隔离护栏分布式碰撞感知系统的制作方法

1.本实用新型属于道路交通安全设施技术领域，具体涉及隔离护栏分布式碰撞感知系统。


背景技术：

2.隔离护栏是道路交通安全设施中不可或缺的重要组成部分，它的合理设置对减少失控车辆越出路外或驶入对向车道引发交通事故、减轻人员伤亡具有十分重要的意义。然而当隔离护栏倾倒在路面上时，不仅占用人行道、车行道等通行路面，影响市民出行，而且还存在极大的安全隐患，看上去也不雅观。
3.剖析原因，主要体现在以下几方面：
4.(1)车辆撞击隔离护栏是公路上常见的安全事故之一，以高速公路为例，我国14％的道路交通事故由车辆侧撞护栏造成，每年有1/3的死亡事故发生在车辆冲撞护栏的事故中，造成严重的经济损失和人员伤亡。
5.(2)行人为了过街方便，直接违规翻越隔离护栏，但在翻越过程中由于所在段护栏受力不均，导致邻接护栏随即扳倒，最终造成隔离护栏长距离倒地，若不及时进行维修，将对途经车辆或行人造成二次伤害。
6.(3)在狂风、暴雨等极端天气中，部分隔离护栏由于本身构造不合理，如“头重脚轻”、材质劣质等，也极容易因受力不均而倒地。
7.目前，对于隔离护栏倾倒状态的排查主要由相关管理人员和群众自发进行，难以实现倾倒护栏的及时维护。而市面上的一些碰撞检测设备，由于安装操作繁琐、价格昂贵等原因，又难以得到普及推广。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本实用新型提供了隔离护栏分布式碰撞感知系统，能够及时排查隔离护栏的倾倒情况，且架设方便，使用成本较低，有利于普及推广应用。
9.为了解决上述技术问题，本实用新型提出了隔离护栏分布式碰撞感知系统，包括间隔设置于隔离护栏上的多个传感单元、设置于路侧的数据收集站以及云端服务器；传感单元包括安装盒以及设置于安装盒内的第一微控制器、矢量传感器、蓄电池和第一lora模块，第一微控制器、矢量传感器和蓄电池依次固定于安装盒的背板上，且蓄电池位于矢量传感器靠近背板的一侧；矢量传感器用于采集隔离护栏的状态信息，第一微控制器通过第一lora模块将该状态信息传输至数据收集站，数据收集站用于将接收到的状态信息以有线或无线的方式远程上传至云端服务器；蓄电池用于分别为第一微控制器、矢量传感器和第一lora模块提供电能，第一lora模块的天线贯穿安装盒后向外延伸。
10.可选地，第一微控制器上集成有太阳能充放电模块，太阳能充放电模块包括防护电路和反相器，防护电路的输入端与太阳能板电连接、输出端分别与第一降压电路和mppt控制器电连接，蓄电池的输入端与mppt控制器电连接、输出端与升压电路电连接，升压电路
和第一降压电路的输出端均与第二降压电路电连接，第二降压电路的输出端与供电端口电连接，反相器用于控制第一降压电路和升压电路的输出切换。
11.可选地，太阳能充放电模块还包括超级法拉电容，超级法拉电容的输入端与第二降压电路电连接、输出端与供电端口电连接。
12.可选地，太阳能板的线缆通过转接头与连接线电连接，连接线位于安装盒内，且与防护电路的输入端电连接，转接头位于安装盒的侧面上。
13.可选地，数据收集站包括第二微控制器、定位模块、电源模块和第二lora模块，第二微控制器通过第二lora模块与第一lora模块的配合实现与第一微控制器之间的信息传输，定位模块用于采集系统所在路口的位置信息，电源模块用于分别为第二微控制器、定位模块和第二lora模块提供电能。
14.可选地，蓄电池的外围设置有至少两组连接柱，第一微控制器和矢量传感器均通过连接柱与背板固定连接，且第一微控制器与矢量传感器之间、矢量传感器与蓄电池之间均留有间隙。
15.可选地，安装盒的底部设置有夹持组件，夹持组件包括相对设置的第一夹片和第二夹片，第一夹片的一端通过连接片与安装盒固定连接，第二夹片的一端通过连接片与安装盒上的限位槽活动连接，从而将隔离护栏的立柱夹持于第一夹片与第二夹片之间。
16.可选地，第一夹片和第二夹片的形状与立柱的形状相适应。
17.可选地，安装盒的背板通过螺钉与隔离护栏的立柱固定连接。
18.可选地，安装盒朝向车道的一侧设置有反光条，安装盒的底面和/或侧面上设置有若干通风槽。
19.与现有技术相比，本实用新型提供的隔离护栏分布式碰撞感知系统，至少实现了如下的有益效果：
20.(1)本实用新型采用矢量传感器进行隔离护栏的状态信息采集，继而利用lora通讯技术将信息汇总至路侧的数据收集站，抗干扰效果好，并且现场无需布置繁琐的通讯线缆，即使是交通情况复杂的道路也能使用，且安装盒在安装时较为灵活方便，架设成本也较低。
21.(2)本实用新型除采用内置的蓄电池进行供电外，还可通过集成太阳能充放电模块切换成太阳能供电，供电线路通过侧置的转接头即可实现与太阳能板的连接，供电线路简单，不会增加现场安装施工的难度，并且可实现电能自供给，更加绿色环保。
22.(3)本实用新型中的单个数据收集站可同时收集多个传感单元的状态信息并集中上传至云端服务器，资源配置率高；此外，通过对该数据收集站的定位可以在云端服务器直观显示系统所在路口的位置，更便于交通安全设备的无人化管理。
附图说明
23.图1是本实用新型的结构示意图；
24.图2是本实用新型中传感单元与隔离护栏的一种安装结构示意图；
25.图3是本实用新型中传感单元的一种立体结构示意图；
26.图4是本实用新型中传感单元的内部结构示意图；
27.图5是本实用新型中太阳能充放电模块的原理框图；
28.图6是本实用新型中传感单元的原理框图；
29.图7是本实用新型中数据收集站的原理框图；
30.图8是本实用新型中传感单元与隔离护栏的另一种安装结构示意图；
31.图9是本实用新型中传感单元的另一种立体结构示意图。
32.其中：1、隔离护栏，11、立柱，2、传感单元，21、安装盒，22、背板，23、第一微控制器，24、矢量传感器，25、太阳能充放电模块，251、防护电路，252、第一降压电路， 253、mppt控制器，254、升压电路，255、反相器，256、第二降压电路，257、超级法拉电容，258、供电端口，26、第一lora模块，261、天线，27、连接柱，28、连接线，29、转接头，3、数据收集站，31、第二微控制器，32、定位模块，33、电源模块，34、第二lora模块，4、云端服务器，5、蓄电池，51、太阳能板，6、反光条，7、夹持组件，71、第一夹片， 72、第二夹片，73、连接片，74、限位槽，8、通风槽，9、螺钉。
具体实施方式
33.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示意出了与本实用新型相关的部分。
34.实施例一
35.请参考图1至图4所示，本实施例提供的隔离护栏分布式碰撞感知系统，包括间隔设置于隔离护栏1上的多个传感单元2、设置于路侧的数据收集站3以及云端服务器4；传感单元 2包括安装盒21以及设置于安装盒21内的第一微控制器23、矢量传感器24、蓄电池5和第一lora模块26，第一微控制器23、矢量传感器24和蓄电池5依次固定于安装盒21的背板22 上，且蓄电池5位于矢量传感器24靠近背板22的一侧，此时在将安装盒21的盖板从背板22 上卸除后可以很方便地对第一微控制器23进行故障排查，无需连带卸除其他零部件，易于故障维护；矢量传感器24用于采集隔离护栏1的状态信息，第一微控制器23通过第一lora模块26将该状态信息传输至数据收集站3，数据收集站3用于将接收到的状态信息以有线或无线的方式远程上传至云端服务器4，为管理人员直观展现路口隔离护栏1的状态信息；蓄电池5用于分别为第一微控制器23、矢量传感器24和第一lora模块26提供电能，使用一段时间后，可直接将蓄电池5卸除充电，或者更换充满电的其他蓄电池即可，第一lora模块26 的天线261贯穿安装盒21后向外延伸，确保各传感单元2与数据收集站3之间通讯的稳定性和实时性。
36.本实施例中，多个传感单元2以分布式的方式安装于隔离护栏1上，安装盒21在安装时较为灵活方便，架设成本也较低，通过合理设置相邻传感单元2之间的间隔距离，可以有效确保矢量传感器24的碰撞感知灵敏度，矢量传感器24的型号优选wt61cttl型，其可根据实际需要采集所在段隔离护栏1的角度、加速度等信息，并传输至第一微控制器23。第一微控制器23的型号优选hc32f460系列，其支持所有arm的单精度数据处理指令和数据类型，数据处理精度高，能对接收到的状态信息充分预处理后更加精准地通过第一lora模块26集中传输至数据收集站3。
37.第一lora模块26的型号优选sx1278型，其具有低功耗、超远距离通信的特点，从而与路侧安装的数据收集站3之间保持高精准的信息传输，现场无需布置繁琐的通讯线缆，故
即使是交通情况复杂的道路也能很方便地实现系统的搭设应用。当隔离护栏1的某一段或多段出现碰撞或倾倒情况时，管理人员可依据云端服务器4显示的状态信息变化及时提醒维护人员赶往现场维护。
38.作为进一步优选的，结合参考图5和图6所示，第一微控制器23上集成有太阳能充放电模块25，太阳能充放电模块25包括防护电路251和反相器255，防护电路251由放电管及tvs 二极管构成，具有较好的稳压效果，能够使模块在遭受雷击时仍能无间断工作，其输入端与太阳能板51电连接、输出端分别与第一降压电路252和mppt控制器253电连接；第一降压电路252的型号优选oc5864型，其能将高输入的电压输出至5v左右，为后级电路提供稳定的直流电压；蓄电池5的输入端与mppt控制器253电连接、输出端与升压电路254电连接， mppt控制器253的型号优选smr-mppt1050型，其能够实时侦测太阳能板51的发电电压，并跟踪最大电压值，确保高效率地对蓄电池5充电；升压电路254的型号优选mt3608型，其能将2v左右的输入电压转化为5v左右，为后级电路提供稳定的直流电压，该升压电路254和第一降压电路252的输出端均与第二降压电路256电连接，第二降压电路256的输出端与供电端口258电连接，从而通过供电端口258向外输出电能，为第一微控制器23、矢量传感器 24和第一lora模块26提供电能。
39.反相器255用于控制第一降压电路252和升压电路254的输出切换，其型号优选74hc00m 型，当有太阳能输入时，一方面通过第一降压电路252和第二降压电路256为第一微控制器23 等部件提供电能，另一方面通过mppt控制器253为安装盒21内的蓄电池5充电；当没有太阳能输入时，直接通过蓄电池5为第一微控制器23等部件提供电能，这样，基本不需要频繁更换蓄电池5，系统可以实现电能自供给，更加绿色环保。
40.此外，太阳能充放电模块25还包括超级法拉电容257，超级法拉电容257的输入端与第二降压电路256电连接、输出端与供电端口258电连接，从而太阳能充放电模块25在超级法拉电容257的作用下，能够应对射频发射时的巨大瞬时电流，防止供电端口258的输出电压被拉低，确保整个系统供电的稳定性。
41.需要说明的是，本实施例所涉及的太阳能板51可以直接安装在隔离护栏1上，亦可安装在路侧的设备上，其线缆通过转接头29与连接线28电连接，连接线28位于安装盒21内，且与防护电路251的输入端电连接，转接头29位于安装盒21的侧面上，供电线路简单，不会增加现场安装施工的难度。
42.作为进一步优选的，结合参考图7所示，数据收集站3包括第二微控制器31、定位模块 32、电源模块33和第二lora模块34，第二微控制器31通过第二lora模块34与第一lora 模块26的配合实现与第一微控制器23之间的信息传输，第二微控制器31的型号可以与第一微控制器23的型号相同或不同，第二lora模块34为与第一lora模块26相匹配的型号；定位模块32用于采集系统所在路口的位置信息，其采用gps或北斗定位技术对数据收集站3进行定位，进而可以在云端服务器4上直观显示整个系统所在的路口位置，更便于交通安全设备的无人化管理；电源模块33用于分别为第二微控制器31、定位模块32和第二lora模块34 提供电能，由于数据收集站3位于路侧，故电源模块33可以采用蓄电池的供电形式，也可采用太阳能供电的方式，或者也可直接通过路侧的道路交通信号灯机柜进行供电，本实施例对此并不作具体限制。
43.基于以上技术，本实施例中单个数据收集站3的通讯半径范围最大可达10km，能同
时接收该范围内的所有传感单元2的状态信息，并集中上传至云端服务器4，资源配置率高。
44.作为进一步优选的，蓄电池5的外围设置有至少两组连接柱27，第一微控制器23和矢量传感器24均通过连接柱27与背板22固定连接，且第一微控制器23与矢量传感器24之间、矢量传感器24与蓄电池5之间均留有间隙，以充分散热。蓄电池5优选large系列片状软包电池，能够较好地固定在背板22上，并减小安装盒21的尺寸，同时也具有更大的电池容量。连接柱27可以是pcb板通用的固定铜柱，能够将第一微控制器23和矢量传感器24按照合适的间距限位固定，且拆装也相当方便。
45.本实施例中，安装盒21的背板22通过螺钉9与隔离护栏1的立柱11固定连接，也即安装盒21可以直接固定在隔离护栏的侧面上，为了更便于安装盒21的拆装，背板22的尺寸可以略大些。
46.实施例二
47.请参考图8和图9所示，本实施例与实施例一的区别在于：安装盒21的底部设置有夹持组件7，夹持组件7包括相对设置的第一夹片71和第二夹片72，第一夹片71的一端通过连接片73与安装盒21固定连接，第二夹片72的一端通过连接片73与安装盒21上的限位槽74 活动连接，从而将隔离护栏1的立柱11夹持于第一夹片71与第二夹片72之间，使得安装盒 21得以安装在立柱11顶部，防止被车道上途经的车辆碰撞。
48.为了确保安装盒21安装的牢固性，可以将第一夹片71和第二夹片72的形状设计成与立柱11的形状相适应，以图8所示的隔离护栏1为例，立柱11呈圆柱形，此时两夹片分别为弧面形夹持效果更好；或者，也可以通过螺钉9将第一夹片71和第二夹片72固定在立柱11 的侧面上。此外，由于设置了限位槽74，通过调节第二夹片72与第一夹片71之间的距离，可以适应不同尺寸立柱11的安装需求。
49.作为进一步优选的，安装盒21朝向车道的一侧设置有反光条6，在环境光强度较低的夜间、阴雨天等情况下，能够通过反光条6的反射光及时让驾驶员知晓隔离护栏1的位置，避免碰撞发生，提高行车安全。安装盒21的底面和/或侧面上设置有若干通风槽8，通过通风槽8将安装盒21内积聚的热量及时散发出去，确保内部零件正常运行，通风槽8的数量、形状及具体开槽位置均可根据实际需要设置，本实施例对此并不作限制。
50.以上各实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。