公路隧道口冰雪检测与报警装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种公路隧道口冰雪检测与报警装置，它包括第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点、ZigBee协调器、语音报警器；第一ZigBee检测节点安装在进隧道口左边路缘石下方，第二ZigBee检测节点安装在进隧道口的纵向中心线上，第三ZigBee检测节点安装在进隧道口右边路缘石下方；第四ZigBee检测节点安装在出隧道口右边路缘石下方，第五ZigBee检测节点安装在出隧道口的纵向中心线上，第六ZigBee检测节点安装在出隧道口左边路缘石下方；ZigBee协调器和语音报警器安装在汽车驾驶内仪表板上的杂物箱内，本发明专利技术能使司机在进/出隧道口之前就知道隧道口结冰情况，有效的提高了防范措施，降低交通安全事故。

Ice and snow detection and alarm device for highway tunnel mouth

The invention discloses a highway tunnel with the alarm and detection device, which comprises a first ZigBee detection node, second ZigBee, third ZigBee detection node detection nodes, fourth nodes, fifth ZigBee detection ZigBee detection node, sixth ZigBee node, ZigBee coordinator, voice alarm; the first ZigBee detection node installed in the tunnel on the left curb below second ZigBee detection node installed in the tunnel longitudinal center line, third ZigBee detection node installed in the tunnel on the right curb below; fourth ZigBee detection node installed in the tunnel on the right edge of the road stone below fifth ZigBee detection node installed in the tunnel's longitudinal center line. Sixth ZigBee detection node installed in the tunnel on the left edge of the road stone below; the ZigBee coordinator and voice alarm system installed in the car driving in In the glove box on the dashboard, the invention can make the driver know the icing condition of the tunnel entrance before entering or leaving the tunnel mouth, and effectively improve the preventive measures and reduce traffic safety accidents.

【技术实现步骤摘要】
公路隧道口冰雪检测与报警装置
本专利技术涉及自动检测报警设备，尤其是涉及一种公路隧道口冰雪检测与报警装置。
技术介绍
公路隧道口结冰给交通带来了极大的安全隐患，造成不必要的经济损失和人员伤亡。我国是个多山的国家，许多公路都存在有隧道，而隧道口因为与大地热量相连，其温度冬暖夏凉，当外界的冷空气与洞口的热空气对流时，热空气会凝结成水，在寒冷的天气情况下容易结冰；其次，由于我国近几年气候多变，即使是相隔一座山，山的两边的天气也有所差异，即：在同一座山的一个公路隧道，隧道的入口路况很好，但是在隧道的出口处早已结冰。当司机在未知隧道口已结冰的情况下将车辆驶入隧道和驶出隧道时，极易造成建通事故。现有技术中，司机在进出隧道口时都会采取减速的方式进出隧道口，以预防交通安全事故的发生，但是一些司机麻痹大意，即使减速也仍然以很高的速度通过隧道，而且司机很难发现隧道口已经结冰，当发现隧道口已经结冰时，为时已晚，再加上隧道口的黑洞效应，更容易造成车辆追尾、侧翻等交通事故。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种公路隧道口冰雪检测与报警装置，采用电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器复合而成的冰雪传感器来检测隧道口结冰情况；采用ZigBee无线通信将隧道口结冰信息发送给即将驶入隧道和驶出隧道的司机；当隧道口存在冰雪时，语音报警器能实时为司机提供隧道口结冰的信息。能让司机在进入隧道和出隧道之前就知道隧道口结冰情况，让司机提前做好防范措施，安全通过隧道口，降低交通安全事故。本专利技术的目的是这样实现的：一种公路隧道口冰雪检测与报警装置，特征是：包括第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点、ZigBee协调器、语音报警器；第一ZigBee检测节点安装在进隧道口左边路缘石下方，第二ZigBee检测节点安装在进隧道口的纵向中心线上，第三ZigBee检测节点安装在进隧道口右边路缘石下方，第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道入口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器；第四ZigBee检测节点安装在出隧道口右边路缘石下方，第五ZigBee检测节点安装在出隧道口的纵向中心线上，第六ZigBee检测节点安装在出隧道口左边路缘石下方，第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道出口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器；ZigBee协调器和语音报警器安装在汽车驾驶内仪表板上的杂物箱内，ZigBee协调器用于接收ZigBee检测节点发送来的数据，只要六个ZigBee检测节点中的任何一个ZigBee检测节点检测到隧道口结冰，语音报警器即为司机提供隧道口结冰的信息（前方XX米隧道口已结冰，请减速慢行）。ZigBee检测节点由冰雪传感器、控制电路板、ZigBee网络终端节点组成，冰雪传感器检测隧道出入口是否存在冰雪；控制电路板采用单片机（AT89C51）作为主控芯片，用于处理冰雪传感器检测到的数据，将数据发送给ZigBee网络终端节点，再由ZigBee网络终端节点将单片机传送过来的数据发送给ZigBee协调器。冰雪传感器由电容式结冰传感器、金属防护网、温度传感器、塑料盒、光缆线、湿度传感器组成，电容式结冰传感器由第一不锈钢圆角矩形金属环、第二不锈钢圆角矩形金属环、第三不锈钢圆角矩形金属环、第四不锈钢圆角矩形金属环、第五不锈钢圆角矩形金属环、文氏桥振荡电路板组成，其中第一不锈钢圆角矩形金属环、第三不锈钢圆角矩形金属环、第五不锈钢圆角矩形金属环构成电容式结冰传感器的检测部位的正极，第二不锈钢圆角矩形金属环和第四不锈钢圆角矩形金属环构成电容式结冰传感器的检测部位的负极，由于空气、蒸馏水、冰、雪的相对介电常数不同（空气：1.0006，蒸馏水：81，冰：3-4，雪：1-2），根据电容式结冰传感器的检测部位的正负极之间落入的物质的电介质不同，来判断电容式结冰传感器是否检测到了冰雪，通过文氏桥振荡电路板上的电路自激振荡产生正弦波输出电压，来计算电容式结冰传感器的电容值，以确定是否检测到冰雪；金属防护网覆盖在塑料盒上，用以防止其他杂物落入电容式结冰传感器的电极之间；温度传感器采用电阻温度检测器，用于检测隧道出入口的温度并判断是否达到结冰的温度，湿度传感器采用电容式湿度传感器，用于检测隧道出入口的湿度，并判断结冰的外界湿度条件；光缆线用来将电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器采集到的信息传输给控制电路板；将电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器装入塑料盒里，且检测面与塑料盒顶部平齐；只有当电容式结冰传感器检测到了冰雪、温度传感器检测到的隧道出入口的温度达到结冰的临界状态、湿度传感器检测到的隧道出入口的湿度达到预设值时，单片机才判断隧道出入口结冰。本专利技术由包括第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点、ZigBee协调器、语音报警器组成。ZigBee检测节点将隧道口结冰情况发送给即将驶入隧道和驶出隧道的司机；当隧道口存在冰雪时，语音报警器能实时为司机提供隧道口结冰的信息。能让司机在进入隧道和出隧道之前就知道隧道口结冰情况，让司机提前做好防范措施，安全通过隧道口，降低交通安全事故。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的检测节点结构示意图；图3为本专利技术的冰雪传感器的结构示意图；图4为本专利技术的电容式结冰传感器的结构示意图；图5为本专利技术的电容式结冰传感器的文氏桥振荡电路图；图6为本专利技术的电容式结冰传感器的放大、滤波电路图；图7为本专利技术的冰雪传感器的温度传感器的放大电路图；图8为本专利技术的冰雪传感器的湿度传感器的放大电路图；图9为本专利技术的冰雪传感器的模数转换、数据处理电路图。具体实施方式下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。一种公路隧道口冰雪检测与报警装置，包括第一ZigBee检测节点1、第二ZigBee检测节点2、第三ZigBee检测节点3、第四ZigBee检测节点4、第五ZigBee检测节点5、第六ZigBee检测节点6、ZigBee协调器7、语音报警器8；第一ZigBee检测节点1安装在进隧道口左边路缘石下方，第二ZigBee检测节点2安装在进隧道口的纵向中心线上，第三ZigBee检测节点3安装在进隧道口右边路缘石下方，第一ZigBee检测节点1、第二ZigBee检测节点2、第三ZigBee检测节点3的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道入口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器7；第四ZigBee检测节点4安装在出隧道口右边路缘石下方，第五ZigBee检测节点5安装在出隧道口的纵向中心线上，第六ZigBee检测节点6安装在出隧道口左边路缘石下方，第四ZigBee检测节点4、第五ZigBee检测节点5、第六ZigBee检测节点6的检测面与路面平齐，且在隧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路隧道口冰雪检测与报警装置，特征是：包括第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点、ZigBee协调器、语音报警器；第一ZigBee检测节点安装在进隧道口左边路缘石下方，第二ZigBee检测节点安装在进隧道口的纵向中心线上，第三ZigBee检测节点安装在进隧道口右边路缘石下方，第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道入口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器；第四ZigBee检测节点安装在出隧道口右边路缘石下方，第五ZigBee检测节点安装在出隧道口的纵向中心线上，第六ZigBee检测节点安装在出隧道口左边路缘石下方，第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道出口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器；ZigBee协调器和语音报警器安装在汽车驾驶内仪表板上的杂物箱内，ZigBee协调器用于接收ZigBee检测节点发送来的数据，只要六个ZigBee检测节点中的任何一个ZigBee检测节点检测到隧道口结冰，语音报警器8即为司机提供隧道口结冰的信息（前方XX米隧道口已结冰，请减速慢行）。...

【技术特征摘要】
1.一种公路隧道口冰雪检测与报警装置，特征是：包括第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点、ZigBee协调器、语音报警器；第一ZigBee检测节点安装在进隧道口左边路缘石下方，第二ZigBee检测节点安装在进隧道口的纵向中心线上，第三ZigBee检测节点安装在进隧道口右边路缘石下方，第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道入口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器；第四ZigBee检测节点安装在出隧道口右边路缘石下方，第五ZigBee检测节点安装在出隧道口的纵向中心线上，第六ZigBee检测节点安装在出隧道口左边路缘石下方，第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点的检测面与路面平齐，且在隧道口的横向上水平放置，用于检测隧道出口的路面结冰情况，并将检测到的结冰信息发送给ZigBee协调器；ZigBee协调器和语音报警器安装在汽车驾驶内仪表板上的杂物箱内，ZigBee协调器用于接收ZigBee检测节点发送来的数据，只要六个ZigBee检测节点中的任何一个ZigBee检测节点检测到隧道口结冰，语音报警器8即为司机提供隧道口结冰的信息（前方XX米隧道口已结冰，请减速慢行）。2.根据权利要求1所述的公路隧道口冰雪检测与报警装置,其特征在于：ZigBee检测节点由冰雪传感器、控制电路板、ZigBee网络终端节点组成，冰雪传感器检测隧道出入口是否存在冰雪；控制电路板用于处理冰雪传感器检测到的数据，将数据发送给ZigBee网络终端节点，再由ZigBee网络终端节点将控制电路板传送过来的数据发送给ZigBee协调器，其中：冰雪传感器由电容式结冰传感器、金属防护网、温度传感器、塑料盒、光缆线、湿度传感器组成，电容式结冰传感器由第一不锈钢圆角矩形金属环、第二不锈钢圆角矩形金属环、第三不锈钢圆角矩形金属环、第四不锈钢圆角矩形金属环、第五不锈钢圆角矩形金属环、文氏桥振荡电路板组成，其中第一不锈钢圆角矩形金属环、第三不锈钢圆角矩形金属环、第五不锈钢圆角矩形金属环构成电容式结冰传感器的检测部位的正极，第二不锈钢圆角矩形金属环和第四不锈钢圆角矩形金属环构成电容式结冰传感器的检测部位的负极，由于空气、蒸馏水、冰、雪的相对介电常数不同（空气：1.0006，蒸馏水：81，冰：3-4，雪：1-2），根据电容式结冰传感器的检测部位的正负极之间落入的物质的电介质不同，来判断电容式结冰传感器是否检测到了冰雪，通过文氏桥振荡电路板上的文氏桥振荡电路自激振荡产生正弦波输出电压，来计算电容式结冰传感器的电容值，以确定是否检测到冰雪；金属防护网覆盖在塑料盒上，用以防止其他杂物落入电容式结冰传感器的电极之间；温度传感器采用电阻温度检测器，用于检测隧道出入口的温度并判断是否达到结冰的温度，湿度传感器采用电容式湿度传感器，用于检测隧道出入口的湿度，并判断结冰的外界湿度条件；光缆线用来将电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器采集到的信息传输给控制电路板；将电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器装入塑料盒里，且检测面与塑料盒顶部平齐；只有当电容式结冰传感器检测到了冰雪、温度传感器检测到的隧道出入口的温度达到结冰的临界状态、湿度传感器检测到的隧道出入口的湿度达到预设值时，单片机才判断隧道出入口结冰。3.文氏桥振荡电路板上设有双运算放大器U1（LM358）、第一二极管D1、第二二极管D2、第一可变电阻Rw1、第1-5电阻：R1-R5，第1-4电容：C1-C4，电容式结冰传感器CX组成，第一可变电阻Rw1与第一电阻R1串联后串联在双运算放大器U1的反向输入端2脚与5V稳压电源的GND之间，第五电阻R5串联在双运算放大器U1的正电源端8和5V稳压电源的VCC之间，第一二极管D1与第二二极管D2反向并联后与第二电阻R2串联后再串联在双运算放大器U1的信号输出端1脚和反相输入端2脚之间，第一电容C1与第四电阻R4串联后串联在双运算放大器U1的信号输出端1脚和同相输入端3脚之间，第三电阻C3与电容式结冰传感器CX并联后再串联在双运算放大器U1的同相输入端3脚和5V稳压电源的GND之间，双运算放大器U1的负电源端4与5V稳压电源的GND相连，第二电容C2与第三电容C3、第四电容C4并联后再串联在5V稳压电源的VCC和GND之间；控制电路板上设有第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、滤波电路、A/D转换电路、数据处理电路，第一放大电路对电容式结冰传感器发送来的信号进行放大再传输给滤波电路，滤波电路将第一放大电路发送过来的电信号进行滤波处理，滤去杂波后将电信号送到A/D转换电路进行模数转换；第二放大电路对温度传感器11采集到的信号进行放大处理后送到A/D转换电路进行模数转换；第三放大电路对湿度传感器14采集到的信号进行放大处理后送到A/D转换电路进行模数转换；经A/D转换电路进行模数转换后的数字信号送到数据处理电路进行数据处理，数据处理电路处理好数据后通过ZigBee网络终端节点将数据发送给ZigBee协调器。4.第一放大电路和滤波电路由第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云，张靖，胡超，
申请(专利权)人：华东交通大学，杨云，
类型：发明
国别省市：江西,36