智能隧道交通安全監(jiān)控系統(tǒng)

1、智能隧道交通安全監(jiān)控系統(tǒng)學(xué) 校:姓 名:一、項(xiàng)目摘要二、創(chuàng)新性三、項(xiàng)目研究的目的四、正文1、項(xiàng)目背景2、技術(shù)路線(xiàn)3、課題研究的主要內(nèi)容3.1?系統(tǒng)總體方案3.2?系統(tǒng)功能介紹3.3硬件設(shè)計(jì)思路3.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、課題研究的方法與過(guò)程5、實(shí)物展示6、使用說(shuō)明1、光電對(duì)管位置2、火源檢測(cè)報(bào)警與風(fēng)扇排氣3、無(wú)線(xiàn)傳輸4、液晶顯示信息5、控制電路與獨(dú)立電源6、注意事項(xiàng)五、相關(guān)程序、項(xiàng)目摘要本項(xiàng)目基于STM32平臺(tái)，開(kāi)發(fā)一種智能隧道交通安全監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行實(shí) 時(shí)的智能監(jiān)控和預(yù)警，保障隧道內(nèi)部行車(chē)的安全，避免車(chē)禍帶來(lái)的交通堵塞等。系統(tǒng)通 過(guò)光電對(duì)管傳感器、火焰?zhèn)鞲衅髂K采集隧道內(nèi)部車(chē)輛行駛等相關(guān)信

2、息，系統(tǒng)通過(guò) LCD 顯示模塊、無(wú)線(xiàn)傳輸、對(duì)火源的分析檢測(cè)、直流電機(jī)控制風(fēng)扇、蜂鳴器等進(jìn)行報(bào)警。系 統(tǒng)硬件的電源電路、光電模塊、火焰?zhèn)鞲心K、風(fēng)扇電機(jī)模塊均接處理器模塊，處理器 模塊接無(wú)線(xiàn)模塊、LCD顯示模塊，處理器模塊還與無(wú)線(xiàn)模塊、光電模塊等雙向連接。本系統(tǒng)可進(jìn)行實(shí)時(shí)的智能監(jiān)控和預(yù)警， 保障隧道內(nèi)部的行車(chē)安全， 成本少， 功耗低， 安裝方便，應(yīng)用性能高，在各隧道的安全檢測(cè)使用上均具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。二、創(chuàng)新性1. 實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)部安全、暢通通行；2. 替代傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控， 其在隧道內(nèi)部光線(xiàn)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果， 而且造價(jià)高等特點(diǎn)， 對(duì)此實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)。3. 為智能交通的實(shí)現(xiàn)做出進(jìn)一步的推動(dòng)。三、

3、項(xiàng)目研究的目的1. 解決隧道內(nèi)部的監(jiān)控問(wèn)題，節(jié)省人力。2. 使隧道內(nèi)部實(shí)現(xiàn)智能化管理，將隧道內(nèi)車(chē)輛信息及時(shí)返回分析。3. 對(duì)車(chē)輛的行進(jìn)情況具體分析，一旦有車(chē)禍等車(chē)輛滯留事件發(fā)生，對(duì)其及時(shí)處理并 疏通來(lái)往車(chē)輛，及時(shí)對(duì)進(jìn)行路線(xiàn)做出調(diào)整。4. 及時(shí)將隧道內(nèi)部的信息發(fā)送到進(jìn)入隧道前的屏幕上，讓來(lái)往的車(chē)輛第一時(shí)間發(fā)現(xiàn) 隧道的通行狀況（如車(chē)禍導(dǎo)致的堵車(chē)等） 。5. 一旦車(chē)禍發(fā)生嚴(yán)重，導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)生火宅等事故，會(huì)對(duì)隧道進(jìn)行緊急封停，同時(shí)保 證內(nèi)部的排氣工作。四、正文1、項(xiàng)目背景由于隧道結(jié)構(gòu)封閉復(fù)雜，確保隧道內(nèi)部交通安全顯得尤為重要，隧道實(shí)時(shí)交通安全 監(jiān)控系統(tǒng)是確保隧道安全運(yùn)營(yíng)的重要手段。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速

4、發(fā)展，對(duì)智能化管 理的高等級(jí)公路的需求越來(lái)越大。十五、十一五期間，我國(guó)公路系統(tǒng)進(jìn)入大發(fā)展、大跨 越時(shí)期。隧道因其具有改善路網(wǎng)，節(jié)約土地等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為公路建設(shè)的重要組成部分。 但由于隧道具有空間狹窄、結(jié)構(gòu)封閉、視線(xiàn)差等缺陷，一旦發(fā)生事故，救援工作復(fù)雜困 難，而且容易造成嚴(yán)重的交通阻塞，并有可能引發(fā)火災(zāi)，從而引發(fā)災(zāi)難性的后果，因此， 保證隧道行車(chē)安全至關(guān)重要。隧道一般是連接公路、城市道路重要的節(jié)點(diǎn)和組成部分。在干線(xiàn)公路網(wǎng)的建設(shè)中， 它可以克服山脈地形障礙，保證最佳的道路線(xiàn)形，更便利行車(chē)、提高經(jīng)濟(jì)效益。而傳統(tǒng)的 交通安全監(jiān)控主要依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)的人工巡視和遠(yuǎn)程的基于閉路電視系統(tǒng)即電視墻CCTV系統(tǒng)的人工

5、監(jiān)視。這不僅需要大量人力，而且監(jiān)控效果不能得到有效保證。而且隧道內(nèi)部 的事故等監(jiān)控更是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，即便使用視頻監(jiān)控，由于其內(nèi)部的光線(xiàn)與環(huán)境問(wèn)題的干擾， 使人們即便是人工監(jiān)控也無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)出了這個(gè)智能隧道交通安 全監(jiān)控系統(tǒng)，它為提高交通效率，保障隧道交通安全，緩解交通擁擠起著巨大的作用。2、技術(shù)路線(xiàn)如圖所示，在技術(shù)路線(xiàn)上綜合集成物聯(lián)網(wǎng)，軟件工程，計(jì)算機(jī)等技術(shù)，充分利用現(xiàn) 有資源，對(duì)隧道內(nèi)部安全實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)調(diào)查分析調(diào)查資料用例與數(shù)據(jù)資料提出問(wèn)題系統(tǒng)分析與架研究資源:'么系 統(tǒng)監(jiān)控模塊1. 模塊選擇2. 電路設(shè)數(shù)據(jù)處理1. 數(shù)據(jù)接收2. 處理流軟件開(kāi)發(fā)1. 開(kāi)發(fā)平臺(tái)2

6、. 系統(tǒng)流系統(tǒng)研發(fā)1. 硬件系統(tǒng)2. 試驗(yàn)系系統(tǒng)與文獻(xiàn)調(diào)理論基礎(chǔ)及研發(fā)技1. 接口技 術(shù)2. 傳感器1. 數(shù)據(jù)采 集2. 加工處 理1STM322.89C523.結(jié)構(gòu)化設(shè) 計(jì)1. KEIL2. 系統(tǒng)集 成1. 信息檢 測(cè)2. 信息分 析3、課題研究的主要內(nèi)容3.1?系統(tǒng)總體方案本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以STM32 89C52單片機(jī)分別控制中心控制系統(tǒng)和獨(dú)立顯示系統(tǒng)，其操作起來(lái)簡(jiǎn)單易懂、易修改，同時(shí)也考慮操作的簡(jiǎn)單方便性，設(shè)計(jì)出一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用且功能 強(qiáng)大的隧道交通智能監(jiān)控系統(tǒng)。3.2?系統(tǒng)功能介紹1. 車(chē)流量檢測(cè)其主要應(yīng)用光電對(duì)管實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的流動(dòng)的檢測(cè)，其會(huì)根據(jù)不同的距離進(jìn)行不同的檢 測(cè)，當(dāng)車(chē)輛來(lái)往時(shí)，其會(huì)返

7、回脈沖進(jìn)行，通過(guò)捕捉下降沿信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛來(lái)往的檢測(cè)，由 于光電對(duì)管的局限性，其只能檢測(cè)一條線(xiàn)上的來(lái)往，所以其擺放位置會(huì)根據(jù)車(chē)輛的車(chē)型、 大小等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且較為重要的一點(diǎn)則是兩個(gè)光電對(duì)管的間隔距離問(wèn)題，其間隔不能超過(guò)一個(gè)車(chē)位的距離，否則檢測(cè)到的結(jié)果將會(huì)發(fā)生偏差_TL_rL_n_rL_n止常行駛時(shí)，返回島低脈沖一旦發(fā)生爭(zhēng)故，將返回高電平2. 車(chē)禍等信息檢測(cè)當(dāng)車(chē)輛非正常行駛時(shí)，會(huì)發(fā)生滯留在隧道內(nèi)部的情況發(fā)生，這種情況會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi) 部的交通癱瘓，甚至當(dāng)內(nèi)部空氣污染過(guò)于嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)人的人體健康造成威脅，因此，對(duì) 此的檢測(cè)就顯得非常重要，在車(chē)輛滯留時(shí)，光電對(duì)管會(huì)返回低電平信號(hào)，而當(dāng)無(wú)車(chē)輛來(lái) 往時(shí)會(huì)返回

8、高電平信號(hào)，所以當(dāng)其檢測(cè)到低電平信號(hào)達(dá)到一定時(shí)間后即識(shí)別出其為車(chē)禍 滯留，為隧道的正常通行帶來(lái)了困擾與障礙，識(shí)別為車(chē)禍信息。3. 火宅報(bào)警當(dāng)交通事故嚴(yán)重時(shí)，其不免會(huì)發(fā)生火宅等狀況，此時(shí)通過(guò)火焰報(bào)警器將發(fā)生警報(bào)，同 時(shí)在隧道的兩端阻止車(chē)輛的進(jìn)入，其隧道內(nèi)部打開(kāi)排氣風(fēng)扇，將由于火宅而產(chǎn)生的粉塵和 煙氣排除，以免對(duì)人體造成傷害。4. 隧道信息顯示其系統(tǒng)之間采用的是無(wú)線(xiàn)傳輸，將內(nèi)部的檢測(cè)通過(guò)無(wú)線(xiàn)將信息傳遞到隧道兩端的顯 示屏上，及時(shí)通知人們隧道內(nèi)部的行駛狀況，對(duì)其第一時(shí)間進(jìn)行選擇交通狀況良好的道 路上行駛。其顯示分為三種模式，一個(gè)為正常通行，即在車(chē)輛正常來(lái)往行駛時(shí)其會(huì)顯示 正常的相關(guān)信息，其二則是車(chē)禍

9、信息，一旦隧道內(nèi)部發(fā)生車(chē)禍等車(chē)輛滯留信息，其會(huì)顯 示出車(chē)禍，提醒車(chē)輛進(jìn)行繞行，另一個(gè)便是火災(zāi)信息，隧道內(nèi)部一旦發(fā)生火災(zāi)，其優(yōu)先 級(jí)為最高，將向隧道前與隧道后的兩個(gè)控制中心發(fā)送信息緊急停止，讓車(chē)輛不要進(jìn)入到 其中。3.3 硬件設(shè)計(jì)思路1. 電池輸入電路通過(guò)穩(wěn)壓電源將輸入的 7.2V 電壓降到 5V 后供給單片機(jī)和液晶顯示屏供電。2. 控制電路上圖為單片機(jī)的控制芯片電路， L1,L2,L3,L4 分別對(duì)應(yīng)光電對(duì)管的 4 個(gè)信號(hào)線(xiàn)，通 過(guò)光電對(duì)管采集的信息將其返回到單片機(jī)中，進(jìn)行下一步處理，TX和RX為無(wú)線(xiàn)發(fā)送與接收部分，通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去與接收回來(lái)。BEEF和MOTO分別對(duì)應(yīng)著控制蜂 鳴警

10、報(bào)和風(fēng)扇，均可對(duì)其引腳直接拉到高電平即可實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器和風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)操作。 上圖為液晶顯示電路，其供電電壓 VCC需要5V到6V時(shí)才能保證其正常工作顯示。3.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)功能的核心，本系統(tǒng)采用了多個(gè)控制器，每個(gè)控制器實(shí) 現(xiàn)不同的功能，整個(gè)系統(tǒng)在各個(gè)控制器的協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能。系統(tǒng)的所有程序均米用C語(yǔ)言編寫(xiě).系統(tǒng)程序采用模塊編寫(xiě)，各相應(yīng)硬件模塊的主要程序設(shè)計(jì)均以程序流程圖的形式給 出，程序的編寫(xiě)只要對(duì)照程序流程圖編寫(xiě)相應(yīng)的語(yǔ)句即可。4、課題研究的方法與過(guò)程1. 從研究目的和根據(jù)背景選題；2. 經(jīng)查新定題；3. 研究隧道監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)構(gòu)思；4. 找材料，選材料，原

11、則上能代替則代替；5. 制作、實(shí)驗(yàn)；6. 修改再實(shí)驗(yàn)；7. 整理總結(jié)。5、實(shí)物展示6、使用說(shuō)明1、光電對(duì)管位置四個(gè)元件即光電對(duì)管（圖中為側(cè)視圖，即只顯示2個(gè)），只需將其對(duì)準(zhǔn)行車(chē)的期間位 置，就可以對(duì)來(lái)往車(chē)輛進(jìn)行流動(dòng)檢測(cè)，其左右間隔只需對(duì)著車(chē)行駛的位置就可以，而前 后的間隔需要控制在一個(gè)車(chē)身的距離之內(nèi)。2、火源檢測(cè)報(bào)警與風(fēng)扇排氣焰?zhèn)鞲衅魍ㄟ^(guò)對(duì)火源的識(shí)別進(jìn)而判斷是否發(fā)生了火宅，其對(duì)火焰的傳感距離可調(diào)、角度可調(diào)，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)部無(wú)死角檢測(cè)， 保證安全質(zhì)量檢測(cè)的目的，同時(shí)會(huì)打開(kāi)警報(bào)提醒人們，風(fēng)扇此時(shí)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，將煙排出UJJCT UCD OSMSPCM.CLKPCMjOUTPCM.SWCJJOlRESET

12、33VGND1 m 芒 MPI011PIWFC?HW買(mǎi)巧PI01 PIOO 才GHDMa©3、無(wú)線(xiàn)傳輸由于隧道的長(zhǎng)度問(wèn)題影響，如果使用有線(xiàn) 傳輸，會(huì)使其造價(jià)非常大，而且其操作修整極 其繁瑣，故此應(yīng)用無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)的發(fā) 射接收處理數(shù)據(jù)，可有效將數(shù)據(jù)發(fā)送到隧道兩 端的無(wú)線(xiàn)接收端，實(shí)現(xiàn)有效的信息傳輸。4、液晶顯示信息采集信息對(duì)于智能交通是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是將信息傳遞出去，將有效的信息及時(shí)告訴行車(chē)司機(jī)，液晶顯示部分可有效 把信息顯示在屏幕上，其屏幕通過(guò) LED 顯示，不用擔(dān)心在天氣較差的情況下看 不到。圖為無(wú)線(xiàn)接收部分，使用一對(duì)即可 完成主端和從端的收、發(fā)通信操作。5、控制電路與獨(dú)

13、立電源每一個(gè)部分的電路均采用獨(dú)立電源供電，同時(shí)會(huì)有電源電量采集，當(dāng)電量降到一定電 量下會(huì)提醒工作人員進(jìn)行更換電池、充電等。如圖所示為其控制電路與穩(wěn)壓電源部分，通 過(guò)可充電的鋰電池直接輸出到降壓芯片，穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的5V電壓，后供給單片機(jī)、光電對(duì)管、OLEDft晶顯示屏等，控制電路采用 STM32單片機(jī)對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制，同時(shí) 控制著數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)等等。6、注意事項(xiàng)(1) 光電對(duì)管的距離需要根據(jù)不同的隧道進(jìn)行不同調(diào)整，并不是所有的隧道規(guī)格都 一樣。(2) 使用時(shí)的環(huán)境溫度在-40 C+120 C之間。(3) 充電電池要保證至少6V的工作電壓，穩(wěn)壓模塊會(huì)有1V左右壓降，若低于5V可 能會(huì)導(dǎo)致其

14、不能正常工作。五、相關(guān)程序#include "nokia_5110.h"#include "bmp_pixel.h"LCD_clear();SCON=0x50; /PCON=0x00;/TMOD=0x20;/EA=1;ES = 1;/TL1=0xfd;TH1=0xfd; / TR1=1;SBUF=0;#definedelay_time 25767#define uchar unsigned char#define uint unsigned intint flag;uchar buf;int i=1;int pre=0;int flag;/*/OLED5

15、11接收串口中斷數(shù)據(jù)顯示 */ void main(void)LCD_init(); / 初始化液晶設(shè)定串口工作方式波特率不倍增定時(shí)器 1 工作于 8 位自動(dòng)重載模式 , 用于產(chǎn)生波特率允許串口中斷波特率 9600LCD_write_chinese_string(8,1,12,5,12,2);LCD_write_chinese_string(12,4,12,4,8,5);while(1)if(pre!=i)LCD_clear();if(i!=3)&&(pre=3)LCD_clear();flag=0;if(i=1)&&(flag=0)LCD_write_chin

16、ese_string(8,1,12,5,12,2);/LCD_write_chinese_string(12,4,12,4,0,5); / if(i=3)if(pre!=3)LCD_clear(); flag=1;LCD_write_chinese_string(12,1,12,4,17,5);LCD_write_chinese_string(12,4,12,4,21,5);if(i=2)&&(flag=0)LCD_write_chinese_string(8,1,12,5,12,2);LCD_write_chinese_string(12,4,12 ,4,8,5);/zhen

17、gchang pre=i; if(i!=3)flag=0;void serial() interrupt 4關(guān)閉串行中斷清除串行接受標(biāo)志位 從串口緩沖區(qū)取得數(shù)據(jù)break;ES = 0;/RI = 0;/buf = SBUF; / switch(buf) case '1': i=1;case '2':i=2; break;case '3': i=3; break;ES = 1; / 允許串口中斷#include "stm32f10x.h"#include "led.h"#include "Time

18、_test.h"#include "usart1.h"volatile u32 time,time1,time_,time_1; / ms 計(jì)時(shí)變量volatile u32 tim,tim1,tim_,tim_1; / ms 計(jì)時(shí)變量 int t1,t2;int fire1,fire2;int data4;/* 函數(shù)名： main* 描述 ：主函數(shù)* 輸入 ：無(wú)* 輸出 ：無(wú)*/int main(void)/* 配置系統(tǒng)時(shí)鐘為 72M */int i;SystemInit();/* led 端口配置 */LED_GPIO_Config();/* TIM2 定時(shí)配置

19、 */TIM2_NVIC_Configuration();TIM2_Configuration();USART1_Config();USART2_Config();/* TIM2 開(kāi)始計(jì)時(shí) */START_TIME;/USART1_printf(USART1, "1");/ 車(chē)禍/2 正常USART_SendData(USART1, '2');while(1)int select;int flag;data0=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_6); data1=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5);data2=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_7); data3=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_8); fire1=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_14); fire2=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_15); if(fire1=0|fire2=0)flag=1;GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);GPIO_SetBits(GPIOA