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【创客教室】T形路口红绿灯智慧控制系统

时间:2022-06-24 15:16:37来源:学苑创造杂志

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你注意过吗?T形路口的红绿灯都有固定的顺序,不管有没有车辆通行都会按照设定好的顺序循环工作,容易造成交通资源的浪费。

苏钶铭同学设计了一个能“看懂”路况的智慧系统,想知道他是怎么做的吗?那就继续往下看吧~


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设计者介绍

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苏钶铭,12岁,毕业于南宁市越秀路小学,对电子技术、无人机、工程机械等有着浓厚兴趣,曾获第35届广西青少年科技创新大赛一等奖、南宁市2019年青少年科技创新大赛一等奖、2020年世界物联网博览会无人机大赛FPV专业组亚军等奖项。



指导老师

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廖羽娥、凌天翼、韦雪梅。



设计故事

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苏钶铭的灵感来源于生活中的细心观察。他放学回家的路上有几个T形路口,他通过细心观察后发现,传统的T形路口红绿灯是按照固定顺序来循环工作的,即使主干道上车流量很大、次干道没有车辆通行,主干道的绿灯也要等次干道黄灯结束后才能亮起。这样的设计造成了交通资源的浪费。因此,苏钶铭希望发明一个T形路口红绿灯智慧控制系统来解决此问题。



作品意义

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本作品可改变目前现有的T形路口红绿灯固定循环工作模式,提高T形路口的车辆通行效率。



需要材料

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PVC喷绘面板、PLC编程模块、红绿灯模型、路灯模型、红传外感器(以下简称传感器)、开关、电池等。



科创过程

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第一步:确定设计方案。

苏钶铭的设计思路为:主干道上常亮直行绿灯,在主干道和次干道的左转车道上分别安装一组传感器,以此识别车流量,判断是否开启左转子程序。


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廖羽娥老师:车辆数量及其停留时间,是系统判断是否开启左转子程序的依据。


第二步:购买硬件设备,组装模型,制作出第一代作品。


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作品完成图


廖羽娥老师:第一代作品中,苏钶铭采用的是使用汇编语言编写的单片机模块,汇编语言语句多,步骤烦琐。作品完成后基本功能勉强能实现,但产生了许多问题,且语句修改很麻烦,最终不得不放弃第一代作品。


第三步:改用PLC编程模块,完成PLC梯形图编程,组装并调试第二代作品。


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PLC梯形图语言程序(部分)


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调试作品


在与指导老师商量后,苏钶铭决定改用PLC编程模块。该模块具有程序简单且易操作的特点,系统能完全实现每个车道一组传感器采集信息的功能,整个作品可以满足最初设计的要求。 


廖羽娥老师:PLC 是一种具有微处理器、用于自动化控制的数字运算控制器,可以将控制指令随时载入内存,并进行储存与执行。


第四步:完成PLC梯形图语言程序的修改,制作新的外观设计图,并根据设计图制作出第三代作品。


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组装作品


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完成作品


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多进程协作流程(升级版)


在指导老师的建议下,苏钶铭完成了PLC梯形图语言程序的修改,在每条次干道的左转车道增加了一组传感器,通过双传感器判断是否有待左转车辆,并概念性地引入雷达侦测辅助识别车辆。


廖羽娥老师:第三代作品判断左转车辆的准确性获得极大的提高,且外观在原有的基础上做了美化提升。



可行性探究

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1.硬件成本增加幅度小。本作品可应用于大多数T形路口,硬件成本增加不大,只需几千元。

 2.施工难度不大。只需要在T形路口设立8个立墩,将传感器安装在里面就可以了。虽然在安装过程中需要小范围开挖路面进行线路布置,但总体工程量不大。

3.系统兼容性强。本作品属于智慧交通的范畴,只要通过5G无线传输将其与智慧交通系统联网对接,就可以将其融入现有的智慧交通体系中。




本文选自《学苑创造》B版2021年1-2月刊

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