CN104483871A - 公路交通安全设施物联网系统实时监测设备及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于它包括嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元；其工作方法包括休眠状态、激活状态；其优越性在于：1、降低了管理部门的巡视和维护成本；2、由于可以实现自动报告事故发生的时间和位置，提高了养护设备的时效性；3、可以灵活配置传感器模块和处理器模块，适应不同的多样化任务。

Description

公路交通安全设施物联网系统实时监测设备及工作方法

(一)技术领域：

本发明属于交通设施技术领域，特别涉及交通管理、交通安全技术领域，尤其是一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备及其工作方法。

(二)背景技术：

安全指示设施的结构组成包括：交通标志板、支撑件、连接件和标志基础。这些交通标志常常会由于外力和自然环境因素造成损坏，原因包括：(1)车辆的撞击和刮蹭；(2)自然(风、雨、雪)损坏；(3)人为故意破坏、盗损等；交通标志的损坏形式主要有：(1)标志板的变形、弯曲、倾斜；(2)连接件的松动；(3)标志材料损毁严重无法修复等。

由于多种因素，我国的公路交通领域长期以来存在着重建设、轻养护的现象。耗费巨资修建的设施，因养护不及时或不到位而无法有效利用的现象屡见不鲜。

交通标志设施出现损坏后，将无法向驾驶者传递正确有效的信息，给驾驶者的正常行驶带来不便，严重者甚至可能会引起交通事故和人员伤亡。我国对交通标志的养护提出了明确的要求，对交通标志进行日常检查、定期检查等措施，但在现阶段，出现交通标志损坏的情况后，只能采取人工巡检的方式发现，不仅效率低而且存在时间滞后性，这为及时修复设施和损坏责任的认定都带来了极大的不便。

(三)发明内容：

本发明的目的在于设计一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备及其工作方法，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单，操作方便，监测精度高，应用广泛的实时监测设备，且工作方法简单易操作。

本发明的技术方案：一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于它包括嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元；其中，所述电源管理单元为嵌入式处理器单元、传感器单元和信息发送单元供电；所述传感器单元的输入端判定所监测的交通安全指示设施的姿势形态，其输出端与嵌入式处理器单元的输入端连接；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送信号给公路局路牌物联网管理系统；所述嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元封装在密封的盒体内，便于安装。

所述嵌入式处理器单元选用8位单片机或者16位、32位ARM处理器的51系列或Cortex-M内核系列；所述嵌入式处理器单元是由STM32F103C8T6处理模块芯片、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、晶振Y1组成；其中，芯片STM32的引脚BOOT0经电阻R5接地，芯片STM32的引脚BOOT1经电阻R4接地，芯片STM32的引脚VDD接3.7vVCC电源，芯片STM32的引脚OSC_IN经电阻R6和晶振Y1的并联后连接引脚OSC_OUT，同时引脚OSC_IN连接电容C1后接地，引脚OSC_OUT连接电容C2后接地。芯片STM32引脚PB14连接芯片SIM900引脚TDX，芯片STM32引脚PB15连接芯片SIM900引脚RDX。

所述传感器单元是由加速度和陀螺仪传感器、压力传感器、应变片以及陀螺仪传感器中的一种或几种组合构成，用于判定设备姿势形态。

所述加速度和陀螺仪传感器是探测撞击发生时产生的横向加速度的传感器；所述压力传感器是探测压力的变化的传感器；所述应变片是贴在标志板的表面感受板材的形变的传感器；所述陀螺仪传感器是采集标志整体的姿态变化，判断板杆是否发生了倾斜的传感器。

所述传感器单元是由石墨传感器构成的；其中，所述石墨传感器是由石墨感应体、导针I1-A和导针II1-B构成；所述导针I1-A和导针II1-B分别连接在石墨感应体两侧；所述石墨感应体封装在封装外壳3内。

所述传感器单元是由陀螺仪加速度计芯片MPU6050、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成；其中，芯片MPU6050的引脚SDA连接电阻R7后接地，同时与处理器STM32引脚PA8连接，芯片MPU6050引脚SCL连接电阻R8后接地，同时与处理器STM32引脚PA9连接，芯片MPU6050连接电容C1后接地，芯片MPU6050引脚VDD与3.7v电源VCC连接，并并联电容C2后接地，芯片MPU6050引脚REGOUT经电容C4后接引脚FSYNG，引脚FSYNC端接地，芯片MPU6050引脚CLKIN经电容C3后连接引脚VLOGIC，引脚CLKIN端接地，引脚VLOGIC端接3.7v电源VCC；所述MPU6050芯片为陀螺仪加速度计模块芯片，它的接口SDA、接口SCL与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB8、9连接进行数据传输和控制；并且，所述模块使用内部晶振，不需另外接晶振。

所述信息发送单元是GSM(全球移动通信系统——Global System forMobile communications)信息发送单元；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送短信信息给公路局路牌物联网管理系统报告路牌信息。

所述信息发送单元由所述通信模块由通信芯片SIM900、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、SIM卡卡座组成；其中，SIM900的引脚VBAT接VCC5v电源，SIM900的PWRKEY引脚连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极经电阻R1接地，经电阻R2连接电源开关；芯片SIM900的引脚SIM_VDD、SIM_DATA、SIM_CLK、SIM_RST分别与SIM卡卡座的相应引脚相连；将在处理器发出指令后通过本地GSM网络向上级物联网管理系统发送预先编制好的信息；所述SIM900芯片作为信息发送单元的通信模块，其TXD和RXD接口与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB14、15连接进行数据连接和控制。

所述电源管理单元采用大容量干电池、锂电池或者太阳能电池。

所述电源管理单元选用3.7v电池为处理器单元和传感器单元提供电力，由芯片AH805、电容C5、电容C6、锂电池18650组成；其中芯片AH805引脚Vin经电容C5接地，引脚Vout经电容C6接地；所述电源管理单元可以通过AH805升压模块输出5v电压为信息发送单元供电。

一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备的工作方法包括以下步骤：

(1)休眠状态：

设备初次安装之后将进行初次上电，初始化各模块状态，之后随即进入休眠状态；系统将保持最低功耗，传感器单元带电工作，处理器单元处于休眠模式，信息发送单元处于掉电模式，系统只根据程序设定定期唤醒向上级系统发送正常待机报告信息，表明系统正处于可工作状态；

(2)激活状态：

当安装所述监测设备的物体发生碰撞、倾斜变化时，将激活工作状态；

①由传感器单元采集交通标志设施的标志板结构的姿态信息，并以此作为判断是否发生事故的依据；并将此信息发送给嵌入式处理器单元，此信号作为事件将唤醒嵌入式处理器模块；

②一旦传感器信号发生改变，即可确定所发生的状态变化意味着设施已经发生损坏，嵌入式处理器单元将唤醒信息发送单元，使其转入正常工作模式；

③有信息发送单元将损坏信息向上级系统发送预先编好的信息，并按照传感器单元所发出的信号判断损坏的类型，并说明发生损坏的设施信息，提示工作人员进行修复。

本发明的工作原理：各单元将统一封装在小型盒体内，悬挂在门架式或悬臂式大型交通标志上。装置长期置于野外无人值守的状态，应用加强型防水、防尘、放风、防震动设计，以及在大温差范围内的运行可靠性。设备可配合未来构建实现的天津市公路交通物联网系统，结合GIS系统，可以清晰地提供全市交通标志的实时状态信息，提供智能移动终端和监控中心的网络管理。

使用MPU6050加速度陀螺仪传感器时，使用其内部时钟源，作为从设备通过I2C接口和主芯片连接。

处理器模块考虑到需要长时间运行所需的可靠性、低功耗及低成本，可以根据任务选用8位单片机或者16位、32位ARM处理器的51系列或Cortex-M内核系列等。

信息发送模块SIM900a将在处理器发出指令后通过本地GSM网络向上级物联网管理系统发送预先编制好的信息。

内部电源模块采用大容量干电池、锂电池或者太阳能电池，一般使用3.7v电池为处理器和传感器提供电力，经AH805芯片转输出5v电压为通信模块SIM900供电。电源模块为整个系统提供电量，保证系统可以长时间运行。

使用合适的夹具，将设备安装在合理的位置，尽量减少对原有结构的破坏，并保障设备初期安装的简便性和后期使用过程的稳固。

采用条形石墨作为材料制作构成的传感器，使用PVC材料进行封装后附于待检测的设施上。条形石墨可根据适用对象进行专门设计生产，制成合适长度并可分组安装满足不同设施外形要求。设施在受外力发生变形或损坏时条形石墨折断，传感器内部电路由通路变为断路，并将这个开关信号发送给处理器，实现设施损坏变形的检测。

该传感器可用来检测制作材料塑性优于石墨的设施的状态，在设施发生形变时自身发生不可恢复的破坏。介于石墨的脆性很高，该传感器可适用于大多数场景。

采用石墨作为传感器内部核心部分是因为石墨具有特殊结构，具有导电性，耐高温性，化学稳定性，低塑性，抗热震，抗腐蚀、抗污染、能于恶劣的化学环境下工作。

本发明的优越性：1、降低了管理部门的巡视和维护成本；2、由于可以实现自动报告事故发生的时间和位置，提高了养护设备的时效性；3、可以灵活配置传感器模块和处理器模块，适应不同的多样化任务。。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备的整体结构框图。

图2为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备中嵌入式处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的结构示意图。

图3为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备中石墨传感器的结构示意图

图4为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备中传感器单元的加速度陀螺仪传感器芯片MPU6050结构示意图。

图5为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备中信息发送单元在芯片SIM900的结构示意图。

图6为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备中芯片SIM900的串口连接结构示意图。

图7为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备中AH805芯片的结构示意图。

图8为本发明所涉一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备的工作方法的流程示意图。

(五)具体实施方式：

实施例1：一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备(见图1)，其特征在于它包括嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元；其中，所述电源管理单元为嵌入式处理器单元、传感器单元和信息发送单元供电；所述传感器单元的输入端判定所监测的交通安全指示设施的姿势形态，其输出端与嵌入式处理器单元的输入端连接；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送信号给公路局路牌物联网管理系统；所述嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元封装在密封的盒体内，便于安装。

所述嵌入式处理器单元选用8位单片机或者16位、32位ARM处理器的51系列或Cortex-M内核系列；所述嵌入式处理器单元(见图2)是由STM32F103C8T6处理模块芯片、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、晶振Y1组成；其中，芯片STM32的引脚BOOT0经电阻R5接地，芯片STM32的引脚BOOT1经电阻R4接地，芯片STM32的引脚VDD接3.7vVCC电源，芯片STM32的引脚OSC_IN经电阻R6和晶振Y1的并联后连接引脚OSC_OUT，同时引脚OSC_IN连接电容C1后接地，引脚OSC_OUT连接电容C2后接地。芯片STM32引脚PB14连接芯片SIM900引脚TDX，芯片STM32引脚PB15连接芯片SIM900引脚RDX。

所述传感器单元(见图3)是由石墨传感器构成的；其中，所述石墨传感器是由石墨感应体、导针I1-A和导针II1-B构成；所述导针I1-A和导针II1-B分别连接在石墨感应体两侧；所述石墨感应体封装在封装外壳3内。

所述信息发送单元是GSM信息发送单元；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送短信信息给公路局路牌物联网管理系统报告路牌信息。

所述信息发送单元(见图5、图6)由所述通信模块由通信芯片SIM900、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、SIM卡卡座组成；其中，SIM900的引脚VBAT接VCC5v电源，SIM900的PWRKEY引脚连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极经电阻R1接地，经电阻R2连接电源开关；芯片SIM900的引脚SIM_VDD、SIM_DATA、SIM_CLK、SIM_RST分别与SIM卡卡座的相应引脚相连；将在处理器发出指令后通过本地GSM网络向上级物联网管理系统发送预先编制好的信息；所述SIM900芯片作为信息发送单元的通信模块，其TXD和RXD接口与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB14、15连接进行数据连接和控制。

所述电源管理单元采用大容量干电池、锂电池或者太阳能电池。

所述电源管理单元选用3.7v电池为处理器单元和传感器单元提供电力，由芯片AH805、电容C5、电容C6、锂电池18650组成；其中芯片AH805引脚Vin经电容C5接地，引脚Vout经电容C6接地；所述电源管理单元可以通过AH805升压模块输出5v电压为信息发送单元供电(见图7)。

一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备的工作方法包括以下步骤：

(1)休眠状态：

设备初次安装之后将进行初次上电，初始化各模块状态，之后随即进入休眠状态；系统将保持最低功耗，传感器单元带电工作，处理器单元处于休眠模式，信息发送单元处于掉电模式，系统只根据程序设定定期唤醒向上级系统发送正常待机报告信息，表明系统正处于可工作状态；

(2)激活状态：

当安装所述监测设备的物体发生碰撞、倾斜变化时，将激活工作状态；

①由传感器单元采集交通标志设施的标志板结构的姿态信息，并以此作为判断是否发生事故的依据；并将此信息发送给嵌入式处理器单元，此信号作为事件将唤醒嵌入式处理器模块；

②一旦传感器信号发生改变，即可确定所发生的状态变化意味着设施已经发生损坏，嵌入式处理器单元将唤醒信息发送单元，使其转入正常工作模式；

③有信息发送单元将损坏信息向上级系统发送预先编好的信息，并按照传感器单元所发出的信号判断损坏的类型，并说明发生损坏的设施信息，提示工作人员进行修复。

实施例2：一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备(见图1)，其特征在于它包括嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元；其中，所述电源管理单元为嵌入式处理器单元、传感器单元和信息发送单元供电；所述传感器单元的输入端判定所监测的交通安全指示设施的姿势形态，其输出端与嵌入式处理器单元的输入端连接；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送信号给公路局路牌物联网管理系统；所述嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元封装在密封的盒体内，便于安装。

所述嵌入式处理器单元选用8位单片机或者16位、32位ARM处理器的51系列或Cortex-M内核系列；所述嵌入式处理器单元(见图2)是由STM32F103C8T6处理模块芯片、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、晶振Y1组成；其中，芯片STM32的引脚BOOT0经电阻R5接地，芯片STM32的引脚BOOT1经电阻R4接地，芯片STM32的引脚VDD接3.7vVCC电源，芯片STM32的引脚OSC_IN经电阻R6和晶振Y1的并联后连接引脚OSC_OUT，同时引脚OSC_IN连接电容C1后接地，引脚OSC_OUT连接电容C2后接地。芯片STM32引脚PB14连接芯片SIM900引脚TDX，芯片STM32引脚PB15连接芯片SIM900引脚RDX。

所述传感器单元是由陀螺仪加速度计芯片MPU6050、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成；其中，芯片MPU6050的引脚SDA连接电阻R7后接地，同时与处理器STM32引脚PA8连接，芯片MPU6050引脚SCL连接电阻R8后接地，同时与处理器STM32引脚PA9连接，芯片MPU6050连接电容C1后接地，芯片MPU6050引脚VDD与3.7v电源VCC连接，并并联电容C2后接地，芯片MPU6050引脚REGOUT经电容C4后接引脚FSYNG，引脚FSYNC端接地，芯片MPU6050引脚CLKIN经电容C3后连接引脚VLOGIC，引脚CLKIN端接地，引脚VLOGIC端接3.7v电源VCC；所述MPU6050芯片为陀螺仪加速度计模块芯片(见图4)，它的接口SDA、接口SCL与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB8、9连接进行数据传输和控制；并且，所述模块使用内部晶振，不需另外接晶振。

所述信息发送单元是GSM信息发送单元；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送短信信息给公路局路牌物联网管理系统报告路牌信息。

所述信息发送单元(见图5、图6)由所述通信模块由通信芯片SIM900、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、SIM卡卡座组成；其中，SIM900的引脚VBAT接VCC5v电源，SIM900的PWRKEY引脚连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极经电阻R1接地，经电阻R2连接电源开关；芯片SIM900的引脚SIM_VDD、SIM_DATA、SIM_CLK、SIM_RST分别与SIM卡卡座的相应引脚相连；将在处理器发出指令后通过本地GSM网络向上级物联网管理系统发送预先编制好的信息；所述SIM900芯片作为信息发送单元的通信模块，其TXD和RXD接口与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB14、15连接进行数据连接和控制。

所述电源管理单元采用大容量干电池、锂电池或者太阳能电池。

所述电源管理单元选用3.7v电池为处理器单元和传感器单元提供电力，由芯片AH805、电容C5、电容C6、锂电池18650组成；其中芯片AH805引脚Vin经电容C5接地，引脚Vout经电容C6接地；所述电源管理单元可以通过AH805升压模块输出5v电压为信息发送单元供电(见图7)。

一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备的工作方法包括以下步骤：

(1)休眠状态：

设备初次安装之后将进行初次上电，初始化各模块状态，之后随即进入休眠状态；系统将保持最低功耗，传感器单元带电工作，处理器单元处于休眠模式，信息发送单元处于掉电模式，系统只根据程序设定定期唤醒向上级系统发送正常待机报告信息，表明系统正处于可工作状态；

(2)激活状态：

当安装所述监测设备的物体发生碰撞、倾斜变化时，将激活工作状态；

①由传感器单元采集交通标志设施的标志板结构的姿态信息，并以此作为判断是否发生事故的依据；并将此信息发送给嵌入式处理器单元，此信号作为事件将唤醒嵌入式处理器模块；

②一旦传感器信号发生改变，即可确定所发生的状态变化意味着设施已经发生损坏，嵌入式处理器单元将唤醒信息发送单元，使其转入正常工作模式；

③有信息发送单元将损坏信息向上级系统发送预先编好的信息，并按照传感器单元所发出的信号判断损坏的类型，并说明发生损坏的设施信息，提示工作人员进行修复。

Claims (9)

1.一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于它包括嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元；其中，所述电源管理单元为嵌入式处理器单元、传感器单元和信息发送单元供电；所述传感器单元的输入端判定所监测的交通安全指示设施的姿势形态，其输出端与嵌入式处理器单元的输入端连接；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送信号给公路局路牌物联网管理系统；所述嵌入式处理器单元、传感器单元、电源管理单元和信息发送单元封装在密封的盒体内，便于安装。

2.根据权利要求1所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述嵌入式处理器单元是8位单片机、16位或32位ARM处理器的51系列单片机或Cortex-M内核系列单片机；所述嵌入式处理器单元是由STM32F103C8T6处理模块芯片、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、晶振Y1组成；其中，芯片STM32的引脚BOOT0经电阻R5接地，芯片STM32的引脚BOOT1经电阻R4接地，芯片STM32的引脚VDD接3.7vVCC电源，芯片STM32的引脚OSC_IN经电阻R6和晶振Y1的并联后连接引脚OSC_OUT，同时引脚OSC_IN连接电容C1后接地，引脚OSC_OUT连接电容C2后接地；芯片STM32引脚PB14连接芯片SIM900引脚TDX，芯片STM32引脚PB15连接芯片SIM900引脚RDX。

3.根据权利要求1所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述传感器单元是由加速度和陀螺仪传感器、压力传感器、应变片以及陀螺仪传感器中的一种或几种组合构成，用于判定设备姿势形态；所述加速度和陀螺仪传感器是探测撞击发生时产生的横向加速度的传感器；所述压力传感器是探测压力的变化的传感器；所述应变片是贴在标志板的表面感受板材的形变的传感器；所述陀螺仪传感器是采集标志整体的姿态变化，判断板杆是否发生了倾斜的传感器。

4.根据权利要求3所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述传感器单元是由陀螺仪加速度计芯片MPU6050、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成；其中，芯片MPU6050的引脚SDA连接电阻R7后接地，同时与处理器STM32引脚PA8连接，芯片MPU6050引脚SCL连接电阻R8后接地，同时与处理器STM32 引脚PA9连接，芯片MPU6050连接电容C1后接地，芯片MPU6050引脚VDD与3.7v电源VCC连接，并并联电容C2后接地，芯片MPU6050引脚REGOUT经电容C4后接引脚FSYNG，引脚FSYNC端接地，芯片MPU6050引脚CLKIN经电容C3后连接引脚VLOGIC，引脚CLKIN端接地，引脚VLOGIC端接3.7v电源VCC；所述MPU6050芯片为陀螺仪加速度计模块芯片，它的接口SDA、接口SCL与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB8、9连接进行数据传输和控制；并且，所述模块使用内部晶振，不需另外接晶振。

5.根据权利要求3所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述传感器单元是由石墨传感器构成的；其中，所述石墨传感器是由石墨感应体、导针I1-A和导针II1-B构成；所述导针I1-A和导针II1-B分别连接在石墨感应体两侧；所述石墨感应体封装在封装外壳3内。

6.根据权利要求1所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述信息发送单元是GSM信息发送单元；所述信息发送单元的输入端连接嵌入式处理器单元的输出端，其输出端发送短信信息给公路局路牌物联网管理系统报告路牌信息。

7.根据权利要求6所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述信息发送单元由通信芯片SIM900、三极管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、SIM卡卡座组成；其中，SIM900的引脚VBAT接VCC5v电源，SIM900的PWRKEY引脚连接电阻R3，电阻R3的另一端连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极经电阻R1接地，经电阻R2连接电源开关；芯片SIM900的引脚SIM_VDD、SIM_DATA、SIM_CLK、SIM_RST分别与SIM卡卡座的相应引脚相连；将在处理器发出指令后通过本地GSM网络向上级物联网管理系统发送预先编制好的信息；所述SIM900芯片作为信息发送单元的通信模块，其TXD和RXD接口与处理器单元的STM32F103C8T6处理模块芯片的通用I/O口PB14、15连接进行数据连接和控制。

8.根据权利要求1所述一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备，其特征在于所述电源管理单元采用大容量干电池、锂电池或者太阳能电池；所述电源管理单元选用3.7v电池为处理器单元和传感器单元提供电力，由芯片AH805、电容C5、电容C6、锂电池18650组成；其中芯片AH805 引脚Vin经电容C5接地，引脚Vout经电容C6接地；所述电源管理单元可以通过AH805升压模块输出5v电压为信息发送单元供电。

9.一种公路交通安全设施物联网系统实时监测设备的工作方法包括以下步骤：

(1)休眠状态：

设备初次安装之后将进行初次上电，初始化各模块状态，之后随即进入休眠状态；系统将保持最低功耗，传感器单元带电工作，处理器单元处于休眠模式，信息发送单元处于掉电模式，系统只根据程序设定定期唤醒向上级系统发送正常待机报告信息，表明系统正处于可工作状态；

(2)激活状态：

当安装所述监测设备的物体发生碰撞、倾斜变化时，将激活工作状态；

①由传感器单元采集交通标志设施的标志板结构的姿态信息，并以此作为判断是否发生事故的依据；并将此信息发送给嵌入式处理器单元，此信号作为事件将唤醒嵌入式处理器模块；

②一旦传感器信号发生改变，即可确定所发生的状态变化意味着设施已经发生损坏，嵌入式处理器单元将唤醒信息发送单元，使其转入正常工作模式；

③有信息发送单元将损坏信息向上级系统发送预先编好的信息，并按照传感器单元所发出的信号判断损坏的类型，并说明发生损坏的设施信息，提示工作人员进行修复。