一種新型道路交叉口電子?xùn)艡谠O(shè)計

尹玉梅，田東亮

（荊州理工職業(yè)學(xué)院，湖北荊州 434000）

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟及農(nóng)業(yè)人口城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，城市的交通狀況正面臨著嚴(yán)峻的考驗，交通問題日趨嚴(yán)重，特別是在大中型城市道路交叉口，已經(jīng)成為交通網(wǎng)中通行的瓶頸和事故多發(fā)地[1]。據(jù)統(tǒng)計每年交通事故近80%是由于行人或非機動車不遵守交通規(guī)則造成的，其中行人或非機動車闖紅燈是重要原因之一[2]。作為交通監(jiān)管系統(tǒng)的重要組成部分，傳統(tǒng)的交通信號燈此時已顯得力不從心。特別是在路況復(fù)雜的十字路口，有掉頭、有左轉(zhuǎn)、有右轉(zhuǎn)、有直行、有機動車、有非機動車、有行人。在這個復(fù)雜的交通道路上，在快速行駛的機動車面前，行人是弱勢群體，往往會置身危險之中，嚴(yán)重的可能致人重傷甚至死亡。

不少城市采取播放影音多媒體、拉繩勸解、甚至罰款等措施，但都不能有效地管理控制行人闖紅燈的行為。針對上述問題，結(jié)合某市道路路口實際情況，提出一種針對行人或非機動車輛闖紅燈違章情形的自動警報系統(tǒng)。該裝置是在斑馬線的邊沿設(shè)置一道看不見的屏障，通用性、靈活性比較高，并且成本低，技術(shù)維護(hù)簡單，工作可靠性好。

1 方案的提出

主要以焦電型紅外線人體傳感器、處理器、高分貝揚聲器等組件，設(shè)計一款新型道路交叉口電子?xùn)艡赱3]。首先處理器根據(jù)路口交通信號燈信息，分析紅外線人體傳感器采集到的數(shù)據(jù)，通過信息數(shù)據(jù)處理，最終驅(qū)動高分貝揚聲器發(fā)出安全通行或警報提示。電子?xùn)艡谙到y(tǒng)框架如圖1 所示。

圖1 電子?xùn)艡谙到y(tǒng)框架

2 系統(tǒng)配置

2.1 PaPIRs 紅外線人體傳感器

由于產(chǎn)品應(yīng)用在戶外，受溫度、人體移動速度、身高等多種因素影響，綜合考慮選用Panasonic 公司生產(chǎn)的焦電型紅外線人體傳感器（PaPIRs）作為系統(tǒng)的核心元件，該傳感器屬于被動型檢測傳感器，通過接收物體表面輻射的紅外線能量檢出人體。其因檢出角度廣、功耗低，以及高感度、高可靠性而得到市場的高度評價。PaPIRs 電路結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 PaPIRs 電路結(jié)構(gòu)

如果有行人闖入檢測區(qū)域，焦電元件的溫度就會發(fā)生變化，處在穩(wěn)定的電荷就會發(fā)生變動，產(chǎn)生相應(yīng)的模擬波形，如果此模擬波形，超過經(jīng)優(yōu)化的閾值，就能形成電路，獲得數(shù)字檢測信號，即可判斷是否有行人進(jìn)入了檢測區(qū)域。PaPIRs 工作原理如圖3 所示。

圖3 PaPIRs 工作原理

2.2 語音模塊

現(xiàn)行道口警報聲單一，存在容易被人忽略的缺點，裝置在設(shè)計的過程中，就語音模塊部分采用持續(xù)變化的警報聲，不僅能告知行人不能闖紅燈，還令人印象深刻，如突然響起的急剎車聲、親人呼喚聲、連續(xù)的違規(guī)提示聲和車輛撞擊聲等，明確的警示可以有效降低違規(guī)行為。

語音模塊選用美國ISD（Information Storage DevICe）公司的2500 芯片，該芯片采用獨特的直接存儲模擬信號技術(shù)，從而大大提高存儲密度，且使模擬信號得到永久保存。ISD 系列芯片具有音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等眾多優(yōu)點，在語音應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[4]。結(jié)合實際情況，選用錄放時間120 s、型號為25120 的芯片。裝置主要在戶外惡劣環(huán)境工作，由于噪聲大等因素影響，選用LM386 音頻功率放大器驅(qū)動高分貝揚聲器[5]，語音模塊原理如圖4 所示。

圖4 語音模塊原理

2.3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件流程如圖5 所示。此裝置是處理器將交通道口紅綠燈的信號與人體紅外傳感器傳回的信息進(jìn)行計算，之后將處理后的數(shù)據(jù)寫入聲音驅(qū)動模塊，最終驅(qū)動揚聲器發(fā)音。

圖5 系統(tǒng)的軟件流程

3 系統(tǒng)測試及結(jié)果

Panasonic 公司生產(chǎn)的EKMC1604111型號的紅外線人體傳感器為數(shù)字輸出模式，可以直接與處理器進(jìn)行通信。將編寫程序編譯后，燒錄到處理器中，重啟運行，設(shè)備運行正常。

隨后將裝置安裝在某路口，進(jìn)行實地測試，在信號交通燈循環(huán)變化的周期中，無論行人是否穿越電子?xùn)艡冢O(shè)備均能按照預(yù)先設(shè)定的模式正常工作。經(jīng)過一段時間的觀測，設(shè)置電子?xùn)艡谘b置的路口，行人及非機動車輛闖紅燈的違章狀況有了明顯的改善。

4 結(jié)束語

基于PaPIRs 紅外線人體傳感器，設(shè)計一款高性能、低功耗、智能化的新型道路交叉口電子?xùn)艡冢撗b置可以對違章的行人有針對性的發(fā)出持續(xù)變化警報聲，克服現(xiàn)行路口警報聲單一，容易被人忽略的缺點，大大降低交通路口違章的行為。該系統(tǒng)適合露天的戶外環(huán)境，應(yīng)用范圍較廣，具有一定的實用價值，同時也為交管部門提供交通管理新思路。