智慧隧道车道管理系统的设计与实现
发布时间：2021-04-20 08:07
当前,我国公路建设随着经济建设进入快速发展的阶段,公路隧道作为公路的重要组成部分,其数量也在不断增加,因隧道相对狭小封闭的环境,隧道内行车状况相较露天环境更为复杂,隧道行车路面状况变化对隧道行车安全性的影响更大。在传统的公路隧道运营中,管理中心无法实时得知隧道口的环境变化,无法根据隧道路面行车状况以及隧道内车流量进行自动调控。本文通过对传统公路隧道运营管理方式进行分析,结合国内外对公路隧道运营管理以及对路面凝冰状态与温度条件关系的研究,提出了智慧隧道车道管理系统的设计技术方案。该系统包括上位机隧道现场管理单元及下位机智能车道指示器、雷达车检器和能见度仪,其中智能车道指示器由基于STM32的单片机最小系统、CAN/RS485通讯子系统、路面温度采集单元、环境温湿度采集单元、LED点阵屏显示单元组成。隧道现场管理单元运行上位机控制软件,通过有线通讯总线与下位机各设备进行信息交互,控制设备的运行及获取多项隧道数据。智能车道指示器运行在自动模式下时,可通过将采集的环境参数输入路面凝冰风险等级模型,确定路面凝冰风险等级,自动切换指示器显示的限速图形来提高隧道行车的安全性。隧道现场维护人员还能通过...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究的目的与意义
1.3 国内外研究现状
1.4 未来发展趋势
1.5 课题研究内容及组织结构
第2章 智慧隧道车道管理系统设计
2.1 系统的需求分析
2.2 系统的总体方案
2.3 系统的车道调控方案
2.3.1 凝冰风险预警模型的建立
2.3.2 智能车道指示器内容显示方案
2.4 本章小结
第3章 硬件设计
3.1 控制单元介绍
3.2 智能车道指示器子系统
3.2.1 单片机最小系统
3.2.2 电源电路设计
3.2.3 有线通讯模块设计
3.2.3.1 CAN总线通讯模块设计
3.2.3.2 RS485总线通讯模块设计
3.2.4 地址配置模块设计
3.2.5 LED点阵显示屏控制模块设计
3.2.6 红外遥控控制模组设计
3.2.7 隧道口环境数据采集模块设计
3.2.7.1 环境温湿度采集模块
3.2.7.2 路面温度采集模块
3.3 车流量数据及能见度数据采集模块
3.4 本章小结
第4章 软件设计
4.1 通讯总线协议移植与设计
4.1.1 CAN总线通讯设计
4.1.1.1 CAN总线协议介绍
4.1.1.2 CAN总线协议移植
4.1.2 RS485总线通讯设计
4.1.2.1 Mod Bus协议介绍
4.1.2.2 Mod Bus协议移植
2C通信"> 4.2 I2C通信
4.3 环境数据采集程序设计
4.3.1 环境温湿度采集程序设计
4.3.2 路面温度采集程序设计
4.3.3 车流量与能见度采集程序设计
4.4 红外控制程序设计
4.5 LED点阵屏控制程序设计
4.6 路面凝冰预警程序设计
4.7 多任务程序设计
4.7.1 Free RTOS介绍
4.7.2 Free RTOS移植
4.8 隧道现场控制单元上位机软件设计
4.9 本章小结
第5章 系统测试与分析
5.1 实物展示
5.2 LED点阵屏显示测试
5.3 隧道环境数据采集采集功能测试
5.4 红外遥控测试
5.5 凝冰风险预警功能测试
5.6 系统联调
5.7 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]上海延安东路隧道大修工程防灾体系改造技术[J]. 姜浩. 地下工程与隧道. 2017(02)
[2]面向CPS的高速公路凝冰短时预测与主动式防冰控制[J]. 张昌利,孟颖,温立民,李鹏超. 北京交通大学学报. 2017(03)
[3]公路隧道照明调光过程中的危险因素分析及安全性指标[J]. 李宏杰,马二顺,吕晓峰,夏倩. 隧道建设. 2015(12)
[4]冰雪条件下城市快速路限速研究[J]. 李松龄,向涛涛. 交通信息与安全. 2015(05)
[5]沥青路面凝冰形成机理与环境条件研究[J]. 朱宝林,田苗苗,石杨钊,凌桂香. 公路交通科技(应用技术版). 2015(08)
[6]高速公路隧道交通流量预警算法研究[J]. 郝美英. 中北大学学报(自然科学版). 2014(04)
[7]公路隧道运营事故统计分析研究[J]. 赵峰,夏永旭,谢涛. 公路. 2014(06)
[8]光纤式结冰传感器探测沥青路面结冰过程[J]. 但汉成,刘扬,凌桂香,梅世龙,白诗尧. 公路交通科技. 2014(04)
[9]高速公路隧道交通事故特征分析[J]. 王丙兴. 交通与运输(学术版). 2012(01)
[10]高速公路隧道交通安全评估研究[J]. 张晶晶,赵志忠. 公路. 2011(10)
硕士论文
[1]侧风下防风栅对高速公路隧道口行车安全的影响研究[D]. 张治.河北建筑工程学院 2019
[2]基于CAN总线的隧道照明节能控制技术研究[D]. 李敏.华东交通大学 2018
[3]基于PCI总线的接触网检修挂接地线信息收集卡的研制[D]. 陶凯.西安理工大学 2017
[4]考虑环境影响的高速公路限速值研究[D]. 宋博.长安大学 2017
[5]基于STM32的大型粮仓温湿度监控系统设计[D]. 何希平.大连理工大学 2017
[6]山区高速公路隧道群路段限速技术研究[D]. 方仲权.长安大学 2017
[7]秦岭终南山公路隧道防灾救援体系及实际应用研究[D]. 周子健.长安大学 2016
[8]基于I2C总线带有数字温度补偿的实时时钟芯片设计[D]. 冷建辉.电子科技大学 2015
[9]片上I2C总线设计[D]. 杨帆.贵州大学 2015
[10]基于CANopen协议的地下电缆隧道环境监控通信系统的研究[D]. 王倩.沈阳工业大学 2014
本文编号：3149312
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究的目的与意义
1.3 国内外研究现状
1.4 未来发展趋势
1.5 课题研究内容及组织结构
第2章 智慧隧道车道管理系统设计
2.1 系统的需求分析
2.2 系统的总体方案
2.3 系统的车道调控方案
2.3.1 凝冰风险预警模型的建立
2.3.2 智能车道指示器内容显示方案
2.4 本章小结
第3章 硬件设计
3.1 控制单元介绍
3.2 智能车道指示器子系统
3.2.1 单片机最小系统
3.2.2 电源电路设计
3.2.3 有线通讯模块设计
3.2.3.1 CAN总线通讯模块设计
3.2.3.2 RS485总线通讯模块设计
3.2.4 地址配置模块设计
3.2.5 LED点阵显示屏控制模块设计
3.2.6 红外遥控控制模组设计
3.2.7 隧道口环境数据采集模块设计
3.2.7.1 环境温湿度采集模块
3.2.7.2 路面温度采集模块
3.3 车流量数据及能见度数据采集模块
3.4 本章小结
第4章 软件设计
4.1 通讯总线协议移植与设计
4.1.1 CAN总线通讯设计
4.1.1.1 CAN总线协议介绍
4.1.1.2 CAN总线协议移植
4.1.2 RS485总线通讯设计
4.1.2.1 Mod Bus协议介绍
4.1.2.2 Mod Bus协议移植
2C通信"> 4.2 I2C通信
4.3 环境数据采集程序设计
4.3.1 环境温湿度采集程序设计
4.3.2 路面温度采集程序设计
4.3.3 车流量与能见度采集程序设计
4.4 红外控制程序设计
4.5 LED点阵屏控制程序设计
4.6 路面凝冰预警程序设计
4.7 多任务程序设计
4.7.1 Free RTOS介绍
4.7.2 Free RTOS移植
4.8 隧道现场控制单元上位机软件设计
4.9 本章小结
第5章 系统测试与分析
5.1 实物展示
5.2 LED点阵屏显示测试
5.3 隧道环境数据采集采集功能测试
5.4 红外遥控测试
5.5 凝冰风险预警功能测试
5.6 系统联调
5.7 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]上海延安东路隧道大修工程防灾体系改造技术[J]. 姜浩. 地下工程与隧道. 2017(02)
[2]面向CPS的高速公路凝冰短时预测与主动式防冰控制[J]. 张昌利,孟颖,温立民,李鹏超. 北京交通大学学报. 2017(03)
[3]公路隧道照明调光过程中的危险因素分析及安全性指标[J]. 李宏杰,马二顺,吕晓峰,夏倩. 隧道建设. 2015(12)
[4]冰雪条件下城市快速路限速研究[J]. 李松龄,向涛涛. 交通信息与安全. 2015(05)
[5]沥青路面凝冰形成机理与环境条件研究[J]. 朱宝林,田苗苗,石杨钊,凌桂香. 公路交通科技(应用技术版). 2015(08)
[6]高速公路隧道交通流量预警算法研究[J]. 郝美英. 中北大学学报(自然科学版). 2014(04)
[7]公路隧道运营事故统计分析研究[J]. 赵峰,夏永旭,谢涛. 公路. 2014(06)
[8]光纤式结冰传感器探测沥青路面结冰过程[J]. 但汉成,刘扬,凌桂香,梅世龙,白诗尧. 公路交通科技. 2014(04)
[9]高速公路隧道交通事故特征分析[J]. 王丙兴. 交通与运输(学术版). 2012(01)
[10]高速公路隧道交通安全评估研究[J]. 张晶晶,赵志忠. 公路. 2011(10)
硕士论文
[1]侧风下防风栅对高速公路隧道口行车安全的影响研究[D]. 张治.河北建筑工程学院 2019
[2]基于CAN总线的隧道照明节能控制技术研究[D]. 李敏.华东交通大学 2018
[3]基于PCI总线的接触网检修挂接地线信息收集卡的研制[D]. 陶凯.西安理工大学 2017
[4]考虑环境影响的高速公路限速值研究[D]. 宋博.长安大学 2017
[5]基于STM32的大型粮仓温湿度监控系统设计[D]. 何希平.大连理工大学 2017
[6]山区高速公路隧道群路段限速技术研究[D]. 方仲权.长安大学 2017
[7]秦岭终南山公路隧道防灾救援体系及实际应用研究[D]. 周子健.长安大学 2016
[8]基于I2C总线带有数字温度补偿的实时时钟芯片设计[D]. 冷建辉.电子科技大学 2015
[9]片上I2C总线设计[D]. 杨帆.贵州大学 2015
[10]基于CANopen协议的地下电缆隧道环境监控通信系统的研究[D]. 王倩.沈阳工业大学 2014
本文编号：3149312
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3149312.html
