 電路結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 PaPIRs 電路結(jié)構(gòu)

如果有行人闖入檢測(cè)區(qū)域，焦電元件的溫度就會(huì)發(fā)生變化，處在穩(wěn)定的電荷就會(huì)發(fā)生變動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的模擬波形，如果此模擬波形，超過(guò)經(jīng)優(yōu)化的閾值，就能形成電路，獲得數(shù)字檢測(cè)信號(hào)，即可判斷是否有行人進(jìn)入了檢測(cè)區(qū)域。PaPIRs 工作原理如圖3 所示。

圖3 PaPIRs 工作原理

2.2 語(yǔ)音模塊

現(xiàn)行道口警報(bào)聲單一，存在容易被人忽略的缺點(diǎn)，裝置在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就語(yǔ)音模塊部分采用持續(xù)變化的警報(bào)聲，不僅能告知行人不能闖紅燈，還令人印象深刻，如突然響起的急剎車聲、親人呼喚聲、連續(xù)的違規(guī)提示聲和車輛撞擊聲等，明確的警示可以有效降低違規(guī)行為。

語(yǔ)音模塊選用美國(guó)ISD（Information Storage DevICe）公司的2500 芯片，該芯片采用獨(dú)特的直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)技術(shù)，從而大大提高存儲(chǔ)密度，且使模擬信號(hào)得到永久保存。ISD 系列芯片具有音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等眾多優(yōu)點(diǎn)，在語(yǔ)音應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[4]。結(jié)合實(shí)際情況，選用錄放時(shí)間120 s、型號(hào)為25120 的芯片。裝置主要在戶外惡劣環(huán)境工作，由于噪聲大等因素影響，選用LM386 音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)高分貝揚(yáng)聲器[5]，語(yǔ)音模塊原理如圖4 所示。

圖4 語(yǔ)音模塊原理

2.3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件流程如圖5 所示。此裝置是處理器將交通道口紅綠燈的信號(hào)與人體紅外傳感器傳回的信息進(jìn)行計(jì)算，之后將處理后的數(shù)據(jù)寫入聲音驅(qū)動(dòng)模塊，最終驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。

圖5 系統(tǒng)的軟件流程

3 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果

Panasonic 公司生產(chǎn)的EKMC1604111型號(hào)的紅外線人體傳感器為數(shù)字輸出模式，可以直接與處理器進(jìn)行通信。將編寫程序編譯后，燒錄到處理器中，重啟運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行正常。

隨后將裝置安裝在某路口，進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，在信號(hào)交通燈循環(huán)變化的周期中，無(wú)論行人是否穿越電子?xùn)艡?，設(shè)備均能按照預(yù)先設(shè)定的模式正常工作。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀測(cè)，設(shè)置電子?xùn)艡谘b置的路口，行人及非機(jī)動(dòng)車輛闖紅燈的違章?tīng)顩r有了明顯的改善。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于PaPIRs 紅外線人體傳感器，設(shè)計(jì)一款高性能、低功耗、智能化的新型道路交叉口電子?xùn)艡?，該裝置可以對(duì)違章的行人有針對(duì)性的發(fā)出持續(xù)變化警報(bào)聲，克服現(xiàn)行路口警報(bào)聲單一，容易被人忽略的缺點(diǎn)，大大降低交通路口違章的行為。該系統(tǒng)適合露天的戶外環(huán)境，應(yīng)用范圍較廣，具有一定的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)也為交管部門提供交通管理新思路。