公路隧道口冰雪检测与报警装置的制作方法

文档序号:12404658阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种公路隧道口冰雪检测与报警装置,特征是:包括第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点、ZigBee协调器、语音报警器;第一ZigBee检测节点安装在进隧道口左边路缘石下方,第二ZigBee检测节点安装在进隧道口的纵向中心线上,第三ZigBee检测节点安装在进隧道口右边路缘石下方,第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点的检测面与路面平齐,且在隧道口的横向上水平放置,第四ZigBee检测节点安装在出隧道口右边路缘石下方,第五ZigBee检测节点安装在出隧道口的纵向中心线上,第六ZigBee检测节点安装在出隧道口左边路缘石下方,第四ZigBee检测节点、第五ZigBee检测节点、第六ZigBee检测节点的检测面与路面平齐,且在隧道口的横向上水平放置; ZigBee协调器和语音报警器安装在汽车驾驶内仪表板上的杂物箱内;ZigBee检测节点由冰雪传感器、控制电路板、ZigBee网络终端节点组成;冰雪传感器由电容式结冰传感器、金属防护网、温度传感器、塑料盒、光缆线、湿度传感器组成。

2.根据权利要求1所述的公路隧道口冰雪检测与报警装置,其特征在于:ZigBee检测节点由冰雪传感器、控制电路板、ZigBee网络终端节点组成,冰雪传感器检测隧道出入口是否存在冰雪;控制电路板用于处理冰雪传感器检测到的数据,将数据发送给ZigBee网络终端节点,再由ZigBee网络终端节点将控制电路板传送过来的数据发送给ZigBee协调器。

3. 根据权利要求1所述的公路隧道口冰雪检测与报警装置,其特征在于:冰雪传感器由电容式结冰传感器、金属防护网、温度传感器、塑料盒、光缆线、湿度传感器组成,电容式结冰传感器由第一不锈钢圆角矩形金属环、第二不锈钢圆角矩形金属环、第三不锈钢圆角矩形金属环、第四不锈钢圆角矩形金属环、第五不锈钢圆角矩形金属环、文氏桥振荡电路板组成,其中第一不锈钢圆角矩形金属环、第三不锈钢圆角矩形金属环、第五不锈钢圆角矩形金属环构成电容式结冰传感器的检测部位的正极,第二不锈钢圆角矩形金属环和第四不锈钢圆角矩形金属环构成电容式结冰传感器的检测部位的负极,由于空气、蒸馏水、冰、雪的相对介电常数不同,根据电容式结冰传感器的检测部位的正负极之间落入的物质的电介质不同,来判断电容式结冰传感器是否检测到了冰雪,通过文氏桥振荡电路板上的文氏桥振荡电路自激振荡产生正弦波输出电压,来计算电容式结冰传感器的电容值,以确定是否检测到冰雪;金属防护网覆盖在塑料盒上,用以防止其他杂物落入电容式结冰传感器的电极之间;温度传感器采用电阻温度检测器,用于检测隧道出入口的温度并判断是否达到结冰的温度,湿度传感器采用电容式湿度传感器,用于检测隧道出入口的湿度,并判断结冰的外界湿度条件;光缆线用来将电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器采集到的信息传输给控制电路板;将电容式结冰传感器、温度传感器、湿度传感器装入塑料盒里,且检测面与塑料盒顶部平齐;只有当电容式结冰传感器检测到了冰雪、温度传感器检测到的隧道出入口的温度达到结冰的临界状态、湿度传感器检测到的隧道出入口的湿度达到预设值时,单片机才判断隧道出入口结冰;

文氏桥振荡电路板上设有双运算放大器U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一可变电阻Rw1、第1-5电阻:R1-R5,第1-4电容:C1-C4,电容式结冰传感器CX组成,第一可变电阻Rw1与第一电阻R1串联后串联在双运算放大器U1的反向输入端2脚与5V稳压电源的GND之间,第五电阻R5串联在双运算放大器U1的正电源端8和5V稳压电源的VCC之间,第一二极管D1与第二二极管D2反向并联后与第二电阻R2串联后再串联在双运算放大器U1的信号输出端1脚和反相输入端2脚之间,第一电容C1与第四电阻R4串联后串联在双运算放大器U1的信号输出端1脚和同相输入端3脚之间,第三电阻C3与电容式结冰传感器CX并联后再串联在双运算放大器U1的同相输入端3脚和5V稳压电源的GND之间,双运算放大器U1的负电源端4与5V稳压电源的GND相连,第二电容C2与第三电容C3、第四电容C4并联后再串联在5V稳压电源的VCC和GND之间;

控制电路板上设有第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、滤波电路、A/D转换电路、数据处理电路,第一放大电路对电容式结冰传感器发送来的信号进行放大再传输给滤波电路,滤波电路将第一放大电路发送过来的电信号进行滤波处理,滤去杂波后将电信号送到A/D转换电路进行模数转换;第二放大电路对温度传感器采集到的信号进行放大处理后送到A/D转换电路进行模数转换;第三放大电路对湿度传感器采集到的信号进行放大处理后送到A/D转换电路进行模数转换;经A/D转换电路进行模数转换后的数字信号送到数据处理电路进行数据处理,数据处理电路处理好数据后通过ZigBee网络终端节点将数据发送给ZigBee协调器;

第一放大电路和滤波电路由第一晶体三极管T1、第二晶体三极管T2、四运放集成电路U2、第5-9电容:C5-C9,第6-15电阻:R6-R15组成,第一晶体三极管T1的基极与双运算放大器U1的信号输出端1脚相连,第六电阻R6串联在第一晶体三极管T1的发射极和5V稳压电源的VCC之间,第一晶体三极管T1的集电极与5V稳压电源的VCC连接,第七电阻R7串联在第二晶体三极管T2的基极和5V稳压电源的VCC之间,第五电容C5串联在第二晶体三极管T2的基极和第一晶体三极管T1的发射极之间,第八电阻R8串联在第二晶体三极管T2的基极和5V稳压电源的GND之间,第九电阻R9串联在第二晶体三极管T2的集电极和5V稳压电源的VCC之间,第六电容C6和第十电阻R10并联后再串联在第二晶体三极管T2的发射极和5V稳压电源的GND之间,第十一电阻R11的一端与第二晶体三极管T2的集电极相连,第十一电阻R11的另一端与第八电容C8串联后与四运放集成电路U2的同向输入端3脚连接,第七电容C7串联在第十一电阻R11的另一端和5V稳压电源的GND之间,第十五电阻R15串联在第十一电阻R11的另一端和四运放集成电路U2的信号输出端1脚之间,第十二电阻R12串联在U2的同向输入端3脚和5V稳压电源的GND之间,第九电容C9串联在5V稳压电源的VCC和GND之间,第十三电阻R13串联在四运放集成电路U2的反向输入端2脚和5V稳压电源的GND之间,第十四电阻串联在四运放集成电路U2的反向输入端2脚和信号输出端1脚之间,四运放集成电路U2的正电源端4与5V稳压电源的VCC相连,四运放集成电路U2的负电源端11与5V稳压电源的GND相连;

第二放大电路由第三二极管D3、第四二极管D4、第一仪表放大器U3、第二可变电阻Rw2、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十电容C10、第十一电容C11组成,湿度传感器串联在第一仪表放大器U3的同相输入端3脚和反相输入端2脚之间,第三二极管D3与第四二极管D4反向并联后串联在第一仪表放大器U3的同相输入端3脚和反相输入端2脚之间,第十六电阻R16和第二可变电阻Rw2串联后再串联在第一仪表放大器U3的外接增益调节电阻端1脚和8脚之间,第十七电阻R17串联在第一仪表放大器U3的同相输入端3脚和基准电压端5脚之间,第十电容C10串联在+5V稳压电源的VCC和GND之间,第十一电容C11串联在-5V稳压电源的VCC和GND之间,第一仪表放大器U3的正电源端7脚与+5V稳压电源的VCC相连,第一仪表放大器U3的负电源端4脚与-5V稳压电源的VCC相连;

第三放大电路由第18-20电阻:R18-R20,第12-14电容:C12-C14,第二仪表放大器U4组成,湿度传感器与第十八电阻R18串联后与第十二电容C12并联再串联在第二仪表放大器U4的同相输入端3脚和反相输入端2脚之间,第十九电阻R19串联在第二仪表放大器U4的外接增益调节电阻端1脚和8脚之间,第二十电阻R20串联在第二仪表放大器U4的同相输入端3脚和基准电压端5脚之间,第十三电容C13串联在+5V稳压电源的VCC和GND之间,第十四电容C14串联在-5V稳压电源的VCC和GND之间,第二仪表放大器U4的正电源端7脚与+5V稳压电源的VCC相连,第二仪表放大器U4的负电源端4脚与-5V稳压电源的VCC相连。

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