基于物联网的智能斑马线.docx

物联网研究课题
基
于
物
联
网
的
智
能
斑
马
线
一． 小组成员及其分工
组长：14207121 何荣
任务：分配小组任务，资料汇总及方案整合
组员：14207129 夏洪祥
任务：项目主讲，辅助PPT制作
组员：14207131 喻文强
任务：项目评委，辅助资料查找
组员：14207130 熊越
任务：技术实现的资料查找
组员：14207123 李金栋
任务：技术实现的资料查找
组员：14207124 廖凌云
任务：项目相关的图片和视频的查找
组员：14207112 张文贺
任务：项目宣讲PPT的制作
二． 项目背景描述
每年我国死于交通事故的人数高达10万以上，其中 80%是由于行人本身违规造成的，行人闯红灯是造成我国交通事故发生的重要原因之一。据统计，在我国，平均每天有2.6人死于闯红灯。根据人体反应时间、刹车距离计算，当车速为80公里/小时，每秒行进22米，在你想“快跑几步”闯红灯时，理论上，速度必须达到80米/秒才安全，如此高速，恐怕连飞人都做不到。由于行人自身的“从众心理”和管理部门的“法不责众”，行人闯红灯已经成为“中国式过马路”。行人闯红灯不仅具有重大安全隐患，而且行人违反交通规则损害了我国的交通形象、影响了我国的国民素质。面对众多路口、不间断时间、连续大面积的行人闯红灯现象，仅依靠交警自身维持秩序，远远不能满足要求。
三． 项目研究的目的
本系统通过基于智能监测的行人闯红灯自动监视和警示，结合语音提示，特写警示，智能更改斑马线颜色等措施，在不需要人工介入的前提下实现行人过街的规范管理，减少行人闯红灯现象，降低交通事故发生概率，提升国民素质和形象，构建安全和谐的城市交通出行环境。
四． 项目实现的基本思路
本系统通过在斑马线上铺设压力传感器，智能无线道钉，两侧装有人体红外传感器，温湿度传感器和噪声监测仪。控制系统采用51单片机，整个系统都使用太阳能供电，具体功能实现思路如下：
1. 行人闯红灯时语音警示
系统自动匹配现场斑马线红绿灯时间，用以判断此时是红灯还是绿灯，当系统匹配到此时是红灯时，也就是说此刻是禁止行人通过斑马线的，假如此时有行人要闯红灯，只要行人一踩到斑马线上，系统通过铺设在斑马线上的压力传感器和两侧的人体红外传感器就能立马检测到有行人通过，控制系统便唤醒语音系统，提示此时是红灯禁止行人通过，请遵守交通规则。系统还会通过噪声检测仪，监测现场噪声的大小，并将监测到的数据上传到控制系统，由控制系统来判断噪声的大小，然后根据噪声大小来控制语音系统提示音音量的大小，如果外界噪声大，语音警示的音量也就自动调大，外界噪声小，语音警示的音量也就自动调小。这样一种智能化的调节音量的大小是为了尽可能的做到减小噪声污染，不影响附近居民的正常生活。
2. 根据现场环境智能更改斑马线颜色
本系统还会自动检测现场环境，通过温湿度传感器，烟雾传感器和粉尘浓度传感器综合检测并判断现场的可见度以及天气情况，当系统判断现场为可见度较低时，控制系统便唤醒安装在斑马线上的智能无线道钉（所谓的智能无线道钉就是通过控制器发送的无线信号，作为接受信号的道钉根据发射出来的信号工作，道钉之间无导线连接，施工方便。本系统的智能无线道钉仅安装在斑马线边缘部分），控制系统通过发送无线信号，控制道钉发出闪烁灯光，提示经过的车辆减速慢行，并且让行人和车辆能够更为清楚的看清斑马线。更为重要的是，在系统监测出现场的环境为大雾天或者雨天时，当斑马线为红灯，汽车通过斑马线时，行人如果踩到斑马线，斑马线会发红光（此时仅仅是安装在行人通过的两侧的道钉发光，并结合语音提示）来提示行人此刻不能通行。而当斑马线为绿灯，行人通过斑马线时，汽车通行的一侧安装的智能无线道钉被唤醒，发出红光，用以警示汽车此时禁止通行。
3. 紧急情况警示
如果上述机制不能够阻止行人闯红灯，那么就只能列为紧急情况处理了。当行人不顾灯光及语音的约束，硬闯红灯的话，为避免交通事故的发生，就只能进一步约束车辆的通行了，毕竟一切以人为本嘛。当系统检测到有行人硬闯红灯时，启动应急机制，汽车通行的一侧的道钉亮起并闪烁，提示车主有行人正在通过斑马线，请减速慢行。
五． 项目的科学性，先进性和独特性
1. 科学性
本系统采用的都是目前较为成熟的技术，应用了大量的传感器技术和单片机控制技术，通过温湿度传感器和烟雾传感器对现场环境的精确检测来实施相应的智能化的警示和引导，通过铺设在斑马线下的压力传感器和人体红外传感器来检测是否有行人通过，通过智能无线道钉和单片机控制系统的结合来改变斑马线的颜色，通过噪声检测仪来检测现场噪声的大小，并以此来控制语音警示音量的大小。最后通过太阳能给整个系统供电，节约了大量的成本，降低了对能源的消耗，为构建环境友好型社会做出贡献。本系统采用的大量成熟的技术，使得本系统的实现具有很高的科学性。
2. 先进性和独特性
本系统采用的智能无线道钉改变斑马线颜色以及通过对环境的监测，通过语音对行人和车辆的及时引导和警示，在完全不需要人工介入的条件下，实现智能化的管理，在国内实属罕见，具有很高的先进性，对于国内复杂的交通环境，以及国民淡薄的交通安全意识，本系统具有很高的实用性。另外，传统的斑马线是浮在地表的，这样使用寿命非常的短，很容易磨损，检修起来耗费了大量的人力和物力，而本系统设计的智能斑马线时嵌在地表，整个斑马线是和地面水平的，这样极大的降低了斑马线的磨损程度。当今物联网技术十分火爆，被应用于各个方面，虽然国内也开始出现智能化的交通，但是传感器技术和单片机技术组合在一起的智能化控制应用于斑马线上还是很少的，所以本系统还具有较高的独特性。
六． 项目研究的内容与框架
1.数据的采集与处理，对外部环境的多项指标(外界温湿度，能见度，噪声大小等)收集并综合处理，而不是单一处理（异构模型）
2.斑马线的智能模型，采用异构综合考虑环境因素构架一个综合模型，以及一些控制协议的更改与设计。
3.软硬件的同步问题，用软件控制硬件选择合适的单片机与合适的算法（主要是匹配时间的算法和对传感器采集到的数据处理算法）
4.系统的反应时间问题：这个系统的主要意义就在于能够及时的监测现场环境以及对现场的问题做出反应，所以系统的反应时间越短越好，那么如何缩短系统的反应时间是我们首先要解决的问题。
七． 作品的实际应用价值和现实意义
设计本系统目的是让人们认识到要注重“红灯停，绿灯行”这个规则，也让人们注意自己的生命安全。 基本思路是这个发明是绿色环保的，有太阳能提供能源支持，这样就节约了不少能源，符合我国构建节能环保型社会的要求，更重要的是这个系统是不需要在人工干预的状态下运转的，节省了大量的人力和物力。这样一个智能型的斑马线，改进了传统斑马线易磨损，不具有智能化警示的特点，必定能够有效的减少人们闯红灯的次数，有效的帮助交通安全意识不强的人们提高安全意识，这样既提高了我国公民素质，也有效的减少了每年交通事故的数量。由此可见本系统的研发和实现是很有现实意义和应用价值的，也必将为我国智能化的交通做出贡献。
八． 国内外同类研究综述
通过查阅大量的资料，已经有对智能斑马线的研究，尤其是国外有些地方已经开始公测，现将其总结如下：国内外现在对智能斑马线的研究大多比较单一，功能不够完善，也并没有形成一个完整的系统。例如俄罗斯设计师楚古尼科夫(Alexey Chugunnikov)设计的智能斑马线仅仅是让斑马线在天气不佳，视线不好的情况下更改斑马线的颜色，让行人和过往的车辆更好的看清斑马线。又如国内的发展，长沙市最近在一个小学门口也装上了所谓的智能斑马线，是根据现场环境通过一组灯片 更改斑马线的颜色的，这组灯片的专业名词叫道钉，它之所以会亮，是由一组设备控制的，这套设备叫做红外成像感应行人过街安全保护设施，不仅包含了地面会闪烁发光的道钉，还包括斑马线一侧立杆上安装的红外成像扫描仪和信号脉冲控制箱。其工作原理是，当扫描仪感应到有行人在此等候或移动后，会发出信号给控制箱，随后控制箱会发出一个脉冲信号给地面上的闪光道钉，让闪光道钉进行频闪来提醒驾驶员行经该路段时，请减速慢行，注意避让行人。这套系统也就仅仅提供了警示过往车辆有行人在斑马线上行驶，请注意减速慢行的功能，其功能并不完善。其他国内外对于智能斑马线的研究也与上述两个例子差不多，都没有形成一套比较完整的体系，那么一个具有强大且功能完善的智能斑马线系统就应运而生了。