用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉的制作方法

本发明涉及智能交通安全行车领域，特别是涉及一种用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉。

背景技术：

由于太阳能行业的不断发展，近年来，在国家实施的公路安全保障工程中，各种科技含量较高的交通安全设施和产品备受业界青睐。这些交通安全设施和产品的广泛应用，对提高公路行车安全，减少交通事故发生等均发挥了重要作用。在各种交通安全设施或产品中，太阳能道钉在雨、雾天气及道路弯道处，能清晰地勾划出道路轮廓和边缘，诱导驾驶员视线，进而能消除道路的安全隐患。太阳能道钉能在雨雾天气中以及在弯道处勾划道路轮廓、诱导驾驶员视线进而在消除安全隐患方面起到了相当重要的作用，但是目前的道钉没有自组网功能。

技术实现要素：

为克服现有技术的短板，本发明提供了一种用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉，对行车进行智能诱导，保证车辆安全行驶，是构建智能交通系统的重要体现。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉，包括道钉壳体，智能自组网zigbee通信模块，高亮度led灯板，光敏传感器，北斗卫星模块，低功耗主板，软件自管理电源模块和单晶硅太阳能板；道钉壳体顶部设置有单晶硅太阳能板，道钉壳体内部固定有低功耗主板，智能自组网zigbee通信模块通过快拔插头与低功耗主板相连，高亮度led灯板通过杜邦线与低功耗主板连接，并用透明外罩固定于壳体内，光敏传感器达安装于壳体侧面，并通过杜邦线连接在低功耗主板快拔插头上，北斗卫星模块直接焊接在低功耗主板上，软件自管理电源模块固定在壳体底部，并与低功耗主板连接。

多个用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉安装在道路两侧，高亮度led灯板的朝向与车辆行驶方向相对，相邻的两个用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉安装距离5m，每个用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉上方安装gps模块。

所述的自组网道钉利用智能自组网zigbee通信模块智能组网，构成安全诱导节点群，以低功耗主板为主节点，其他为次节点完成安全诱导。

所述的道钉壳体为多边形壳体，利用顶部单晶硅太阳能板受光，进行储能，在工作时将太阳能转化为电能，同时道钉壳体其他表面内部打孔和凹槽，用于安装各智能模块，道钉壳体采用防水透明的逆反射pc材料制作，对于道钉壳体外侧缝隙使用强力中性粘接材料封装。

所述的智能自组网zigbee通信模块基于2.4g无线通信技术，实现多节点自组mesh网互联，满足诱导节点的数据交互和灯光动作变化的要求；作为主节点的智能自组网zigbee通信模块作为协调器控制整个网络的组建。

所述高亮度led灯板，用于低能见度天气对行车进行警示，灯光亮度闪烁频率可根据自组网内高优先级节点发送的信息进行自适应调整，根据灯光信息可获得道路轮廓。

所述光敏传感器达，用于检测光照强弱，自动调整工作方式并作出开关灯指令。

所述北斗卫星模块，用于利用北斗卫星系统，精确定位，实现道钉节点位置信息管理，可在gis地图中实时观测道钉工作状态，同时利用北斗卫星授时单元，使自组网道钉节点具有严格时间同步性。

所述的低功耗主板采用arm架构stm32l4低功耗芯片，用于协调各模块工作，实现高亮度led灯板工作状态的调节，实现与智能自组网zigbee通信模块的通信，对光敏传感器的数据进行处理，对北斗卫星数据的提取与处理，实现软件自管理电源模块和单晶硅太阳能板的管理。

所述的软件自管理电源模块采用可充电锂电池，采用智能电源管理模块，可实时查询电流，电压，电量信息，实现电池信息实时存储，动态管理；所述单晶硅太阳能板与可充电锂电池互联，利用道钉顶部单晶硅太阳能板接收光能，满足诱导节点的能源供应。

本发明的有益效果体现在：

本发明提供的用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉，自组网智能自组网zigbee通信模块实现道钉的智能互联，形成智能物联网；高亮度led灯板用于恶劣条件下对行车安全进行信息输出；车辆检测雷达利用开普勒原理，利用微波反射实时检测车辆运动信息；北斗卫星模块，实现道钉节点位置信息管理，使自组网道钉节点具有严格时间同步性；低功耗主板协调各智能模块工作；软件自管理电源模块采用可充电锂电池；单晶硅太阳能板与可充电锂电池互联，道钉壳体顶部为单晶硅太阳能板，满足道钉节点的能源供应；道钉外壳采用防水透明的逆反射pc材料。

本发明适用于高速路低能见度雨雾天气情况下，对行车进行智能诱导，保证车辆安全行驶，是构建智能交通系统的重要体现。

附图说明

图1为本发明所述道钉在高速路两侧安装示意图；

图2为本发明所述道钉模块组成与功能示意图；

图3为本发明所述道钉工作总流程；

图4为本发明所述道钉主单元；

图5为本发明所述道钉子节点；

图6为本发明所述道钉整体轮廓。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加深入的描述。附图中给出了本发明较佳的实施方式，当然本发明实施方式并不仅仅局限于以下说明。

参见附图1，用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉安装在道路两侧，适用于高速公路和城市快速路灯车道，安装在地面上，灯板朝向与车辆行驶方向相对，提高灯光警示能力，且安装尽量满足道钉模块上方无遮挡保证gps模块准确定位，相邻两个用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉安装距离5m。

参见附图3，整个自组网道钉工作流程为，上电对各模块进行初始化，主要包括模块电源控制开关初始化，智能自组网zigbee通信模块200的通信初始化，光敏传感器400通信初始化等。之后道钉进入事件等待模式，主要事件包括数据交互事件，休眠事件，灯光亮度闪烁频率改变事件等。其中数据交互事件主要有道钉工作状态数据，电源管理数据。事件触发后，道钉根据不同的事件类型，作出相应的动作，满足雨雾天气对行车安全的诱导功能。

参见附图4，用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉包括道钉壳体100，智能自组网zigbee通信模块200，方形红、黄高亮度led灯板300，光敏传感器400，北斗卫星模块500，低功耗主板600，软件自管理电源模块700和高性能单晶硅太阳能板800。所述自组网道钉利用智能自组网zigbee通信模块200智能组网，构成安全诱导节点群，利用所述各模块实现低能见度天气高速路行车安全诱导。

所述道钉壳体100如附图4所示，形状为多边形，利用多边形道钉壳体顶部为单晶硅太阳能板，用于接收太阳能，外壳采用防水透明的逆反射pc材料，主要起到密封透光和支撑作用，同时内部打孔和凹槽，用于安装各智能模块。此外，因为本自组网道钉用于户外高速路两侧，对密封性要求很高，因此对于多边形壳体外侧缝隙需要使用强力中性粘接材料封装。

所述智能自组网zigbee通信模块200通过快拔插头与低功耗主板600相连，该智能自组网zigbee通信模块使用一种统一技术标准的短距离无线通信zigbee技术，其phy层和mac层协议为ieee802.15.4协议标准，网络层由zigbee技术联盟制定，应用层的开发应用根据用户自己的应用需要，对其进行开发利用，因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。模块在上电后，自动建立星形mesh网络，实现道钉的智能互联，构成道路安全道钉集群，将智能节点进行统一管理，形成智能物联网。同时，可以利用模块的不同频段区分不同道钉群，利用子节点地址给不同道钉节点进行编码，实现道钉的点对点通信。该模块利用usart通信方式，通过灵活制定通信协议，满足应用层各种要求。例如，利用自组网zigbee技术，可以控制整个区段灯光亮度，控制道钉节点群的工作模式，查询道钉节点群的工作健康状况等工作。

所述高亮度led灯板300，通过杜邦线与低功耗主板600连接，并用透明外罩固定于道钉壳体100上，如附图4所示，主要用于低能见度天气对行车进行警示，灯光亮度闪烁频率可根据自组网内高优先级节点发送的信息进行自适应调整，根据灯光信息可获得道路轮廓。灯光亮度的调整采用pwm脉宽调制控制策略，利用低功耗主板600具有的pwm端口，在不改变pwm方波周期的前提下，通过软件的方法调整低功耗主板600的pwm控制寄存器来调整pwm的占空比，从而控制电流。具体在主控板中，通过设置定时器寄存器的值可以改变方波的占空比，从而实现电流的调节，从而改变灯光的亮度。对于灯板闪烁的控制，使用低功耗主板600定时器中断技术，通过设置不同的中断周期，对灯光的亮灭进行控制，实现灯光不同频率的闪烁。

参见附图4，所述光敏传感器400安装于道钉壳体100侧面内部，并通过杜邦线连接在低功耗主板600快拔插头上，检测光照强弱，自动调整工作方式以及做出开关灯命令。

参见附图4，所述北斗卫星模块500直接焊接在低功耗主板600上，利用北斗卫星系统，精确定位，实现道钉节点位置信息管理，可在gis地图中实时观测道钉工作状态，同时利用北斗卫星授时单元，使自组网道钉节点具有严格时间同步性。所述北斗卫星模块500上电有搜索卫星过程，搜索到卫星后，从串口接收数据，同时会产生高精度pps秒脉冲。因此，将pps脉冲捕捉引脚设置成低功耗主板600外部中断。在外部中断中将串口缓存的数据进行解析。且为保证gps秒脉冲不受干扰影响，取5个pps计数后，完成同步配置。

所述软件自管理电源模块采用可充电锂电池，固定于道钉壳体100底部，并通过电源线与低功耗主板600连接，体积小重量轻，可满足道钉节点72h满功率使用要求，采用智能电源管理模块，通过iic串行协议，实现低功耗主板与电源模块的通信，可实时查询电流，电压，电量信息，实现电池信息实时存储，动态管理；所述单晶硅太阳能板800与可充电锂电池互联，利用道钉壳体与路基防护板增加单晶硅太阳能板面积，满足诱导节点的能源供应。

所述低功耗主板600通过螺栓固定在道钉壳体100内部，采用arm架构stm32l4低功耗芯片，协调各模块工作，高亮度led灯板300工作状态的调节，实现与智能自组网zigbee通信模块200的通信，对光敏传感器400的数据进行处理，对北斗卫星模块500数据的提取与处理，实现软件自管理电源模块和高性能单晶硅太阳能板的管理。

实施例2：一种用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉，包括道钉壳体，智能自组网zigbee通信模块，高亮度led灯板，光敏传感器，北斗卫星模块，低功耗主板，软件自管理电源模块，高性能单晶硅太阳能板。

所述道钉利用智能自组网zigbee通信模块200智能组网，构成安全诱导节点群，利用所述各模块实现低能见度天气高速路行车安全诱导，以stm32低耗主板为主节点，其他为次节点完成安全诱导。

所述道钉壳体100利用顶部单晶硅太阳能板受光，进行储能，在工作时将太阳能转化为电能，同时道钉壳体其他表面内部打孔和凹槽，用于安装各智能模块。

所述智能自组网zigbee通信模块200通过快拔插头与低功耗主板600相连，该模块基于2.4g无线通信技术，实现多节点自组mesh网互联，满足诱导节点的数据交互和灯光动作变化的要求。作为主节点的智能自组网zigbee通信模块作为协调器控制整个网络的组建。其功能是将北斗卫星的精确时间或相关控制指令发送到各led道钉节点。

所述高亮度led灯板300通过杜邦线与低功耗主板600连接，并用透明外罩固定于道钉壳体100内，用于低能见度天气对行车进行警示，清晰地描绘道路的轮廓。

所述光敏传感器达400安装于道钉壳体100侧面，并通过杜邦线连接在低功耗主板600快拔插头上，检测光照强弱自动调整工作方式并作出开关灯指令。

所述北斗卫星模块500直接焊接在低功耗主板600上，利用北斗卫星系统，精确定位，实现道钉节点位置信息管理，并利用其授时功能为主节点提供一个统一的时间基准，主节点再通过其相应的zidbee网络将这个时间标准统一到整个系统中。

所述低功耗主板600通过螺栓固定在道钉壳体100内部，采用arm架构stm32l4低功耗芯片，协调各模块工作，实现高亮度led灯板300工作状态的调节，实现与智能自组网zigbee通信模块200的通信，对光敏传感器400的数据进行处理，对北斗卫星模块500数据的提取与处理，实现软件自管理电源模块和高性能单晶硅太阳能板的管理。

所述软件自管理电源模块采用可充电锂电池，固定于道钉壳体100底部，并通过电源线与低功耗主板600连接，体积小重量轻，采用智能电源管理模块，可实时查询电流，电压，电量信息，实现电池信息实时存储，动态管理；所述单晶硅太阳能板与可充电锂电池互联，利用道钉顶部太阳能板接收光能，满足诱导节点的能源供应。

本发明提供的用于高速公路低能见度雨雾天气安全诱导的自组网道钉，自组网智能自组网zigbee通信模块实现道钉的智能互联，形成智能物联网；高亮度led灯板用于恶劣条件下对行车安全进行信息输出；车辆检测雷达利用开普勒原理，利用微波反射实时检测车辆运动信息；北斗卫星模块，实现道钉节点位置信息管理，使自组网道钉节点具有严格时间同步性；低功耗主板协调各智能模块工作；软件自管理电源模块采用可充电锂电池；单晶硅太阳能板与可充电锂电池互联，道钉壳体顶部为单晶硅太阳能板，满足道钉节点的能源供应；道钉外壳采用防水透明的逆反射pc材料。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。