一種公路隧道事故信息發送系統的製作方法
2023-07-02 04:33:06
一種公路隧道事故信息發送系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種公路隧道事故信息發送系統。隧道交通安全機電系統控制模式包括集散控制和分布式現場總線控制，前者布線複雜，造價較高，後者施工方便，造價低，可靠性高。本實用新型包括主控系統和從控系統；主控系統包含有主控單片機，主控單片機通過相應的驅動電路連接有鍵盤、顯示器和交通事件指示燈，並通過相應的通訊接口連接有上位機；從控系統包含有從控單片機，從控單片機通過相應的通訊接口連接於主控系統的主控單片機；從控單片機還通過相應的驅動電路連接有橫洞門電機、車道指示器、風機和信號燈。本實用新型採用主從分布式控制結構對隧道事故地點進行判別和傳送，為控制策略的指定提供依據。
【專利說明】一種公路隧道事故信息發送系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於交通信息工程及控制【技術領域】，具體涉及一種公路隧道事故信息發送系統。
【背景技術】
[0002]公路隧道是公路上的特殊路段，空間環境狹窄、光線變化大、不僅車速高、交通量大，而且汽車尾氣排放不易散發而導致隧道內空氣品質惡化視野不清，存在潛在的交通事故危險。特別是發生交通事故、火災等緊急事件時，交通誘導和救援工作與普通路段相比更加困難，若處置不當非常容易引起二次事故的發生，其產生的後果遠比原發性事故嚴重得多。因此，長隧道內的安全保障是公路隧道建設和運營管理特別關注的問題。當發生交通事故或火災時，如何及時準確地判斷、救援並提供給司乘人員有效的逃生誘導信息，儘可能地減少事故或火災造成的損失及避免二次事故的發生，是亟待解決的問題。
[0003]目前，國外在高速公路隧道交通安全方面應用各種技術手段，做了許多工作，各種現場檢測設備將採集的數據進行預處理後，及時地將判斷結果通過隧道內完善的通信手段提供給隧道內的駕駛員和中央控制室。在隧道機電系統設計控制模式上有兩種控制方式:一種是適用於較短隧道的集散控制模式，一種是適用於長大隧道的分布式現場總線控制模式。前者布線複雜，造價較高，由中央控制室對現場設施進行控制與管理；後者施工方便，不但造價低，而且可靠性高。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種公路隧道事故信息發送系統，採用主從分布式控制結構對隧道事故地點進行判別和傳送，為控制策略的指定提供依據。
[0005]本實用新型所採用的技術方案是:
[0006]一種公路隧道事故信息發送系統，其特徵在於:
[0007]包括主控系統和從控系統；
[0008]所述主控系統包含有主控單片機，主控單片機通過相應的驅動電路連接有鍵盤、顯示器和交通事件指示燈，並通過相應的通訊接口連接有上位機；
[0009]所述從控系統包含有從控單片機，從控單片機通過相應的通訊接口連接於主控系統的主控單片機；從控單片機還通過相應的驅動電路連接有橫洞門電機、車道指示器、風機和信號燈。
[0010]所述主控單片機與從控單片機均採用89C52型單片機；
[0011 ] 所述主控系統使用74HC595晶片驅動顯示器；
[0012]所述主控系統使用差分平衡型收發器晶片MAX487作為TTL協議與485協議轉換的小功率收發器；
[0013]所述從控系統使用步進電機的專用驅動晶片L298驅動橫洞門電機；
[0014]所述從控系統採用一個NPN型三極體放大電路來驅動風機。
[0015]所述從控系統採用基於L298晶片的驅動電路來驅動風機工作；
[0016]所述的驅動電路由8個肖特基二極體D1-D8、電容C3、C2以及電流放大晶片L298N組成；電容C3和C2並聯在肖特基二極體D1-D4的負極與地之間；肖特基二極體D1-D4的正極分別與晶片L298N的2、3、13、14埠相連；肖特基二極體D5-D8的負極分別與晶片L298N的2、3、13、14埠相連；肖特基二極體D5-D8的正極與地相連。
[0017]本實用新型具有以下優點:
[0018](I)本實用新型所涉及的控制系統中，顯示部分用四個七段數碼管顯示鍵盤輸入的四位數據，驅動電路採用74HC595晶片，具有速度快、功耗小、LED數目不限的特點，可以控制共陰極以及共陽極的LED顯示器，也可以控制LED的亮度，在必要的時候關斷顯示(數據保留)，以減少功耗，允許隨時喚醒顯示。
[0019](2)本實用新型所涉及的控制系統採用觸點式開關按鍵，具有造價低，後者壽命長等特點，為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須採取去抖動措施，可從硬體、軟體兩方面予以考慮。在鍵數較少時，可採用硬體去抖，而當按鍵數較多時，採用軟體去抖。在硬體上可採用在鍵輸出端加R-S觸發器(雙穩態觸發器)或單穩態觸發器構成去抖動電路，觸發器一旦翻轉，觸點抖動不會對其產生任何影響，按鍵輸出經雙穩態電路之後，輸出會變為規範的矩形方波，這種方法使用在按鍵較少的裝置裡，性價比很高。軟體上採取的措施是:在檢測到有按鍵按下時，執行一個1ms左右(具體時間應視所使用的按鍵進行調整)的延時程序後，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態電平，若仍保持閉合狀態電平，則確認該鍵處於閉合狀態；同理，在檢測到該鍵釋放後，也應採用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。本系統考慮到安裝空間及性價比，按鍵也較多，故採用了軟體防抖，並且在按鍵按下後設置了按鍵等待釋放程序，可保證按鍵按下的有效性和準確性。
[0020](3)本實用新型所涉及的控制系統中需要多單片機協調工作，多個單片機之間進行通信是典型的分布式控制系統。MCS-51系列單片機在硬體方面的特點能夠方便的實現多機通信。系統中使用一臺主機和4臺從機的連接方式，主機的RXD端與所有從機的TXD相連，主機發送的信息可以被各從機接收。主機與各個從機進行通信必須對各個從機進行識另O，這一識別功能可以由硬體電路實現，也可以由軟體實現。考慮到主機與從機通信的距離等因素，系統採用符合RS-485標準的MAX487，利用RS-485標準電平的優勢，在一些特殊通信領域內實現單片機之間的串行長距離可靠通信。具體任務是在主機一端發送數據從機接收，並且保證發送數據的可靠性和發生錯誤時的處理功能。
[0021](4)本實用新型所涉及的控制系統結構簡單、成本低廉，採用模塊化設計理念，過主機的鍵盤任意輸入發生事故的地點，顯示器顯示隧道發生事故的地點，主機根據具體的數據判別事故發生地點，並選擇合適的從機發送信息，使從機選擇相應的控制策略，對相應的機電設備進行控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型主控系統原理圖；
[0023]圖2是本實用新型從控系統原理圖；
[0024]圖3是本實用新型通訊結構框圖；
[0025]圖4是本實用新型單片機與MAX487連接圖。
[0026]圖5是本實用新型從控系統的驅動電路。
【具體實施方式】
[0027]下面結合【具體實施方式】對本實用新型進行詳細的說明。
[0028]本實用新型涉及的一種公路隧道事故信息發送系統，採用模塊化設計理念，主機的鍵盤在輸入發生事故地點後，系統顯示器顯示隧道發生事故的地點，主機根據具體的數據判別事故發生地點，並選擇合適的從機發送信息，使從機選擇相應的控制策略，對相應的機電設備進行控制。具體結構是:
[0029]包括主控系統和從控系統。主控系統包含有主控單片機，主控單片機通過相應的驅動電路連接有鍵盤、顯示器和交通事件指示燈，並通過相應的通訊接口連接有上位機。從控系統包含有從控單片機，從控單片機通過相應的通訊接口連接於主控系統的主控單片機；從控單片機還通過相應的驅動電路連接有橫洞門電機、車道指示器、風機和信號燈。
[0030]其中，系統中上位機採用普通PC機；主控單片機與從控單片機均採用89C52型單片機；主控系統使用74HC595晶片驅動顯示器；主控系統使用差分平衡型收發器晶片MAX487作為TTL協議與485協議轉換的小功率收發器；從控系統使用步進電機的專用驅動晶片L298驅動橫洞門；從控系統米用一個NPN型三極體放大電路來驅動風機。傳輸介質採用雙絞線，上位機通過接口電路模塊與RS-485總線相連，與主控單片機模塊進行信息傳輸。主控單片機控制模塊接收上位機或鍵盤輸入模塊發送的控制信息通過RS-485總線向從單片機控制模塊發送各種操作控制命令和參數設定，實現對隧道交通控制誘導設備模型的控制，並在狀態顯示模塊顯示。
[0031]圖1是該公路隧道模的主控系統原理圖，圖2是該公路隧道模的從控系統原理圖，所述的主控系統由主控單片機、鍵盤、上位機、從控單片機、顯示器、交通事件指示燈以及相應驅動電路和通信接口組成；所述的主控單片機通過相應的驅動電路與鍵盤、顯示器和交通事件指示燈相連，主控單片機通過相應的通訊接口與從控單片機、上位機相連；所述的從控系統由橫洞門電機、車道指示器、風機、信號燈以及相應驅動電路和通信接口組成；所述的從控單片機通過相應的驅動電路與橫洞門電機、車道指示器、風機和信號燈相連。
[0032]圖3是該系統通訊結構框圖，系統中通信是主機與從機之間的通信，主機向從機發送地址，當從機收到地址後會於本機的地址比較，當地址與本機地址相同時，從機會向主機回復，這時主機接到從機回復後就會向從機發送數據，從機再根據收到的數據執行相應的操作。主控系統使用差分平衡型收發器晶片MAX487作為TTL協議與485協議轉換的小功率收發器，80C52單片機與MAX487的接口電路非常簡單，RO和DI分別接單片機內部串行口的數據收端RXD (P3.0)和數據發端TXD (P3.1),使能端RE和DE分別佔用兩根I/O 口，系統中從機不用關機模式，將他們連接起來，用一根口線控制即可。若環境要求對抗幹擾性苛刻時，為提高通信的可靠性，可以利用高速光耦合器加以隔離，圖4為單片機與MAX487連接圖。
[0033]圖5是本實用新型從控系統的驅動電路(橫洞門電機驅動電路)，該電路基於電流放大晶片L298N設計，同時包括8個肖特基二極體(Df D8 )、電容(C3、C2 )，其中肖特基二極體的型號為BAT54A，作用是吸收負載電感造成的反峰，保護晶片;晶片L298N的的輸出口OUTf 4接電機線圈，勢必就會產生反電勢，對L298形成衝擊，易造成損壞，特別是對於大於電源電壓和負電壓更容易損壞L298N，所以在每根線上都加上2個二極體BAT54A進行保護。工作過程是這樣:當反電勢為正，超過電源+0.7V時，上端二極體導通，這樣輸出線就被限位在電源電壓+0.7V上，不會超過這個數值(對電源充電)。當反電勢為負，低於-0.7V時，下端二極體導通，這樣輸出線就被限位在-0.7V上，不會低於-0.7V 了。這兩個二極體是作為箝位使用，使得輸出線上電壓(或叫電位)被箝位在-0.7V^+Vcc+0.7V之間，電容C3和C2為吸收電容，保護晶片，吸收電路浪湧和尖峰。
[0034]本實用新型的內容不限於實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案採取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種公路隧道事故信息發送系統，其特徵在於: 包括主控系統和從控系統； 所述主控系統包含有主控單片機，主控單片機通過相應的驅動電路連接有鍵盤、顯示器和交通事件指示燈，並通過相應的通訊接口連接有上位機； 所述從控系統包含有從控單片機，從控單片機通過相應的通訊接口連接於主控系統的主控單片機；從控單片機還通過相應的驅動電路連接有橫洞門電機、車道指示器、風機和信號燈。
2.根據權利要求1所述的一種公路隧道事故信息發送系統，其特徵在於: 所述主控單片機與從控單片機均採用89C52型單片機； 所述主控系統使用74HC595晶片驅動顯示器； 所述主控系統使用差分平衡型收發器晶片MAX487作為TTL協議與485協議轉換的小功率收發器； 所述從控系統使用步進電機的專用驅動晶片L298驅動橫洞門電機； 所述從控系統採用一個NPN型三極體放大電路來驅動風機。
3.根據權利要求2所述的一種公路隧道事故信息發送系統，其特徵在於: 所述從控系統採用基於L298晶片的驅動電路來驅動風機工作； 所述的驅動電路由8個肖特基二極體D1-D8、電容C3、C2以及電流放大晶片L298N組成；電容C3和C2並聯在肖特基二極體D1-D4的負極與地之間；肖特基二極體D1-D4的正極分別與晶片L298N的2、3、13、14埠相連；肖特基二極體D5-D8的負極分別與晶片L298N的2、3、13、14埠相連；肖特基二極體D5-D8的正極與地相連。
【文檔編號】G08G1/09GK204087504SQ201420339000
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】馬春城, 李廣華, 薛普恆, 王萬平, 黨偉榮 申請人:中交第一公路勘察設計研究院有限公司