一種etc車道安全防護控制系統的製作方法
2023-05-21 18:54:06 1
一種etc車道安全防護控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種ETC車道安全防護控制系統，所述攝像頭數據接口模塊一端與處理攝像頭數據的控制器相連，另一端與單片機的輸入端相連；所述地感線圈信號接口模塊一端與地感線圈相連，另一端與單片機輸入端相連；所述內/外部開門開關模塊一端與開門開關相連，另一端與單片機輸入端相連，所述按鍵模塊和電源模塊分別與單片機的輸入端相連；所述電磁鎖控制模塊一端與電磁鎖相連，另一端與單片機輸出端相連；所述語音報警模塊和顯示模塊分別與單片機的輸出端相連。上述防護控制系統能及時向工作人員發出語音報警，防止工作人員進入有車輛通過的ETC車道，大幅度降低ETC車道事故發生概率。
【專利說明】一種ETC車道安全防護控制系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種安全防護系統，特別涉及一種ETC車道安全防護控制系統。
【背景技術】
[0002] 我國高速公路從20世紀80年代中期開始起步，十幾年來，高速公路建設突飛猛 進，取得了前所未有的成就。隨著高速公路車流量的迅猛增加，人工收費方式已經越來越不 適應交通發展的需要，收費站車輛排隊繳費已成為道路的一個個瓶頸。為提高繳費速度，緩 解高速收費站的擁堵問題，越來越多的高速公路推出了 ETC不停車收費系統。
[0003] 目前，ETC車道要求車輛進入車道後，最高時速不得大於20KM，兩車距離不小於20 米。但實際上，大多數車輛在經過ETC車道時都是以30-40KM/H，甚至更高的速度通過，會存 在以下幾個安全隱患：
[0004] 1、車輛超速，由於不需要入口領卡，車輛在臨近收費亭時沒有減速；
[0005] 2、駕駛人員疏忽大意，由於是專用車道，司機在出入時往往會放鬆警惕；
[0006] 3、視野限制，遮擋物如崗亭、ETC綜合顯示屏的存在，使司機和出入崗亭、橫穿車道 的人員等對車道狀況掌握不好，造成威脅；
[0007] 4、突發情況發生，班長、保安需要快速橫穿車道；
[0008] 5、精神因素方面，包括疲勞駕駛、工作人員精神倦怠、用藥後人體對外界刺激的反 應遲緩等。
[0009] 鑑於上述因素的偶發性和不可預測性，其中任何一個方面的原因都會造成嚴重的 後果。本發明人對此進行研究，為消除上述隱患，專門開發出一種ETC車道安全防護控制系 統，本案由此產生。 實用新型內容
[0010] 本實用新型的目的是提供一種ETC車道安全防護控制系統，通過單片機及各個外 圍模塊的配合，能及時向工作人員發出語音報警，防止工作人員進入有車輛通過的ETC車 道，大幅度降低ETC車道事故發生概率，而且整個控制系統結構簡單、性能可靠、成本低。 [0011] 為了實現上述目的，本實用新型的解決方案是：
[0012] 一種ETC車道安全防護控制系統，包括單片機、攝像頭數據接口模塊、地感線圈信 號接口模塊、按鍵模塊、電源模塊、電磁鎖控制模塊、內/外部開門開關模塊、語音報警模塊 和顯示模塊，其中，所述攝像頭數據接口模塊一端與處理攝像頭數據的控制器相連，另一端 與單片機的輸入端相連；所述地感線圈信號接口模塊一端與地感線圈相連，另一端與單片 機輸入端相連；所述內/外部開門開關模塊一端與開門開關相連，另一端與單片機輸入端 相連，所述按鍵模塊和電源模塊分別與單片機的輸入端相連；所述電磁鎖控制模塊一端與 電磁鎖相連，另一端與單片機輸出端相連；所述語音報警模塊和顯示模塊分別與單片機的 輸出端相連。
[0013] 作為優選，所述單片機採用型號為W78E58的單片機。
[0014] 作為優選，所述攝像頭數據接口模塊採用MAX232晶片，安裝在ETC車道前端的攝 像頭將拍攝到的數據發送給控制器處理後，再通過攝像頭數據接口模塊輸入到單片機。
[0015] 作為優選，所述ETC車道安全防護控制系統包括1個以上地感線圈信號接口模塊， 所述地感線圈信號接口模塊包括光耦和上拉電阻，地感線圈的輸入信號進過光耦進行光電 隔離，再經上拉電阻後輸入到單片機上。
[0016] 作為優選，所述電源模塊經過DC/DC隔離後輸出5V和12V的電源，其中5V電源為 單片機供電，12V電源用於驅動電磁鎖。
[0017] 作為優選，所述電磁鎖控制模塊主要包括M0S管和光稱，光稱一端與單片機輸出 端相連，另一端與M0S管相連，通過M0S管控制電磁鎖12V電源的開和關。
[0018] 作為優選，所述內/外部開門開關模塊包括光耦和上拉電阻，內/外部開門開關信 號進過光耦進行光電隔離，再經上拉電阻後輸入到單片機上。
[0019] 作為優選，所述語音報警模塊採用型號為ISD4002-120P的語音晶片。
[0020] 作為優選，所述顯示模塊包括LED指示燈顯示和數碼管顯示，其中所述數碼管通 過型號為MAX7219的驅動晶片進行驅動。LED指示燈包括4個顯示狀態，分別標誌系統開/ 關機狀態、電磁鎖狀態、報警狀態、語音功能是否開啟狀態。
[0021] 作為優選，所述按鍵模塊包括開/關機按鍵、解除報警按鍵、開門按鍵、靜音按鍵。
[0022] 上述ETC車道安全防護控制系統工作時，先通過接收攝像頭的車輛圖像數據以及 檢測分布在ETC車道沿路的各個地感線圈信號，來識別當前是否有車輛進入ETC車道、當 前車輛距離崗亭的距離，以及車輛速度，並顯示在數碼管上，提示崗亭內的工作人員。攝像 頭採集的數據經過控制器進行圖像識別處理後，將數據通過攝像頭數據接口模塊發送給單 片機；地感線圈的信號經過光電隔離後，也發送給單片機，單片機循環掃描讀取地感線圈狀 態；在需要語音播報時，單片機通過語音報警模塊發出語音報警，通過語音和LED指示燈提 示工作人員注意，當ETC車道有車輛通過時，單片機通過電磁鎖控制模塊使安裝在崗亭門 上的電磁鎖閉合，防止工作人員誤入車道，同時工作人員也可以通過安裝在崗亭門外側的 按鍵，打開崗亭門，使工作人員進入崗亭內。
[0023] 上述ETC車道安全防護控制系統通過攝像頭和多個地感線圈採集大的數據信息， 經過單片機處理後及時發出報警信號提示工作人員，大幅度降低車輛、人員安全事故；
[0024] 所述ETC車道安全防護控制系統的單片機與外部信號的連接，全部經過電氣隔 離，避免因外部幹擾，造成控制系統死機；
[0025] 所述ETC車道安全防護控制系統電磁鎖採用M0S管控制其開關，使其不基本不存 在機械壽命問題。
[0026] 以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1為本實施例ETC車道安全防護控制系統框圖；
[0028] 圖2為本實施例ETC車道安全防護控制系統單片機電路原理框圖；
[0029] 圖3為本實施例ETC車道安全防護控制系統電路攝像頭數據接口模塊原理框圖；
[0030] 圖4為本實施例ETC車道安全防護控制系統地感線圈信號接口模塊電路原理框 圖；
[0031] 圖5為本實施例ETC車道安全防護控制系統電源模塊電路原理框圖；
[0032] 圖6為本實施例ETC車道安全防護控制系統電磁鎖控制模塊電路原理框圖；
[0033] 圖7為本實施例ETC車道安全防護控制系統內/外部開門開關模塊電路原理框 圖；
[0034] 圖8為本實施例ETC車道安全防護控制系統語音報警模塊電路原理框圖；
[0035] 圖9為本實施例ETC車道安全防護控制系統數碼管驅動晶片電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0036] 如圖1所示，一種ETC車道安全防護控制系統，包括單片機1、攝像頭數據接口模塊 2、 地感線圈信號接口模塊3、電源模塊4、電磁鎖控制模塊5、內/外部開門開關模塊6、語音 報警模塊7、顯示模塊8和按鍵模塊9,其中，所述攝像頭數據接口模塊2 -端與處理攝像頭 數據的控制器相連，另一端與單片機1的輸入端相連；所述地感線圈信號接口模塊3-端與 地感線圈11相連，另一端與單片機1輸入端相連；所述內/外部開門開關模塊6 -端與內 /外部開門開關相連，另一端與單片機1輸入端相連，所述按鍵模塊9和電源模塊4分別與 單片機1的輸入端相連；所述電磁鎖控制模塊5 -端與電磁鎖12相連，另一端與單片機1 輸出端相連；所述語音報警模塊7和顯示模塊8分別與單片機1的輸出端相連。上述ETC 車道安全防護控制系統將攝像頭10和多個地感線圈11採集的數據信息，經過單片機1處 理後及時發出報警信號提示工作人員，大幅度降低車輛、人員安全事故。
[0037] 如圖2所示，在本實施例中，所述單片機1採用型號為W78E58的單片機，單片機1 外圍電路帶有硬體看門狗，防止系統因外部幹擾死機；而且單片機1與外部信號的連接，全 部經過電氣隔離，避免因外部幹擾，造成控制系統死機。
[0038] 如圖3所示，在本實施例中，所述攝像頭數據接口模塊2採用MAX232晶片，安裝在 ETC車道前端的攝像頭10將拍攝到的數據發送給控制器處理後，再通過攝像頭數據接口模 塊2輸入到單片機1。
[0039] 在本實施例中，所述ETC車道安全防護控制系統包括3個地感線圈信號接口模塊 3, 地感線圈12分別設置在ETC車道沿路的各個地段，分別用於不同路段的車輛情況，本實 施例以其中一個地感線圈信號接口模塊3,如圖4所示，所述地感線圈信號接口模塊3包括 光耦和上拉電阻R10,地感線圈12的輸入信號經光耦光電隔離，再經上拉電阻R10後輸入到 單片機1上，光耦採用型號為TLP521-1的光耦。
[0040] 如圖5所示，在本實施例中，所述電源模塊4經過ECDC隔離後輸出5V和12V的電 源，其中5V電源為單片機1供電，12V電源用於驅動電磁鎖。
[0041] 如圖6所不，在本實施例中，所述電磁鎖控制模塊5主要包括M0S管Q1和光稱，光 耦一端與單片機1輸出端相連，另一端與M0S管Q1相連，通過M0S管Q1控制電磁鎖12V電 源的開和關，光耦採用型號為TLP521-1的光耦。電磁鎖採12用M0S管控制其開關，使其不 基本不存在機械壽命問題。
[0042] 如圖7所示，在本實施例中，所述內/外部開門開關模塊6包括光耦和上拉電阻 R18,內/外部開門開關信號進過光耦進行光電隔離，再經上拉電阻R18後輸入到單片機1 上，光耦採用型號為TLP521-1的光耦。
[0043] 如圖8所示，在本實施例中，所述語音報警模塊7採用型號為ISD4002-120P的語 音晶片，語音晶片的輸出端連接一功放電路，將語音晶片輸出的音頻信號進行放大後，驅動 喇叭，進行放音。
[0044] 如圖9所示，在本實施例中，所述顯示模塊8包括LED指示燈顯示和數碼管顯示， 其中所述數碼管通過型號為MAX7219的驅動晶片進行驅動。LED指示燈包括4個顯示狀態， 分別標誌系統開/關機狀態、電磁鎖狀態、報警狀態、語音功能是否開啟狀態。
[0045] 在本實施例中，所述按鍵模塊9包括開/關機按鍵、解除報警按鍵、開門按鍵、靜音 按鍵。
[0046] 上述ETC車道安全防護控制系統工作時，先通過接收攝像頭10的車輛圖像數據以 及檢測分布在ETC車道沿路的各個地感線圈11信號，來識別當前是否有車輛進入ETC車 道、當前車輛距離崗亭的距離，以及車輛速度，並顯示在數碼管上，提示崗亭內的工作人員。 攝像頭10採集的數據經過控制器進行圖像識別處理後，將數據通過攝像頭數據接口模塊2 發送給單片機1 ;地感線圈11的信號經過光電隔離後，也發送給單片機1，單片機1循環掃 描讀取地感線圈11狀態；在需要語音播報時，單片機1通過語音報警模塊7發出語音報警， 通過語音和LED指示燈提示工作人員注意，當ETC車道有車輛通過時，單片機1通過電磁鎖 控制模塊5使安裝在崗亭門上的電磁鎖閉合，防止工作人員誤入車道，同時工作人員也可 以通過安裝在崗亭門外側的按鍵，打開崗亭門，使工作人員進入崗亭內，也就是說，當有ETC 車道有車輛通過時，工作人員不能從崗亭外出去，但可以從崗亭外通過開門開關進入。
[0047] 上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬【技術領域】的 普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。
【權利要求】
1. 一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：包括單片機、攝像頭數據接口模塊、 地感線圈信號接口模塊、按鍵模塊、電源模塊、電磁鎖控制模塊、內/外部開門開關模塊、語 音報警模塊和顯示模塊，其中，所述攝像頭數據接口模塊一端與處理攝像頭數據的控制器 相連，另一端與單片機的輸入端相連；所述地感線圈信號接口模塊一端與地感線圈相連，另 一端與單片機輸入端相連；所述內/外部開門開關模塊一端與開門開關相連，另一端與單 片機輸入端相連，所述按鍵模塊和電源模塊分別與單片機的輸入端相連；所述電磁鎖控制 模塊一端與電磁鎖相連，另一端與單片機輸出端相連；所述語音報警模塊和顯示模塊分別 與單片機的輸出端相連。
2. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述單片機採 用型號為W78E58的單片機。
3. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述攝像頭數 據接口模塊採用MAX232晶片。
4. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述ETC車道 安全防護控制系統包括1個以上地感線圈信號接口模塊，所述地感線圈信號接口模塊包括 光耦和上拉電阻，地感線圈的輸入信號進過光耦進行光電隔離，再經上拉電阻後輸入到單 片機上。
5. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述電源模塊 經過DC/DC隔離後輸出5V和12V的電源，其中5V電源為單片機供電，12V電源用於驅動電 磁鎖。
6. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述電磁鎖控 制模塊主要包括MOS管和光稱，光稱一端與單片機輸出端相連，另一端與MOS管相連，通過 MOS管控制電磁鎖12V電源的開和關。
7. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述內/外部 開門開關模塊包括光耦和上拉電阻，內/外部開門開關信號進過光耦進行光電隔離，再經 上拉電阻後輸入到單片機上。
8. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述語音報警 模塊採用型號為ISD4002-120P的語音晶片。
9. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述顯示模塊 包括LED指示燈顯示和數碼管顯示，所述數碼管通過型號為MAX7219的驅動晶片進行驅動。
10. 如權利要求1所述的一種ETC車道安全防護控制系統，其特徵在於：所述按鍵模塊 包括開/關機按鍵、解除報警按鍵、開門按鍵、靜音按鍵。
【文檔編號】G08G1/16GK203882143SQ201420262044
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】陳群威, 王新奎, 徐永泉, 徐光楣, 張存賢, 孟德發, 王維民 申請人:浙江上三高速公路有限公司上嵊管理處