高速公路预警管理系统关键技术研究

摘 要：改革开放以来，我国国民经济发展迅速，人民生活水平不断提高。车辆成为人们使用最多的交通工具，而高速公路的发展，更是促进了人们对车辆的需求。车辆的增多也使得现在的交通安全状况变得日益严重，而追求高速行驶的高速公路的安全事故更是频繁发生。为了能够保证高速公路的安全驾驶，让驾驶者能控时刻注意到所处环境从而合理的控制自己的车速，高速公路预警系统显得尤为重要。为了让让行驶者更好的保护好自身安全，本文开发出简单有效的高速公路预警系统，仅供参考。

关键词：高速公路；预警管理系统；关键技术

1.引言

高速公路事故的程度逐年增加。经过严格的统计每11人死于交通事故，其中就会有1人死于高速公路，高速公路事故的伤亡人数占道路交通事故的比例逐年上升。因此开发一套高速公路预警管理系统就显得非常重要。本项目采用了STM32F103C4单片机作为核心控制器；采用DS18B20作为实时温度检测器；采用HR202作为实时湿度检测器；采用LDM301高速公路激光测速传感器检测实时车速；以及其他的一些专用传感器来实现对实时天气情况进行监测，最终实现了对温度，湿度，车速以及部分天气状况的检测；并通过设定适当的车速值，通过报警灯来提醒行驶者将车速保持在一个安全的车速范围内。经过了设计调试，初步实现了所预想的功能。

2.高速公路预警管理系统开发关键技术

（1）高速公路预警管理系统开发技术要求

一是在信号预警方面，采集当前高速公路上的温度，湿度，降雨量，能见度和车速，显示并存储检测到的数据。

二是在控制方面，能够通过单STM单片机进行检测并控制，通过STM单片机将所采集的数据进行处理，将转换后所得到车速与预先设定车速最高值进行比较，从而使单片机发出相应的指令。

三是在显示方面，能够通过LCD液晶显示屏看到，湿度，温度，降雨情况，能见度，车速以及当前设定速度最高值。能够通过按键控制来改变需要设定的速度最高值。例如，此时设定的速度上限100，若此时检测到的车速为101，则指示灯亮；若此时检测到的车速在限值之内，指示灯无反应。

四是预警系统的操作要尽可能的简单且易于使用。在开始系统设计之前，首先要充分考虑的是使用者素质能力，操作要做简单易懂。让大多数使用者能够快速学会并操作，也就是说本预警系统设计要容易让人所接受和使用。

五是成本要尽可能控制降低，在满足所需检测的要求基础上，要尽可能的降低成本，并且降低维护所需的费用。

六是测量的精确度要足够高。达到精确的测量是预警设计系统的重中之重，为了很好的提高测量的精确度，要在考虑好所选用的元器件的精确度和实际所需要的精准度。元器件所适用的场合也要考虑在内，所用的元器件一定要适合所应用的工作场所的各种环境。

（2）高速公路预警管理系统开发技术原理

根据所需要完成的功能完成硬件电路的设计，以STM32F103C4单片机为主要的控制空心、DS18B20、HR202等芯片共同来组成高速公路预警管理系统的硬件电路。根據硬件电路的设计完成相应的软件程序，最终基本完成所设想的技术。本预警系统设计所采用的设计思路是模块化设计思路，设计的整体设计方案，设计大致可以分成三个部分，第一部分为湿度，温度，车速，降雨量以及能见度的检测模块；第二部分为按键模块，即对车速最大值的调节；第三部分显示和报警模块来组成。从而能够实现对环境的温度，湿度的检测；天气状况的降雨量，能见度的检测；车辆速度的检测和报警。在论文中主要完成以下几点路线：

一是对高速公路上的的温度、湿度进行检测：通过单片机的控制，让温度传感器与湿度传感器对于所处环境中的温度、湿度进行检测，并在显示屏上进行显示，让高速公路上的行驶者们能够直观的看到他们现在所在环境的温度与湿度，为他们能够安全高效的驾驶车辆做好准备。温度和湿度的过高过低都会导致人的生理上以及车辆自身的一些反应与问题，当在高速公路上行驶的时候要做到对车外温度与湿度做好一个把控。

二是对高速公路上的降雨量和能见度进行检测：在单片机的控制下，通过雨滴传感器和能见度传感器对于目前高速公路上的天气状况做到一个预警，并在显示屏上进行显示，让行驶者能够方便的解到目前的天气状况，做到对车辆安全行驶的准备，对于恶劣天气提起自身注意力从而更安全的驾驶车辆。

三是对高速公路上的车辆车速与风速进行预警：车速作为在高速公路上最需要被预警的量，论文在STM单片机的控制下，车速传感器与风速传感器将对目前的车速与风速进行检测并在显示屏上显示。现在的车辆密封性，重量越来越大，行驶者在长时间的高速公路驾驶过程中往往会对目前自己的车速做不好把控，容易开着开着就忘记速度。

四是通过不同环境与天状况下的车速限值保证安全驾驶：通过对高速公路上的温度、湿度、降雨情况、能见度情况、风速和正在行驶车辆车速的预警。高速公路的管理人员可以对应着不同的天气情况与实时的路况对于车辆的车速做到限速。当行驶中的车辆的车速超过管理者所设定的合理车速值，报警灯将会常亮，对行驶者做到一个很好的提醒作用，促使驾驶者对车辆车速进行降速，最终对高速公路上的安全驾驶做到一个很好的保障措施。

（3）高速公路预警管理系统开发功能模块

主要开发一款应用于高速公路上的基于STM单片机的高速公路预警管理系统，论文能够实现对环境与天气状况的监测，包括对环境的温度、湿度以及天气状况中的雨天、雾天的检测同时对于车速进行预警并报警。主要由三个模块所组成，包括温度、湿度检测模块，控制模块，降雨量和能见度检测模块以及显示报警模块。具体可分为：

温度湿度检测模块：根据高速公路上的周边环境来选择合适的传感器芯片，包括温度传感器，湿度传感器。能够检测到当前的温度值，湿度值；降雨量检测模块：根据高速公路所处于地理位置的天气状况来选择合适的传感器芯片，包括雨滴传感器。能够检测到降雨量；能见度检测模块：根据高速公路所处于地理位置的天气状况来选择合适的传感器芯片，包括雾天。能够检测到能见度；控制模块：由单片机和按键组成，单片机根据程序的设定从而进行对应的控制，通过按键控制来调节所设置的最高速度值，即通过按键控制所显示的内容，以及通过按键来调节速度的限值；显示报警模块：显示出当前环境内所测量的温度，湿度的实时值以及多检测的雨量和能见度和车速，并且显示出当前所设定的速度值。当车速当前值超出了所设定的限值，报警模块做出相应的动作即报警指示灯亮。同时还能够在LCD液晶显示屏上显示出当前的速度值。

参考文献：

[1]周余明等.高速公路养护管理[M]，人民交通出版社，2001. 5

[2]庄才庆.国内外高速公路的养护管理情况[J]，新疆交通科技，1998 （5）

[3]宁夏自治区交通厅，宁夏回族自治区高速公路网交通工程总体规划[M] ，2001 .1

作者简介：

聂头龙，男，汉族，江西省南昌市人，学历本科，职称，工程师，研究方向：水运工程建设.