CN104200674A - 一种山区道路通行预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山区道路通行预警装置，用于实时监测山区路段雨、雾、冰、雪等恶劣天气状况，并对车辆通行情况进行预警。所述预警装置由基于无线传感网络的数据采集模块，信息处理模块以及可变预警显示模块三部分组成，无线传感网络中有若干温湿度传感器，道面状态传感器以及光照度传感器。无线传感网络的数据采集模块将实时监测到的山区道路状况通过无线传感网络协议传送给信息处理模块，信息处理模块根据接收到的信息计算显示模块相应的显示内容。这些现实内容被传送给可变预警显示模块的数据接收与控制模块，由此控制可变预警显示模块根据数据显示相应的提示信息。从而对过往车辆的通行进行预警，大大减少因为恶劣天气而引发的交通事故。

Description

一种山区道路通行预警装置

技术领域

本发明涉及山区道路通行预警装置技术领域，具体涉及一种基于无线传感网络的山区道路车辆通行预警装置。 

背景技术

行车安全控制是规范山区高速公路桥隧群路段行车装置的运行规则，提高运行质量的决定性因素。与普通高速公路不同，山区公路环绕高山，弯道以及隧道较多，气温变化快，储温效果差，更容易结冰；且没有像普通高速公路那样有定期巡视和处理路段故障的工作人员。因此，即使在普通路段正常使用情况下，山区路段很容易因为雨、雾、冰、雪等情况而严重影响行车安全。基于此，通过对山区空中、地面的温湿度、冰雪厚度等实时检测，通过对过往车辆的通行进行预警对山区交通安全具有重大意义。 

作为物联网的关键核心技术的无线传感网络，因为其大规模、自组织、动态性、可靠性和以数据为中心等诸多特点而成为二十一世纪最有影响力的技术之一。无线传感网络从智能感知监测、传输到接收、处理全过程数字化方式，将这些特点充分利用到山区路段结冰情况的预警装置中，能够有效实现对山区路段恶劣天气的实时监测，进一步的，有利于及时提醒驾驶员前方山区路况信息，有效避免因为路段出现雨、雾、冰、雪等情况而出现的交通意外。 

现有技术中对山区路段出现雨、雾、冰、雪等情况下进行预警的装置依赖车载终端装置对驾驶员进行预警安全提示，但成本太高，普及起来不现实。设置预警显示模块的装置，显示模块均为固定信息，即使在天气状况良好的情况下也会显示预警信息，以至对驾驶员的警示效果并不明显。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种山区道路通行预警装置，低成本高效率地解决现有的因驾驶员不能及时掌握山区路段因为雨、雾、冰、雪等情况而严重影响交通问题。 

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下： 

一种山区道路通行预警装置，包括一定规模的数据采集模块，信息计算模块，以及可变预警指示模块三个部分。通过在待预警山区路段布置一定规模的无线网络传感器，传感器的规模根据山区路段面积确定。实时检测山区路段的温湿度、冰雪厚度以及光照强度等信息，可变预警显示模块上的无线传感网络节点根据接收到的数据，实时显示相应的提示信息，使驾驶员在安全距离内能够及时采取减速等措施，防止出现交通意外。 

所述山区道路通行预警装置仅由数据采集模块，信息计算模块，以及可变预 警指示模块三个部分组成。 

所述无线传感网络协议采用低成本、低功耗、高可靠性的ZigBee协议。 

所述可变预警显示模块由数据接收模块、显示部分以及太阳能供电模块组成。 

所述无线传感网络以及可变预警显示模块均采用太阳能供电。具体的，采用太阳能光伏板将太阳能转换成电能，并将电能存储于蓄电池中，以便各种天气状况下为整个检测装置和显示模块供电。 

所述无线传感网络节点由采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)和无线通信模块(无线收发器)组成。其中，数据采集模块用于采集山区道路的温湿度、冰雪厚度以及光照强度等信息，以便进行过充过放的判断。数据处理和控制模块用于实现整个无线传感网络的控制，它与太阳能供电模块以及传感器节点相连接；无线通信模块用于与可变预警显示模块装置之间的通信。 

所述传感器采用Sensirion公司的SHT系列数字温湿度传感器，Vaisala公司的道面状态传感器以及JL-GZD3光照传感器，规模可根据需要选择。 

相对于目前现有技术，本发明的有益效果是： 

1.所述预警装置具体用到数字式温湿度传感器、冰雪厚度传感器以及光照度传感器，可针对山区路段的特殊地理因素，实现对雨、雾、冰、雪等恶劣天气下车辆通行情况的预警。 

2.所述传感器用到Vaisala公司的非接触式道面状态传感器。其特点在于利用光谱测量原理，对冰、水以及冰水混合物分别进行识别；即使交通繁忙，车辆结果仍然稳定；易于安装、服务；维护成本低；不受天气影响，耐久设计；设备安装时无需在道路上切割开槽或封闭道路，从而避免了以往安装道路气象站时造成的道路交通中断。 

3.在路边设置可变预警指示模块，根据采集到的山区路段的温湿度、冰雪厚度等数据实时显示相应的提示信息。相比在每台车上安装车载装置而言，成本更低，可实施性更强。 

附图说明

图1为一种山区道路通行预警装置示意图 

图2为所述传感器节点结构图 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例说明本发明的技术方案： 

图1为本发明山区道路通行预警装置示意图。该装置由数据采集模块，计算模块以及可变预警指示模块三部分组成。通过在山区路段上合适位置布置一定规 模的无线传感器，实现山区路段雨、雾、冰、雪等情况的实时监测。各个终端节点基于ZigBee协议，经由路由节点，将温湿度、结冰厚度等数据信息传送到无线传感网络的协调器节点，计算模块接收这些数据后计算出显示模块相应的显示内容，可变预警指示模块上的数据接收和控制模块接收这些数据，并实时显示相应的提示信息。 

图2为所述传感器节点结构图。无线传感网络节点采用德州仪器公司的基于无线通讯协议的ZigBee的CC2530芯片，其集成了采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)和无线通信模块(无线收发器)。 

所述可变预警显示模块由数据接收与控制模块、显示部分以及太阳能供电模块组成，数据处理和控制模块接收实时监测到的待测区域温湿度、冰雪厚度以及光照度等信息，并根据这些信息控制显示模块显示相应的提示信息。 

无线传感网络中的传感器用于采集山区路段的温湿度、冰雪厚度以及光照度等信息，具体的用到SHT11温湿度传感器，非接触式DSC111道面状态传感器以及JL-GZD3光照传感器。SHT11温湿度传感器是一种低功耗、可完全浸没的贴片型温湿度传感器。其温度测量范围和湿度测量范围分别为-40℃～+123.8℃，0～100％RH。并且分别有±0.4℃和±3％RH的测量精度。而DSC111道面状态传感器可以测量到距离10米处直径20厘米的测量面积，其可测温度范围和湿度范围分别为-40℃～+60℃，0～100％RH。JL-GZD3光照传感器可检测的光线范围为0～200Klux，可工作环境温度为-30℃～+70℃，并且其精度可达到±3％。 

所述雨的检测，当数字式温湿度传感器SHT11的湿度测量值超过阈值时，即判断为有雨，预警显示模块显示“前方路段有雨，路滑慢行！”所述冰雪的检测，当测量值超过温度阈值0℃时，即判断为结冰，再结合DSC111道面状态传感器测量到的结冰厚度信息，可变指示模块显示“前方路段结冰厚度为xxx，慢行！”。 

所述雾的检测需要用到空气的温湿度、光照度的知识，根据山区路况信息设置合适的温度、湿度以及光照度的阈值，当SHT11检测到的温湿度及A/D转换模块三者均达到阈值时，即判断有“雾”，指示模块显示“前方路段有雾，慢行！” 

无线传感网络利用太阳能光伏板将太阳能转换成电能，并将电能存储于蓄电池中，以便各种天气状况下为整个无线传感网络供电，以达到低碳环保、节约资源的目的。 

上述实例只为说明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够足够了解本发明的内容并据以实施。凡根据本发明所做的改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种山区路道路通行预警装置，其特征在于，所述装置包括在需要监测预警的山区道路上布置一定规模的无线传感网络，通过无线传感器可对山区路段恶劣天气下的雨、雾、冰、雪等恶劣天气进行数据采集，由信息计算模块完成信息的计算，并据此控制可变预警指示模块显示相应的提示信息，从而对过往车辆的通行进行预警，大大减少因为恶劣天气而引发的交通事故。

2.根据权利要求1所述的一种山区道路通行预警装置，其特征在于，所述预警装置仅由数据采集模块，信息处理模块以及可变预警显示模块三部分组成，无需设置远程监控中心便可达到雨、雾、冰、雪等恶劣天气下山区道路车辆通行的预警效果。

3.根据权利要求1所述的一种山区道路通行预警装置，其特征在于，所述可变预警显示模块由数据接收与控制模块、显示模块以及供电模块构成，所述数据接收与控制模块接收数据信息并控制显示模块的内容显示，电源部分采用太阳能供电模块。

4.根据权利要求1所述的一种山区道路通行预警装置，其特征在于，所述无线传感网络以及可变预警显示模块均采用太阳能供电，具体的，采用太阳能光伏板将太阳能转换成电能，并将电能存储于蓄电池中，以便各种天气下为整个预警装置供电。

5.根据权利要求2所述的一种山区道路通行预警装置，其特征在于，所述预警装置包含若干温湿度传感器，道面状态传感器以及光照度传感器，分别用于实时检测地面的温湿度，冰雪厚度以及光照强度，以判断雨、雾、冰、雪等恶劣天气。

6.根据权利要求3所述的一种山区道路通行预警装置，其特征在于，所述无线传感网络节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、无线通信模块(无线收发器)和太阳能供电模块组成。