校园路队智能指挥系统技术方案
本实用新型技术主体部分有三部分：分别是计时交通灯系统和信号感应系统和程序控制系统，下面分别进行介绍：
一、计时交通灯系统
1、系统组成：红黄绿信号灯和数码管计时器。
2、应用技术：直流电源控制发光二极管技术和数码管计时技术
3、实现功能：红灯和绿灯用于路队指挥的信号灯；黄灯不用于信号指示灯，而是用于路队经过时的信号响应灯，即感应区有路队通过进，黄灯亮起，无路队通过时熄灭，不参与红绿信号灯切换的中间过渡。
二、信号感应系统
1、系统组成：超声波传感器和自动语音播放模块。
2、应用技术：传感器技术和智能语音播放技术。
3、实现功能：通过超声波测距原理检测有效设定范围内（感应区内）是否有路队经过，并将检测结果反馈到程序控制系统，程序控制系统会根据预先设定的条件做出响应并自动调整信号灯状态，同时通过自动语音播放功能同步播放信号灯的当前状态和学生路队的指挥命令。
三、程序控制系统
1、系统组成： Arduino单片机控制系统。
2、应用技术：硬件编程技术。
3、实现功能：是整个系统的核心，将程序控制代码写入Arduino单片机，通过Arduino单片机对信号感应系统的反馈信号进行处理，并根据处理结果自动调整信号灯的状态，实现对学生路队的智能指挥。
2020年4月30日18时20分，迁西县第二实验小学智能信号灯系统正式启用。这套系统能够代替人工对学生的放学路队进行全自动智能指挥。
一、创作背景
学校现有在校生人数较多，放学要分东西和南北两个方向的路队行进，这样就不可避免地会出现两个方向路队的行进冲突。所以学校每天都要安排教师值勤疏导，但人工执勤会耗费大量的人力资源。为有效解决这一问题，学校创客团队根据课程体系中的交通灯和传感器课程内容，开发出了这套用于代替教师人工执勤疏导的智能信号灯系统。
二、项目简介
校园智能信号灯系统于2019年10月申请立项并得到了校领导的大力支持，2019年11月正式启动。系统共分六部分，分别是程序控制系统、供电系统、交通灯系统、数码管计时系统、信号响应系统和传感器系统。整套系统均由迁西县第二实验小学创客团队独立规划设计，由本校教师自行施工完成。项目实施经历了程序设计、电路设计、面包板测试、模型演示实验、实物演示实验、现场施工、现场模拟演示等多个步骤，历时6个多月，于2020年4月30日正式竣工并投入使用。
系统采用Arduino作为控制核心，通过程序控制让信号灯自动工作，即根据东西路队和南北路队的实际情况进行自动切换，让学生能够根据信号灯指示安全有序通行，避免交叉拥堵，使路队可以安全高效行进。
三、功能演示
1、当东西和南北两个方向的传感器都没有检测到路队或同时检测到路队时，信号灯正常读秒计时，不进行自动切换；
2、东西和南北两个方向的传感器在其中一个方向检测到路队时，检测到路队方向的信号灯如果是绿灯，则两个方向的信号灯都不切换；检测到路队方向的信号灯如果是红灯，自动将该方向的信号灯从红灯切换到绿灯，同时自动将无路队方向的信号灯从绿灯切换到红灯。
四、创作过程
这套系统的创作经历了从基础实验到综合实验再到项目实践的过程，具体可分为程序控制实验、模拟演示实验、实物演示实验、现场演示实验等几个步骤，下面分别作简要介绍：
1、程序控制实验
Arduono单片机的程序控制是系统功能实现的基础和核心。整个系统的所有功能都是建立在Arduino单片机程序控制基础之上的。在整个程序设计体系中，又包括交通灯控制、数码管控制、交通灯读秒计时实验、传感器实验和综合控制实验等5个控制实验。
①、交通灯控制
交能灯控制实验即是整个项目最基础的部分，也是我校创客校本课程体系中最基础的部分，所以这部分内容我们以2018年5月录制的一节交通灯项目实验课程为例做详细的介绍。
②、数码管控制
③、交通灯读秒计时实验
④、传感器实验
2、模拟演示实验
3、实物演示实验
4、现场应用效果演示
五、项目意义
1、 智能交通系统是学校确立的创客教育品牌项目，创客课程也是以学生最熟悉的交通信号灯为切入点开展教学。项目的建成和使用将会使课程中的项目实验以更形象直观的形式呈现和应用到现实生活当中，同时也是作为创客教育高级阶段的人工智能教育从理伦走向实践的大胆尝试。在校园内营造一种科技创新的氛围，让学生感受到人工智能在现实生活中的作用，激发学生的的创作热情和灵感。
2、针对当前新冠肺炎的疫情防控，这套智能信号灯的启用，将完全代替值班教师现场指挥路队，减少师生交叉接触机会，大大提高学生路队安全系数，在校园疫情防控中起到积极作用。
