一种施工警示装置和系统、以及施工监控终端的制作方法

本公开涉及安全管理技术领域，尤其涉及一种施工警示装置和系统、以及施工监控终端。

背景技术：

随着机场运输量的提升，机场飞行区场道施工维护、改扩建工程也日益增多，然而，机场飞行区各类工程一般要在不影响机场正常运营的情况下完成施工，因此，对施工的安全、质量、进度、成本、组织与协调等各方面管理要求非常高，特别是机场飞行区不停航施工安全管理显得尤为重要。由于机场飞行区主要用于航空器起飞、着陆和滑行，同时航空器在飞行区的运行还需要某些车辆提供地面服务保障，所以塔台管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员共同担负着避免发生事故的责任。

机场飞行区不停航施工安全关注的一个重点在于：避免飞行区活动目标(航空器和车辆)误入施工区域。目前，常用的施工警示装置一般选用带反光涂料的标记牌、带警示提醒效果的led灯箱等，通过传统的目视提醒方式，向航空器驾驶员、车辆驾驶员、塔台管制员警示飞行区施工区域的存在。但是，由于夜间能见度环境、人员目视距离等多种因素影响，对机场飞行区特定运行场景而言，仅仅采用目视警示装置，仍然存在航空器、车辆误入施工区域、接近施工区域的风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提供一种施工警示装置和系统、以及施工监控终端，通过精确定位施工区域的位置，能够准确识别施工区域，至少部分解决现有技术中存在的问题。

为此，本公开披露一种施工警示装置，该装置包括高精度定位器、射频发射器、微处理器、电源组件及天线组件，所述电源组件与所述高精度定位器、所述射频发射器及所述微处理器连接，所述天线组件分别与所述高精度定位器、所述射频发射器连接；其中：所述高精度定位器与全球导航卫星系统gnss通信连接，获取定位信息；所述微处理器与所述高精度定位器和所述射频发射器连接，用于根据所述高精度定位器的定位信息得到位置信息，并将所述位置信息和该装置的标识信息编码生成示警信息；所述示警信息由所述微处理器控制所述射频发射器发出。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述高精度定位器配置有：

接收机，与所述gnss的定位卫星连接，用于接收高精度定位信息；

故障监控器，与所述接收机连接，用于实现自主完好性监控、故障检测与排除；

接口电路，包括用于高速数据传输的以太网接口、usb接口以及串行接口，与所述微处理器通过所述串行接口连接。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述高精度定位器还配置有：定位芯片，与所述接收机连接，用于精确定位施工地点的位置信息。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述射频发射器配置有：

接口电路，包括串行接口和连接电池组件的电源接口，与所述微处理器通过两路串行接口连接；

自动发射单元，与所述接口电路连接，用于根据上述微处理器的控制自动发射所述示警信息。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述天线组件包括：

有源天线，通过同轴馈线与所述高精度定位器连接；和/或，

ads-b天线，通过同轴馈线与所述射频发射器连接。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述微处理器至少包括微控制器、与该微控制器连接的复位器和晶体振荡器、以及与该微控制器连接的接口电路；其中，所述接口电路包括下载接口和电源接口，与所述高精度定位器和所述射频发射器通过所述下载接口连接。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述电源组件包括：

电池电源；

电源管控芯片，集成有电源选择逻辑单元、脉冲宽度调节pwm控制单元、电池放电逻辑单元以及参考电压单元，用于实现电源自动选择、内部回路补偿、内部软启动、动态电源管理dpm、精确的充电电流与电压调节、预充电、充电终止以及充电状态监控；

充电输入单元，与所述电池电源及所述电源管控芯片连接；该充电输入电源配置有宽电压范围充电电源输入接口，用于对所述电池电源进行充电；

放电输出单元，与所述电池电源及所述电源管控芯片连接；该放电输出单元配置有电源放电输出接口，用于输出稳定的系统工作电压；

电池状态指示灯，与所述电源管控芯片连接，用于标示所述电池电源的电量状态。

在一可选实施方案中，上述施工警示装置中，所述电池电源进一步包括锂离子电池包及适配器，该适配器输入电源接入时由该适配器直接对外输出稳定的直流电源；若此时所述锂离子电池包的电量低于设定阈值时则同时对其进行充电；该适配器输入电源没有接入时，所述锂离子电池包通过所述放电输出单元对外输出稳定的直流电源。

相应地，本公开披露一种施工监控终端，该施工监控终端与上述任一种施工警示装置通信连接，并配置有接收所述示警信息的接收装置，获取所述施工警示装置的精确位置信息，以及将所述位置信息所代表的施工区域显示出来以便识别的显示器。

另外，本公开披露一种施工警示系统，该系统包括：至少一个上述施工警示装置和至少一个上述施工监控终端；其中，所述施工警示装置自动向所述施工监控终端发射1090mhz航空频段的ads-b信号，所发射的示警信息包含所述施工警示装置所在的精确位置，至少一个电子警示装置在施工监控终端上，形成施工区域轮廓图。

与现有技术相比，本公开披露的技术方案具有以下技术效果：

本公开的施工警示装置，可方便地融入机场ads-b监视网络，通过自动向外发射1090mhz航空频段的ads-b信号，所发射的示警信息包含施工警示装置所在的精确位置，适用于机场飞行区不停航施工的电子警示，使得空管ads-b地面站和具备ads-bin功能的航空器/车辆能够直接获取这些信息，有效协助管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员准确识别飞行区的施工区域。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本公开实施例披露的施工警示装置的组成框图；

图2a为本公开实施例披露的高精度定位器的组成框图；

图2b为本公开实施例披露的高精度定位器的接口电路示意图；

图3a为本公开实施例披露的射频发射器的组成框图；

图3b为本公开实施例披露的射频发射器的接口电路示意图；

图4a为本公开实施例披露的微处理器的组成框图；

图4b为本公开实施例披露的微处理器的最小系统电路示意图；

图5a为本公开实施例披露的电源组件的组成框图；以及

图5b为本公开实施例披露的电源组件的充放电电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

施工侧实施例

为准确识别施工区域，本公开披露一种施工警示装置，如图1所示，该装置包括高精度定位器、射频发射器、微处理器、电源组件及天线组件，所述电源组件与所述高精度定位器、所述射频发射器及所述微处理器连接，所述天线组件分别与所述高精度定位器、所述射频发射器连接。其中，所述高精度定位器与全球导航卫星系统gnss通信连接，获取定位信息。所述微处理器与所述高精度定位器和所述射频发射器连接，用于根据所述高精度定位器的定位信息得到位置信息，并将所述位置信息和该装置的标识信息编码生成示警信息；所述示警信息由所述微处理器控制所述射频发射器发出。

本实施例披露的施工警示装置，可用于机场飞行区不停航施工的识别与示警，通过射频发射器自动向外发射1090mhz航空频段的ads-b信号，发射信息包含电子警示装置所在的精确位置，从而方便地融入机场ads-b监视网络，使得空管ads-b地面站和具备ads-bin功能的航空器/车辆能够直接获取这些信息，便于管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员准确识别飞行区的施工区域。

如图2a、2b所示，作为一种可选的实现方式，上述实施例的高精度定位器配置有接收机、故障监控器以及接口电路。其中，接收机与所述gnss的定位卫星连接，用于接收高精度定位信息。故障监控器与所述接收机连接，用于实现自主完好性监控、故障检测与排除。接口电路包括用于高速数据传输的以太网接口、usb接口以及串行接口，与所述微处理器通过所述串行接口连接。

在一可选实施例中，所述高精度定位器与有源天线通过同轴馈线连接。

作为一种可先的实施方式，高精度定位器还配置有定位芯片，该定位芯片与所述接收机连接，用于精确定位施工地点的位置信息。例如：高精度定位器采用基于bd910的接口电路，可通过一个全双工的usart3接口连接到微处理器单元，除了接收高精度定位数据外，还可以配置高精度定位芯片。高精度定位器采用单点水平定位精度小于1米的高精度gnss定位模块，该模块基于trimblemaxwell6技术，具有高性能、高灵敏度、紧凑型的gnss接收功能；支持220通道，可同时从四个gnss星座(如gps、glonass、伽利略、北斗)接收信号；内置先进的卡尔曼滤波pvt引擎，可获取gnss，dgnss或sbas位置精度；灵活的接口设置，可以通过以太网，经由标准网络浏览器实现高速数据传输和配置，同时也支持usb、串口等其他接口方式；板载抗多路技术；具备成熟的低仰角跟踪技术；在可靠性方面，同时支持故障检测与排除(fde)和接收机自主完好性监控(raim)。

如图3a、3b所示，在一可选实施例中，上述实施例的射频发射器配置有接口电路和自动发射单元。其中，接口电路包括串行接口和连接电池组件的电源接口，与所述微处理器通过两路串行接口连接。自动发射单元与所述接口电路连接，用于根据上述微处理器的控制自动发射所述示警信息。

例如：射频发射器主要是通过将获取的高精度定位数据和电子警示装置的标识信息进行编码后，通过射频链路发射出去。本实施例中，射频发射器可采用link800-1090es，用于实现ads-b信号的低成本、高效率的发射，体积小，符合do-260b标准，支持icao、呼号、经纬度、高度、速度、航向等信息的自动广播，最大发射功率可达250w，可根据需要进行调整，主要为不具备ads-b功能航空器、机场场面车辆，以及地面障碍物等实现ads-b信号发射功能。

本实施例中，可选的是，射频发射器link800-1090es与微处理器的连接，可通过两路串口实现，分别是usart1和usart2，外加一路dc12v电源输入，电路原理图如图3b所示。

可选的是，射频发射器通过同轴馈线连接至ads-b天线，接入机场ads-b监视网络，并发射1090mhz航空频段的ads-b信号，使得空管ads-b地面站和具备ads-bin功能的航空器/车辆能够直接获取这些信息，便于管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员准确识别飞行区的施工区域。

如图4a、4b所示，作为一种可选的实现方式，上述实施例的微处理器至少包括微控制器、与该微控制器连接的复位器和晶体振荡器、以及与该微控制器连接的接口电路；其中，所述接口电路包括下载接口和电源接口，与所述高精度定位器和所述射频发射器通过所述下载接口连接。其中，微处理器的最小系统电路如图4b所示。

本实施例中，微处理器单元主要是完成电子警示装置自身的高精度定位、控制1090mhz射频发射器发射ads-b信号等。微处理器单元首先根据高精度定位器的定位结果，得到电子警示装置的精确位置信息，然后根据定位信息进行编码后发送到射频发射器，通过1090mhz链路发射出去。

例如：微处理器芯片可集成fpu和dsp指令，并具有192kbsram、1024kbflash、12个16位定时器、2个32位定时器、2个dma控制器(共16个通道)、3个spi、2个全双工i2s、3个iic、6个串口、2个usb(支持host/slave)、2个can、3个12位adc、2个12位dac、1个rtc(带日历功能)、1个sdio接口、1个fsmc接口、1个10/100m以太网mac控制器以及112个通用io口等。

如图5a、5b所示，在一可选实施例中，上述实施例的电源组件包括电池电源、电源管控芯片、充电输入单元、放电输出单元以及电池状态指示灯。其中：

电源管控芯片集成有电源选择逻辑单元、脉冲宽度调节pwm控制单元、电池放电逻辑单元以及参考电压单元，用于实现电源自动选择、内部回路补偿、内部软启动、动态电源管理dpm、精确的充电电流与电压调节、预充电、充电终止以及充电状态监控。

充电输入单元与所述电池电源及所述电源管控芯片连接；该充电输入电源配置有宽电压范围充电电源输入接口，用于对所述电池电源进行充电；

放电输出单元与所述电池电源及所述电源管控芯片连接；该放电输出单元配置有电源放电输出接口，用于输出稳定的系统工作电压；

电池状态指示灯与所述电源管控芯片连接，用于标示所述电池电源的电量状态。

作为一种可选的实现方式，所述电池电源进一步包括锂离子电池包及适配器，该适配器输入电源接入时由该适配器直接对外输出稳定的直流电源；若此时所述锂离子电池包的电量低于设定阈值时则同时对其进行充电；该适配器输入电源没有接入时，所述锂离子电池包通过所述放电输出单元对外输出稳定的直流电源。

在一可选实例中，电源组件采用的是一款面向dc5v至28v电压输入的锂离子电池充放电管理ic，其内部集成了电源选择逻辑单元、pwm控制单元、电池放电逻辑单元、参考电压等，结合部分简单外围电路，可实现电源的自动选择、内部回路补偿、内部软启动、动态电源管理(dpm)、精确的充电电流与电压调节、预充电、充电终止、适配器电流调节以及充电状态监控等功能，对外输出稳定的dc12v电源。

下面结合一实例，对本实施例做进一步说明：

电池组件的充放电结构如图5a所示，主要包括宽电压范围充电电源输入接口、电源管理ic、锂离子电池包、电源放电输出接口以及电池状态指示灯等。充放电结构的电路原理如图5b所示，其中，sys_dc是系统电源，给电子警示装置供电，vbatt是电池电源；电路的工作原理为，当适配器输入电源接入的情况下，适配器直接对外输出稳定的直流电源；且当此时电池在位时，对电池进行充放管理，即电池电量低于设定的阈值时同时对其进行充电，如果高于设计的阈值时不进行充电。当适配器输入电源没有接入的情况下，电池电源对外输出稳定的直流电源供电。

通过实施上述任一实施例，施工示警装置通过自动向监视网络发送施工区位置数据，实现机场飞行区不停航施工示警，并采用可充放电的电池供电，无需外部电源，电池电量支持12小时，电池可更换。

因此，上述任一种施工警示装置可用于机场飞行区不停航施工的电子示警，该施工警示装置配备有充放电功能的电池组件，无需外部电源，方便、灵活、准确地标示施工区位置，并通过自动向外发射1090mhz航空频段的ads-b信号，所发射的示警信息包含电子警示装置所在的精确位置，可以方便地融入机场ads-b监视网络，进而便于管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员依托机场ads-b监视设施，准确识别飞行区的施工区域。

监视侧实施例

基于前述任一实施例，本实施例提出一种与前述任一施工警示装置进行通信的施工监控终端，该施工监控终端配置有接收所述示警信息的接收装置，获取所述施工警示装置的精确位置信息，以及将所述位置信息所代表的施工区域显示出来以便识别的显示器。

本实施例中，施工监控终端可接入机场ads-b监视网络，接收施工警示装置发射的示警信息，提取施工警示装置所在的精确位置，使施工监控终端的用户如机场塔台管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员准确识别飞行区的施工区域。

需要说明的是，本实施例的使用监控终端可集成于机场ads-b监视设施中，也可以是接入机场ads-b监视网络的专用终端设备。

警示系统实施例

当施工区域较大时，可通过多个电子施工警示装置组合使用，可在施工监控终端上，形成闭合多边形轮廓，形成完整的施工区域轮廓图。因此，本实施例披露一种施工警示系统，该系统包括：至少一个前述任一实施例披露的施工警示装置和至少一个前述实施例披露的施工监控终端；

其中，所述施工警示装置自动向所述施工监控终端发射1090mhz航空频段的ads-b信号，所发射的示警信息包含所述施工警示装置所在的精确位置，至少一个电子警示装置在施工监控终端上，形成闭合的施工区域轮廓图，进而更加准确地使得空管ads-b地面站和具备ads-bin功能的航空器/车辆直接获取施工区域的位置信息及施工区域轮廓，有效协助塔台管制员、航空器驾驶员、车辆驾驶员准确识别、定位飞行区的施工区域信息。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。