高速公路預警管理系統關鍵技術研究

摘 要：改革開放以來，我國國民經濟發展迅速，人民生活水平不斷提高。車輛成為人們使用最多的交通工具，而高速公路的發展，更是促進了人們對車輛的需求。車輛的增多也使得現在的交通安全狀況變得日益嚴重，而追求高速行駛的高速公路的安全事故更是頻繁發生。為了能夠保證高速公路的安全駕駛，讓駕駛者能控時刻注意到所處環境從而合理的控制自己的車速，高速公路預警系統顯得尤為重要。為了讓讓行駛者更好的保護好自身安全，本文開發出簡單有效的高速公路預警系統，僅供參考。

關鍵詞：高速公路；預警管理系統；關鍵技術

1.引言

高速公路事故的程度逐年增加。經過嚴格的統計每11人死于交通事故，其中就會有1人死于高速公路，高速公路事故的傷亡人數占道路交通事故的比例逐年上升。因此開發一套高速公路預警管理系統就顯得非常重要。本項目采用了STM32F103C4單片機作為核心控制器；采用DS18B20作為實時溫度檢測器；采用HR202作為實時濕度檢測器；采用LDM301高速公路激光測速傳感器檢測實時車速；以及其他的一些專用傳感器來實現對實時天氣情況進行監測，最終實現了對溫度，濕度，車速以及部分天氣狀況的檢測；并通過設定適當的車速值，通過報警燈來提醒行駛者將車速保持在一個安全的車速范圍內。經過了設計調試，初步實現了所預想的功能。

2.高速公路預警管理系統開發關鍵技術

（1）高速公路預警管理系統開發技術要求

一是在信號預警方面，采集當前高速公路上的溫度，濕度，降雨量，能見度和車速，顯示并存儲檢測到的數據。

二是在控制方面，能夠通過單STM單片機進行檢測并控制，通過STM單片機將所采集的數據進行處理，將轉換后所得到車速與預先設定車速最高值進行比較，從而使單片機發出相應的指令。

三是在顯示方面，能夠通過LCD液晶顯示屏看到，濕度，溫度，降雨情況，能見度，車速以及當前設定速度最高值。能夠通過按鍵控制來改變需要設定的速度最高值。例如，此時設定的速度上限100，若此時檢測到的車速為101，則指示燈亮；若此時檢測到的車速在限值之內，指示燈無反應。

四是預警系統的操作要盡可能的簡單且易于使用。在開始系統設計之前，首先要充分考慮的是使用者素質能力，操作要做簡單易懂。讓大多數使用者能夠快速學會并操作，也就是說本預警系統設計要容易讓人所接受和使用。

五是成本要盡可能控制降低，在滿足所需檢測的要求基礎上，要盡可能的降低成本，并且降低維護所需的費用。

六是測量的精確度要足夠高。達到精確的測量是預警設計系統的重中之重，為了很好的提高測量的精確度，要在考慮好所選用的元器件的精確度和實際所需要的精準度。元器件所適用的場合也要考慮在內，所用的元器件一定要適合所應用的工作場所的各種環境。

（2）高速公路預警管理系統開發技術原理

根據所需要完成的功能完成硬件電路的設計，以STM32F103C4單片機為主要的控制空心、DS18B20、HR202等芯片共同來組成高速公路預警管理系統的硬件電路。根據硬件電路的設計完成相應的軟件程序，最終基本完成所設想的技術。本預警系統設計所采用的設計思路是模塊化設計思路，設計的整體設計方案，設計大致可以分成三個部分，第一部分為濕度，溫度，車速，降雨量以及能見度的檢測模塊；第二部分為按鍵模塊，即對車速最大值的調節；第三部分顯示和報警模塊來組成。從而能夠實現對環境的溫度，濕度的檢測；天氣狀況的降雨量，能見度的檢測；車輛速度的檢測和報警。在論文中主要完成以下幾點路線：

一是對高速公路上的的溫度、濕度進行檢測：通過單片機的控制，讓溫度傳感器與濕度傳感器對于所處環境中的溫度、濕度進行檢測，并在顯示屏上進行顯示，讓高速公路上的行駛者們能夠直觀的看到他們現在所在環境的溫度與濕度，為他們能夠安全高效的駕駛車輛做好準備。溫度和濕度的過高過低都會導致人的生理上以及車輛自身的一些反應與問題，當在高速公路上行駛的時候要做到對車外溫度與濕度做好一個把控。

二是對高速公路上的降雨量和能見度進行檢測：在單片機的控制下，通過雨滴傳感器和能見度傳感器對于目前高速公路上的天氣狀況做到一個預警，并在顯示屏上進行顯示，讓行駛者能夠方便的解到目前的天氣狀況，做到對車輛安全行駛的準備，對于惡劣天氣提起自身注意力從而更安全的駕駛車輛。

三是對高速公路上的車輛車速與風速進行預警：車速作為在高速公路上最需要被預警的量，論文在STM單片機的控制下，車速傳感器與風速傳感器將對目前的車速與風速進行檢測并在顯示屏上顯示。現在的車輛密封性，重量越來越大，行駛者在長時間的高速公路駕駛過程中往往會對目前自己的車速做不好把控，容易開著開著就忘記速度。

四是通過不同環境與天狀況下的車速限值保證安全駕駛：通過對高速公路上的溫度、濕度、降雨情況、能見度情況、風速和正在行駛車輛車速的預警。高速公路的管理人員可以對應著不同的天氣情況與實時的路況對于車輛的車速做到限速。當行駛中的車輛的車速超過管理者所設定的合理車速值，報警燈將會常亮，對行駛者做到一個很好的提醒作用，促使駕駛者對車輛車速進行降速，最終對高速公路上的安全駕駛做到一個很好的保障措施。

（3）高速公路預警管理系統開發功能模塊

主要開發一款應用于高速公路上的基于STM單片機的高速公路預警管理系統，論文能夠實現對環境與天氣狀況的監測，包括對環境的溫度、濕度以及天氣狀況中的雨天、霧天的檢測同時對于車速進行預警并報警。主要由三個模塊所組成，包括溫度、濕度檢測模塊，控制模塊，降雨量和能見度檢測模塊以及顯示報警模塊。具體可分為：

溫度濕度檢測模塊：根據高速公路上的周邊環境來選擇合適的傳感器芯片，包括溫度傳感器，濕度傳感器。能夠檢測到當前的溫度值，濕度值；降雨量檢測模塊：根據高速公路所處于地理位置的天氣狀況來選擇合適的傳感器芯片，包括雨滴傳感器。能夠檢測到降雨量；能見度檢測模塊：根據高速公路所處于地理位置的天氣狀況來選擇合適的傳感器芯片，包括霧天。能夠檢測到能見度；控制模塊：由單片機和按鍵組成，單片機根據程序的設定從而進行對應的控制，通過按鍵控制來調節所設置的最高速度值，即通過按鍵控制所顯示的內容，以及通過按鍵來調節速度的限值；顯示報警模塊：顯示出當前環境內所測量的溫度，濕度的實時值以及多檢測的雨量和能見度和車速，并且顯示出當前所設定的速度值。當車速當前值超出了所設定的限值，報警模塊做出相應的動作即報警指示燈亮。同時還能夠在LCD液晶顯示屏上顯示出當前的速度值。

參考文獻：

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作者簡介：

聶頭龍，男，漢族，江西省南昌市人，學歷本科，職稱，工程師，研究方向：水運工程建設.