专利名称：环境能源车辆检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市道路交通信息检测及智能交通信息系统技术领域，具体涉及环境能源车辆检测器。
背景技术：
智能交通系统(ITS)由海量实时信息系统编织与支撑，其中最直接的信息采集对象和服务对象是与日递增的机动车辆。以城市平交十字路口为例，目前红绿灯管理普遍采用定时切换的非智能方式。定时切换方式比较人工切换方式大大降低了路口交警的劳动强度，能保障平交十字路口有序通行和通行安全，但与“车多多放行，车少少放行，以提高有限道路资源的通行效率”这样的智能通行目标还存在差距。究其原因，大多数的平交十字路口没有设置车辆检测系统。现有技术中的车辆检测终端设备，它们的工作原理概括起来有如下四种方式:1、埋设地感线圈检测机动车辆；2、架设摄像机借助图像识别软件检测机动车辆；3、架设微波探测器检测车辆；4、使用地磁传感器检测车辆；但是，截止目前为止，由于其普遍存在造价高，路面施工周期长，施工期间路面破坏性大，车辆检测装置维修不便等种种缺陷，城市平交十字路口利用现有技术装备车辆检测系统还比较少见。因此亟需一宗造价低廉、路面施工周期短、施工期间路面破坏性小，车辆检测装置维修简便的车辆检测器，以适应现代化城市道路及智能交通发展的需要。
发明内容
本发明为了实现上述目的，提供的一种车辆检测器，包括用于检测道路车辆经过信息的车辆检测模块和供电模块；所述车辆检测模块包括地磁车辆检测单元、MCU控制单元、无线收发单元、车联网节点收发天线，所述地磁车辆检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端，所述MCU控制单元的输出端连接无线收发单元的输入端，所述无线收发单元与车联网节点收发天线之间通过无线电波传输信号；所述供电模块包括相连接的压电陶瓷发电组件和电能存储单元，所述电能存储单元为所述车辆检测模块供电。 在上述技术方案中，所述车辆检测模块和供电模块设置于不锈钢壳体内，所述不锈钢壳体呈上大下小的倒梯形状。在上述技术方案中，所述压电陶瓷发电组件包括压电陶瓷应变片，所述压电陶瓷应变片设置在弹性合金钢板和承重合金钢板之间，所述压电陶瓷应变片与所述弹性合金钢板之间设置有间隔布置的橡胶垫片。在上述技术方案中，所述地磁车辆检测单元为磁阻型车辆检测IC传感器。在上述技术方案中，所述电能存储单元为超级电容。在上述技术方案中，所述无线收发单元采用2.4G无线收发模块芯片nRF24L01+。
本发明提供的环境能源车辆检测器，能方便地安装于被检测车辆通过的地面；无需铺设供电电缆和信号电缆；利用车轮碾压发电而无需配备或更换电池，利用车轮碾压发电并存储在电能存储单元中给车辆检测模块提供源源不断的电能源，避免了在地面以下铺设电缆连接地面上供电电源的繁琐，路面施工周期短，施工期间路面破坏性小，同时也避免了定期更换电池，方便了车辆检测装置的维修；利用超级电容存储电能使其具备超长免维护使用时间；利用2.4G波段微功耗无线网络节点芯片使该装置信号稳定，续航能力强；超强环境适应能力设计与可靠性设计，抗冲击承载、抗碾压、防水、防冰冻、防高温，保障本发明装置在路面恶劣环境中持续可靠工作。
图1为本发明装置的结构示意图；图2为供电模块中的压电陶瓷发电组件侧面结构示意图；图3为供电模块中的电能存储单元的集成电路原理图；图4为本发明无线收发单元电气原理框图；图5为本发明装置电气原理框图；图6为本发明使用时安装于路面底下的示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述:本发明设计的环境能源车辆检测器，如图5所示，包括用于检测道路车辆经过信息的车辆检测模块I和供电模块2 ;车辆检测模块I包括地磁车辆检测单元3、MCU控制单元4、无线收发单元5、车联网节点收发天线6，地磁车辆检测单元3的输出端连接MCU控制单元4的输入端，MCU控制单元4的输出端连接无线收发单元5的输入端，无线收发单5与车联网节点收发天线6之间通过无线电波传输信号；供电模块2包括相连接的压电陶瓷发电组件7和电能存储单元8，电能存储单元8为车辆检测模块I供电。如图2所示，压电陶瓷发电组件7包括压电陶瓷应变片7.1，压电陶瓷应变片7.1设置在弹性合金钢板7.2和承重合金钢板7.3之间，压电陶瓷应变片7.1与弹性合金钢板
7.2之间设置有间隔布置的橡胶垫片7.3。压电陶瓷应变片7.1夹在弹性合金钢板7.2和承重合金钢板7.3之间，薄橡胶垫片7.3的支撑作用，提供了微小的电陶瓷应变片7.1弹性蠕变空间，同时可防止过度蠕变对电陶瓷应变片7.1造成的破坏。电能存储单元8采用超级电容作为能量存储单元，是发展成熟的绿色环保电能存储器件，它体积小，价格低廉，不含重金属，循环充放电次数几乎没有限制；其外围采用了美国LINEAR公司一款专用环境能源采集管理IC芯片LTC3588-1，如图3所示，LTC3588-1芯片集成了低噪音全波整流和高效降压转换器，组成压电陶瓷应变片发电电能量收集解决方案，LTC3588-1是环境能源管理集成电路，压电陶瓷发电组件发出的是电压和电流变化显著的电能，无法直接提供本装置使用，芯片先向超级电容充电蓄能，通过内部DC/DC转换电路实现平稳的输出电压，输出电压的大小可由用户根据需求选择。该芯片输出电流高达100mA，可选输出电压1.8V，2.5V, 3.3V和3.6V。经检索，也可采用其它世界知名半导体器件厂商生产的相近或者类似的成品集成电路IC芯片。
无线收发单元采用2.4G无线收发模块芯片nRF24L01+，如图4所示，nRF24L01+具有高达2Mbps的传输速率，其125段分隔频点满足多点通信和跳频通信需要，当该器件工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。nRF24L01+集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，可自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，NRF24L01的SPI接口可以与嵌入式系统的硬件SPI 口连接。地磁车辆检测单元3为磁阻型车辆检测IC传感器，可采用美国HONEYWELL公司提供HMC105X系列低成本磁阻型车辆检测IC传感器，该传感器是一种高灵敏磁场探测单元，以0.5高斯左右的地磁场作为工作背景基准。当具有铁磁性金属性能的机动车辆行驶于它埋设的路面时，会显著改变地磁在传感器上所显示的磁场强度，该器件具有万分之一的检测灵敏度，可准确检测车辆有无，进而可检测本车道车辆通过时间，车辆滞留时间等实时车流息。本发明整体结构见图1所示，将车辆检测模块I和供电模块2设置于不锈钢壳体内，不锈钢壳体呈上大下小的倒梯形状，便于地面开槽后安装；地磁车辆检测单元3、压电陶瓷发电组件7和电能存储单元8、联网节点收发天线6位于顶层，安装轴线与车辆行进方向垂直，直接接受车轮碾压，MCU控制单元4、无线收发单元5位于底层。安装本发明装置前，先使用路面切割机开制长、宽、深分别约45公分、4公分和5公分的沟槽，开槽部位是本发明装置中线处于机动车右侧车辆轮最频繁行驶的车辙部位，安装时，将装置上的地磁车辆检测单元3部分置于靠近机动车内侧，而联网节点收发天线6置于机动车外侧，装置上平面与路面平齐，整体装置由浙青封灌与道路紧密嵌装，路面安装示意图见图6所示。压电陶瓷应变片7.1和环境能源收集单元8在车辆碾压通过时产生峰值变化的脉冲电压，被LTC3588-1集成电路芯片整理后给超级电容器充电，在不被车辆碾压时，储能电路可维持很长的有效工作时间。压电效应的原理是，对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应；反之施加电压，则产生机械应力，即逆压电效应因生产过程中为本装置充有足够电能，路面安装完成后，使用配套专用手持无线电配置装置激活并置入车联网网络节点ID号即可联网工作；在初次激活配置过程中，装置的嵌入式系统会自动将本装置所处位置的静态地磁值记录到装置的FLASH存储器中，以便作为车辆经过时地磁变化值的基准比较值。这样，无论机动车辆在地磁传感器上方经过还是滞留，本发明装置都能准确检测到，然后将信息实时通过天线传出。需要说明的是，以上的具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
权利要求
1.一种环境能源车辆检测器，其特征在于:包括用于检测道路车辆经过信息的车辆检测模块和供电模块；所述车辆检测模块包括地磁车辆检测单元、MCU控制单元、无线收发单元、车联网节点收发天线，所述地磁车辆检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端，所述MCU控制单元的输出端连接无线收发单元的输入端，所述无线收发单元与车联网节点收发天线之间通过无线电波传输信号；所述供电模块包括相连接的压电陶瓷发电组件和电能存储单元，所述电能存储单元为所述车辆检测模块供电。
2.根据权利要求1所述的环境能源车辆检测器，其特征在于:所述车辆检测模块和供电模块设置于不锈钢壳体内，所述不锈钢壳体呈上大下小的倒梯形状。
3.根据权利要求1所述的环境能源车辆检测器，其特征在于:所述压电陶瓷发电组件包括压电陶瓷应变片，所述压电陶瓷应变片设置在弹性合金钢板和承重合金钢板之间，所述压电陶瓷应变片与所述弹性合金钢板之间设置有间隔布置的橡胶垫片。
4.根据权利要求1所述的环境能源车辆检测器，其特征在于:所述地磁车辆检测单元为磁阻型车辆检测IC传感器。
5.根据权利要求1所述的环境能源车辆检测器，其特征在于:所述电能存储单元为超级电容。
6.根据权利要求1所述的环境能源车辆检测器，其特征在于:所述无线收发单元采用2.4G无线收发模块芯片nRF24L01+。
全文摘要
本发明涉及城市道路交通信息检测及智能交通信息系统技术领域，具体涉及环境能源车辆检测器，包括用于检测道路车辆经过信息的车辆检测模块和供电模块；所述车辆检测模块包括地磁车辆检测单元、MCU控制单元、无线收发单元、车联网节点收发天线，所述地磁车辆检测单元的输出端连接MCU控制单元的输入端，所述MCU控制单元的输出端连接无线收发单元的输入端，所述无线收发单元与车联网节点收发天线之间通过无线电波传输信号；所述供电模块包括相连接的压电陶瓷发电组件和电能存储单元，所述电能存储单元为所述车辆检测模块供电。本发明路面施工周期短，施工期间路面破坏性小，方便了车辆检测装置的维修，可在路面恶劣环境中持续可靠工作。
文档编号G08G1/042GK103198663SQ20131007339
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者徐传仁, 周金波, 梁军 申请人:武汉静磁栅机电制造有限公司