一种高精度智慧锥筒的制作方法

本实用新型涉及智慧锥筒领域，更具体地说，本实用新型涉及一种高精度智慧锥筒。

背景技术：

传统锥筒，一般为锥形或柱形的临时道路标示，一般用于进行工程、发生事故时提醒用路人，以保证工程人员及道路使用者的人身安全，又或者于交通改道、人流和车群之分隔或汇合使用。传统锥筒本身无任何物联信息，在进行交通管制或者道路抢修、交通处理等工作时，传统锥筒只能作为简单的隔离隔断作用，无法进行高精度定位、交通通行状态判断、路面判断、信息上传等一系列智慧操作，所有的信息都需要人为发布，由此导致的道路拥堵已成为常态。因此有必要对现有技术加以改进，以适应智慧交通的需求。

传统锥筒已无法满足智慧交通的高标准需求，存在以下几点问题和缺陷：本身无物联信息，所有信息都需求人为发布；本身不具备高精度定位功能，在无人值守的情况下，锥筒定位缺失；无法进行交通通行状态判断；移动通信功能缺失，无法上传下行信息数据，无法快速发布交通管制或者道路抢修、交通处理等工作信息至用户。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种高精度智慧锥筒。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高精度智慧锥筒，包括终端装置和锥筒，所述终端装置包括底座，所述底座上方设置有壳体，所述壳体上方设置有上盖，所述壳体上设置有按键、电源开关和连接器接口，所述壳体内部设置有终端设备，所述终端设备包括主控制模块、定位模块、通信模块、蓝牙模块、传感器模块、天线、电源管理模块和电池模块，所述壳体和上盖采用阻燃abs、pc工程塑料材质制成，所述底座采用铝合金材质制成，所述按键采用食品级硅胶制成，所述底座为圆盘状，其上表面设置有凸台，所述凸台旁设置有密封槽，下表面设置有若干沉头孔，所述壳体为盘状，其上表面和下表面设置有凹状台阶，凹状台阶内设置有密封槽和通孔，中部设置有一高台，高台内设置有主板、天线、传感器模块、灯板、锂电池组和太阳能电池板，所述上盖为开口朝下的桶状结构，其上表面呈圆弧形，颜色为红色或黄色，底面上设置有台阶、螺纹盲孔和密封槽，所述底座底面的沉头孔、所述壳体台阶内的通孔和上盖底面设置的螺纹孔相通，并用螺钉紧固连接，所述底座和壳体之间、所述壳体和上盖之间通过台阶定位卡接，并在密封槽内设置有密封胶条。

在一个优选地实施方式中，所述锥筒上设置有终端安装装置、锥筒连接装置和卡接块，所述终端安装装置包括基座，所述基座上铰接有多个卡勾，所述卡勾为字母“e”状，其上端为倒勾状，中端右侧与基座铰接，所述基座外围下端设置有多个凹槽，所述凹槽内设置有弹簧，所述弹簧与卡勾底部右侧连接。

在一个优选地实施方式中，所述锥筒连接装置包括外壳，所述外壳为圆柱状，其侧面一处切线处设置有出口，所述外壳内部中心处设置有卡柱，所述卡柱内部设置有一通槽，所述通槽处卡接有卷簧，所述卷簧为多圈螺旋状卷起的弹性金属结构，所述卷簧另一端连接有连接带，所述连接带另一端设置有卡接头，所述卡接头为t型块状，t型的底部与连接带固定连接，所述卡接块为长方体块状，其上表面设置有一t型槽。

在一个优选地实施方式中，所述主控制模块是一种mcu控制模块。

在一个优选地实施方式中，所述连接器接口是一种防水microusb连接器的磁吸式充电接口。

本实用新型的技术效果和优点：

(1)锥筒终端和锥筒之间设置快拆式连接装置，使得锥筒终端可以牢固地固定在锥筒上，同时安装拆卸方便，便于使用。

(2)锥筒上设置连接装置，使得锥筒和锥筒之间可以快速通过连接带进行物理连接，起到封锁交通，同时保证了作业时的美观。

(3)锥筒使用高精度卫星定位，通过卫星定位模块进行自主定位，当接收到卫星定位增强系统播发的卫星定位差分数据时，进行高精度解算，实现分米级高精度位置、时间、速度、方向等信息数据的输出，锥筒具有移动通信功能，通过移动通信网络进行定位信息上报，并通过移动通信链路接收卫星定位增强系统播发的卫星定位差分数据，锥筒具有状态切换功能，实现占道、封闭、临时、计划、预防、修复状态的显示切换，便于驾驶人对道路动态事件实时了解。

(4)锥筒实现太阳能充电，当终端置于户外阳光照射的地方时，自带的太阳能面板可向终端提供充电。

附图说明

图1为本实用新型的锥筒终端外观结构示意图；

图2为本实用新型的锥筒终端内部结构示意图；

图3为本实用新型的锥筒和锥筒终端连接示意图；

图4为本实用新型的终端安装装置结构示意图；

图5为本实用新型的锥筒连接装置结构示意图；

图6为本实用新型的卡接块结构示意图；

图7为本实用新型的系统原理示意图；

图8位本实用新型的实施例控制模块原理示意图。

附图标记为：1、终端装置；2、锥筒；11、底座；12、壳体；13、上盖；14、按键；15、电源开关；16、连接器接口；21、终端安装装置；22、锥筒连接装置；23、卡接块；211、底座；212、卡勾；213、弹簧；221、外壳；222、出口；223、卡柱；224、卷簧；225、连接带；226、卡接头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1-3所示的一种高精度智慧锥筒，包括终端装置1和锥筒2，所述终端装置1包括底座11，所述底座11上方设置有壳体12，所述壳体12上方设置有上盖13，所述壳体12上设置有按键14、电源开关15和连接器接口16，所述壳体12内部设置有终端设备，所述终端设备包括主控制模块、定位模块、通信模块、蓝牙模块、传感器模块、天线、电源管理模块和电池模块，所述壳体12和上盖13采用阻燃abs、pc工程塑料材质制成，所述底座11采用铝合金材质制成，所述按键14采用食品级硅胶制成，所述底座11为圆盘状，其上表面设置有凸台，所述凸台旁设置有密封槽，下表面设置有若干沉头孔，所述壳体12为盘状，其上表面和下表面设置有凹状台阶，凹状台阶内设置有密封槽和通孔，中部设置有一高台，高台内设置有主板、天线、传感器模块、灯板、锂电池组和太阳能电池板，所述上盖13为开口朝下的桶状结构，其上表面呈圆弧形，颜色为红色或黄色，底面上设置有台阶、螺纹盲孔和密封槽，所述底座11底面的沉头孔、所述壳体12台阶内的通孔和上盖13底面设置的螺纹孔相通，并用螺钉紧固连接，所述底座11和壳体12之间、所述壳体12和上盖13之间通过台阶定位卡接，并在密封槽内设置有密封胶条，所述主控制模块是一种mcu控制模块，所述连接器接口16是一种防水microusb连接器的磁吸式充电接口。

根据图4-6所示的一种高精度智慧锥筒，所述锥筒2上设置有终端安装装置21、锥筒连接装置22和卡接块23，所述终端安装装置21包括基座211，所述基座211上铰接有多个卡勾212，所述卡勾212为字母“e”状，其上端为倒勾状，中端右侧与基座211铰接，所述基座211外围下端设置有多个凹槽，所述凹槽内设置有弹簧213，所述弹簧213与卡勾212底部右侧连接，所述锥筒连接装置22包括外壳221，所述外壳221为圆柱状，其侧面一处切线处设置有出口222，所述外壳221内部中心处设置有卡柱223，所述卡柱223内部设置有一通槽，所述通槽处卡接有卷簧224，所述卷簧224为多圈螺旋状卷起的弹性金属结构，所述卷簧224另一端连接有连接带225，所述连接带225另一端设置有卡接头226，所述卡接头226为t型块状，t型的底部与连接带225固定连接，所述卡接块23为长方体块状，其上表面设置有一t型槽。

实施例1：

需要将终端装置1安装到锥筒2上时，把底座11对准卡勾212上方压入，由于卡勾212的倒勾形状，弹簧213压缩后弹起，卡勾212摆动并将底座11卡住，完成安装；拆除时按下卡勾212底部外侧，弹簧213压缩，卡勾212松开，即可将锥筒2拆除。需要将两个锥筒2中间用连接带225连接时，拿住卡接头226向外拉，由于卷簧224是一种弹性金属制成，卷簧224被拉直，连接带225从出口222被拉出，将卡接头226从另一个锥筒2的卡接块23的上方按t型槽形状方向滑入并在水平方向上卡住，完成连接；需要拆除时，将卡接头226从卡接块23中取出，由于卷簧224的弹性，自动将连接带225收回，完成拆除。

整机壳体采用阻燃abs、pc工程塑料材质，具有较好的物理特性，可适应外部环境；按键采用食品级硅胶，有较好的手感体验及安全性。装置闭合配合面设置了专用密封胶条实现密封性，彻底杜绝水尘进入内部，整体防护等级要求满足ip67等级性能要求。底座采用铝合金材质，确保了设备的强度。

本实用新型通过卫星定位模块进行自主定位，当接收到差分数据时，进行高精度解算，实现分米级高精度位置、时间、速度、方向等信息数据的输出；可通过4g/lte通信模块进行定位信息上报，并接收卫星定位增强系统播发的卫星定位差分数据；通过按键进行状态切换，可实现占道、封闭、临时、计划、预防、修复共6种状态的显示切换，便于驾驶人对道路动态事件实时了解；终端在实现第一次精确定位并把数据上报平台后，结合传感器的姿态检测，进行休眠状态及工作状态的自动切换；当终端在使用过程中发生倾倒时，传感器模块感应到自身状态的变化，触发进行本地提醒及状态上报；当终端置于户外阳光照射的地方时，自带的太阳能面板将能向终端提供充电的功能。

本实用新型中，定位模块完成卫星定位的高精度定位解算功能，将位置、速度、时间信息传输到主控制模块中；通信模块是和中心管理平台进行数据交互的接口，主控制模块控制通信模块向中心管理平台传输数据，同时接收中心管理平台的指令；传感器模块，包括倾倒传感器和加速度传感器，将锥筒当前的运动状态传输给主控制模块，以实现终端在休眠时的状态唤醒；蓝牙模块与预留串口，可以与外设计算机、显示终端或智能手机进行连接，进行终端信息录入、定位信息查看及外设扩展，用于其他设备对本装置的主控制模块输入或输出；掉电存储采用非易失性存储器，负责记录和存储各种数据信息；对外接口包括电源数据接口和磁吸式充电接口等；电源滤波负责隔离电源电路的干扰，给系统提供纯净的电源；电源管理模块完成各种模式下的电源管理，并对内置锂电池进行充放电管理；终端的各个单元模块在处理器程序统一协调下配合完成各种功能。

主控制器模块是设备的核心控制单元，实现各模块的控制、通信及数据的存储，其最小系统电路包括电源电路、复位电路，时钟电路，这些都是芯片运行所必须的外接电路模块。本系统的主处理器采用意法半导体公司的stm32f4系列芯片，基于的stm32f4系列单片机(mcu)采用了意法半导体的nvm工艺和art加速器tm，在180mhz的工作频率下通过闪存执行指令时可实现225dmips/608coremark的性能，采用了动态功耗调整功能，通过闪存执行指令时的电流消耗最大只有260μa/mhz。高ram和闪存容量，usb接口，增强型外设集，包括灵活的外部静态存储器控制器(高达16位的数据总线，用于lcd和外部存储器控制)，双quadspi、can、dfsdm和trng。内置高速存储器(高达512k字节的闪存和64k字节的sram),工作温度可达-40℃～+105℃。若采用其他型号主控制器模块需要满足以下需求：

(1)集成度高，以减少外部器件数量；

(2)接收灵敏度高；

(3)待机功耗小；

(4)尺寸小，便于贴装；

(5)工作温度范围宽；

(6)定位时间：冷启动≤32s；热启动≤1s；

(7)定位精度：厘米级。

定位模块采用的是bdsrtk高精度定位模块，接收以rtcm协议播发的差分数据进行定位解算，实现bds高精度定位功能。bds厘米级导航定位模块是基于国产自主知识产权的高精度导航定位soc芯片，能够支持bdsb1、gpsl1频点，内置rtk算法，具有高灵敏度、低功耗、抗干扰、高性能等特点。若采用其他定位模块需满足以下要求：

(1)接收信号频率：bdsb11561.098mhz±2.046mhz、l1:1575.42mhz±1.023mhz；

(2)首次定位时间：冷启动：≤40s；热启动：≤1s；重捕获：≤1s；

(3)定位精度：单点：2.5m；rtk：0.025m+1ppm；

(4)灵敏度：跟踪/捕获-160dbm/-145dbm；

(5)动态性能：最大速度515m/s、加速度4g；

(6)供电电源：3.0v～3.6v；

(7)尺寸：16.0mm×12.2mm×2.4mm；

(8)工作温度：-40℃～+85℃。

通信模块采用移远公司最新推出的ec20无线4g/lte通信模块，其性能指标如下：

(1)供电电源：3.3v～4.3v,典型值3.8v；

(2)支持频段：fddlte、tddlte、tdscdma、wcdma、gsm；

(3)带宽：1.4/3/5/10/15/20mhz；

(4)多协议栈支持：tcp/udp/ppp/ftp/http/ntp/ping/qmi/nitz/cmux；

(5)接口：uart、usb2.0；

(6)尺寸：29mm×32mm×2.4mm；

(7)工作温度：-40℃～+85℃。

蓝牙模块采用村田wsm-bl241低功耗模块，可实现超低功率连接，用于数据通信。板载pcb天线，最大发射功率：+4.0dbm，基于蓝牙5.0兼容4.2协议标准，工作频段为2.4ghz范围，调制方式为gfsk，最大发射距离100米，具备多种运行模式以达到功耗及性能的平衡，宽泛的电源电压范围，方便快捷使用灵活。其主要性能指标如下：

(1)供电电源：2v～3.6v；

(2)数据速率：250kbps、500kbps、1mbps、2mbps；

(3)接收灵敏度：1m:-92dbm，6m:-89dbm，72.2m:-70dbm@10％per；

(4)极小尺寸：7.4mmx7.0mmx0.9mm；

(5)功耗：在3.5dbm时为tx7ma(dcdc模式)；rx6ma(dcdc模式)；

(6)工作温度：-40℃～+85℃。

传感器模块选用bosch公司的bmx055芯片，是一款小型9轴传感器，三轴12位加速度传感器,三轴16位,±2000°/s陀螺仪和三轴地磁传感器组成。尺寸小、通信方式简单(i2c、spi接口)。其主要性能指标如下：

(1)供电电源：2.4v～3.6v

(2)芯片内置16bitad转换器，16位数据输出

(3)陀螺仪范围：±250±500±1000±2000°/s

(4)加速度范围：±2±4±8±16g

(5)磁场范围：±4800ut

(6)极小尺寸：3mm×3mm×1mm

(7)工作温度：-40℃～+85℃

天线采用bds高精度天线，涵盖bds、gps双系统多频点，天线采用多馈点设计，保证天线相位中心与几何中心重合，定位精度高。天线单元增益高，方向图波束宽，确保低仰角信号的接收，内置低噪声放大模块，采用多级滤波滤除干扰信号，保证在恶劣电磁环境下正常工作。

电源管理模块中的充电控制单元，采用ti半导体公司一款成熟的带电源路径的锂电管理芯片，对电池进行预充、恒压、恒流、电流检测、自动充电中止等锂电池充电管理，充电电流最大可达1.5a。降压单元电路采用adi公司的多款ldo芯片，分别稳压3.8v及3.3v，其中3.8vldo通道，最大电流可达3a，满足lte模块发射时峰值电流；3.3vldo通道，电流最大可达1a，完成满足mcu及其它外设模块。锂电池经由精密电阻分压，并连接到cpu的adc引脚进行电池电量检测。电源管理电路设计要求包括：

(1)高低压保护；

(2)带锂电充电管理；

(3)降压控制电路；

(4)电量检测电路。

电池模块选用锂电池组，总容量是18200mah/3.7v，用于向整机提供直流3.7v～4.2v工作电源。电池模块为内置电池式，自带3a的过流保护和过温关断电路。电池模块指标要求如下：

(1)工作电压3v～4.2v；

(2)最大充电电流2a；

(3)工作温度宽，-20℃～+60℃；

(4)尺寸小，满足结构要求；

(5)自带过流、过放保护电路。

通过设置以上模块，本实用新型实现的功能有：

(1)高精度卫星定位功能：通过卫星定位模块进行自主定位，当接收到差分数据时，进行高精度解算，实现分米级高精度位置、时间、速度、方向等信息数据的输出。

(2)移动通信功能：可通过4g移动通信网络进行定位信息上报，并卫星定位增强系统播发的卫星定位差分数据。

(3)6种状态显示切换功能：通过智慧锥筒上面的状态按钮进行状态切换，可实现占道、封闭、临时、计划、预防、修复共6种状态的显示切换，便于驾驶人对道路动态事件实时了解。

(4)传感器辅助检测功能：终端在实现第一次精确定位并把数据上报平台后，结合传感器的姿态检测，进行休眠状态及工作状态的自动切换。

(5)倾倒报警功能：当终端在使用过程中发生倾倒时，将会触发进行本地提醒及状态上报。

(6)太阳能充电功能：当终端置于户外阳光照射的地方时，自带的太阳能面板将能向终端提供充电的功能。

(7)电量查看功能：终端通过4段式led提供充电指示和电量查看。

(8)声光提醒功能：终端可通过指示灯和蜂鸣器进行人机交互的提示。

(9)本地、远程参数设置功能：可通过串口和移动通信网络进行终端参数的设置，如终端id、平台服务器地址、卫星定位增强系统服务器地址等。

其性能指标如下：

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。

其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合。

最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。