限高预警系统设计开题报告

1． 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1 目的及意义

随着经济的快速发展，物流和客运的需求大幅度上涨，目前我国的载货汽车数量超过1500万辆，大型客车的数量也在逐渐增加。在我国的行政条例《公路安全保护条例》中第34条规定，为了防止超载货车破坏道路，县级和乡级政府有权在乡道、村道设置“必要的限高、限宽设施”，而限高杆作为一种限制措施，其作用是用来限制重载车辆通行，起到保护道路，桥梁，保障行车安全的作用，限高杆的存在有其合理性和必要性。近年来，限高杆事故发生的频率呈现明显上升趋势，特别是造成重大人员伤亡的事故在近几年更是频繁发生。例如发生在我们身边的武汉双层巴士撞限高杆的事故，造成了巨大的伤亡，究其原因，司机自身固然存在问题，对自己的驾驶的车辆实际高度并不熟悉，同时也反映出了国内限高系统的存在不少弊端。

限高系统的目的在于警示驾驶员注意可通行高度，驾驶员在看到限高装置后应该判断本车是否能够通行，这就意味着限高警示装置必须与限高杆之间存在一段距离并且醒目。但目前大部分限高系统都将限高标志与刚性限高杆设计在一起，使超限车辆驾驶员的反应时间很短，存在着发生事故的巨大隐患。

本课题的目的就是设计一个桥梁限高预警系统，在刚性限高装置前一段距离对过往车辆的高度进行监测，判断其是否超过限制通过高度，一旦车辆高度超过允许通过高度，就对超过高度的车辆的车牌进行提取并显示在醒目处的屏幕上，提醒行驶在道路上的超高车辆尽快驶离。

1.2国内外研究现状分析

在国外交通法规较为全面完善的国家，他们的预警机制也做的较为完善。例如美国规定，相关部门必须在驶入路口之前的多个路段多个段位提前设置显著的限高标志。在英国需要限制的超高超重的路段，每隔500米设置一个提示栏，在靠近限高部分的路段两旁安装了闪烁提示灯，提高司机的注意力。在瑞典，他们规定在限高杆的周围不准立广告牌或栽树，以免遮盖信号灯，并且在道路两旁安装闪烁灯提醒，并且有专人定期对不合规范的指示牌进行清理。

在国内，大多数限高路段使用限高杆进行强制限高。在限高杆的使用上由于没有统一规范，限高杆在保护桥梁和道路的同时，也带来了不少交通隐患。在国道和高速路段上，除了使用限高杆，也有使用电子屏滚动播放限高数字和限高路段的方法来对过往车辆进行提示。国内目前对于限高和限高预警方面的法律法规并不完善，因此实际进行使用的限高预警系统并不多，并且方案都较为固定。主要包括车载限高预警系统和固定的限高预警系统。

车载限高预警系统价格较为昂贵，推广起来较为困难。因此在限高路段前安装限高预警系统成为了我主要考虑的方案。目前大部分限高预警系统主要包括控制模块、红外线发射模块、红外线接收模块和报警器。但这些方法依然存在着一定的问题。目前基于机器视觉的车牌识别系统已经日趋成熟，我考虑可以将车牌识别与预警系统结合起来设计一种新的桥梁限高预警系统，拥有识别具体的超高车辆，并针对具体的超高车辆进行警告的功能，作为一种柔性限高装置，与现在普遍使用的刚性限高杆相比，它不仅具有识别和警示超高车辆的优势，也能大大降低警示系统自身对道路交通安全的威胁。

2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容

（1）查阅资料，了解当前限高预警系统的主要方案，与设计需求对比，确定主攻方向。

（2）根据任务需求，确定多套实现方案并进行比较评估并确定最终方案。

（3）针对已有方案的器件，收集相关资料，进行理论验证，设计原理图，进行仿真设计。

（4）进行硬件配置，编写程序进行功能调试，分析实际问题，对不足之处进行改进。

（5）进行最终的评估改进，并整理相关资料文档。

2.2目标

1. 通过激光发射装置，筛选出超高车辆，通过摄像头对车牌信息拍摄。

2. 对获得的图像进行处理，识别出车牌信息。

3. 通过系统预警系统，显示超高车辆信息。

2.3技术方案及措施

图一

该设计方案主要是通过利用红外传感提取高度等信息，当车辆高度超过桥梁高度时反馈信息给控制器，相机提取图像信息返回给控制器。控制器对图像进行处理，将车辆的具体信息提供给预警装置，从而实现超高预警的功能。

1） 系统硬件搭建

按系统框图结构，完成各模块配置和搭建，包括控制器、相机、红外传感模块及预警装置。

a. 控制器配置（树莓派系统安装、软件环境搭建）

b. 树莓派适配相机连接调试，实现对相机的控制和图片信息的获取

c. 红外传感模块搭建（参考实际应用环境完成传感器选型，实现传感器控制）

d. 预警装置配置（完成显示模块功能调试，实现主控制器对显示模块的控制）

2） 车牌识别算法实现

通过查阅资料和实例，考虑到误差和硬件的实际情况对车牌识别的算法进行选择。

3） 系统联合调试

将各部分进行连接并调试，使各部分之间实现通信，完成从红外传感器进行识别，相机进行拍照，在树莓派上实现图像识别和信息提取，最后在显示模块上进行显示的过程。针对连接过程中出现的问题进行调试，解决。

3.进度安排

1-4周：明确设计任务，查阅资料，完成开题报告；

5-11周：完成系统硬件设计、仿真、实物制作任务；

12-13周：完成硬件系统的调试以及与软件系统衔接任务；

14-15周：完成设计说明书（论文）撰写；

16周：准备答辩。

4.阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）

[1]. 魏娇 基于机器视觉的车牌字符自动识别系统设计 [J].自动化与仪器仪表.2019.8：49-53

[2]. 潘逸炜，王计平 城市限高防撞系统设计研究 [J].设计与理论.2019.4

[3]. 周嘉懿,黄勇军.关于我国限高杆事故的行政管理研究.湖南：湖南师范大

学，2017.6

[4]. 邓嘉诚，黄贺声 ，杨林，魏亚东 车辆牌照识别技术现状 [J].2019.8

[5].陆超，柯永斌 . 智能限高杆提醒系统设计 [J]. 电子元器件与信息技术，2018，2（6）：88-94

[6]穆长江 . 车辆牌照自动识别的算法研究 [D] . 沈阳 : 沈阳工业大学 ,2004

[7].陆化普, 李瑞敏. 城市智能交通系统的发展现状与趋势[J].工程研究-跨学科视野中的工程, 2014(1): 6-19

[8]. 朱明秀. 基于图像处理技术的车牌识别方法研究[J].信息记录材料, 2019,20(03): 224-226.

[9].姜晓.智能车牌识别系统的实现与优化[D].东华大学,2017:1-3.

[10]刘同焰 . 车牌识别系统的相关算法研究与实现 [D]. 广州 : 华南理工大学 ，2012.

[11]李伟雄,周宝标,区子才.在桥梁限高龙门架前设置"超高车辆自动报警装置”安全设施的必要性[J].硅谷,2014,(20).

[12]Fang Weijian, Xin Zhou，The Research on Image Extraction and Segmentation Algorithm in License Plate Recognition 2015

[13]Hong-Hyun Kim, Je-Kang Park, Joo-Hee Oh, and Dong-Joong Kang Multi-task Convolutional Neural Network System for License Plate Recognition 2017.6

[14]Yu Weiyua, Hu Danb, Li Chuyi, Using Artificial Bees Colony Algorithm for License Plate Recognition 2016

[15].Liyuan Zhang, Ruxia Hong,Research on License Plate Character Recognition Technology 2019