车辆检测装置及系统的制作方法

本发明涉及道路安全领域，具体而言，涉及一种车辆检测装置及系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，越来越来多的交通工具成为人们出行的不二选择，但是在很多情况下，由于各种原因导致十字路口造成道路拥塞，车辆无法进行通信，给人们的出行造成了很多不便。

而为了尽可能地确保道路交通畅通和安全，现今很多十字路口上均设有红绿灯，通过切换十字路口上的红绿灯，可实现禁止或允许某条道路上的车辆进行移动。

当前主要是通过定时切换方式来对十字路口上的红绿灯进行切换控制的，这种方式在十字路口上的两条道路(设为道路a和道路b)均为畅通的情况下，能够有效地对车辆进行疏导，然而，一旦十字路口上的某一道路(假如为道路a)出现了交通拥堵现象，那么当按照定时切换方式将道路a的交通灯切换为绿灯，将道路b的交通灯切换成红灯时，便会导致道路a因为原本就处于拥堵状态而无法疏导车辆，而道路b则因为对应的交通灯为红灯，也无法进行车辆的疏导。并且，还有可能出现如下情形，由于道路a所在方向上的车辆数量过多，使得道路a上的车辆在十字路口处出现了拥堵，此时即便道路b的交通灯切换为了绿灯，由于道路a上的车辆此时已经处于十字路口处，从而阻碍了道路b上车辆的正常通行。

由此可见，若可以及时准确知道哪条道路上车辆情况，即可及时对车辆较多的道路进行车辆疏导，避免造成交通拥堵的情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车辆检测装置及系统，以改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种车辆检测装置，所述车辆检测装置包括太阳能供电模块、放大模块、超声波模块及控制模块，所述太阳能供电模块与所述超声波模块耦合，所述放大模块分别与所述超声波模块、所述控制模块耦合，所述超声波模块与所述控制模块耦合；所述太阳能供电模块用于对所述车辆检测装置进行太阳能供电；所述控制模块用于传输方波信号给所述超声波模块；所述超声波模块用于将所述方波信号转换成超声波信号发送出去，若所述超声波信号遇到车辆被反射回来，所述超声波模块接收被反射回来的所述超声波信号，并将被反射回来的所述超声波信号通过所述放大模块进行放大后传输给所述控制模块；所述控制模块用于根据所述超声波信号的发射与接收时间来获取路口道路上的车辆情况。

一种车辆检测系统，所述系统包括终端设备与车辆检测装置，所述终端设备与所述车辆检测装置耦合，所述终端设备用于获取所述车辆检测装置检测的道路上的车辆情况。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种车辆检测装置及系统，通过太阳能供电模块用于对所述车辆检测装置进行太阳能供电，可节省该车辆检测装置的用电成本，通过控制模块传输方波信号给超声波模块，超声波模块将所述方波信号转换成超声波信号发送出去，若所述超声波信号遇到车辆被反射回来，所述超声波模块接收被反射回来的所述超声波信号，并将被反射回来的所述超声波信号通过放大模块进行放大后传输给所述控制模块，控制模块根据所述超声波信号的发射与接收时间来获取路口道路上的车辆情况，即可准确对道路上的车辆情况进行了解，从而可及时对车辆较多的道路进行疏导，避免造成交通拥堵的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车辆检测装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种超声波模块的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的一种放大模块的电路原理图；

图4为本发明实施例提供的一种太阳能供电模块的电路原理图；

图5为本发明实施例提供的一种车辆检测系统的结构框图。

图标：200-车辆检测系统；210-终端设备；100-车辆检测装置；110-太阳能供电模块；120-控制模块；130-超声波模块；132-升压电路；134-发射接收电路；140-放大模块；142-第一放大电路；144-第二放大电路；146-第三放大电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种车辆检测装置100的结构框图，所述车辆检测装置100包括太阳能供电模块110、放大模块140、超声波模块130及控制模块120，所述太阳能供电模块110与所述超声波模块130耦合，所述放大模块140分别与所述超声波模块130、所述控制模块120耦合，所述超声波模块130与所述控制模块120耦合。

太阳能供电模块110用于对所述车辆检测装置100中的用电模块进行供电，以节省该车辆检测装置100的用电成本。

在本实施例中，该车辆检测装置100在实际应用时，首先控制模块120发送40khz的方波信号给超声波模块130，超声波模块130转换成超声波信号发送出去，若所述超声波信号遇到车辆被反射回来，所述超声波模块130接收被反射回来的所述超声波信号，并将被反射回来的所述超声波信号通过所述放大模块140进行放大后传输给所述控制模块120，所述控制模块120根据所述超声波信号的发射与接收时间来获取路口道路上的车辆情况。

在对路口的智能控制系统中，可以通过获取路口每条道路上的车辆流量，或者车辆位置，或者停车等待的车辆的总长度，或者是否有车辆来控制红绿灯的显示时间。例如，若超声波模块130发射出去的超声波信号被反射回来，则表示当前道路上有车辆，因为在实际应用过程中，该车辆检测装置100为多个，均按一定距离依次安装于道路旁的护栏上，所以该超声波模块130可以朝向道路进行发射超声波信号，则每个超声波模块130皆可对当前的道路上有无车辆进行检测，控制模块120可根据每个超声波模块130发射超声波信号的发射时间与接收时间来计算当前道路上的车辆离所述车辆检测装置100的距离，以及判断该道路上是否有车辆，若每个超声波模块130均获取反射回来的超声波信号，并且其超声波的发射时间与接收时间一致，则表示当前道路上有停车等待过路口的车辆，很可能是当前道路是红灯或者发生交通堵塞的情况，则这时控制模块120可根据接收到的多个超声波信号以及该车辆检测装置100之间的距离来获取道路上等待车辆的总长度，这样即可获取每条道路上的车辆情况，然后，根据对应道路上的车辆情况来控制该道路对应的红绿灯的红绿配时。例如，对于十字路口来说，若检测到其中一条道路上的车流量比较大，或者停车等待的车辆比较多，则可优先将该道路对应的红灯变为绿灯，将其相交道路的绿灯变为红灯，以此则可很大程度上避免交通堵塞情况的发生，实现对路口的红绿灯进行智能控制。

其中，所述控制模块120用于传输方波信号给所述超声波模块130，作为一种实施方式，所述控制模块120可以是一种集成电路芯片的处理器，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。另外，所述控制模块120还可以为51系列单片机或者avr系列单片机。

请参照图2和图3，图2为本发明实施例提供的一种超声波模块130的电路原理图，图3为本发明实施例提供的一种放大模块140的电路原理图。所述超声波模块130用于发射超声波信号及接收被反射回来的超声波信号，所述超声波模块130包括升压电路132与发射接收电路134，所述升压电路132分别与所述控制模块120、所述太阳能供电模块110耦合，所述升压电路132与所述发射接收电路134耦合，所述发射接收电路134与所述放大模块140耦合，所述发射接收电路134用于发射所述超声波信号以及接收被反射回来的所述超声波信号。

所述放大模块140用于对所述被反射回来的所述超声波信号进行放大，所述放大模块140包括第一放大电路142、第二放大电路144及第三放大电路146，所述第一放大电路142分别与所述发射接收电路134、所述第二放大电路144耦合，所述第二放大电路144与所述第三放大电路146耦合，所述第三放大电路146与所述控制模块120耦合。

所述升压电路132包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2、变压器及第一三极管q1，所述第一电阻r1的一端与所述太阳能供电模块110的输出端耦合，所述第一电阻r1的另一端分别与所述第一电容c1的一端、所述第二电容c2的一端、所述变压器的原级线圈的一端耦合，所述第一电容c1的另一端与所述第二电容c2的另一端耦合，所述变压器的原级线圈的另一端与所述第一三极管q1的集电极耦合，所述第二电阻r2的一端与所述控制模块120耦合，所述第二电阻r2的另一端与所述第一三极管q1的基极耦合，所述第一三极管q1的发射极接地，所变压器的次级线圈与所述发射接收电路134耦合。

其中，上述第一电容c1为超级电容。

所述发射接收电路134包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5及超声波头ls1，所述变压器的次级线圈的一端分别所述第三电阻r3的一端、第三电阻r3的一端、所述超声波头ls1的输入端耦合，所述变压器的次级线圈的另一端分别与所述第四电阻r4的另一端、所述第五电阻r5的一端、所述超声波头ls1耦合，所述第五电阻r5的另一端与所述第一放大电路142耦合。

通过控制模块120发出的40khz的方波信号，通过变压器进行升压后通过超声波头ls1将超声波信号发送出去，超声波头ls1将被反射回来的超声波信号传输至第一放大电路142进行一级放大，然后再传输至第二放大电路144进行二级放大，再传输至第三放大电路146进行三级放大，进而将放大后的超声波信号发送至控制模块120。

所述第一放大电路142包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三电容c3、第一放大器p1、第六电阻r6、第七电阻r7及第八电阻r8，所述第五电阻r5的另一端与所述第一二极管d1的正极耦合，所述第一二极管d1的负极与所述第二二极管d2的负极耦合并接参考电压，所述第一二极管d1的正极还与所述第二二极管d2的正极耦合，并与所述第三电容c3的一端耦合，所述第三电容c3的另一端与所述放大器的反向输入端耦合，所述第三电容c3的另一端还与所述第六电阻r6的一端耦合，所述第六电阻r6的另一端分别与所述第一放大器p1的输出端、第八电阻r8的一端耦合，所述第一放大器p1的正向输入端与所述第七电阻r7的一端耦合，所述第七电阻r7的另一端与所述第八电阻r8的另一端耦合，所述第八电阻r8的另一端还与所述第二放大电路144耦合。

所述第二放大电路144包括第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第二放大器p2及第三放大器p3，所述第四电容c4的一端与所述第八电阻r8的另一端耦合，所述第五电容c5的一端与所述第七电阻r7的另一端耦合，所述第四电容c4的另一端分别与所述第九电阻r9的一端、所述第二放大器p2的反向输入端耦合，所述第九电阻r9的另一端与所述第十电阻r10的一端耦合，所述第五电容c5的另一端与所述第二放大器p2的输出端耦合，所述第二放大器p2的正向输入端接参考电压，所述第二放大器p2的输出端与所述第十电阻r10的一端耦合，所述第十电阻r10的另一端与所述第六电容c6的一端耦合，所述第六电容c6的另一端分别与所述第三放大器p3的反向输入端、所述第十一电阻r11的一端耦合，所述第三放大器p3的正向输入端及参考电压，所述第十一电阻r11的另一端与所述第三放大器p3的输出端耦合，还与所述第三放大电路146耦合。

所述第三放大电路146包括第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9、第四放大器p4及第二三极管q2，所述第三放大器p3的输出端与所述第十二电阻r12的一端耦合，所述第十二电阻r12的另一端与所述第四放大器p4的正向输入端耦合，所述第十三电阻r13的一端与所述控制模块120耦合，所述第十三电阻r13的另一端与所述第四放大器p4的反向输入端耦合，所述第四放大器p4的输出端与所述第十四电阻r14的一端耦合，所述第十四电阻r14的另一端分别与所述第十五电阻r15的一端、所述第十六电阻r16的一端、所述第二三极管q2的基极耦合，所述第十五电阻r15的另一端接地，所述第十六电阻r16的另一端与所述第二三极管q2的发射极耦合，所述第二三极管q2的集电极与所述第十七电阻r17的一端耦合，所述第二三极管q2的集电极还与所述控制模块120耦合，所述第四放大器p4的反向输入端与所述第七电容c7的一端耦合，所述第七电容c7的一端分别与所述第十八电阻r18的一端、所述第十九电阻r19的一端耦合，所述第七电容c7的另一端分别与所述第十八电阻r18的另一端、所述第二十电阻r20的一端、所述第八电容c8的一端耦合，所述第八电容c8的另一端分别与所述第二十电阻r20的另一端、所述第十九电阻r19的另一端耦合，所述第四放大器p4的公共端与所述第九电容c9的一端耦合，所述第九电容c9的另一端接地。

其中，第三放大电路146中的第十三电阻r13的一端与控制模块120的输出端耦合，该控制模块120的输出端提供一个高地电平，以实现对超声波信号的选通滤波。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种太阳能供电模块110的电路原理图，所述太阳能供电模块110包括太阳能电池bat1板、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14、第三发光二极管d3、第四发光二极管d4、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、充电管理芯片u1、稳压芯片u2及电池bat1，所述太阳能电池板与所述第十电容c10的一端耦合，所述第十电容c10的另一端接地，所述第十电容c10的一端还与所述第二十一电阻r21的一端耦合，所述第二十一电阻r21的另一端分别与所述第三发光二极管d3的正极、所述第四发光二极管d4的正极连接，所述第三发光二极管d3的负极与所述充电管理芯片u1的充电状态指示端done耦合，所述第四发光二极管d4的负极与所述充电管理芯片u1的充电结束指示端chrg耦合，所述第二十一电阻r21的一端还与所述充电管理芯片u1的电压输入端vin耦合，所述充电管理芯片u1的电源检测输入端与所述第二十二电阻r22的一端耦合，所述第二十二电阻r22的另一端分别与所述电池bat1、所述第十二电容c12的一端耦合，所述充电管理芯片u1的电池端bat分别与所述第十一电容c11的一端、所述电池bat1、所述第十二电容c12的一端耦合，所述充电管理芯片u1的电池温度检测端temp与所述电池bat1耦合，所述充电管理芯片u1的电流监测端iset与所述第二十三电阻r23的一端耦合，所述第二十三电阻r23的另一端接地，所述第十二电容c12的一端与所述稳压芯片u2的输入端vin耦合，所述第十二电容c12的另一端与所述第十三电容c13的一端、所述第十四电容c14的一端，所述稳压芯片u2的接地端gnd耦合并接地，所述稳压芯片u2的输出端vout与所述第十三电容c13的另一端、所述第十四电容c14的另一端耦合，并与所述超声波模块130耦合。

其中，在本实施例中，所述充电管理芯片u1采用型号为cn3063的可用太阳能电池板供电的电池bat1充电管理芯片。该型号的芯片内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管，其内部的8位模数转换电路能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，可最大限度地利用输入电压源的电流输出能力。另外，该芯片只需要极少的外围元器件，并且符合usb总线技术规范，非常适合便携式应用的领域。其具有的热调制电路可以在器件的功耗比较大或者环境温度比较高的时候将洗牌温度控制在安全范围内。其内部固定的恒压充电电压为4.2v，也可以通过一个外部的电阻调节。另外，当输入电源掉电时，该芯片自动进入低功耗的睡眠模式，此时电池bat1的消耗小于3微安。其他功能还包括输入电压过低锁存、自动再充电，电池bat1温度监控以及充电状态/充电结束状态指示等功能。

该芯片的工作原理是：cn3063包含两个漏极开路输出的状态指示输出端，充电状态指示端和充电结束指示端，当输入电压大于低电压检测阈值和电池端bat电压时，cn3063开始对电池bat1充电，充电状态指示端输出低电平，表示充电正在进行。如果电压检测输入端fb的电压低于3v时，充电器用小电流对电池bat1进行预充电，当电压检测输入端fb的电压高于3v时，充电器采用恒流模式对电池bat1充电，充电电流由电流监测端iset和接地端gnd之间的第二十三电阻r23确定。当电压检测输入端fb的电压接近电池bat1端调制电压时，充电电流逐渐减小，cn3063进入恒压充电模式。当输入电压大于4.45v，并且充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，充电状态指示端输出高阻态，充电结束指示端输出低电平，表示充电周期结束，充电结束阈值时恒流充电电流的10％。如果要开始新的充电周期，只要将输入电压断电，然后再上当就可以了。当电压检测输入端fb的电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保电池端bat调制电压的误差在正负1％以内，满足了电池bat1的要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池bat1电压时，充电器进入低功耗的睡眠模式，电池端bat的消耗的电流小于3微安，从而增加了待机时间。

上述的稳压芯片u2采用型号为7805的三端稳压芯片，用于对输入的电压进行降压稳压后输入至超声波模块130。

需要说明的是，所述太阳能供电模块110还可以包括太阳能控制器以及逆变器，所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池板、所述逆变器耦合，所述逆变器与所述超声波模块130耦合，所述电池bat1与所述太阳能控制器耦合。

其中，采用太阳能供电模块110能吸收太阳光，将太阳能转换为电能，并为用电模块提供电能，在有太阳光照射时，太阳能电池板可以直接向所述超声波模块130供电，同时也可将一部分电量提供给电池bat1，以使电池bat1存储电量，在无日照或者阴雨天时，向用电装置供电。

所述太阳能电池板是用于将太阳的辐射能量转换为电能，该电能一方面被传输到电池bat1存储起来，另一方面用于推动所述超声波模块130工作。

所述太阳能控制器是用于控制整个太阳能供电模块110的工作状态，并对电池bat1起到过充电保护、过放电保护的作用。由于太阳能电池板的电能不是按照需求量的进行发电的，而是无法控制的，其中，该电池bat1在处于满容量或者基本满容量时，太阳能控制器能保护电池bat1不过充电和保护太阳能供电模块110输出的电压不超过超声波模块130允许的电压范围。同时，该电池bat1在深度放电后，太阳能电池板不会因电池bat1需要充电而多发电，从而导致电池bat1的使用寿命变短，即该太阳能控制器能防止所述电池bat1过度放电。

所述电池bat1用于在有光照时，将太阳能电池板所提供的多余的电能存储起来，到需要的时候再释放出来，该电池bat1能使其太阳能供电模块110实现对超声波模块130的不间断供电，可以确保用电装置在阴雨天时仍然有足够的电可用。作为一种方式，该电池bat1一般为铅酸电池，小微型系统中，也可以为镍氢电池、镍镉电池或锂电池等等。

所述逆变器用于将直流电转换成交流电给超声波模块130提供不同等级的电压。根据实际需要的耗电量，来确定提供的电压的大小。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种车辆检测系统200的结构框图，所述系统包括终端设备210与上述的车辆检测装置100，所述终端设备210与所述车辆检测装置100耦合。

所述终端设备210用于获取所述车辆检测装置100检测的车辆情况，以使工作人员可对道路上的车辆情况进行实时了解，若发生交通堵塞情况，可及时采取措施进行处理。

作为一种实施方式，所述终端设备210可以是个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、可穿戴设备等终端。

综上所述，本发明实施例提供一种车辆检测装置及系统，通过太阳能供电模块用于对所述车辆检测装置进行太阳能供电，可节省该车辆检测装置的用电成本，通过控制模块传输方波信号给超声波模块，超声波模块将所述方波信号转换成超声波信号发送出去，若所述超声波信号遇到车辆被反射回来，所述超声波模块接收被反射回来的所述超声波信号，并将被反射回来的所述超声波信号通过放大模块进行放大后传输给所述控制模块，控制模块根据所述超声波信号的发射与接收时间来获取路口道路上的车辆情况，即可准确对道路上的车辆情况进行了解，从而可及时对车辆较多的道路进行疏导，避免造成交通拥堵的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。