CN105584594A - 一种基于cdma技术的智能航道警报标志设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能航道警报标志设备。结构部分包括机械式定位牵引装置、浮动腔体、防水罩、警报灯、天线；电气部分包括太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制电路、主控电路（包含时钟、中控芯片及相关电路）、GPS模块、CDMA模块、天线和信号发射模块、近距离通信模块。其中：牵引定位装置将设备固定于航道要塞部位；浮动腔体为设备的主体；太阳能电池板给整个设备提供能源；GPS模块为设备定位提供保证；CDMA模块为航道管理部分的控制通讯模块；天线模块为外部通讯。本发明设计新颖结构合理、投入成本低、应用方便且节能，能够有效的解决现有航道警报标志设备存在不能进行系统管理、功能不完善或者警示作用较低等缺陷和不足。

Description

一种基于CDMA技术的智能航道警报标志设备

技术领域

本发明涉及一种航道警报设备，尤其涉及一种智能航道警报标志设备。

背景技术

现如今，交通运输在经济发展中的作用越来越重要，而船舶作为一种重要的物资运输手段在我国的大江大河中川流不息。在船舶航行过程中，由于视线不清，不能确定查看前方水面情况从而印发交通事故带来灾难的事例层出不穷，对于航道警示设备，一直是航道管理部门所需求和积极探索的。目前常见的警示设备主要用在一些重要的桥梁位置或者沿岸码头附近，而在航道中使用交通警示设备的位置较少，一方面，相关警示设备需要能源供给才能正常工作，这个难度较大；另外一方面，由于河道的流动性，想要某个警示设备固定在某一位置，也需要一定的工作量。并且，由于河道水位的变换，警示标志随波逐流的现象时有发生，这给警示设备的日常管理和维护带来了很大的困扰。

发明内容

本发明主要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智能型一种智能航道警报标志设备，其结构设计合理、投入成本低、施工方便且使用寿命长、使用效果好，能够有效解决现有航道交通中警示标志设立位置固定、不方便航道部门管理维护、警示效果不明显等缺陷和不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种智能航道警报标志设备，其特征在于：本发明的电气部分除太阳能电池板外，其余部件都置于浮动腔体内部，依靠密封罩对内部进行保护；所述浮动腔体为设备主体结构，对其外形设计应确保设备能够浮于水面，其内部为密闭空腔；所述内部空腔用来放置设备的除太阳能电池板、警示灯和天线以外的电子元器件；所述电子元器件依靠防水罩进行保护；所述太阳能电池板固定于浮动腔体的中上部；所述警示灯固定于设备顶部；所述天线固定于设备外缘；所述电子元器件和太阳能电池板、警示灯及天线之间依靠导线连接；所述导线连接位置需要进行绝缘保护；所述浮动腔体底部设置牵引装置；牵引装置置于防水罩的下方，与电气部分相关隔离；所述牵引装置，可以将设备固定定位在航道重点关注位置。

上述牵引装置为由机械式可复位牵引装置，具体包含钢丝绳、中心轮、电力驱动收线机构、固定底座等构件组成；所述钢丝绳为设备定位主要构件，初始缠绕于中心轮上，在设备随水位变化高度时，中心轮开始旋转进行放线和收线工作；所述防线和收线工作有机械式的往复机构提供驱动力。

上述太阳能电池板为太阳能电池板所组成的整列，由若干太阳能电池板串联组成，固定于系统中上部，表面有保护罩进行保护；内部各种导线及其连接位置进行绝缘防水处理。

上述天线置于警示灯阵列的中心位置竖直向上；通过天线进行近场无线电警报信号发射和远程管理系统的通讯信号的发射和接收工作；所述近场无线电警报信号，在船舶上配合接收装置可以自动响应报警。

上述浮动腔体为上部开口结构，其外形配合流体动力学设计为不规则筒状结构，腔体分为上下两个部分，其中机械牵引装置置于结构下部；内部腔体按照由下往上的顺序分别放置配重结构、防水垫层、由防水保护的控制电路板、防水罩；为内部做好防水屏蔽后上部架设太阳能电池板、加强型爆闪灯和天线。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：浮动腔体呈圆形截面，由塑料制成，其半径变化范围由0.5m-1.2m；高度根据功能要求变化范围为0.5m-1.2m；分为上部和下部两个部分，其中上部为空腔结构，下部为弧形凹状结构，凹状结构的下侧设有配重垫层。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：配重垫层由金属组成，置于凹形结构内侧，为结构提供负载，保障结构稳定漂浮在水面。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：机械式可复位牵引装置，包含部件有钢丝绳、中心轮、电力驱动的收线机构、固定底座等；其中底座固定于腔体下部，中心轮假设与固定底座之上和收线机构相连，钢丝绳缠绕于中心轮上；工作时将钢丝绳的末端固定于河床中某一固定位置，依靠水对设备产生的浮力来牵引钢丝绳进行收放线工作；钢丝绳的直径不超过5mm，中心轮的直径介于15cm至50cm之间；收线机构根据钢丝绳收放线状态，自动进行收放线工作，最多提供不大于0.1r/s的极限转速。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：防水罩由上下两部分组成，内部设有纵横肋和螺丝柱，可以用来放置和固定控制电路的线路板及蓄电池机构；其中纵横肋间距不大于30cm，肋的高度不低于10mm，厚度不少于1mm；螺丝柱内螺径大于2mm；防水罩内部填充橡胶或者泡棉材料为电路板提供保护；结合缝两侧设置密封圈，提供防水保障。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：警示灯为加强型爆闪灯，光源为led阵列光源，包含红色和蓝色两种光源；夜间和河道起雾情况下提供警报提示功能，其中夜间可视距离大于200m，雾天情况下的可视距离大于100m；由于系统属于自供电系统，对灯光整列的功率有要求，在正常航道使用条件下，尽量使得单个LED整列的功率不大于15w。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：无线电发送器的天线能够发射支持300M范围的中波通信信号；并且考虑通信功能该天线还能正常接收和发送CDMA信号。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：太阳能电池板之间相互串联后组成线路接入充电电路中，为电池提供能源保障。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：蓄电池组可以提供系统连续工作48小时以上电量。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：控制部分包含太阳能电池板控制器、锂电池控制器、充放电控制器、CDMA模块、GPS模块、主控制器和光线、碰撞等多种传感器、时钟控制器、显示屏、操作按钮。太阳能电池板控制器、锂电池控制器和充放电控制器连接，由充放电控制器将经由太阳能电池板的电能对锂电池进行充电工作；充放电控制器、CDMA模块、GPS模块、光线传感器、加速度传感器、时钟控制器、显示屏、操作按钮经由电路和主控制器相连；其中充放电控制器为主控器的工作提供电力保障，主控制器可以向充放电电路发步控制命令在执行单一的放电或者充电功能；主控制器带有ram，可以写入相关控制程序，控制器执行具体控制程序，通过控制程序完成具体功能。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：GPS模块可以实时获取设备所处位置信息，并将相关信息反馈给主控制器。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：时钟控制器可以实时反馈时间信号给主控制器。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：在设备承受碰撞后，加速度传感器可以将设备所产生的加速度反馈给主控芯片。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：光线传感器，可以实时将光照强度信号反馈给主控芯片。

上述一种智能航道警报标志设备，其特征是：主控芯片可以结合光线传感器和时钟双重判断夜间工作状态是否开启；主控芯片可以将GPS信号实时通过CDMA通讯反馈给航道管理控制台；当接收加速度传感器数据后，主控芯片可以自动判断设备是否承受撞击，并将相关数据通过CDMA反馈给给航道管理控制台；当主控制芯片通过CDMA模块接收到由航道管理控制台发出的信号后，主控制芯片可以根据信号执行相关命令；主控制芯片可以控制天线发射中波近场通讯信号，以警告船舶航行。

本发明依托电子电路设计和机构设计发明了一种新型智能航道警报标志设备，其优点为：

1.该发明为一种自驱动的装置，可以实现工作电力的自我补充，在具体工作中的无需外接电力，实现了现有能源的节约，并且充分利用了太阳能这种清洁能源；

2.本发明的电子电路设计方案具有系统高度智能，在程序执行过程中拥有对错误指令的自恢复能力；

3.设计过程中，考虑了整体的功耗，在保证功能的同时，降低了大量的能源消耗；

4.设计中依靠时钟和光敏传感器的双重功能保障达到了对于时间的自动判断，在天黑后实现自动警报；

5.设计中依靠光敏传感器达成对光照强度的自动判断，在雾天实现自动警报；

6.设计中依托CDMA芯片的通讯功能，达成了航道管理系统对航道运行情况的自动监管，可以试试反馈具体的航道情况；

7.设计中包含有震动传感器，在承受船舶撞击等重大变故的时候，系统可以自动向管理平台发放危险警示信号；

8.设计中含有GPS信号，可以达成对设备实时定位，以便管理者对设备的跟踪管理。

综上所述，本发明结构设计合理、投入成本低、施工方面且使用寿命较长，使用效果好。并且本设计充分利用太阳能，不消耗电力等，对比现有设备，效率高，效果好。有效解决了现有设备中存在的寿命较短、警示效果差等缺陷和不足。

下面通过附图和实施实例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明功能框架图。

附图1标记说明：

1--天线；2-1--太阳能电池板；2-2--太阳能电池板；

3--警示爆闪灯；4--浮动腔体；4-1--密封罩；

5--钢丝绳；6--支架；7--防水罩；

8--主控制板；9--密封圈；10--防水垫层；

11--配重垫层；12--固定底座及收放线装置；13--中心轮。

具体实施方式

如图1所示的一种智能航道警报标志设备，包括电气部分除太阳能电池板（2-1）（2-2）外，其余部件都置于浮动腔体内部（4），依靠密封罩（4-1）对内部进行保护；所述浮动腔体（4）为设备主体结构，对其外形设计应确保设备能够浮于水面，其内部为密闭空腔；所述内部空腔用来放置设备的除太阳能电池板（2-1）（2-2）、警示灯（3）和天线（1）以外的电子元器件；所述电子元器件依靠防水罩（7）进行保护；所述太阳能电池板（2-1）（2-2）固定于浮动腔体的中上部；所述警示灯（3）固定于设备顶部；所述天线（1）固定于设备外缘；所述电子元器件和太阳能电池板（2-1）（2-2）、警示灯（3）及天线（1）之间依靠导线连接；所述导线连接位置需要进行绝缘保护；所述浮动腔体底部设置牵引装置；牵引装置置于防水罩的下方，与电气部分相关隔离；所述牵引装置，可以将设备固定定位在航道重点关注位置；实际施工时，可以将钢制锚固桩打入障碍物本体，钢丝绳末端依靠磁铁等锚固手段固定于钢制锚固桩上。

实际使用中，根据流体力学的原理设计一种不规则截面的轴对称结构，底部为倒凹装结构，侧边凸出，使得设备稳定漂浮于水面，并且不产生侧倾。实际牵引装置包含：钢丝绳（5）、中心轮（13）和包含收放线机构的固定底座（12）其中钢丝绳预先固定于锚固桩和中心轮（13）之间，依靠水对浮动腔体（4）的浮力拉直钢丝绳（5）达到牵引设备的目的。伴随着季节水位产生变化后，依靠固定底座的驱动电机进行收放线工作，达到拉直钢丝绳的目的。

本实例中，浮动腔体主体采用塑料原料，密封圈、防水垫等采用橡胶材料制成；太阳能电池板（2-1）（2-2）、警示爆闪灯（3）底座均采用防水金属板。支架（6）由不锈钢制成。

本实例中，选用CDMA模块作为通讯模块，主要完成与航道管理系统之间的通讯功能，完成设备状态的反馈和系统整体控制功能。

本实例中，GPS模块主要为了实时定位设备，为航道进行管理提供安全保障；同时该功能还起到防止设备随流而下后设备的搜寻提供专业的定位功能。

本实例中，太阳能电池组选用多晶硅原件，可以提供光电转换将太阳能转化为电能，利用充放电模块完成对蓄电池的充电工作；在黑夜情况或者大雾天气，可以依靠蓄电池自供电进行不间断工作。

本实例中，系统带有近场无线电发射功能，能够不间断向来往船只发送无线电警示信号。

本实例中，光线传感器可以用来判断外部环境光照强度，当光照强度下降后，设备自动开启警示功能。

本实例中，运动传感器可以感知设备运动状态，当设备承受船只撞击作用后，设备自发向管理控制系统发射警报信号。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能航道警报标志设备，其特征在于：包括浮动腔体（4）和位于位于浮动腔体（4）顶部的太阳能电池板（2-1）（2-2）和警示爆闪灯（3）和天线（1），所述浮动腔体（4）和顶部密封罩（4-1）之间形成了一个密闭防水腔体；所述腔体底部设置配重垫层（11），在垫层顶部设置防水垫层（10）后设置防水罩（7），设备相关电气设备置于防水罩（7）内部，防水罩（7）结合缝处设置密封胶条（9）用来隔绝水分侵入；相关电气设备包含：主控制板（8）、蓄电池和导线；所述设备布设于航道重点警示位置，提醒船舶航行；

太阳能电池板（2-1）经由支架（6）固定于密封罩（4）的上部；天线（1）架立于支架（6）的中心位置；沿支架（6）下檐，将警示爆闪灯（3）固定于浮动腔体（4）的外侧上部；在爆闪灯的下口设置环装太阳能电池板（2-2）；缠绕钢丝绳（5）的中心轮（13）由固定底座（12）固定于浮动腔体底部中央；固定底座（12）上包含收放线装置。

2.按照权利要求1所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：所述浮动腔体（4）其表面呈不规则形状，其底部为带有弧度的倒凹形结构；其底部中心位置呈平坦状，外部可以用来固定底部牵引系统收放线装置的固定底座（12），内侧可以设置水平防水垫层（10）；浮动腔体（4）中下部位置呈水桶状凸起，其线性呈交叉圆弧状；顶部由密封罩（4-1）进行防水屏蔽。

3.按照权利要求1所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：太阳能电池板（2-1）（2-2）为太阳能电池板所组成的整列，由若干太阳能电池板串联组成，固定于系统中、上部，表面有保护罩进行保护。

4.按照权利要求1所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：警示爆闪灯（3）为加强型爆闪灯,由支架（6）架设于设备上部；爆闪灯为四面led阵列光源，提供红色和蓝色灯光交替闪烁；在雾天情况下的可视距离大于100m，夜间可视距离大于200m；爆闪灯阵列组的工作功率不超过15w。

5.按照权利要求1所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：天线（1）置于支架（6）顶部中心位置，竖直向上；通过天线进行近场无线电警报信号发射和远程管理系统的通讯信号的发射和接收工作。

6.按照权利要求1所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：底部用于系统固定的牵引装置为机械式可复位牵引装置，具体包含钢丝绳（5）、中心轮（13）、和含收线机构的固定底座（12）组成；所述钢丝绳为设备定位主要构件，初始缠绕于中心轮上，在设备随水位变化高度时，中心轮开始旋转进行放线和收线工作；所述防线和收线工作有机械式的往复机构提供驱动力。

7.按照权利要求1所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：防水罩（7）置于防水垫层（10）上侧，用螺丝卡扣等固定于防水垫层（10）上部；防水罩内部用来放置设备电器元件包含：主控板（8）、蓄电池、导线、接线柱、显示屏等；其中显示器和控制按钮固定于防水罩顶部，按钮用来执行控制命令输入，显示器用来显示设备的各种工作状态；各个电器元件之间利用导线相连。

8.按照权利要求1或7所述的一种智能航道警报标志设备，其特征在于：主控制板（8）包含可编程控制器、CDMA收发模块、GPS模块、近场通信模块、电源模块、充放电控制模块、光线传感器、运动传感器、时钟模块；依靠编程手段，编辑相关工作流程指令程序来识别设备的工作位置、工作时间、工作状态，并借助程序对各个模块之间的工作状态进行修正；依靠GPS模块获取当前设备定位信息、依靠CDMA模块实现和远程控制端的通讯并且接受控制端的控制、显示器可以将当前设备工作状态显示出来供设备维护人员参考。