基于水幕投影的公路隧道柔性阻拦系统
技术领域
本发明涉及一种隧道阻拦系统，尤其涉及一种基于水幕投影的公路隧道柔性阻拦系统。
背景技术
随着汽车的普及和交通量的增加，车辆进入隧道后发生事故的案例越来越多。但隧道作为特殊的管状结构物，相对于开放道路，其救援疏散和开展和对下游车辆的预警往往更为不利。故此，一般当隧道内发生紧急事件时，公路隧道管理单位会在第一时间对隧道进行封闭，从而防止二次事故的发生。
在对隧道交通进行封闭时，传统的方法是通过情报板发送隧道交通封闭信息，然后再由公路隧道管理者在隧道洞口设置锥形桶或刚性阻拦装置，从而实现隧道交通封闭。但该方法不能做到事故发生第一时间后封闭洞口，同时若驾驶员未能及时发现洞口封闭，冲入封闭区域，往往会造成隧道公共设施及驾驶员自身的损失。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于水幕投影的公路隧道柔性阻拦系统，能够及时、有效的提示驾驶员前方隧道封闭，请勿驶入，同时能够有效避免车辆无法及时制动造成的洞口封闭装置的破坏，从而有效避免隧道内二次事故的发生及保障驾驶员的生命财产安全。
本发明的提供的一种基于水幕投影的公路隧道柔性阻拦系统，包括用于检测隧道洞口状态的摄像机、用于检测隧道洞口环境参数的参数检测单元、水幕发生单元、投影器、洞口警示单元以及控制单元；
所述摄像机和参数检测单元的输出端与控制单元的输入端连接，所述控制单元根据摄像机和参数检测单元输出信息控制水幕发生单元和投影器工作以及控制洞口警示单元工作。
进一步，所述参数检测单元包括亮度计和风速计，所述亮度计和风速计的输出端与控制单元的输入端连接。
进一步，所述水幕发生单元包括第一水幕阵列、第二水幕阵列、射灯、射灯座以及供水设备；
所述第一水幕阵列包括安装座和变压喷头，所述安装座至少为两个，同一个水幕安装座的变压喷头等间距布置，相邻两个安装座的变压喷头间隔设置；
所述射灯座位于第一水幕阵列和第二水幕阵列之间，所述射灯为多个且在射灯座上等间距布置；
所述第二水幕阵列包括一个安装座，所述安装座上等间距布置有多个变压喷头，所述供水设备向第一水幕阵列和第二水幕阵列供水，所述供水设备以及射灯由控制单元控制。
进一步，所述控制单元包括中央控制器、供水控制器、投影控制器以及控制输入设备；
所述中央控制器的信息输入端与参数检测单元和摄像头的输入端连接，所述控制输入设备的输出端与中央控制器的控制输入端连接，所述中央控制器与供水控制器和投影控制器通信连接，所述供水控制器控制供水设备工作，所述投影控制器控制射灯工作。
进一步，所述洞口警示单元包括声光报警器和交通信号灯，所述声光报警器和交通信号灯等控制输入端均与中央控制器的输出端连接。
进一步，所述中央控制器根据如下方法控制投影器的投射亮度E:
E＝M*(1+C)L，其中，M为隧道路面的平均亮度和照度的换算系数，C为水幕投影和洞口亮度的对比度，L为隧道洞口的亮度。
进一步，所述中央控制器根据如下方法控制水幕的压力：
构建水幕压力与水幕从变压喷头滴落的初速度计算模型：
构建水幕的运动时间计算模型：
构建水幕偏移量约束模型：
m＝vwt(3)
m≤δ(4)；
将式(1)、(2)、(3)和(4)联立求得水幕压力P，中央控制器根据水幕压力P向供水控制器输出控制信息，进而控制供水设备的供水压力；
其中，vs为水幕从变压喷头滴落的初速度，vw为隧道洞口的风速，t为水幕的运动时间，h为变压喷头与隧道洞口路面的高度，g为重力加速度，m为水幕的偏移量，δ为水幕偏移量阈值，ρ为水的密度。
本发明的有益效果：通过本发明，能够及时、有效的提示驾驶员前方隧道封闭，请勿驶入，同时能够有效避免车辆无法及时制动造成的洞口封闭装置的破坏，从而有效避免隧道内二次事故的发生及保障驾驶员的生命财产安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的示意图。
图2为本发明的水幕发生单元结构示意图。
图3为本发明的控制结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明的提供的一种基于水幕投影的公路隧道柔性阻拦系统，包括用于检测隧道洞口状态的摄像机1、用于检测隧道洞口环境参数的参数检测单元、水幕发生单元5、投影器6、洞口警示单元以及控制单元；
所述摄像机1和参数检测单元的输出端与控制单元的输入端连接，所述控制单元根据摄像机和参数检测单元输出信息控制水幕发生单元和投影器工作以及控制洞口警示单元工作，通过上述结构，能够及时、有效的提示驾驶员前方隧道封闭，请勿驶入，同时能够有效避免车辆无法及时制动造成的洞口封闭装置的破坏，从而有效避免隧道内二次事故的发生及保障驾驶员的生命财产安全。
本实施例中，所述参数检测单元包括亮度计2和风速计10，所述亮度计和风速计的输出端与控制单元的输入端连接，其中，亮度计和风速计均设置于隧道洞口处，用于检测洞口的亮度和风速，便于控制器对射灯以及供水压力的控制，从而确保水幕投影能够清晰显示。
本实施例中，所述水幕发生单元包括第一水幕阵列、第二水幕阵列、射灯55、射灯座54以及供水设备；
所述第一水幕阵列包括安装座52和变压喷头53，所述安装座52至少为两个，同一个水幕安装座的变压喷头等间距布置，相邻两个安装座的变压喷头间隔设置；
所述射灯座54位于第一水幕阵列和第二水幕阵列之间，所述射灯为多个且在射灯座上等间距布置；
所述第二水幕阵列包括一个安装座51，所述安装座51上等间距布置有多个变压喷头53，所述供水设备向第一水幕阵列和第二水幕阵列供水，所述供水设备以及射灯由控制单元控制，如图2所示，第二水幕阵列用于防止洞外光线对投射质量的影响，第一水幕阵列能够形成良好的水幕，确保投影质量，其中，供水设备包括蓄水箱8和水泵7，所述水泵向安装座提供水流，为了保证每个安装座均能够获得水流，在水泵和安装座之间设置有分流器57，由分流器向每一个安装座提供水流，在每一个安装座的进水管路上设置有控制阀58，控制阀有供水控制器56控制，水泵的启停也有供水控制器控制。
本实施例中，所述控制单元包括中央控制器、供水控制器、投影控制器以及控制输入设备3；
所述中央控制器的信息输入端与参数检测单元和摄像头的输入端连接，所述控制输入设备的输出端与中央控制器的控制输入端连接，所述中央控制器与供水控制器和投影控制器通信连接，所述供水控制器控制供水设备工作，所述投影控制器控制射灯工作，其中，中央控制器、供水控制器以及投影控制器均采用现有的微控制器、单片机，控制输入设备包括控制面板，设置按钮开关等，用于控制整个系统的开启或者关闭，整个系统还包括远程控制中心，与中央控制器通信连接，比如通过无线或者有线的方式通信连接，无线比如4G、5G通信模块，有线包括电力载波的方式、单独布设通信线缆等，用于远程控制中心进行远程操控；其中，远程控制中心设置在远程监控中心的监控服务器。
本实施例中，所述洞口警示单元包括声光报警器4和交通信号灯9，所述声光报警器和交通信号灯等控制输入端均与中央控制器的输出端连接，通过该结构，在洞口进行声光以及交通信号的指示，起到提示加强的作用。
本实施例中，所述中央控制器根据如下方法控制投影器的投射亮度E:
E＝M*(1+C)L，其中，M为隧道路面的平均亮度和照度的换算系数，M取值一般为15lx/(cd·m-2)，C为水幕投影和洞口亮度的对比度，L为隧道洞口的亮度，通过上述方法，能够确保水幕投影的亮度，确保水幕投影内容能够清晰明确的显示给驾驶者，从而到良好的阻拦效果。
本实施例中，所述中央控制器根据如下方法控制水幕的压力：
构建水幕压力与水幕从变压喷头滴落的初速度计算模型：
构建水幕的运动时间计算模型：
构建水幕偏移量约束模型：
m＝vwt(3)
m≤δ(4)；
将式(1)、(2)、(3)和(4)联立求得水幕压力P，中央控制器根据水幕压力P向供水控制器输出控制信息，进而控制供水设备的供水压力；
其中，vs为水幕从变压喷头滴落的初速度，vw为隧道洞口的风速，t为水幕的运动时间，h为变压喷头与隧道洞口路面的高度，g为重力加速度，m为水幕的偏移量，δ为水幕偏移量阈值，其取值一般为0.3，也可以根据实际情况设定，ρ为水的密度，通过上述方法，能够保证水幕形成质量，进而确保投影内容能够准确显示给驾驶人员，进而确保驾乘安全。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
