高速公路出入口超限车辆检测预警系统

一、项目背景

    在目前的高速公路出入口，对过往车辆只进行重量自动检测，而车辆的超高却因为技术原因没有进行自动检测，特别货物超高运输造成的危害更大。有的收费站入口前安装了用钢材制作的龙门式“防撞架”，悬挂限高标志，为了醒目，将限高门架漆成黄黑相间的条纹，即使如此，但往往由于司机对车载货物高度估计有误及侥幸心理，就会撞上限高架，由于车辆惯性作用撞向收费设施，轻则导致司机、车子、防撞架及设施受损伤，重则防撞架报废，造成交通拥堵。事实证明，防撞架并不能从源头上解决超高车辆检测报警和及时处置。有的采用人工检测，但实际操作中存在极大的随意性和不确定性，超限车辆得不到有效控制和劝返，这样就给交通安全事故埋下了隐患。为此，我公司研发超限车辆检测报警系统，采用激光检测装置在车辆通过时准确检测是否超限，一旦发现超限车辆，检测设备会向控制设备发出语音报警和声光报警，提醒外勤人员及时处理，同时将报警信息通过GSM短信模块发送到稽查手机号码上，有效避免超高车辆进入高速公路，消除交通安全隐患。

二、系统结构及组成

    本系统前端测量部分主要由一组激光超高检测器、太阳能单晶硅电池板、免维护硅能胶体蓄电池、电源管理控制器组成，后端由信号控制器、超限记录单元和无线语音提示器组成，激光超高检测器发射端和接收端分别安放在道路两侧对过往车辆进行检测。

    系统构成说明：当有车辆高度超过预先设定好的高度时，IT系列激光超高检测器向控制设备发出车辆超高的信号，语音提示器响起“出/入口超限”，警铃响起和警灯频闪，提醒工作人员处理，同时通过超限单元单元中GSM短信模块向预先设置的多组手机号码发送报警信息。

三、系统设计

    系统组成

      车辆超限检测预警系统主要由以下功能单元组成：

      超高车辆检测单元：激光超高检测器

      报警提示单元：语音声光提示器（含语音报警、爆闪指示灯、警号）

      报警信号处理单元

      超限车辆通过记录单元

      供电单元：太阳能单晶硅电池板、松下免维护蓄电池、电源控制器

超高车辆检测单元

    激光超高检测器选择飞天IT-B双光束系列，安装在桥梁、隧道、城市高架、高速公路口，用于对过往超高车辆进行检测，检测到超高车辆实时信号传输。

双光束激光超高检测器

技术指标

    （1)工作原理

    激光超高检测器由激光发射机和激光接收机两部分组成。激光发射机由激光发射器、调制激励电源及相应的方向调整装置组成；激光接收机由激光接收器、光电信号处理器以及相应的支撑机构组成。激光超高检测系统以调制双束激光光束形成警戒线，采用遮挡报警的方式对超高车辆进行检测。

（2）产品特点

    以激光为光源，方向性好，发散角度小，光束集中，信号强，即使有恶劣的环境带来的衰减也不会影响正常工作。

    传输距离远，穿透雨、雪、雾能力强，可全天候工作，探测距离可达数百米至几千米。

    可以在-40℃~70℃的环境下正常工作，无需任何辅助调温设备。

    铝合金材质，防护等级达到IP67。

    发射端镜盖采用纯净光学K9玻璃，透光率99%，专业防水镀膜，无水渍残留，始终光亮如初，表面镀锌处理，抗氧化。

    接收端镜盖采用专业光学窄带滤光片。完全不受太阳光，汽车灯光等外界光学干扰。

    信号采用继电器开关量输出，几乎兼容信号控制所有设备。

    精密光路调整组件，配合650nm激光光源，使安装调试变的轻松容易。

    产品安装高度不受限制，检测数值精确，形成的激光射线不会对车辆造成任何危险。

报警提示单元

    语音声光报警器是集语音、警号、爆闪灯光一体的报警器，与报警控制器无线通信，免通信布线，底座可拆装、可移动，固定在收费亭附近，一旦有超限车辆通过，做到有效提醒，供电直接进入内部，具有美观，易安装，结构简单等优点。  

报警信号处理单元

    报警信号处理单元安装在防水控制箱内部，实时监控前端激光超高检测器报警信号，当检测到激光超高检测器有报警时，将报警信号处理后控制内部无线信号发射模块向远处无线语音声光报警器发送报警命令，相应语音声光报警器收到命令后开始现场报警。同时还向记录单元发送报警命令，记录单元收到命令后向其内部存储的手机端号码发送报警信息。

报警信号处理单元

超限车辆通过记录单元

    安装在防水控制箱内的无线通讯模块能够实现一旦有超限车辆通过触发报警系统，且收到报警信号处理单元发来的报警命令时，马上向设定的手机端推送一条短信（最多可绑定10部手机终端），短信内容可由用户自行设定，收费站和分公司稽查人员可以根据短信提示进行稽查。

供电单元

     供电单元包括太阳能单晶硅电池板、免维护硅能胶体蓄电池、太阳能控制器等。

     超高车辆检测单元采用太阳能供电方式，系统通过电脑芯片对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，通过专用控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正、高效、高准确率的控制。

     电源系统具有短路、过载、独特的防反接保护；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险。

     太阳能单晶硅电池板

     太阳能电池板选用大功率单晶硅板，其转换效率高，工作温度范围宽；电池板采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。实物如下：

    技术指标：

免维护硅能胶体蓄电池

    本系统中所用到的是免维护硅能胶体蓄电池，硅能胶体蓄电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进，其性能优于阀控密封铅酸蓄电池，硅能胶体蓄电池具有使用性能稳定，可靠性高，使用寿命长，对环境温度的适应能力（高、低温）强，承受长时间放电能力、循环放电能力、深度放电及大电流放电能力强，有过充电及过放电自我保护等优点。

    胶体电池采用凝胶状电解质，内部无游离液体存在，在同等体积下电解质容量大，热容量大，热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生热失控现象；电解质浓度低，对极板的腐蚀作用弱；浓度均匀，不存在电解液分层现象。使用耐腐蚀性好的特殊铅钙合金制成的板栅，把自放电控制在最小。

    系统配备12V/20AH容量硅能胶体蓄电池，系统正常工作不报警的状态下电池满容量情况下按照80%的放电深度计算，理论可允许供整个系统不间断运行大于120小时；即电池充满电，仅电池自主供电的情况下系统可正常运行至少5天。

    技术指标如下表：

太阳能控制器

    电源管理电路采用全自动太阳能控制器，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；蓄电池充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施。所有控制全部采用工业级芯片，能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。

    技术指标如下表：

报警信号处理单元、超限车辆通过记录单元、免维护硅能胶体蓄电池和太阳能控制器安装于防水箱内部。

系统工作原理

    系统采用激光检测联动控制的方式，将超高检测器安装于允许车辆最高点位置，对过往的超高车辆和正常行驶车辆同时进行检测。若检测器出现报警则说明有超高车辆经过，同时语音提示器响起“出/入口有超限车辆，请处理”，提醒工作人员处理。

装置现场安装布局

四、超限车辆检测系统的优点

    系统稳定性好

       以激光为光源，方向性好，发散角度小，光束集中信号强，做到精准识别超限车辆无遗漏，且激光射线不会对车辆造成任何危险，在发射功率相同的条件下，激光功率密度是红外对射探测器功率密度的数百倍，因而传输距离更远，穿透雨雾雪的能力更强，误报率几乎为零，在-40℃-70℃的环境下，仍能正常工作，无需任何辅助调温设备。

    安装无局限性

    采用无线通讯传输系统和太阳能供电系统，不用铺设电源线和信号线，不受地形和供电距离限制，节省安装成本。

    总体工程性价比高

    该系统使用寿命长，检修方便，维护成本低，无升级改造费用。

    可拓展性好

    通过增设雷达测距装置可拓展超宽、超长检测功能和车辆信息抓拍功能，精准测量超出限值的准确数据，如能接入车道收费系统则效果更佳。

五、配置清单