【摘要】：公路隧道作為連接各個地區(qū)城市道路和高速公路的重要組成部分,其建設(shè)與運營安全成為現(xiàn)交通規(guī)劃發(fā)展的重中之重。西部地區(qū)天氣多變,在傳統(tǒng)高速公路隧道的運營中,隧道現(xiàn)場管理中心無法實時知道隧道口的環(huán)境變化情況、隧道內(nèi)車流量情況和地面情況。同時,由于狹小的特殊道路環(huán)境,隧道行車中交通事故的發(fā)生率遠(yuǎn)高于其他普通公路。在信息通知不及時的情況下,很容易發(fā)生二次交通事故。本文通過對傳統(tǒng)公路隧道的運營管理現(xiàn)狀分析,并結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,提出了本智慧型隧道的交通管理系統(tǒng)的技術(shù)方案。該系統(tǒng)由基于STM32的單片機最小系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、路面指示器LED顯示子系統(tǒng)、環(huán)境溫濕度和路面溫度檢測單元、能見度儀、工控機組成。工控機位于隧道現(xiàn)場控制中心,運行上位機軟件,通過RS485總線控制各個設(shè)備并獲取數(shù)據(jù)。利用部署于隧道各個出入口的智能指示器將環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù),車流量數(shù)據(jù),路面溫度數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)采集、計算,并通過有線通訊總線或無線通訊單元將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿淼垃F(xiàn)場管理主機。隧道現(xiàn)場管理主機通過分析各類數(shù)據(jù)來控制車道指示器LED顯示圖案�，F(xiàn)場維修測試人員可通過紅外遙控器來測試維修調(diào)試指示器和進(jìn)行參數(shù)與工作模式的設(shè)定。各個設(shè)備之間亦可通過2.4G模塊進(jìn)行相互通訊控制。本文制定各設(shè)備之間的通信協(xié)議,對單片機最小系統(tǒng)核心電路、電源電路、LED點陣屏控制電路、RS485與CAN通訊電路、環(huán)境溫濕度和路面溫度采集電路、紅外控制電路、2.4G無線通信電路進(jìn)行了硬件電路設(shè)計和軟件驅(qū)動設(shè)計,并給出了詳細(xì)的原理圖和程序設(shè)計思路。本系統(tǒng)采用FreeRTOS嵌入式實時操作系統(tǒng)對路面指示器進(jìn)行了嵌入式軟件設(shè)計。最后對本系統(tǒng)進(jìn)行了整體功能測試,并根據(jù)系統(tǒng)的不足之處給出了改進(jìn)。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U491
【圖文】：

．１課題研究背景逡逑近幾年我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高速公路隧道的建設(shè)項目與日俱增［１］。中國地大物博，件也是因為地區(qū)的不同差異化很大。公路隧道作為連接各個地區(qū)城市道路和高速公路組成部分，其建設(shè)與運營安全成為現(xiàn)交通規(guī)劃發(fā)展的重中之重。中國擁有眾多山脈和界五分之一的人口，擁有眾多大型城市，經(jīng)濟發(fā)展迅速，交通需求量巨大，由此帶來效益也不言而喻。近年來，應(yīng)國內(nèi)整個大環(huán)境的響應(yīng)，在實施西部大開發(fā)的途中發(fā)現(xiàn)間公路交通堵塞越來越嚴(yán)重，因此隧道工程日益受到青睞。自２１世紀(jì)初以來，中國己通隧道建設(shè)的高峰期。隨著“十三五”重大任務(wù)和重點工程發(fā)展規(guī)劃的發(fā)布，環(huán)境要高，西部大開發(fā)以及城市地面交通擁堵狀況加劇，我國隧道工程量急劇增加，隧道工越受到人們的青睞發(fā)展迅猛。根據(jù)不完成統(tǒng)計顯示，截止到２０１６年底，中國共有３萬交通隧道已經(jīng)建成，共有１５１８１條公路隧道投入運營，近年來我國公路隧道開通的增圖Ｕ所示，從圖中可以看出，我國公路隧道以每年１０００公里以上的建設(shè)速度在增長，速度世界第一。而且有超過４萬公里的交通隧道正在建設(shè)或者正在規(guī)劃中。中國已經(jīng)正的隧道超級大國。逡逑１６０００邋ｌ

能路面指示器控制平臺。作者在該項目中主要負(fù)責(zé)設(shè)計與開發(fā)下位機智能路面指示器控制平逡逑臺的軟硬件設(shè)計，上位機圖形化管理軟件主要由實驗室的其他成員完成。逡逑智慧型隧道的車道指示器的系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖２．１所示，隧道電纜有電源輸逡逑入，可選擇１２Ｖ與５Ｖ。主控單元由嵌入式ＡＲＭ芯片與其周圍核心電路構(gòu)成，利用主控單元逡逑協(xié)調(diào)無線通訊單元、環(huán)境溫濕度檢測單元、路面溫度檢測單元、車流量檢測單元、有線通信逡逑單元、ＬＥＤ控制單元。環(huán)境溫濕度檢測單元主要由ＳＨＴ１０模塊及其核心連接電路構(gòu)成，路面逡逑溫度檢測單元主要由ＭＬＸ９０６１４模塊及其核心連接電路構(gòu)成，車流量檢測單元主要由埋地線逡逑圈與輸出設(shè)備構(gòu)成。有線通信單元由ＲＳ４８５通信電路與ＣＡＮ通信電路構(gòu)成，可按實際情況逡逑通過撥碼選擇。無線通訊單元包括了邋２．４Ｇ無線通信模塊與紅外接收模塊。ＬＥＤ控制單元主逡逑要由ＬＥＤ點陣模組和０８接口連接電路構(gòu)成。逡逑通過環(huán)境溫濕度檢測單元、路面溫度檢測單元、車流量檢測單元獲取環(huán)境溫濕度、路面逡逑溫度與車流量數(shù)據(jù)，再由有線通信單元把需要的數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上并從總線上接收由隧道現(xiàn)逡逑場管理主機發(fā)送給路面指示器的命令。ＬＥＤ控制單元根據(jù)從總線上收到的命令來顯示相應(yīng)的逡逑圖案與文字。在一定條件下

雨霧天氣居多的地區(qū)［１Ｍ７］。逡逑車輛檢測器的檢測模塊由４個埋地線圈連接構(gòu)成，２個前線圈與２個后線圈的擺放方式逡逑如如圖２．３所示，車輛分別經(jīng)過兩個線圈時，由于線圈電感量的變化，車輛通過的各種狀態(tài)逡逑信息都會被檢測到并傳輸給計算芯片，由計算芯片進(jìn)行采集和算法計算，最后通過總線將計逡逑算得到的數(shù)據(jù)上傳。當(dāng)有車觸發(fā)前線圈時，車輛檢測器會獲得相關(guān)行車方向與車道號的數(shù)據(jù)；逡逑９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2783594