重雾霾天气条件下道路信号交叉口安全预警装置设计

丁路炎

摘 要：通过PM2.5传感器GP2Y1010AU0F、温湿度传感器DHT11以及红外光栅传感器DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;并以嵌入式智能硬件Arduino为核心控制单元，将智能温湿度数据、PM2.5数据以及行人过街信息进行实时采集，开发一种具有环境数据检测与行人预警功能的智能交通信号灯。

关键词：PM2.5传感器;温湿度传感器;单片机;行人预警;智能信号灯

中图分类号：TP391.41;U491.54文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.06.032

0 引言

我国是一个人口大国，道路交通设施以及管理设施虽然有了很大的改进[1、2]，但是大多数城市的交通系统不够完善，更不先进，尽管建立了交通控制中心，只是起到了监视的作用，没有起到管理控制的效果[3]。

无论是雾还是霾都会对道路交通造成严重阻碍[4]。本文通过PM2.5传感器GP2Y1010AU0F、温湿度传感器DHT11以及红外光栅传感器DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;并以嵌入式智能硬件Arduino为核心控制单元，将智能温湿度数据、PM2.5数据以及行人过街信息进行实时采集，通过单片机软件编程开发一种具有环境数据检测与行人预警功能的智能交通信号灯。

1 系统框架设计

环境数据检测与行人预警交通信号灯系统框架如图所示。该系统由红色信号灯、黄色信号灯、绿色信号灯、报警指示灯、单片机、PM2.5传感器、温湿度传感器、红外光栅传感器、显示屏组成。其中单片机型号为ATmega328;PM2.5传感器的型号为GP2Y1010AU0F;温湿度传感器的型号为DHT11;红外光栅传感器的型号为DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;显示屏的型号为LCD2004。

2 系统工作流程

环境数据检测与行人预警交通信号灯，按照下述步骤进行：

（1）进行初始参数设置，包括每个相位的红黄绿灯的周期时长。

（2）将PM2.5传感器的数据输出端与单片机的串口读取端相连，实时检测信号灯周围空气中PM2.5含量。

（3）将温湿度传感器的数据输出端与单片机的数字量读取端相连，实时检测信号灯周围空气中温湿度数据。

（4）通过单片机外围电路中的模拟/数字转换器将红外光栅传感器输出端输出的模拟信号转换为数字信号[5]，再将模拟/数字转换器的数字量输出端与单片机的数字量输入端相连，通过单片机实时监测红外光栅传感器的状态信息，检测是否有行人通过[6]。

（5）通过单片机中的定时器进行计时，根据各相位中红黄绿灯的周期时长控制红色信号灯LED1、黄色信号灯LED2、绿色信号灯LED3的亮灭。

（6）显示屏与单片机的数字量输入端连接，顯示当前信号灯剩余时间、PM2.5含量以及温湿度数据。

（7）判断当前被点亮的信号灯的颜色状态，若红色信号灯或黄色信号灯被点亮，则报警指示灯LED4一直处于关闭状态，若绿色信号灯被点亮，则系统根据步骤四判断是否有行人通过，若无行人通过，则报警指示灯LED4处于关闭状态;若有行人通过，则报警指示灯LED4发出报警信号。

3 结论

本文通过PM2.5传感器GP2Y1010AU0F、温湿度传感器DHT11以及红外光栅传感器DQY-4004-NB-NK-PB-PK-J;并以嵌入式智能硬件Arduino为核心控制单元，将智能温湿度数据、PM2.5数据以及行人过街信息进行实时采集，通过单片机软件编程开发一种具有环境数据检测与行人安全预警功能的智能交通信号灯。可实现对信号灯周围空气中的温湿度数据以及PM2.5值进行实时检测，为环保局等有关部门以及相关领域的科研人员提供大数据进行相关的科学研究，并在雾霾天等能见度较差的天气下，当信号灯处于绿灯相位并通过光栅传感器检测出来人行通道有行人通过时，系统可通过信号灯上的报警指示灯为对应车道的司机提出预警。

参考文献：

[1] 陈红，胡恩才，白静静.交叉路口信号灯智能管理系统设计[J].机械与电子，2019，37（11）：63-66.

[2] 程小丹.基于Veins平台的城市路口交通信号灯智能控制技术优化研究[J].机械设计与制造工程，2019，48（11）：32-35.

[3] 缪茸.交通信号灯智能控制系统的研究[J].科学技术创新，2019（32）：77-78.

[4] 古丽米拉·买买提.论电子信息技术在智能交通信号灯控制中的应用[J].数字通信世界，2019（11）：205.

[5] 李洪涛，巴兴强.基于嵌入式系统的汽车制动参数采集与监测系统[J].科学技术与工程，2019，19（32）：254-260.

[6] 巴兴强，李洪涛，逯兆友.基于红外测距传感器的公交客流量统计装置[J].现代电子技术，2019，42（17）：129-132.