基本信息

第一作者姓名：赵文谦

性别：男

民族：汉族

第一作者学校：东华大学附属实验学校

第一作者人所在年级：七年级

第二作者姓名：

性别：女

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

第三作者姓名：

性别：

民族：

第三作者人所在学校：

第三作者人所在年级：

辅导教师姓名：管俊利

作品摘要

*结构组成：

此自适应减速带装置由摄像头、Arduino主控、舵机、温湿度传感器、电池、小区管理电脑组成。摄像头：进行车辆检测以及测速的功能。Arduino主控：对于传感器的信号和舵机控制信息进行匹配。舵机：控制减速带的角度。温湿度传感器：检测环境湿度，进行判断是晴天还是雨天。电池：由于只能使用5v的电源，所以还用到了5V稳压模块。小区管理电脑：进行图像处理算法的运行平台。

*主要特征：

此自适应减速带减速带的感应装置根据车速的快慢和车流、温湿度来调节减速带的角度（高度），以达到动态控制（减缓）不同车速下车辆的作用。在减速带的上方就需要安装摄像头，在减速带的附近就需要配备温湿度传感器和舵机，在后台Arduino主控和电脑控制下，就可以很好地根据需要自适应调节减速带。

*主要用途：

智能减速带根据车速、湿度等多种场景来选择是否升起或降低高度，实现人性化服务的同时也提高驾驶人员的安全意识，更好地发挥减速带保障道路交通安全的功能。

1．使车经过减速带时产生的噪音降低，车内的人受到的颠簸减小；

2．使小区居民或是过路行人听到汽车经过减速带的噪音变小；

3．降低减速带震动对车辆造成的损害。

总之，更好地保障车辆行驶安全。

*创新点：

创新点主要体现在三个方面：

1．根据天气变化自适应调节：如果是晴天，减速（震）性能降低；如果是雨天，减速（震）性能增强；

2．根据车辆速度自适应调节：在不违反交通规则的情况下，调整减速带的坡度，通过实时监测车辆速度来控制减速带的效能，正常通行的车辆可以做到无感通过；

3．使用不同规格的减速带，集成在一个减速带上，通过旋转的方式来进行调整。

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

减速带的问题在生活中很普遍，通过网络问卷调查，普遍感到：

1．大部分人坐车经过减速带都会受到影响；

2．减速带给人们最大的影响是震动颠簸；

3．大部分人希望优化减速带的功能，提升舒适度和安全性；

4．目前市面上使用的减速带自适应调节能力普遍不强、针对性不够。

研究问题的原因和意义：

随着我国交通事业的飞速发展、汽车保有量的节节攀升，道路交通事故日益频繁。超速是导致交通事故频发的最主要原因，道路减速带是控制超速的一种有效措施。当前的减速带存在易造成车辆损害、乘客舒适性差等缺点，需要设计一种自适应减速带改善驾驶行为、提高交通安全、改善交通环境等。

*解决方案：

解决问题的办法：

自适应减速带主要综合考虑车速、车流和环境的变化，通过精准测量车速、温湿度来智能调节减速带的减速效果，实现安全与人性化双重目的。整个设计主要包括三个方面：测速、检测环境和减速带自适应调节。分别用图像识别和温湿度传感器来测速和检测环境，最后是装置联调，来演示实际效果。因此把本课题拆分成三个阶段，实现三个目标。

第一阶段目标：完成测速，通过摄像头和程序软件；

第二阶段目标：完成环境温度检测和和舵机控制，通过专用传感器和程序软件；

最终目标：实现装置功能，结合第一阶段和第二阶段的成果。

具体的操作步骤如下：

1．首先对安装好的设备上电；

2．然后摄像头对于行驶的车辆进行识别；

3．对于大于规定速度的车辆进行标注速度，然后可以调整减速带到“高”的位置；

4．对于环境湿度过大，地面异常湿滑的情况进行控制，减速带放置在“中”的位置；

5．如果速度和环境都是正常水平，那就是平路通过，不出现减速过程。

发明研究的重点：

1.自适应减速带的方案设计。本项目运用摄像头、温湿度传感器、舵机以及Arduino等硬件，结合AI模型python编程，实现了对减速带的自适应控制。

2.视频测速。结合成熟的AI模型检测车辆，运用python实现实时测速。

3.温湿度检测和舵机控制。运用python实现。

4.实验设备的组装。运用3D打印制作减速带，定位安装整个设备。

5.实验测试。大量测试验证设备的性能。

发明研究的难点：

自适应减速带装置研制存在以下三个难点：

1.车辆的识别检测。车辆的识别可以自己拍摄车辆的照片进行模型训练，但是这样费时费力，还需要数据量庞大的照片才可以进行训练。所以我们不得不考虑其他的方式。最终选择使用百度AI进行在线识别。

2.软硬件的联调。在联调中，因自身理工科知识有限，对许多问题都是在摸索中进行。如程序的编写 、硬件的选择、软硬件的适配性等。

3.下一步的产品化。如何用性价比更高的元器件提高设备的可靠性。

发明研究的难点：

自适应减速带装置研制存在以下三个难点：

1.车辆的识别检测。车辆的识别可以自己拍摄车辆的照片进行模型训练，但是这样费时费力，还需要数据量庞大的照片才可以进行训练。所以我们不得不考虑其他的方式。最终选择使用百度AI进行在线识别。

2.软硬件的联调。在联调中，因自身理工科知识有限，对许多问题都是在摸索中进行。如程序的编写 、硬件的选择、软硬件的适配性等。

3.下一步的产品化。如何用性价比更高的元器件提高设备的可靠性。

本发明使用方法、附图说明性文字：

1.文献调研，通过文献调研总结已有成果。

2.用户调查，通过网络问卷调查，找到用户的需求。综合1.2提出装置设计方案。

3.采用3D打印模型制作模拟减速带。

4.使用摄像头和软件程序测速。

5.使用温湿度传感器测量湿度。

6.使用Arduino支配舵机控制减速带。

*使用或试用效果：

当车辆的速度超过一定的数值的时候，可以使用较高的减速带进行强制减速；其次是温湿度，如果湿度太大就将减速带设置成中等高度进行调整；如果没有超速，并且环境湿度比较低的时候，地面比较干燥，我们的减速带设置成平的，基本上可以做到无感通过，大大提高了驾驶人员的舒适性。

*优点：

与市面现有减速带比较可见：

1．信息化程度高，利用传感器、摄像头、控制器等硬件与软件结合实现；

2．自适应性强，对于天气变化、车流变化均有很强的自适应控制能力；

3．技术成熟度高，装置简单，易投入生产。

*还需进一步研究的问题：

下一步此装置如果要进行工业化生产，还需要研究以下问题：

1．目前对车辆进行测速，数据的准确程度和我们测量的环境有很大的关系，后续可以使用毫米波雷达测速，提高精度；

2．当前的设备模型还比较粗糙，希望可以在实际场地上进行使用；

3．减速带的地面上要经过很多车辆的碾压，需要提高结构强度。

作品图片

查新说明