高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平不斷提高。車(chē)輛成為人們使用最多的交通工具，而高速公路的發(fā)展，更是促進(jìn)了人們對(duì)車(chē)輛的需求。車(chē)輛的增多也使得現(xiàn)在的交通安全狀況變得日益嚴(yán)重，而追求高速行駛的高速公路的安全事故更是頻繁發(fā)生。為了能夠保證高速公路的安全駕駛，讓駕駛者能控時(shí)刻注意到所處環(huán)境從而合理的控制自己的車(chē)速，高速公路預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為重要。為了讓讓行駛者更好的保護(hù)好自身安全，本文開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)單有效的高速公路預(yù)警系統(tǒng)，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；預(yù)警管理系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

1.引言

高速公路事故的程度逐年增加。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)每11人死于交通事故，其中就會(huì)有1人死于高速公路，高速公路事故的傷亡人數(shù)占道路交通事故的比例逐年上升。因此開(kāi)發(fā)一套高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)就顯得非常重要。本項(xiàng)目采用了STM32F103C4單片機(jī)作為核心控制器；采用DS18B20作為實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)器；采用HR202作為實(shí)時(shí)濕度檢測(cè)器；采用LDM301高速公路激光測(cè)速傳感器檢測(cè)實(shí)時(shí)車(chē)速；以及其他的一些專(zhuān)用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)天氣情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度，濕度，車(chē)速以及部分天氣狀況的檢測(cè)；并通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)能?chē)速值，通過(guò)報(bào)警燈來(lái)提醒行駛者將車(chē)速保持在一個(gè)安全的車(chē)速范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)了設(shè)計(jì)調(diào)試，初步實(shí)現(xiàn)了所預(yù)想的功能。

2.高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

（1）高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)要求

一是在信號(hào)預(yù)警方面，采集當(dāng)前高速公路上的溫度，濕度，降雨量，能見(jiàn)度和車(chē)速，顯示并存儲(chǔ)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。

二是在控制方面，能夠通過(guò)單STM單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)并控制，通過(guò)STM單片機(jī)將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將轉(zhuǎn)換后所得到車(chē)速與預(yù)先設(shè)定車(chē)速最高值進(jìn)行比較，從而使單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令。

三是在顯示方面，能夠通過(guò)LCD液晶顯示屏看到，濕度，溫度，降雨情況，能見(jiàn)度，車(chē)速以及當(dāng)前設(shè)定速度最高值。能夠通過(guò)按鍵控制來(lái)改變需要設(shè)定的速度最高值。例如，此時(shí)設(shè)定的速度上限100，若此時(shí)檢測(cè)到的車(chē)速為101，則指示燈亮；若此時(shí)檢測(cè)到的車(chē)速在限值之內(nèi)，指示燈無(wú)反應(yīng)。

四是預(yù)警系統(tǒng)的操作要盡可能的簡(jiǎn)單且易于使用。在開(kāi)始系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先要充分考慮的是使用者素質(zhì)能力，操作要做簡(jiǎn)單易懂。讓大多數(shù)使用者能夠快速學(xué)會(huì)并操作，也就是說(shuō)本預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)要容易讓人所接受和使用。

五是成本要盡可能控制降低，在滿足所需檢測(cè)的要求基礎(chǔ)上，要盡可能的降低成本，并且降低維護(hù)所需的費(fèi)用。

六是測(cè)量的精確度要足夠高。達(dá)到精確的測(cè)量是預(yù)警設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重中之重，為了很好的提高測(cè)量的精確度，要在考慮好所選用的元器件的精確度和實(shí)際所需要的精準(zhǔn)度。元器件所適用的場(chǎng)合也要考慮在內(nèi)，所用的元器件一定要適合所應(yīng)用的工作場(chǎng)所的各種環(huán)境。

（2）高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)原理

根據(jù)所需要完成的功能完成硬件電路的設(shè)計(jì)，以STM32F103C4單片機(jī)為主要的控制空心、DS18B20、HR202等芯片共同來(lái)組成高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)的硬件電路。根據(jù)硬件電路的設(shè)計(jì)完成相應(yīng)的軟件程序，最終基本完成所設(shè)想的技術(shù)。本預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)所采用的設(shè)計(jì)思路是模塊化設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)大致可以分成三個(gè)部分，第一部分為濕度，溫度，車(chē)速，降雨量以及能見(jiàn)度的檢測(cè)模塊；第二部分為按鍵模塊，即對(duì)車(chē)速最大值的調(diào)節(jié)；第三部分顯示和報(bào)警模塊來(lái)組成。從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境的溫度，濕度的檢測(cè)；天氣狀況的降雨量，能見(jiàn)度的檢測(cè)；車(chē)輛速度的檢測(cè)和報(bào)警。在論文中主要完成以下幾點(diǎn)路線：

一是對(duì)高速公路上的的溫度、濕度進(jìn)行檢測(cè)：通過(guò)單片機(jī)的控制，讓溫度傳感器與濕度傳感器對(duì)于所處環(huán)境中的溫度、濕度進(jìn)行檢測(cè)，并在顯示屏上進(jìn)行顯示，讓高速公路上的行駛者們能夠直觀的看到他們現(xiàn)在所在環(huán)境的溫度與濕度，為他們能夠安全高效的駕駛車(chē)輛做好準(zhǔn)備。溫度和濕度的過(guò)高過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致人的生理上以及車(chē)輛自身的一些反應(yīng)與問(wèn)題，當(dāng)在高速公路上行駛的時(shí)候要做到對(duì)車(chē)外溫度與濕度做好一個(gè)把控。

二是對(duì)高速公路上的降雨量和能見(jiàn)度進(jìn)行檢測(cè)：在單片機(jī)的控制下，通過(guò)雨滴傳感器和能見(jiàn)度傳感器對(duì)于目前高速公路上的天氣狀況做到一個(gè)預(yù)警，并在顯示屏上進(jìn)行顯示，讓行駛者能夠方便的解到目前的天氣狀況，做到對(duì)車(chē)輛安全行駛的準(zhǔn)備，對(duì)于惡劣天氣提起自身注意力從而更安全的駕駛車(chē)輛。

三是對(duì)高速公路上的車(chē)輛車(chē)速與風(fēng)速進(jìn)行預(yù)警：車(chē)速作為在高速公路上最需要被預(yù)警的量，論文在STM單片機(jī)的控制下，車(chē)速傳感器與風(fēng)速傳感器將對(duì)目前的車(chē)速與風(fēng)速進(jìn)行檢測(cè)并在顯示屏上顯示。現(xiàn)在的車(chē)輛密封性，重量越來(lái)越大，行駛者在長(zhǎng)時(shí)間的高速公路駕駛過(guò)程中往往會(huì)對(duì)目前自己的車(chē)速做不好把控，容易開(kāi)著開(kāi)著就忘記速度。

四是通過(guò)不同環(huán)境與天狀況下的車(chē)速限值保證安全駕駛：通過(guò)對(duì)高速公路上的溫度、濕度、降雨情況、能見(jiàn)度情況、風(fēng)速和正在行駛車(chē)輛車(chē)速的預(yù)警。高速公路的管理人員可以對(duì)應(yīng)著不同的天氣情況與實(shí)時(shí)的路況對(duì)于車(chē)輛的車(chē)速做到限速。當(dāng)行駛中的車(chē)輛的車(chē)速超過(guò)管理者所設(shè)定的合理車(chē)速值，報(bào)警燈將會(huì)常亮，對(duì)行駛者做到一個(gè)很好的提醒作用，促使駕駛者對(duì)車(chē)輛車(chē)速進(jìn)行降速，最終對(duì)高速公路上的安全駕駛做到一個(gè)很好的保障措施。

（3）高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)功能模塊

主要開(kāi)發(fā)一款應(yīng)用于高速公路上的基于STM單片機(jī)的高速公路預(yù)警管理系統(tǒng)，論文能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境與天氣狀況的監(jiān)測(cè)，包括對(duì)環(huán)境的溫度、濕度以及天氣狀況中的雨天、霧天的檢測(cè)同時(shí)對(duì)于車(chē)速進(jìn)行預(yù)警并報(bào)警。主要由三個(gè)模塊所組成，包括溫度、濕度檢測(cè)模塊，控制模塊，降雨量和能見(jiàn)度檢測(cè)模塊以及顯示報(bào)警模塊。具體可分為：

溫度濕度檢測(cè)模塊：根據(jù)高速公路上的周邊環(huán)境來(lái)選擇合適的傳感器芯片，包括溫度傳感器，濕度傳感器。能夠檢測(cè)到當(dāng)前的溫度值，濕度值；降雨量檢測(cè)模塊：根據(jù)高速公路所處于地理位置的天氣狀況來(lái)選擇合適的傳感器芯片，包括雨滴傳感器。能夠檢測(cè)到降雨量；能見(jiàn)度檢測(cè)模塊：根據(jù)高速公路所處于地理位置的天氣狀況來(lái)選擇合適的傳感器芯片，包括霧天。能夠檢測(cè)到能見(jiàn)度；控制模塊：由單片機(jī)和按鍵組成，單片機(jī)根據(jù)程序的設(shè)定從而進(jìn)行對(duì)應(yīng)的控制，通過(guò)按鍵控制來(lái)調(diào)節(jié)所設(shè)置的最高速度值，即通過(guò)按鍵控制所顯示的內(nèi)容，以及通過(guò)按鍵來(lái)調(diào)節(jié)速度的限值；顯示報(bào)警模塊：顯示出當(dāng)前環(huán)境內(nèi)所測(cè)量的溫度，濕度的實(shí)時(shí)值以及多檢測(cè)的雨量和能見(jiàn)度和車(chē)速，并且顯示出當(dāng)前所設(shè)定的速度值。當(dāng)車(chē)速當(dāng)前值超出了所設(shè)定的限值，報(bào)警模塊做出相應(yīng)的動(dòng)作即報(bào)警指示燈亮。同時(shí)還能夠在LCD液晶顯示屏上顯示出當(dāng)前的速度值。

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作者簡(jiǎn)介：

聶頭龍，男，漢族，江西省南昌市人，學(xué)歷本科，職稱(chēng)，工程師，研究方向：水運(yùn)工程建設(shè).