重霧霾天氣條件下道路信號交叉口安全預警裝置設計

丁路炎

摘?要：通過PM2.5傳感器GP2Y1010AU0F、溫濕度傳感器DHT11以及紅外光柵傳感器DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;并以嵌入式智能硬件Arduino為核心控制單元，將智能溫濕度數據、PM2.5數據以及行人過街信息進行實時采集，開發一種具有環境數據檢測與行人預警功能的智能交通信號燈。

關鍵詞：PM2.5傳感器;溫濕度傳感器;單片機;行人預警;智能信號燈

中圖分類號：TP391.41;U491.54文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.06.032

0?引言

我國是一個人口大國，道路交通設施以及管理設施雖然有了很大的改進[1、2]，但是大多數城市的交通系統不夠完善，更不先進，盡管建立了交通控制中心，只是起到了監視的作用，沒有起到管理控制的效果[3]。

無論是霧還是霾都會對道路交通造成嚴重阻礙[4]。本文通過PM2.5傳感器GP2Y1010AU0F、溫濕度傳感器DHT11以及紅外光柵傳感器DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;并以嵌入式智能硬件Arduino為核心控制單元，將智能溫濕度數據、PM2.5數據以及行人過街信息進行實時采集，通過單片機軟件編程開發一種具有環境數據檢測與行人預警功能的智能交通信號燈。

1?系統框架設計

環境數據檢測與行人預警交通信號燈系統框架如圖所示。該系統由紅色信號燈、黃色信號燈、綠色信號燈、報警指示燈、單片機、PM2.5傳感器、溫濕度傳感器、紅外光柵傳感器、顯示屏組成。其中單片機型號為ATmega328;PM2.5傳感器的型號為GP2Y1010AU0F;溫濕度傳感器的型號為DHT11;紅外光柵傳感器的型號為DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;顯示屏的型號為LCD2004。

2?系統工作流程

環境數據檢測與行人預警交通信號燈，按照下述步驟進行：

（1）進行初始參數設置，包括每個相位的紅黃綠燈的周期時長。

（2）將PM2.5傳感器的數據輸出端與單片機的串口讀取端相連，實時檢測信號燈周圍空氣中PM2.5含量。

（3）將溫濕度傳感器的數據輸出端與單片機的數字量讀取端相連，實時檢測信號燈周圍空氣中溫濕度數據。

（4）通過單片機外圍電路中的模擬/數字轉換器將紅外光柵傳感器輸出端輸出的模擬信號轉換為數字信號[5]，再將模擬/數字轉換器的數字量輸出端與單片機的數字量輸入端相連，通過單片機實時監測紅外光柵傳感器的狀態信息，檢測是否有行人通過[6]。

（5）通過單片機中的定時器進行計時，根據各相位中紅黃綠燈的周期時長控制紅色信號燈LED1、黃色信號燈LED2、綠色信號燈LED3的亮滅。

（6）顯示屏與單片機的數字量輸入端連接，顯示當前信號燈剩余時間、PM2.5含量以及溫濕度數據。

（7）判斷當前被點亮的信號燈的顏色狀態，若紅色信號燈或黃色信號燈被點亮，則報警指示燈LED4一直處于關閉狀態，若綠色信號燈被點亮，則系統根據步驟四判斷是否有行人通過，若無行人通過，則報警指示燈LED4處于關閉狀態;若有行人通過，則報警指示燈LED4發出報警信號。

3?結論

本文通過PM2.5傳感器GP2Y1010AU0F、溫濕度傳感器DHT11以及紅外光柵傳感器DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;并以嵌入式智能硬件Arduino為核心控制單元，將智能溫濕度數據、PM2.5數據以及行人過街信息進行實時采集，通過單片機軟件編程開發一種具有環境數據檢測與行人安全預警功能的智能交通信號燈。可實現對信號燈周圍空氣中的溫濕度數據以及PM2.5值進行實時檢測，為環保局等有關部門以及相關領域的科研人員提供大數據進行相關的科學研究，并在霧霾天等能見度較差的天氣下，當信號燈處于綠燈相位并通過光柵傳感器檢測出來人行通道有行人通過時，系統可通過信號燈上的報警指示燈為對應車道的司機提出預警。

參考文獻：

[1] 陳紅，胡恩才，白靜靜.交叉路口信號燈智能管理系統設計[J].機械與電子，2019，37（11）：63-66.

[2] 程小丹.基于Veins平臺的城市路口交通信號燈智能控制技術優化研究[J].機械設計與制造工程，2019，48（11）：32-35.

[3] 繆茸.交通信號燈智能控制系統的研究[J].科學技術創新，2019（32）：77-78.

[4] 古麗米拉·買買提.論電子信息技術在智能交通信號燈控制中的應用[J].數字通信世界，2019（11）：205.

[5] 李洪濤，巴興強.基于嵌入式系統的汽車制動參數采集與監測系統[J].科學技術與工程，2019，19（32）：254-260.

[6] 巴興強，李洪濤，逯兆友.基于紅外測距傳感器的公交客流量統計裝置[J].現代電子技術，2019，42（17）：129-132.