基本信息
- 项目名称：
- 基于激光检测的安全斑马线系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 安全斑马线系统包括行人自动警示系统和斑马线辅助照明系统。 行人警示系统由行人探测模块、无线发射及控制模块和路面警示模块（太阳能无线同步道钉灯）三个部分组成。系统实现的主要功能包括：自动探测行人进入和走出斑马线区域；自动触发路面道钉灯警示行人。 斑马线辅助照明系统由高功率、低功耗的LED面光源及太阳能供电系统构成，能对夜间视觉环境较差的斑马线区域进行独立照明，从而减少因视线较差也引起的安全隐患。
- 详细介绍：
- 随着社会的日益发展，城市道路上行驶的车辆越来越多；虽然部分斑马线安装有行人红绿灯，但是行人在横穿马路（即使在斑马线上）仍然变得越来越危险。当天气不好、天色较暗如夜晚的情况下，遇到车辆速度过快、超速、闯红灯或没有行人红绿灯指示时的情况，行人横穿斑马线尤其危险。有的时候即使司机在较近距离发现了斑马线上的行人，也常常因为反应不够及时或者视线不够清晰而无法避让。 为了提高斑马线的安全系数，在国内人们提出了各种各样的解决方案。很多城市在事故高发的地段会添加各种辅助性的标志，比如在人行道上方设置自发光的LED标志，在人行横道中央安置固定的提醒标志，在路边放置行人自动触发的警示灯等等；在浙江省内也采取了很多新颖的安全手段，比如爱心斑马线，立体斑马线以及爆闪灯。这些设备和手段取得了一定的成效，但离真正解决斑马线的安全问题还有距离。 以上各种解决方案存在的不足是显而易见的，主要体现在以下两方面： (1) 不能有效的促进交通效率的提高。以红绿灯为例，各个交通路口设置的红绿灯都是有严格的时限规定，当不存在车辆（行人）通行时，另一方也须按照规定时限等待，因此极大的降低了交通效率。 (2) 提醒机制不够完善。国内目前的各种解决方案，都有很大的局限性，在夜晚以及可视度不是很高的情况下，很难起到警示作用，不能很好的提高行人通行时的安全系数。 在这样的城市交通安全问题背景下，一种安全系数更高的斑马线系统无疑会让人们提高对道路斑马线的信任感，使人们在横穿马路时更愿意走斑马线，进而提高道路交通的效率，降低交通事故发生的隐患，形成很好的交通良性循环。 而我们项目小组着力于以上问题，在指导老师的帮助下，开发研制的“安全斑马线系统”，正好填补了目前在斑马线安全性存在的不足。安全斑马线系统包括行人自动触发安全斑马线警示系统和斑马线辅助照明系统两大块。行人自动触发安全斑马线警示系统由行人探测模块、无线发射及控制模块和路面警示模块（太阳能无线同步道钉灯）三个部分组成。系统实现的主要功能包括：自动探测行人进入和走出斑马线区域；自动触发路面道钉灯警示行人；无线发射及接受模式，安装时无需破坏路面。斑马线辅助照明系统由高功率、低功耗的LED面光源及太阳能供电系统构成，能对夜间视觉环境较差的斑马线区域进行独立照明，从而减少因视线较差也引起的安全隐患。 安全斑马线系统项目的主要社会作用包括：及时提醒行人和超速司机；引导行人走斑马线；降低车辆接近行人速度；延长车辆接近行人制动距离；提高汽车礼让行人的概率；降低人车冲突。 安全斑马线系统是用于保障斑马线上行人安全的警示系统，主要适用于城市道路斑马线，学校、医院及小区斑马线等。 系统包括行人监测装置、控制盒和信号灯。行人监测装置包括分设在斑马线起点和终点的两组触发门；每组触发门包括设置在人行道上并分设在斑马线两端的一个激光发射柱和一个激光接收柱，每组触发门的激光发射柱发射激光光束、由激光接收柱接收激光光束，当行人穿过触发门时便切断该激光光束；两行信号灯分别排列在斑马线的两侧，控制盒安置在的人行道的电线杆上。本系统采用在斑马线两端设置行人监测系统，而且每套行人监测系统增加了进出方向判断，提高了系统运行的效率。 安全斑马线系统的基本工作原理：当行人通过行人检测器进入斑马线时，系统被触发，控制器驱动道钉灯闪烁，提醒司机注意远方在斑马线上或者即将穿越斑马线的行人；当行人离开斑马线，系统控制道钉灯停止闪烁。同时，为了避免意外情况下，行人没有按照正常的途径走出斑马线，根据道路宽度以及行人的穿越速度，我们设置了延迟时限，在该延迟时限之后，即使行人没有按照正常的途径穿越斑马线，斑马线也将停止闪烁。道钉灯光束的投射方向对准过往司机的视线，以更好地引起注意。 安全斑马线系统已经获得国家发明专利“一种基于激光检测斑马线行人监测告警装置”和实用新型专利“一种基于激光检测斑马线行人监测告警装置”。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 改善交通现状，提高交通效率，降低事故发生率。 基本思路： 安全斑马线系统主要由行人检测器、控制器和道钉灯三部分组成。行人检测器是安装斑马线行人进出口两边的2对柱子，当行人通过柱子之间便隔断光束，行人检测器将光束被隔断的信息送往控制器识别。 控制器是安全斑马线系统的核心当行人进入斑马线，控制器驱动道钉灯闪烁；当行人走出斑马线，控制器关闭道钉灯闪烁。控制器可设置道钉灯的闪烁频率，系统每日开启和关闭的时刻等参数。 道钉灯主要是密封封装的高亮度LED，外部材料采用不锈钢或铝合金保证内部LED及附属元件在外力冲击和重压下仍然能正常工作。 创新点： 1）在市场上暂无同类产品。 2）系统有效性高。 3）对应用环境要求低。 技术关键： 1）行人检测算法设计，具体包括： 判断单人通过行人检测器的情况 判断多个行人通过行人检测器的情况 判断多个行人同时交错通过行人检测器的情况 当行人停留在行人检测器之间时 当无法判断行人通过的具体方向时，遵循安全保障原则启动道钉灯闪烁，直到系统恢复正常。 2） 道钉灯控制技术设计。 主要技术指标： 1)安全斑马线系统在能见度不小于5m 2)单人误触发率小于3%，识别率大于99%；多人误触发率小于5%，识别率大于98%。 4)整体系统中所有道钉灯的同步闪烁时间误差不大于30ms。 5)整体系统的安全工作温度范围：10°C~60°C。
科学性、先进性
- 科学性： 安全斑马线系统包括行人自动触发安全斑马线警示系统和斑马线辅助照明系统两大块。 行人自动触发安全斑马线警示系统由行人探测模块、无线发射及控制模块和路面警示模块（太阳能无线同步道钉灯）三个部分组成。系统实现的主要功能包括：自动探测行人进入和走出斑马线区域；自动触发路面道钉灯警示行人；无线发射及接受模式，安装时无需破坏路面。 斑马线辅助照明系统由高功率、低功耗的LED面光源及太阳能供电系统构成，能对夜间视觉环境较差的斑马线区域进行独立照明，从而减少因视线较差也引起的安全隐患。系统实现的主要功能是准确照明斑马线区域。 安全斑马线系统项目的主要社会作用包括：及时提醒行人和超速司机；引导行人走斑马线；降低车辆接近行人速度；延长车辆接近行人制动距离；提高汽车礼让行人的概率；降低人车冲突。 先进性： 1)全自动运行，无需行人手动控制； 2)方向识别功能，降低系统误识率； 3)高亮度LED警示灯，有效警示过往车辆； 4)市电或太阳能供电，电源系统配置灵活。
获奖情况及鉴定结果
- 1）2010年5月，在中国计量学院举行的第七届“挑战杯”赛博大学生创业计划竞赛中，以该产品为基础的项目，获得浙江省二等奖。 2）获得2009年浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）科技立项
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 专利授权
作品可展示的形式
- 实物、模型、图纸、现场演示图片、录像、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 当行人通过行人检测器进入斑马线时，系统被触发，控制器驱动道钉灯闪烁，提醒司机；当行人离开斑马线，系统控制道钉灯停止闪烁。 技术特点： 行人检测系统：设备简单，施工方便，受天气等环境因素影响小，识别率高达到98%以上、误识率低。 道钉灯：道钉灯外壳采用不锈钢或合金，耐压耐磨。 系统电源同时为道钉灯和行人监测系统提供电源 项目优势： 1)项目的可行性强，技术成熟，成功的概率很大； 2)项目人性化，需求量大，市场前景明朗； 3）项目的其他产品衍射广，可以应用于交通的各个领域。 适应范围： 安全斑马线系统是用于保障斑马线上行人安全的警示系统，主要适用于城市道路斑马线，学校、医院及小区斑马线等。 经济效益： 根据对杭州市区的统计，杭州市内有500余条斑马线可应用该系统，其中100余条事故高发斑马线亟需应用该系统。路段斑马线的设置间隔一般为150至500米。按此推算杭州市区系统饱和应用量大约1435套。该系统估计售价17000元，第一年预计可出售50套。
同类课题研究水平概述
- 美国弗吉尼亚州的公路管理部门(Federal Highway Administration，Virginia)统计了美国六个州的交通事故数据后发现，在交通事故中65％的受害者是行人，行人和骑车人的死亡系数分别是司乘人员的9倍和8倍，而26%的撞车事故可以归咎于斑马线缺少足够的安全保护。另一份美国国家公路交通安全管理部门(National Highway Traffic Safety Administration)的早期报告披露在城市中发生的人车相撞事故，39%发生在斑马线附近。因此美国很多城市的公路管理部门和相关单位，在事故高发的斑马线附近添加各种辅助性的标志，比如在斑马线上方设置自发光的LED标志，在斑马线中央安置固定的提醒标志，在路边放置行人自动触发的警示灯等。这些设备和手段取得了一定的成效，但离真正解决斑马线的安全问题还有较大的距离。 在2000年以后，美国的很多城市开始采用一种安全斑马线系统，该系统能够自动探测进入斑马线的行人，并立刻点亮嵌在路面的道钉灯，警告司机避让行人。到目前为止，在美国的各个城市已经安装了上千套此类系统，并逐步在交通安全系统内逐渐的普及开来。 在国内，浙江省交警、城建部门为缓解城市交通管理压力，降低斑马线交通事故发生率，在斑马线附近尝试了多种尝试，如杭州的爱心斑马线，LED提醒立柱，太阳能爆闪灯及斑马线减速道钉灯带等；宁波的彩色斑马线及反光道钉灯系统；台州的立体斑马线等。此类措施在一定程度上改善了斑马线安全现状，表明了政府部门整治斑马线安全隐患的决心，但由于各种原因，斑马线的安全问题还有待于进一步解决。但具有行人自动触发警示功能的安全斑马线系统在国内还没有研发出来。
