队总长大60m。
[0076]步骤11，根据步骤10的判断，若南北方向车队总长比东西方向车队总长大60m，南北方向红绿灯工作于绿灯模式东西方向红绿灯工作于红灯模式。
[0077]步骤12，根据步骤10的判断，若南北方向车队总长不比东西方向车队总长大60m，红绿灯按照传统的时间完成一个周期的切换工作。
[0078]步骤13，根据步骤9的判断，若南北方向车队总长Isn不大于写入的最长测量距离100m，则判断东西方向车队总长是否比南北方向车队总长大60m。
[0079]步骤14，根据步骤13的判断，若东西方向车队总长比南北方向车队总长大60m，东西方向红绿灯工作于绿灯模式南北方向红绿灯工作于红灯模式。
[0080]步骤15，根据步骤13的判断，若东西方向车队总长不比南北方向车队总长大60m，红绿灯按照传统的时间完成一个周期的切换工作。
[0081]总之，本发明提出的一种基于压电陶瓷的智能红绿灯系统，包括控制单元E⑶、南北方向测距信号采集电路、东西方向测距信号采集电路、能量存储装置电压检测电路、南北方向红绿灯控制电路、东西方向红绿灯控制电路、能量存储装置切换电路。在需要车流量检测路段的公路内植入压电陶瓷材料，压电陶瓷可以将路过车辆的部分动能和重力势能转化为电能，通过电压提取电路将压电陶瓷产生的电能进行集中回收，当能量存储装置充满电后转而工作于供电模式，为红绿灯、路灯、摄像头等供电。由于安置红绿灯相关路段过往车流量较大，因此能量的回收也相当可观。在植入压电陶瓷的公路段内，每一米长作为一个电压检测模块。当有车辆通过此电压检测模块连接的压电陶瓷段时，电压先增高后迅速降为零；当车辆停止在某一电压检测模块时，该模块电压检测到一个大于零的恒定电压值；当没有车辆通过也无车辆停留时，电压检测模块检测到的电压值为零。控制单元ECU对检测到的电压信号进行逻辑分析，并输出控制信号控制红绿灯工作模式的切换，同时控制能量存储装置在充电和放电模式下的切换。
[0082]以上对本发明所提供的一种基于压电陶瓷的智能红绿灯系统及控制方法，并对此进行了详细介绍，本文应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，所要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于压电陶瓷的智能红绿灯系统，其特征在于，包括控制单元ECU、南北方向测距信号采集电路、东西方向测距信号采集电路、能量存储装置电压检测电路、南北方向红绿灯控制电路、东西方向红绿灯控制电路、能量存储装置切换电路； 所述南北方向测距信号采集电路的输出端、所述东西方向测距信号采集电路的输出端、所述南北方向红绿灯控制电路控制信号输入接口、所述东西方向红绿灯控制电路控制信号输入接口均与控制单元ECU的信号输出端相连，用于计算分析南北方向测距信号采集电路、东西方向测距信号采集电路采集到的电压信号，判断每个方向的红绿灯应该怎样工作，将控制信号输出给南北方向红绿灯控制电路、东西方向红绿灯控制电路控制十字路口红绿灯的工作； 所述能量存储装置电压检测电路的输出端、所述能量存储装置切换电路控制信号输入接口均与控制单元ECU的信号输出端相连，用于计算分析能量存储装置电压检测电路采集到的电压信号，判断能量存储装置是否已经充满电，输出控制信号给能量存储装置切换电路，使能量存储装置实现充电和放电两种工作模式的切换。2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的智能红绿灯系统，其特征在于:所述的南北方向测距信号采集电路、东西方向测距信号采集电路、能量存储装置电压检测电路均采用传统的电压采集电路，所述的电压采集电路包括:电阻RU电阻R2、电阻R3、放大器LF353 ； 所述被检测电路电压的正端均与放大器LF353反相输入端电阻Rl相连，反相输入端电阻Rl的另一端同时与反馈电阻R3的一端和放大器LF353的反相输入端相连，反馈电阻R3的另一端与放大器LF353的输出端相连，放大器LF353输出端与控制单元的信号输入端相连，参考电压与放大器LF353的正相输入端电阻R2相连，正相输入端电阻R2的另一端与放大器LF353的正相输入端相连。3.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的智能红绿灯系统，其特征在于:所述的南北方向红绿灯控制电路、东西方向红绿灯控制电路采用同一红绿灯控制电路，所述的红绿灯控制电路包括:反相器741s02，三极管Ql，三极管Q2，红灯LI，绿灯L2，红绿灯供电电源E ; 所述控制单元ECU的红绿灯控制信号输出端口同时与三极管Ql的基极以及反相器741s02的输入端相连，所述反相器741s02的输出端与三极管Q2的基极相连，所述红绿灯供电电源E的正极与三极管Q1、三极管Q2的集电极同时相连，所述红绿灯供电电源E的负极与红灯LI的负极、绿灯L2的负极同时相连，所述三极管Ql的发射极与红灯LI的正极相连，所述三极管Q2的发射极与绿灯L2的正极相连。4.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的智能红绿灯系统，其特征在于:所述的能量存储装置切换电路包括:反相器741 sOO、四个MOS管、能量存储装置超级电容A和超级电容B、能量总储装置、压电陶瓷元件； 所述控制单元ECU的能量存储电路控制信号输出端口同时与第一 MOS管、第四MOS管的栅极以及反相器741s00的输入端相连，所述反相器741s00的输出端分别与第二 MOS管、第三MOS管的栅极相连；所述压电陶瓷元件输出端的正极分别与第一 MOS管的漏极、第三MOS管的漏极相连；第一MOS管的源极分别与超级电容A的正极端、第二MOS管的漏极相连，第三MOS管的源极分别与超级电容B的正极端、第四MOS管的漏极相连，第二MOS管的源极、第四MOS管的源极均同时与能量总储装置的正极端相连；能量总储装置的负极端同时与超级电容A负极端、超级电容B的负极端、压电陶瓷元件的负极端相连。5.一种根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的智能红绿灯切换方法，其特征在于，包括步骤: 步骤1，控制单元ECU采集各个电压采集电路的电压信号，并对各个电压信号进行编号，根据控制单元硬件对应的编程语言写入一个最长的测量距离； 步骤2，控制单元ECU对采集到的电压信号进行计算分析，并进行逻辑判断； 步骤3，判断东西方向的车队总长1?是否大于写入的最长测量距离I步骤4，根据步骤3的判断，若东西方向车队总长Iew大于写入的最长测量距离I _，则判断南北方向车队总长1，是否大于写入的最长测量距离I 步骤5，根据步骤4的判断，若南北方向车队总长Isn也大于写入的最长测量距离I _，红绿灯按照传统的时间完成一个周期的切换工作； 步骤6，根据步骤4的判断，若南北方向车队总长Isn不大于写入的最长测量距离I _，则判断东西方向车队总长是否比南北方向车队总长大S米； 步骤7，根据步骤6的判断，若东西方向车队总长比南北方向车队总长大S米，东西方向红绿灯工作于绿灯模式南北方向红绿灯工作于红灯模式； 步骤8，根据步骤6的判断，若东西方向车队总长不比南北方向车队总长大S米，红绿灯按照传统的时间完成一个周期的切换工作； 步骤9，根据步骤3的判断，若东西方向车队总长Iew不大于写入的最长测量距离I _，则判断南北方向车队总长1，是否大于写入的最长测量距离I 步骤10，根据步骤9的判断，若南北方向车队总长Isn大于写入的最长测量距离I _，则判断南北方向车队总长是否比东西方向车队总长大S米； 步骤11，根据步骤10的判断，若南北方向车队总长比东西方向车队总长大S米，南北方向红绿灯工作于绿灯模式东西方向红绿灯工作于红灯模式； 步骤12，根据步骤10的判断，若南北方向车队总长不比东西方向车队总长大S米，红绿灯按照传统的时间完成一个周期的切换工作； 步骤13，根据步骤9的判断，若南北方向车队总长Isn不大于写入的最长测量距离I _，则判断东西方向车队总长是否比南北方向车队总长大S米； 步骤14，根据步骤13的判断，若东西方向车队总长比南北方向车队总长大S米，东西方向红绿灯工作于绿灯模式南北方向红绿灯工作于红灯模式； 步骤15，根据步骤13的判断，若东西方向车队总长不比南北方向车队总长大S米，红绿灯按照传统的时间完成一个周期的切换工作； 步骤16，重复步骤2到步骤15。
【专利摘要】本发明公开了一种基于压电陶瓷的智能红绿灯系统及控制方法，包括控制单元ECU、南北方向测距信号采集电路、东西方向测距信号采集电路、能量存储装置电压检测电路、南北方向红绿灯控制电路、东西方向红绿灯控制电路、能量存储装置切换电路。本发明在阴雨、大雾、沙尘暴等恶劣天气及夜晚，能够不受光线的影响继续正常工作，较基于摄像头的图像采集方式，硬件需要处理的数据量较少，执行效果更好。红绿灯处为车流量相对较高的路段，对能量回收比较有利，可以节约资源、保护环境。
【IPC分类】G08G1/07, H02J7/32, H02N2/18
【公开号】CN105023444
【申请号】CN201510447290
【发明人】汪若尘, 钱金刚, 丁彦姝, 丁仁凯, 陈欣, 孟祥鹏
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月27日