一种远程自供电式交通流自动检测装置、系统及方法与流程

本发明涉及交通检测技术领域，尤其涉及一种远程自供电式交通流自动检测装置、系统及方法。

背景技术：

随着经济及工业的发展，汽车已逐步普及化，也导致了路面交通拥挤日益加重。为解决路面的拥堵问题，交通智能化是必然趋势。智能化的交通包括交通流量的实时检测及智能的分流措施。目前传统的交通流量检测主要依靠基于磁感应线圈的磁感应检测技术以及基于超声波、雷达波、红外线等的波频检测技术。磁感应线圈检测技术通过金属车体移动引起通电线圈内电感的变化来计算车辆流量数据，磁感应感线圈电感变化容易受到周边金属物、管线以及天气等的影响，数据偏差较大。基于波频检测交通流的技术受距离影响大，远距离下的波频反射微弱，容易受噪声干扰，总之无论是磁感应监测技术还是波频监测技术均受周边环境影响较大，数据偏差大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种远程自供电式交通流自动检测装置、系统及方法，能够实现交通流远程自动检测，并且通过内部产生的电能实现系统自供电，能够解决偏远地区供电不便的问题，且该系统通过直接测量轴载信息来计算交通流，有效避免了传统测量方式受周边环境影响大的缺点，提高了交通流数据采集的精确度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本发明的一个方面，提供了一种远程自供电式交通流自动检测装置，包括载荷传递模块、信号发生模块、信号处理模块和储能模块。

所述载荷传递模块用于传递路面车辆轴载载荷信号至所述信号发生模块；所述信号发生模块用于将路面车辆轴载载荷信号转化为交流电信号，并分别输出至所述信号处理模块和储能模块；所述信号处理模块用于对所述交流电信号进行信号处理，得到交通流信号；所述储能模块用于将所述交流电信号进行转换处理并以电能的形式进行存储，且所述储能模块为所述信号处理模块提供电源。

本发明的一种远程自供电式交通流自动检测装置，通过信号发生模块直接将车辆轴载对路面产生的压应力信号转换为交流电信号，再通过交流电信号计算出交通流信号，有效避免周边环境因素对测量数据的干扰，测量精度得到极大的提高，同时产生的交流电信号经过整流滤波后能够直接存储在储能模块内，直接为信号处理模块供电，实现整个检测装置的自供电。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述载荷传递模块包括活动部和固定部，所述固定部的上端内陷设有凹槽，所述活动部设置在所述固定部上方，并与所述固定部形成内部中空的密封结构，且所述信号发生模块、信号处理模块和储能模块均设置在所述固定部的凹槽内。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述活动部可以将经过路面的车辆轴载载荷信号更好的向下传递，通过密封的固定部，一方面可以将对所述信号发生模块、信号处理模块和储能模块形成物理空间隔离保护，另一方面可以将车辆轴载载荷信号准确地传递至所述信号发生模块，便于所述信号发生模块准备的采集。

进一步：所述信号发生模块包括两个第一信号发生组件和多个第二信号发生组件。两个所述第一信号发生组件沿着道路的宽度方向分别设置在所述固定部内两端，所述第一信号发生组件与所述信号处理模块连接，用于将路面车辆轴载载荷信号转化为第一交流电信号；多个所述第二信号发生组件沿着道路的宽度方向设置在所述固定部内两个所述第一信号发生组件之间，所述第一信号发生组件与所述储能模块连接，用于将路面车辆周在载荷信号转化为第二交流电信号。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述第一信号采集单元和第二信号采集单元，可以对所述信号发生模块输出的交流电信号分别处理，一方面根据所述第一信号发生组件输出的第一交流电信号计算得到交通流信号，另一方面将所述第二信号发生组件输出的第二交流电信号转换为直流电进行存储，从而为信号处理模块提供电源，实现自供电。

进一步：所述信号处理模块包括两个信号处理电路，两个信号处理电路一一对应地设置在所述第一信号发生组件内侧；所述信号处理电路包括主控制电路和与计数器，且所述计数器与所述第一信号发生组件连接，所述主控制电路还与所述信号发生模块连接。所述计数器用于检测所述第一交流电信号的频率f；所述主控制电路用于检测所述第一交流电信号的幅度A，并根据所述第一交流电信号的频率f和幅度A并生成交通流信号；其中，所述交通流信号包括车辆轴载F、车速v、轴载数目和车辆数量。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述信号处理电路检测所述第一电信号的频率f和幅度A，并生成交通流信号，检测结果准确。

进一步：所述储能模块包括与多个储能组件，所述储能组件与所述第二信号发生组件交替间隔设置在所述固定部内的两个所述第一信号发生组件之间，且所述储能组件与所述第二信号发生组件一一对应连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以将所述第二信号发生组件输出的第二交流电信号以电能的形成存储在对应的所述储能组件中，并为所述能量存储模块供电，实现能量收集再利用。

进一步：所述储能组件包括充电电路和储能电池，所述充电电路与对应的所述第二信号发生组件连接，所述充电电路与储能电池连接，所述储能电池与所述信号处理模块连接，并为其提供电源；所述充电电路用于将对应的所述第二信号发生组件输出的第二交流电信号进行整流和降压处理，得到直流电信号；所述储能电池用于将所述直流电信号以电能的形式进行存储。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述充电电路可以对所述第二交流电信号依次进行整流、滤波和降压处理，得到直流电信号，然后将所述直流电信号以电能的信号存储在对应的所述储能组件内，并为所述信号处理模块供电，实现自供电，节能环保，绿色低碳。

进一步：还包括无线传输模块，所述无线传输模块与所述信号处理模块连接，并将所述信号处理模块输出的交通流信号发射至外部接收终端。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述无线传输模块可以将所述信号处理模块输出的交通流信号输出至外部接收终端，方便实现远程监控。

依据本发明的另一个方面，提供了一种远程自供电式交通流自动检测系统，包括远程监控中心和多个所述的自动检测装置，多个所述自动检测装置沿着行车方向间隔埋设在道路下方，且所述自动检测装置通过所述无线传输模块与所述远程监控中心无线连接。

本发明的一种远程自供电式交通流自动检测系统，通过所述无线传输模块可以将检测的所述交通流信号输出至后远程监控中心，方便远程监控中心及时了解路面情况，便于实现管理，大大提高管理效率，降低管理成本。

依据本发明的另一个方面，提供了一种远程自供电式交通流自动检测方法，包括如下步骤：

进一步：步骤1：采集路面车辆轴载载荷信号；

步骤2：将所述路面车辆轴载载荷信号转化为交流电信号；

步骤3：信号处理模块对所述交流电信号进行信号处理，得到交通流信号，同时将所述交流电信号以电能的形式存储储能模块中，所述储能模块为所述信号处理模块提供电源。

一种远程自供电式交通流自动检测方法，根据路面车辆轴载载荷信号可以精确的计算出路面的交通流信号，有效避免周边环境因素对测量数据的干扰，测量精度得到极大的提高，同时将路面车辆轴载载荷信号以电能的形式存储在所述储能模块中，并为所述信号处理模块提供电源，实现自供电，节能环保。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述步骤2包括：将所述路面车辆轴载载荷信号分别转化为第一交流电信号和第二交流电信号；所述步骤3中，所述信号处理模块检测所述第一交流电信号的频率f和幅度A，并根据所述交流电信号的频率f和交流电信号的幅度A并生成交通流信号；所述储能模块将所述第二交流电信号进行整流和降压处理，得到直流电信号，并将所述直流电信号以电能的形式进行存储；所述交通流信息包括车辆轴载F、车速v、轴载数目和车辆数量；其中，F＝K*A，K为预设物理参数，F为车辆轴载。

上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以对所述信号发生模块输出的交流电信号分别处理，一方面根据所述第一交流电信号计算得到交通流信号，另一方面将所述第二交流电信号转换为直流电进行存储，从而为信号处理模块提供电源，实现自供电。

附图说明

图1为本发明的一种远程自供电式交通流自动检测装置电路示意图；

图2为本发明的一种远程自供电式交通流自动检测装置结构示意图；

图3为本发明的固定部结构示意图；

图4为本发明的充电电路示意图；

图5为本发明的一种远程自供电式交通流自动检测系统结构示意图；

图6为本发明的一种远程自供电式交通流自动检测系统安装示意图；

图7为本发明的一种远程自供电式交通流自动检测方法流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、载荷传递模块，2、信号发生模块，3、信号处理模块，4、储能模块，5、无线传输模块；

1-1、活动部，1-2、固定部，2-1、第一信号发生组件，2-2、第一信号发生组件，4-1、储能组件；

101、远程监控中心，102、自动检测装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一、一种远程自供电式交通流自动检测装置。下面将结合图1对本发明的一种远程自供电式交通流自动检测装置进行详细地介绍。

如图1所示，一种远程自供电式交通流自动检测装置,包括载荷传递模块1、信号发生模块2、信号处理模块3和储能模块4。

所述载荷传递模块1用于传递路面车辆轴载载荷信号至所述信号发生模块2；所述信号发生模块2用于将路面车辆轴载载荷信号转化为交流电信号，并分别输出至所述信号处理模块3和储能模块4；所述信号处理模块3用于对所述交流电信号进行信号处理，得到交通流信号；所述储能模块4用于将所述交流电信号进行转换处理并以电能的形式进行存储，且所述储能模块4为所述信号处理模块3提供电源。

上述实施例的自动检测装置，通过信号发生模块2直接将车辆轴载对路面产生的压应力信号转换为交流电信号，再通过交流电信号计算出交通流信号，有效避免周边环境因素对测量数据的干扰，测量精度得到极大的提高，同时产生的交流电信号经过整流滤波后能够直接存储在储能模块4内，直接为信号处理模块3供电，实现整个检测装置的自供电。

如图2所示，本发明实施例中，所述载荷传递模块1包括活动部1-1和固定部1-2，所述固定部1-2的上端内陷设有凹槽，所述活动部1-1设置在所述固定部1-2上方，并与所述固定部1-2形成内部中空的密封结构，且所述信号发生模块2、信号处理模块3和储能模块4均设置在所述固定部1-2的凹槽内。通过所述活动部1-1可以将经过路面的车辆轴载载荷信号更好的向下传递，通过密封的固定部1-2，一方面可以将对所述信号发生模块2、信号处理模块3和储能模块4形成物理空间隔离保护，另一方面可以将车辆轴载载荷信号准确地传递至所述信号发生模块2，便于所述信号发生模块2准备的采集。

优选地，所述载荷传递模块1采用路面兼容性好、疲劳强度高、耐磨性好的高强度有机工程材料PA66+GF30。

如图3所示，优选地，作为本发明的一个实施例，所述信号发生模块2包括两个第一信号发生组件2-1和多个第二信号发生组件2-2。两个所述第一信号发生组件2-1沿着道路的宽度方向分别设置在所述固定部1-2内两端，所述第一信号发生组件2-1与所述信号处理模块3连接，用于将路面车辆轴载载荷信号转化为第一交流电信号；多个所述第二信号发生组件2-2沿着道路的宽度方向设置在所述固定部1-2内两个所述第一信号发生组件2-1之间，所述第二信号发生组件2-2与所述储能模块4连接，用于将路面车辆周在载荷信号转化为第二交流电信号。通过所述第一信号采集单元和第二信号采集单元，可以对所述信号发生模块2输出的交流电信号分别处理，一方面根据所述第一信号发生组件2-1输出的第一交流电信号计算得到交通流信号，另一方面将所述第二信号发生组件2-2输出的第二交流电信号转换为直流电进行存储，从而为信号处理模块3提供电源，实现自供电。

具体地，本发明实施例中，所述第一信号发生组件2-1包括多个压电式信号发生器，多个第一压电式信号发生器并联，并联后的多个所述第一压电式信号发生器与所述信号处理模块3连接。所述第二信号发生组件2-2也包括多个第二压电式信号的发生器，多个所述第二压电式信号发生器呈矩阵式分布在所述固定部1-2内的两个所述第一信号发生组件2-1之间，多个所述第二压电式信号发生器并联，并联后的多个所述第二压电式信号发生器与所述储能模块4连接。

优选地，所述第一压电式信号发生器和第二压电式信号发生器均采用PZT类压电陶瓷压电材料。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述信号处理模块3包括两个信号处理电路，两个信号处理电路一一对应地设置在所述第一信号发生组件2-1内侧；所述信号处理电路包括主控制电路和与计数器，且所述计数器与所述第一信号发生组件2-1连接，所述主控制电路还与所述信号发生模块2连接。所述计数器用于检测所述第一交流电信号的频率f；所述主控制电路用于检测所述第一交流电信号的幅度A，并根据所述第一交流电信号的频率f和幅度A并生成交通流信号；其中，所述交通流信号包括车辆轴载F、车速v、轴载数目和车辆数量。通过所述信号处理电路检测所述第一电信号的频率f和幅度A，并生成交通流信号，检测结果准确。

具体地，所述第一信号发生组件2-1分为两组沿着道路的行驶方向一前一后设置在所述固定部1-2内的两端，所述主控制电路根据前后两组所述第一信号发生组件2-1的之间的距离L和第一交流电信号的频率f即可计算出车速v、轴载数目和车辆数量，从而根据车速v、轴载数目和车辆数量自动生成交通流信号。另外，通过预设限定第一交流电信号的脉冲时间差范围可以精确过滤多轴车辆及长轴距车辆对检测结果的干扰。

本发明实施例中，所述储能模块4包括与多个储能组件4-1，所述储能组件4-1与所述第二信号发生组件2-2交替间隔设置在所述固定部1-2内的两个所述第一信号发生组件2-1之间，且所述储能组件4-1与所述第二信号发生组件2-2一一对应连接。过上述方式可以将所述第二信号发生组件2-2输出的第二交流电信号以电能的形成存储在对应的所述储能组件4-1中，并为所述能量存储模块供电，实现能量收集再利用。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述储能组件4-1包括充电电路和储能电池，所述充电电路与对应的所述第二信号发生组件连接，所述充电电路与储能电池连接，所述储能电池与所述信号处理模块3连接，并为其提供电源；所述充电电路用于将对应的所述第二信号发生组件输出的第二交流电信号进行整流和降压处理，得到直流电信号；所述储能电池用于将所述直流电信号以电能的形式进行存储。通过所述充电电路可以对所述第二交流电信号依次进行整流、滤波和降压处理，得到直流电信号，然后将所述直流电信号以电能的信号存储在对应的所述储能组件4-1内，并为所述信号处理模块3供电，实现自供电，节能环保，绿色低碳。

如图4所示，优选地，所述充电电路由前端的整流桥构成的整流电路、中间的整容滤波电路和后端的降压电路组成，依次对所述第二交流电信号进行整流、滤波和降压处理，最后将处理后的第二交流电信号以电能的形式存储在所述储能电池中。

具体地，PZT信号发生器根据路面经过车辆的载荷生成交流电信号，所述整流电路采用由四个二极管D1组成的整流桥，对PZT信号发生器输出的交流电信号进行整流，得到中间直流信号，所述整容滤波电路采用电容C1，对中间直流信号进行滤波处理，所述降压电路采用变压器，用于对经过滤波后的中间直流信号降压处理后，经过二极管D稳压和电容C2滤波后对电池Bat进行充电。

在实际中，所述自动检测装置设置在道路的表面层内，所述载荷传递模块1的边缘距离道路两侧的变现距离约为0.5米，所述载荷传递模块1底部通过环氧树脂填缝料与路面结构粘结。

优选地，作为本发明的一个实施例，自动检测装置还包括无线传输模块5，所述无线传输模块5与所述信号处理模块3连接，并将所述信号处理模块3输出的交通流信号发射至外部接收终端。通过所述无线传输模块5可以将所述信号处理模块3输出的交通流信号输出至外部接收终端，方便实现远程监控。这里，所述无线传输模块5采用GSM无线传输模块5，安装在道路外侧，所述检测信号处理模块3通过传输线缆与所述GSM无线传输模块5连接，所述无线传输模块5与外部接受终端通过无线网络无线连接。

实施例二、一种远程自供电式交通流自动检测系统，下面将结合图5和图6对本发明的一种远程自供电式交通流自动检测系统进行详细地介绍。

如图5、6所示，一种远程自供电式交通流自动检测系统，包括远程监控中心101和多个所述的自动检测装置102，多个所述自动检测装置102沿着行车方向间隔埋设在道路下方，且所述自动检测装置102通过所述无线传输模块5与所述远程监控中心101无线连接。

上述实施例的自动检测系统，通过所述无线传输模块5可以将检测的所述交通流信号输出至后远程监控中心，方便远程监控中心及时了解路面情况，便于实现管理，大大提高管理效率，降低管理成本。

在实际中，每个自动检测装置沿着行车方向间隔5至10米均匀设置在道路的表面层内，通过信号发生模块2产生的第一交流电信号脉冲时间差可以计算出车辆行车速度。

实施例三、一种远程自供电式交通流自动检测方法，下面将结合图7对本发明的一种远程自供电式交通流自动检测方法进行详细地介绍。

如图7所示，一种远程自供电式交通流自动检测方法，包括如下步骤：

步骤1：采集路面车辆轴载载荷信号；

步骤2：将所述路面车辆轴载载荷信号转化为交流电信号；

步骤3：信号处理模块3对所述交流电信号进行信号处理，得到交通流信号，同时将所述交流电信号以电能的形式存储储能模块4中，所述储能模块4为所述信号处理模块3提供电源。

上述实施例的自动检测方法，根据路面车辆轴载载荷信号可以精确的计算出路面的交通流信号，有效避免周边环境因素对测量数据的干扰，测量精度得到极大的提高，同时将路面车辆轴载载荷信号以电能的形式存储在所述储能模块4中，并为所述信号处理模块3提供电源，实现自供电，节能环保。

优选地，作为本发明的一个实施例，所述步骤2包括：将所述路面车辆轴载载荷信号分别转化为第一交流电信号和第二交流电信号；所述步骤3中，所述信号处理模块3检测所述第一交流电信号的频率f和幅度A，并根据所述交流电信号的频率f和交流电信号的幅度A并生成交通流信号；所述储能模块4将所述第二交流电信号进行整流和降压处理，得到直流电信号，并将所述直流电信号以电能的形式进行存储；所述交通流信息包括车辆轴载F、车速v、轴载数目和车辆数量；其中，F＝K*A，K为预设物理参数，F为车辆轴载。轴载数目和车辆数量可以根据所述第一交流电信号的脉宽进行转换得到。

通过上述方式可以对所述信号发生模块2输出的交流电信号分别处理，一方面根据所述第一交流电信号计算得到交通流信号，另一方面将所述第二交流电信号转换为直流电进行存储，从而为信号处理模块3提供电源，实现自供电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。