【導讀】去年十一期間我國對高速路進行了免費通行，這極大的方便了人們除外旅游和回家探親，出發(fā)點是非常好的，但是現(xiàn)在我們回想一下這次免費通行也造成了很大的麻煩，比如高速路出現(xiàn)了大擁堵，車輛只能緩慢通行甚至無法通行。怎么樣才能在以后的假期避免這些發(fā)生呢？這就需要在高速路上安裝傳感器。
能在高速公路上安裝傳感器就方便很多了，車輛在行駛過程中通過高速路上的傳感器就很清楚的知道前面有沒有堵車，從而視情況選擇自己的最優(yōu)路線，極大的避免了出現(xiàn)有的路段非常擁堵，有的路段卻車輛稀少，公路上安裝傳感器還能避免一些車禍的發(fā)生，這是非常重要的。
在未來高速公路上可安裝傳感器包括壓力傳感器，紅外傳感器，還有其它的一些無線傳感器，我們可以在車子上安裝一個傳感器數(shù)據(jù)處理器，這樣就能實時的接收到公路上車輛的信息，便于車主選擇合適的路線，也便于相關(guān)部門就行管理。這樣就可以極大的保護車主的人生安全和財產(chǎn)安全，而且可以提醒車主選擇合適的路線來錯開高峰期。
1、紅外線傳感器
紅外傳感器是波束檢測裝置的一種，有主動和被動兩種形式。主動式發(fā)射器和接收器分別為半導體激光器和光電二極管，將兩者對中，水平安裝在車道旁邊。無車通過時，接收器接收細束線狀紅外光，有信號輸出；車輛通過時，遮斷光束，接收器無輸出，通-斷轉(zhuǎn)換是對車輛的檢測信號。新型主動反射式紅外檢測器的原理為：在相同的紅外光輻射下，反射物的大小、材料和結(jié)構(gòu)不同，反射能量就不一樣。
被動式紅外檢測沒有發(fā)射器，只有接收器。接收器感受路面和車輛以紅外波長為主的輻射能量。路面和車體的材料溫度和表面光潔度都不一樣，它們的輻射能量也必然不相等。現(xiàn)代紅外測溫的分辨率已達到0.1%℃，因此區(qū)分道路和車輛己不存在困難。
2、環(huán)形線圈檢測器
目前,道路檢測交通流狀態(tài)用的最多的傳感器件是環(huán)形線圈，它可以檢測交通量、車速、占有率、車頭時距、車長、長車比和車輛存在等多個項目。環(huán)形線圈檢測原理如圖所示。線圈由專用電纜繞幾匝(一般為4匝)及其饋線構(gòu)成，它通過一個變壓器接到被恒流源支持的調(diào)諧回路，有源環(huán)形線圈構(gòu)成LC調(diào)諧回路的電感部分，并在線圈周圍的空間產(chǎn)生電磁場。當含有鐵金屬的車體進入線圈磁場范圍，車輛鐵構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生自成閉回路的感應(yīng)電渦流，此渦流又產(chǎn)生與原有磁場方向相反的新磁場，導致線圈的總電感變小，引起調(diào)諧頻率偏離原有數(shù)值，從而發(fā)出車輛通過或存在的信號。
3、超聲波傳感器
超聲波傳感器是一種在道路上應(yīng)用較多的檢測器，它利用車輛形狀對超聲波波前的影響來實現(xiàn)檢測。超聲波車輛檢測器的探頭具有發(fā)射和接受雙重功能，被設(shè)置于道路的正上方或斜上方，向路面發(fā)射超聲波，并接受來自車輛的反射波。超聲波車輛檢測器的工作原理可分為兩種：傳播時間差法和多普勒法。傳播時間差法這是一種將超聲波分割成脈沖射向路面然后接受其反射波的方法。當有車輛時，超聲波會經(jīng)車輛反射提前返回，檢測出超前于地面的反射波，就表明車輛存在或通過。
多普勒法是將超聲波探頭向空間發(fā)射超聲波同時接收信號，如果有移動物體，那么接收到的反射波信號就會呈現(xiàn)多普勒效應(yīng)。利用此方法可檢測正在駛近或在遠離的車輛，而不能檢測處于檢測范圍內(nèi)的靜止車輛。
4、微波交通檢測器
前面介紹的超聲、紅外和光學檢測器有一共同的嚴重缺點是穿透云霧、雨滴和雪花的能力很弱，無法在這些氣候條件下進行檢測。而波長3cm左右的電磁波對云、雨的透射率達70%-90%。為此，人們利用成熟的雷達測距、測速和成像技術(shù)開發(fā)出微波交通檢測器。
微波檢測器檢測區(qū)發(fā)射小功率以不同中心頻率連續(xù)調(diào)制微波，中心頻率大于10GHz(波長約3cm)，寬度45MHz，進行分區(qū)掃描，獲得被測物的反射回波。掃描區(qū)域的數(shù)量和大小可由軟件控制，最多可分為8個區(qū)，每區(qū)長度2-10m(可調(diào))，寬度為2m(覆蓋一個車道)；每區(qū)還可進一步細分為2-4個小區(qū)，供測速使用。檢測器最多可檢測8個車道的交通量、平均車速、占有率、按長度劃分的車型和排隊長度等參數(shù)。
檢測器面對高速公路車道行駛方向布設(shè)，稱為前視檢測。通常將一條車道劃分為一個檢測區(qū)，配置一臺檢測器。檢測車速時，需要在檢測區(qū)內(nèi)沿行駛方向細分成幾個窄區(qū)，并設(shè)定窄區(qū)間的距離長度；對通過窄區(qū)的車輛計時，就可測出車速及其他交通參數(shù)。前視可延長縱向區(qū)(車道)監(jiān)測長度，以提供更精確的數(shù)據(jù)。檢測區(qū)及窄區(qū)的劃分均由軟件設(shè)定，修改軟件可重新設(shè)定。因此，可應(yīng)用于高速公路監(jiān)測，城市交通檢測，城市交通信號控制和區(qū)域交通事件報警等不同場合。檢測器沿車道橫向布置，稱為側(cè)視檢測，可同時得出個車道的交通流狀態(tài)變量的實時數(shù)據(jù)。在城市道路十字路口，可以采用多個探頭對四個道口的車輛檢測和處理，對監(jiān)視和控制路口交通效果良好。
5、視頻車輛檢測器
視頻車輛檢測器是運用視頻圖像處理和計算機圖形識別技術(shù)于近年開發(fā)出來的新產(chǎn)品，它可以取代環(huán)形線圈，進行高效益的廣域視頻監(jiān)視并現(xiàn)場實時采集各種交通參數(shù)。
在需要重點監(jiān)測的路段，安裝一臺或多臺(如4臺)數(shù)字式攝像機，將一定范圍的交通圖像，經(jīng)過一個圖像處理硬件，輸入計算機顯示器；通過互動控制軟件,用鼠標操作在屏幕交通圖像上，設(shè)定和疊加檢測區(qū)，其尺寸、數(shù)量可隨時調(diào)校。操作設(shè)定一旦建立，車輛經(jīng)過檢測區(qū)，就會產(chǎn)生檢測信號，經(jīng)過分析和處理(軟件)，可得到交通量、平均車速、占有率、車頭間距隨和排隊長度等各種參數(shù)。在軟件支持下，還可對不同檢測區(qū)的信號進行邏輯處理(與、或、非等)，對交通情況作出正確判斷。在具有交通事件門限值和算法軟件的配合下，可對交通事件的發(fā)生作出判別，發(fā)出預警信號。與其他交通控制軟件結(jié)合，還可對城市交叉路口的交通信號控制，作出決策。由于檢測元件是在屏幕上畫出來的，在布置上有很大的靈活性，檢測項目也可視需要而增設(shè)，功能存在巨大開發(fā)潛力。
視頻車輛檢測器由攝像機、聯(lián)接箱、計算機(附外設(shè))和專用軟件等組成。其中聯(lián)接箱用來接收多個攝像機拍攝的交通圖像，傳輸給計算機或加以存儲。視頻車輛檢測器可以在-34至+74攝氏度和95%相對濕度下工作。
6、壓電傳感器
壓電傳感器可檢測軸數(shù)、軸載和車速，其主要特點是體積小，使用方便。壓電傳感器的工作原理為壓電效應(yīng)，由套管形壓電聚合體，其內(nèi)外均鍍以金屬層，形成一條可彎曲變形的壓電電纜。當沿徑向施加外力時，在兩金屬表面產(chǎn)生符號相反的電荷，電荷量與外力成正比。壓電傳感器的輸出能量非常微弱，為了減小檢測量誤差，一般先將信號送到具有高輸入阻抗的前置放大器(電壓或電荷放大器)，然后再進行一般的放大、檢波等處理，最終輸出指示信號。
市場供應(yīng)管形壓電檢測器，壓電電纜被凝結(jié)在擠壓成性的工程塑料殼體內(nèi)，殼體連同殼座一并埋設(shè)在車道路面下。當車輪滾過檢測器時，檢測器承受載荷而輸出信號，每通過一根車軸，就會出現(xiàn)一個脈沖，故常用來監(jiān)測車輛的軸數(shù)。脈沖的峰值越高，軸載也越大。因此，也可檢測軸載和車載。隔一定距離埋設(shè)兩根壓電檢測器，測出時間和已知距離，車速也就被測出。
壓電傳感器主要適用于動態(tài)稱重、車輛分類統(tǒng)計、車速檢測、計軸數(shù)、測軸距、闖紅燈拍照、泊車區(qū)域監(jiān)控、收費站地磅、交通信息采集和統(tǒng)計。
隨著車輛的增多以及高速公路的進一步開放，解決假期高速公路擁堵現(xiàn)象迫在眉睫，所以我們要進一步開放傳感器，使得傳感器能更好的應(yīng)用在高速公路上，更好的為人們出行保駕護航。
