高速公路出入口超限車(chē)輛檢測預警系統

一、項目背景

    在目前的高速公路出入口，對過(guò)往車(chē)輛只進(jìn)行重量自動(dòng)檢測，而車(chē)輛的超高卻因為技術(shù)原因沒(méi)有進(jìn)行自動(dòng)檢測，特別貨物超高運輸造成的危害更大。有的收費站入口前安裝了用鋼材制作的龍門(mén)式“防撞架”，懸掛限高標志，為了醒目，將限高門(mén)架漆成黃黑相間的條紋，即使如此，但往往由于司機對車(chē)載貨物高度估計有誤及僥幸心理，就會(huì )撞上限高架，由于車(chē)輛慣性作用撞向收費設施，輕則導致司機、車(chē)子、防撞架及設施受損傷，重則防撞架報廢，造成交通擁堵。事實(shí)證明，防撞架并不能從源頭上解決超高車(chē)輛檢測報警和及時(shí)處置。有的采用人工檢測，但實(shí)際操作中存在極大的隨意性和不確定性，超限車(chē)輛得不到有效控制和勸返，這樣就給交通安全事故埋下了隱患。為此，我公司研發(fā)超限車(chē)輛檢測報警系統，采用激光檢測裝置在車(chē)輛通過(guò)時(shí)準確檢測是否超限，一旦發(fā)現超限車(chē)輛，檢測設備會(huì )向控制設備發(fā)出語(yǔ)音報警和聲光報警，提醒外勤人員及時(shí)處理，同時(shí)將報警信息通過(guò)GSM短信模塊發(fā)送到稽查手機號碼上，有效避免超高車(chē)輛進(jìn)入高速公路，消除交通安全隱患。

二、系統結構及組成

    本系統前端測量部分主要由一組激光超高檢測器、太陽(yáng)能單晶硅電池板、免維護硅能膠體蓄電池、電源管理控制器組成，后端由信號控制器、超限記錄單元和無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音提示器組成，激光超高檢測器發(fā)射端和接收端分別安放在道路兩側對過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行檢測。

    系統構成說(shuō)明：當有車(chē)輛高度超過(guò)預先設定好的高度時(shí)，IT系列激光超高檢測器向控制設備發(fā)出車(chē)輛超高的信號，語(yǔ)音提示器響起“出/入口超限”，警鈴響起和警燈頻閃，提醒工作人員處理，同時(shí)通過(guò)超限單元單元中GSM短信模塊向預先設置的多組手機號碼發(fā)送報警信息。

三、系統設計

    系統組成

      車(chē)輛超限檢測預警系統主要由以下功能單元組成：

      超高車(chē)輛檢測單元：激光超高檢測器

      報警提示單元：語(yǔ)音聲光提示器（含語(yǔ)音報警、爆閃指示燈、警號）

      報警信號處理單元

      超限車(chē)輛通過(guò)記錄單元

      供電單元：太陽(yáng)能單晶硅電池板、松下免維護蓄電池、電源控制器

超高車(chē)輛檢測單元

    激光超高檢測器選擇飛天IT-B雙光束系列，安裝在橋梁、隧道、城市高架、高速公路口，用于對過(guò)往超高車(chē)輛進(jìn)行檢測，檢測到超高車(chē)輛實(shí)時(shí)信號傳輸。

雙光束激光超高檢測器

技術(shù)指標

    （1)工作原理

    激光超高檢測器由激光發(fā)射機和激光接收機兩部分組成。激光發(fā)射機由激光發(fā)射器、調制激勵電源及相應的方向調整裝置組成；激光接收機由激光接收器、光電信號處理器以及相應的支撐機構組成。激光超高檢測系統以調制雙束激光光束形成警戒線(xiàn)，采用遮擋報警的方式對超高車(chē)輛進(jìn)行檢測。

（2）產(chǎn)品特點(diǎn)

    以激光為光源，方向性好，發(fā)散角度小，光束集中，信號強，即使有惡劣的環(huán)境帶來(lái)的衰減也不會(huì )影響正常工作。

    傳輸距離遠，穿透雨、雪、霧能力強，可全天候工作，探測距離可達數百米至幾千米。

    可以在-40℃~70℃的環(huán)境下正常工作，無(wú)需任何輔助調溫設備。

    鋁合金材質(zhì)，防護等級達到IP67。

    發(fā)射端鏡蓋采用純凈光學(xué)K9玻璃，透光率99%，專(zhuān)業(yè)防水鍍膜，無(wú)水漬殘留，始終光亮如初，表面鍍鋅處理，抗氧化。

    接收端鏡蓋采用專(zhuān)業(yè)光學(xué)窄帶濾光片。完全不受太陽(yáng)光，汽車(chē)燈光等外界光學(xué)干擾。

    信號采用繼電器開(kāi)關(guān)量輸出，幾乎兼容信號控制所有設備。

    精密光路調整組件，配合650nm激光光源，使安裝調試變的輕松容易。

    產(chǎn)品安裝高度不受限制，檢測數值精確，形成的激光射線(xiàn)不會(huì )對車(chē)輛造成任何危險。

報警提示單元

    語(yǔ)音聲光報警器是集語(yǔ)音、警號、爆閃燈光一體的報警器，與報警控制器無(wú)線(xiàn)通信，免通信布線(xiàn)，底座可拆裝、可移動(dòng)，固定在收費亭附近，一旦有超限車(chē)輛通過(guò)，做到有效提醒，供電直接進(jìn)入內部，具有美觀(guān)，易安裝，結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。  

報警信號處理單元

    報警信號處理單元安裝在防水控制箱內部，實(shí)時(shí)監控前端激光超高檢測器報警信號，當檢測到激光超高檢測器有報警時(shí)，將報警信號處理后控制內部無(wú)線(xiàn)信號發(fā)射模塊向遠處無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音聲光報警器發(fā)送報警命令，相應語(yǔ)音聲光報警器收到命令后開(kāi)始現場(chǎng)報警。同時(shí)還向記錄單元發(fā)送報警命令，記錄單元收到命令后向其內部存儲的手機端號碼發(fā)送報警信息。

報警信號處理單元

超限車(chē)輛通過(guò)記錄單元

    安裝在防水控制箱內的無(wú)線(xiàn)通訊模塊能夠實(shí)現一旦有超限車(chē)輛通過(guò)觸發(fā)報警系統，且收到報警信號處理單元發(fā)來(lái)的報警命令時(shí)，馬上向設定的手機端推送一條短信（最多可綁定10部手機終端），短信內容可由用戶(hù)自行設定，收費站和分公司稽查人員可以根據短信提示進(jìn)行稽查。

供電單元

     供電單元包括太陽(yáng)能單晶硅電池板、免維護硅能膠體蓄電池、太陽(yáng)能控制器等。

     超高車(chē)輛檢測單元采用太陽(yáng)能供電方式，系統通過(guò)電腦芯片對蓄電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及蓄電池容量的參數進(jìn)行采樣，通過(guò)專(zhuān)用控制模型計算，實(shí)現符合蓄電池特性的放電率、溫度補償修正、高效、高準確率的控制。

     電源系統具有短路、過(guò)載、獨特的防反接保護；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險。

     太陽(yáng)能單晶硅電池板

     太陽(yáng)能電池板選用大功率單晶硅板，其轉換效率高，工作溫度范圍寬；電池板采用鋼化玻璃以及防水樹(shù)脂進(jìn)行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達15年，最高可達25年。實(shí)物如下：

    技術(shù)指標：

免維護硅能膠體蓄電池

    本系統中所用到的是免維護硅能膠體蓄電池，硅能膠體蓄電池是對液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn)，其性能優(yōu)于閥控密封鉛酸蓄電池，硅能膠體蓄電池具有使用性能穩定，可靠性高，使用壽命長(cháng)，對環(huán)境溫度的適應能力（高、低溫）強，承受長(cháng)時(shí)間放電能力、循環(huán)放電能力、深度放電及大電流放電能力強，有過(guò)充電及過(guò)放電自我保護等優(yōu)點(diǎn)。

    膠體電池采用凝膠狀電解質(zhì)，內部無(wú)游離液體存在，在同等體積下電解質(zhì)容量大，熱容量大，熱消散能力強，能避免一般蓄電池易產(chǎn)生熱失控現象；電解質(zhì)濃度低，對極板的腐蝕作用弱；濃度均勻，不存在電解液分層現象。使用耐腐蝕性好的特殊鉛鈣合金制成的板柵，把自放電控制在最小。

    系統配備12V/20AH容量硅能膠體蓄電池，系統正常工作不報警的狀態(tài)下電池滿(mǎn)容量情況下按照80%的放電深度計算，理論可允許供整個(gè)系統不間斷運行大于120小時(shí)；即電池充滿(mǎn)電，僅電池自主供電的情況下系統可正常運行至少5天。

    技術(shù)指標如下表：

太陽(yáng)能控制器

    電源管理電路采用全自動(dòng)太陽(yáng)能控制器，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%；過(guò)放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式使系統由更長(cháng)的使用壽命；同時(shí)具有高精度溫度補償；蓄電池充滿(mǎn)、過(guò)放自動(dòng)關(guān)斷、恢復等全功能保護措施。所有控制全部采用工業(yè)級芯片，能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。

    技術(shù)指標如下表：

報警信號處理單元、超限車(chē)輛通過(guò)記錄單元、免維護硅能膠體蓄電池和太陽(yáng)能控制器安裝于防水箱內部。

系統工作原理

    系統采用激光檢測聯(lián)動(dòng)控制的方式，將超高檢測器安裝于允許車(chē)輛最高點(diǎn)位置，對過(guò)往的超高車(chē)輛和正常行駛車(chē)輛同時(shí)進(jìn)行檢測。若檢測器出現報警則說(shuō)明有超高車(chē)輛經(jīng)過(guò)，同時(shí)語(yǔ)音提示器響起“出/入口有超限車(chē)輛，請處理”，提醒工作人員處理。

裝置現場(chǎng)安裝布局

四、超限車(chē)輛檢測系統的優(yōu)點(diǎn)

    系統穩定性好

       以激光為光源，方向性好，發(fā)散角度小，光束集中信號強，做到精準識別超限車(chē)輛無(wú)遺漏，且激光射線(xiàn)不會(huì )對車(chē)輛造成任何危險，在發(fā)射功率相同的條件下，激光功率密度是紅外對射探測器功率密度的數百倍，因而傳輸距離更遠，穿透雨霧雪的能力更強，誤報率幾乎為零，在-40℃-70℃的環(huán)境下，仍能正常工作，無(wú)需任何輔助調溫設備。

    安裝無(wú)局限性

    采用無(wú)線(xiàn)通訊傳輸系統和太陽(yáng)能供電系統，不用鋪設電源線(xiàn)和信號線(xiàn)，不受地形和供電距離限制，節省安裝成本。

    總體工程性?xún)r(jià)比高

    該系統使用壽命長(cháng)，檢修方便，維護成本低，無(wú)升級改造費用。

    可拓展性好

    通過(guò)增設雷達測距裝置可拓展超寬、超長(cháng)檢測功能和車(chē)輛信息抓拍功能，精準測量超出限值的準確數據，如能接入車(chē)道收費系統則效果更佳。

五、配置清單