防雾诱导智能系统

.1 系统研发背景
弯道、长坡、隧道进出口等险危路段在雾雨雪等恶劣天气情况下极易发生严重交通事故。研究表明，无论什么气候与路段条件，zui核心的事故原因在于驾驶人员不能提前了解路段信息，意识疏忽，驾驶行为不当（如行驶速度过快）。以往危险路段的交通事故防范主要依靠反光型路标、诱导标志和警示牌等静态设施，效果有限。
针对雾、雨、雪等低能见度天气对车辆通行造成的影响，雾区安全行车，防雾诱导智能系统保证行车安全。本公司提出了“预防为主、防护结合、主动引导、被动防护”的*安全理念，并研发出“雾区智能诱导防撞系统”，弥补了传统安全引导系统的不足，能够满足大雾等恶劣天气条件下对车辆行驶速度限制和安全间距限制两方面的需求，降低雾天等低能见度天气对车辆通行的影响，提高道路行车安全。
1.2 高速雾区安全行车风险
1.2.1 雾区内容易造成车辆追尾
   雾区中能见度低，驾驶员看不清前方和周围的情况，对车辆间距的判断和控制都不容易掌握，而且许多驾驶员已经养成在高速公路上超速行驶的习惯，仅仅依靠驾驶员的视觉和直觉，无法较好保证行车安全。如果能够对路面车辆状况进行自动检测，使得前方车距过近时能够及时警告后车，督促司机减速，尽可能避免车辆追尾事件。
1.2.2 雾区内容车辆不容易辨认道路轮廓
从道路角度分析，大雾天气能见度低，车道线模糊，驾驶人员无法看清前方道路轮廓，标线以及各种交通标志标识，容易驶出道路边界，特别是在弯路分道口路段。
1.2.3 雾区内容易发生连续追尾的二次事故
    雾区中一旦发生交通事故，停驶在道路中间的出事车辆本身有成为危险的障碍物，如果不能及时预警后车车辆，极易造成二车追尾事故，所以经常会遇到雾区连续追尾事件。
1.3
高速公路雾区智能诱导防撞系统是一种智能型全天候无人值守系统，该系统整合了气象监测、智能灯标、声光报警、交通信息显示屏等设备，常应用于险危路段（特别是雾区），能有效地解决险危道路交通安全问题。

图2.1 系统拓扑图
该系统具有太阳能和电网电缆两种供电方式，满足节能需求；无线传输免布线，方便安装调试；系统扩展性好，通用协议接口方便与其他系统兼容联动。 
二、    系统功能简介
2.1高速雾区行车诱导智能灯标系统
根据《中华人民共和国交通运输行业标准》颁布《雾天公路行车安全诱导装置》相关规定和内容，通过安装在道路两侧的智能灯标，利用灯标发出的红、黄光语信号帮助驾驶人员判断前方道路状况（路宽、线性、边界位置等）和前方车辆状况（车速、车距、数量等），警示诱导车辆安全行驶，从而有效避免危险路段车辆追尾事故、二次事故、特别是雾区的连环撞车等恶性事故的发生。
根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》及相关标准内容，雾区智能诱导系统主要功能有道路轮廓强化、行车主动诱导、防追尾警示，系统根据现场的能见度情况，根据预先设置的阈值，自动切换工作模式，以便在不同能见度天气下引导车辆安全行驶。
智能灯标行车诱导系统响应分为4级。
 
图3.1 诱导系统分级策略
*级：待机状态。在能见度大于500m时，关闭诱导灯，设备处于低功耗模式。
第二级：道路轮廓强化模式功能。在能见度大于400小于500米时，系统进入道路轮廓强化模式。
第三级：行车主动诱导模式功能。在能见度大于300米小于400米时，系统进入行车主动诱导模式。
第四级：防止追尾警示模式功能。在能见度小于200米时，系统进入防止追尾警示模式，通过使用不同颜色的灯光警示后车前方有车辆行驶，从而保持车距，小心驾驶。
2.1.1 道路轮廓强化模式
当能见度较低（达到设计的阈值）或者亮度较低（夜间）时，位于道路两侧的灯光引导系统处于工作状态，点亮黄色引导灯，关闭红色引导灯，从而在低能见度区朦胧的环境里以高反差的方式实现道路线形引导。该引导系统无论白天还是夜晚均可提供长距离、高精度、高清晰的线形引导，从而保证车辆在雾天拥有一个比较安全的运行环境。
 
图3.2 引导功能示意图
2.1.2 行车主动诱导模式
当能见度情况进一步恶化（达到设计的阈值）时，黄色诱导灯能够按照预先设定的特定频率进行同步闪烁，红色警示灯一直处于关闭状态，从而利用闪烁的动态灯光提醒驾驶员注意路况信息，小心驾驶。
2.3.3 高速雾区诱导防追尾警示模式
当能见度情况很差（达到设计的阈值）时，启动防追尾警示模式。有车辆通过诱导装置时，可触发上游一定组的诱导装置红色警示灯点亮，形成红色尾迹提示后车前方有车辆行驶并保持安全车距，此时其他诱导装置的黄色诱导灯可以同步闪烁，当车辆向前行驶经过下一组诱导装置时，红色尾迹会与车辆动态同步前移。
工况1 ：单车辆通行
只有一辆车辆通行，引导灯显示警示灯标示汽车尾迹（警示灯范围为非安全距离，警示灯范围外黄色灯光区域为安全距离），如图3.3所示。
   
图3.3 车距控制示意图1
工况2：多车辆通行
当道路有多车辆通行时，车辆可根据前方引导灯情况判断前方是否有车辆通行，后车只需要保持行驶在安全区域（黄色引导灯区域内），避免驶入警示灯区域即可保证与前车距离，从而降低追尾的风险。如图3.4所示。
 
图3.4 车距控制示意图2
2.1.4 联机控制
智能灯标系统具有自适应组网功能，外场设备无需连线即可自动实现组网；智能灯标系统可通过能见度监测系统实现自动控制，也可通过链路与上位控制系统组网实现远程控制。
2.1.5 亮度控制及闪烁频率控制
可根据环境及使用要求，预先调节诱导灯发光亮度，调节范围是500cd/㎡~7000cd/㎡。
黄色诱导灯的闪射频率可在30次/分钟、60次/分钟、120次/分钟进行调整。
2.2 车辆检测系统
   通过安装于道路两侧智能雾灯车辆检测器，对是否有车辆通过进行检测，按照设计间距每隔一定间距布置一个点，间距可以根据现场实际工程情况调整；可通过主动红外入侵探测器进行探测，对经过车辆进行检测，触发，适用于雾霾、雾区、夜间、雨天、雪天等能见度低的环境下车辆探测，同事也选用微波雷达检测。
3.1 雾区诱导行车主要技术参数
3.1.1 智能诱导单元
    车辆通过检测模块：红外检测
    红外检测光束有效距离：40米
    红外检测光束发射方法：调制发射。
    红外检测光束冗余：双冗余
    红外检测光束波段：近红外
3.1.2 无线通信模块
    无线数据链单节点覆盖半径：100米
    无线通讯载频频率：433Hz
    组态冗余：诱导区域内抗损毁配置
    有无线接续方式：
A、与系统外设备：GPRS通讯
B、与系统内接续：网式+链式
    阈值控制：基于能见度的参数化策略控制（≥500米；＜500米；＜400米＞200米；＜200米）；
    远程控制：基于上位机的控制指令；
    优先顺序：远程控制/能见度仪可选；
3.1.6.3 引导灯光系统
    警示模块亮度（红色）：≥300CD～7000CD
    提示模块亮度（黄色）：≥200CD～6500CD
    警示发光体面积： 308毫米×180毫米；≥0.05㎡
    提示发光体面积：308毫米×180毫米；≥0.05㎡
    产品功耗：＜5W
    闪烁策略：红色3种（常亮、每秒闪烁一次、每秒闪烁两次、每两秒闪烁一次，默认常亮）、黄色3种（常亮、每秒闪烁一次、每秒闪烁两次、每两秒闪烁一次，默认每秒闪烁一次）
    智能雾区引导系统同步：采用区域内组网的广播+点对点方式。
    尾迹显示距离：默认3组，可选2～6组；
    尾迹显示策略：固定尾迹距离（默认）；固定尾迹时间（参数化）。
    产品安装方式：可以按照编号安装，同时可以通过调整产品拨码开关来调整产品系统内部默认编号
3.2能见度监测系统
能见度监测系统主要由能见度仪、信息采集处理器组成，利用大气对可见光的消光原理实现对道路能见度环境实时监控，并根据能见度高低进行分级，依据不同的能见度等级，决定低能见度环境下的诱导灯工作模式，从而保障不同能见度情况下的车辆通行安全。
 
图3.5 能见度监测系统 
光学指标：
    散射角覆盖：39o—51 o 前散射
    峰值波长： 870nm
    带宽：100nm
    光谱响应度： zui大响应在870nm，0.65 A/W 
测量指标：
    测量范围： 5m—5km
    测量精度：±2%
    仪器*性：≤±4%
    更新间隔： 30秒
    线性动态量程： 3000：1
2.3声光信息警示系统
系统对现场气象环境进行采集，实时监控，当数据超出阈值时，前端声光报警器触发高音警报和语音提醒，同时可变交通限速信息屏自动切换标识和警示信息。通过声光信息结合的行驶提醒驾驶人员合理控制车速，保持前后车距，从而有效降低事故的发生率。
   
图3.6 声光警示系统
主要技术参数如下：
1）高音号角：
特性灵敏度：≥100
频率范围：500-6000
失真：≤20
阻抗：16Ω  ±15%
工作电压：AC 176~264v  48~52HZ
功率：150w
2）功放
额定电压：AC 176~264v  48~52HZ
额定功率：300W
5路分区,每分区可以独立调节音量大小
2路话筒输入、2路线路输入
定压70-110V和定阻8欧姆输出
3）限速屛
额定电压：AC 176~264V  48~52HZ
功率：600W
PH10双色显示，像素点间距：10000点,可显示红黄绿三色
显示面积为960mm*960mm），含电源、压铸箱体1000mm*1000mm。
防水等级：IP65