CN105603896A - 一种自组网通信的智能道钉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自组网通信的智能道钉，包含地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块和控制模块；地磁传感器用于感应智能道钉所在处的车辆状况，并将其传递给控制模块；交通传感器接口用于和外界交通传感器相连，传递外界交通传感器的感应数据；导航通讯接口用于和外界北斗或GPS模块相连，传递导航信息给控制模块；电源模块用于对道钉充电；无线通信模块用于和外部进行信息交互；控制模块采用Ad-hoc技术，用于接收地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口传递的信息，并将接收到的信息通过无线通信模块与外部其他智能道钉或上位机进行组网交互。该自组网通信的智能道钉通过实时监测和发布交通信息，为出行做出向导。

Description

一种自组网通信的智能道钉

技术领域

本发明涉及智能道钉领域，尤其涉及一种自组网通信的智能道钉。

背景技术

随着经济的发展，人们的生活水平也越来越高，汽车正逐渐走进寻常百姓家，各个大中小城市的汽车拥有量都成爆发式的增长态势。交通工具方便了人们的生活，但车辆的日益增加，在某种程度上也给生活带来了诸多的不便。道路资源的有限加剧了一些大城市的交通拥堵问题。城市的中心地段的商用建筑和商业中心附近少有的停车场所也远不能满足实际需求。很多受限于行车难问题的城市道路和停车难问题瓶颈的公共场所，都很难在短期内改善目前的状况。因为很多公共场所如医院，学校等都是出于人口和建筑密集区域，很难在原有的建筑设计基础上对停车场进行扩建。而对道路的改造更是需要花费大量的人力物力，并且会对人们的出行造成极大的困扰。如何有效地管理高速公路、城市道路交通系统，缓解交通压力，提高交通整体运行和服务水平，是现代智能交通面临的一个课题。

目前，计算机应用技术不断发展，采用信息技术处理道路行驶车辆信息和停车场车位监控的交通管理系统应运而生。但是现有交通管理系统存在的最大的问题是道路行驶车辆信息和停车场泊位信息无法进行有效的发布，驾驶员无法远距离的得到当前城市交通流信息，驾驶员只有进入道路驾驶时，才能了解当前路段的交通状况。这样就大大的降低了人们的的出行效率。如果能有一个信息发布的机制和功能，将高速公路、城市各个路段的车辆行驶信息以及各个停车场的泊位信息发布出来，这样就能方便所有需要出行的人进行交通信息的查询，从而提高人们的出行效率和停车场的泊位使用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自组网通信的智能道钉，该智能道钉通过地磁传感器对高速公路、城市交通行驶车辆及停车场进出车辆进行智能检测，实时监控道路交通环境，并通过网络发布道路交通信息及停车场的空闲停车位数量和其他相关信息，提高道路通行能力，给人们的生活和工作带来方便，提高人们的工作生活效率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种自组网通信的智能道钉，其特征在于，包含地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块和控制模块，所述控制模块分别和地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块相连；

所述地磁传感器用于感应所述智能道钉所在处的车辆状况，并将其传递给所述控制模块；

所述交通传感器接口用于和外界交通传感器相连，将外界交通传感器的感应数据传递给所述控制模块；

所述导航通讯接口用于和外界北斗或GPS模块相连，将外界的导航信息传递给所述控制模块；

所述无线通信模块用于和外部进行信息交互；

所述控制模块用于接收地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口传递的信息，并将接收到的信息通过无线通信模块与外部其他智能道钉或上位机进行组网交互。

作为本发明一种自组网通信的智能道钉进一步的优化方案，所述控制模块基于Ad-hoc技术和其他智能道钉或上位机进行组网交互。

作为本发明一种自组网通信的智能道钉进一步的优化方案，所述电源模块包含设置在智能道钉表面的太阳能板以及内置的可充电电池。

作为本发明一种自组网通信的智能道钉进一步的优化方案，所述电源模块还包含用于通过电感耦合传输能量给所述可充电电池充电的无线充电单元。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.该自组网通信的智能道钉利用地磁传感器检测高速公路、城市交通行驶车辆和停车场的车辆进出，实时监控高速公路、城市各交通路段交通流信息和城市中心区域主要停车场的车位利用信息，并通过无线自组网进行传递，满足人们实时查询当前道路交通状况，为出行做出行车信息向导；

2.无线组网具有功耗低，时延短，组网灵活，可伸缩性强，可靠性高等优势，能够实现信息的即时可靠传递，给人们的生活和工作带来了方便，提高了人们的工作生活效率。

附图说明

图1为本发明一种自组网通信的智能道钉的通信组网示意图；

图2为本发明一种自组网通信的智能道钉地磁传感的磁阻效应原理图；

图3为本发明一种自组网通信的智能道钉的无线自组网协议栈体系结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开了一种自组网通信的智能道钉，包含地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块和控制模块，所述控制模块分别和地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块相连；

所述地磁传感器用于感应所述智能道钉所在处的车辆状况，并将其传递给所述控制模块；

所述交通传感器接口用于和外界交通传感器相连，将外界交通传感器的感应数据传递给所述控制模块；

所述导航通讯接口用于和外界北斗或GPS模块相连，将外界的导航信息传递给所述控制模块；

所述无线通信模块用于和外部进行信息交互；

所述控制模块用于接收地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口传递的信息，并将接收到的信息通过无线通信模块与外部其他智能道钉或上位机进行组网交互。

所述控制模块基于Ad-hoc技术和其他智能道钉或上位机进行组网交互。

所述电源模块包含设置在智能道钉表面的太阳能板、内置的可充电电池、以及通过电感耦合传输能量给所述可充电电池充电的无线充电单元。

磁阻效应是指当物质外所施加的磁场发生大小或者方向变化时，物质的电阻值也随之发生变化的现象。对于具有较强磁性的金属，比如铁、镍或者其他合金，当外加磁场方向与此类金属磁体内部磁化方向平行时，金属的电阻值几乎不会发生变化；当外加磁场方向与此类金属磁体内部磁化方向有偏离发生时，金属的电阻值将会减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。异性磁阻效应有方向性，具有异向磁阻效应的金属电阻值的大小与偏置电流I和磁场M方向之间的夹角有关：

如图2所示，R1、R2分别为磁场方向与电流方向相互平行和相互垂直时的金属的电阻值；为磁场和电流方向之间的夹角。车辆经过时引起磁场的扰动，根据磁阻效应原理可以很方便的检测到磁场的变化，从而判断有无车辆经过。

地磁传感器是通过磁阻监测地磁的变化状况，实现车辆有无的判断。控制模块将判断结果通过无线传输模块传输至上位机系统。该智能道钉的主要特点：检测频率高，检测器电池供电，路面不用布线。适用于对交通流量的监控以及抓拍等。

地磁传感器是基于磁阻传感器的车辆检测技术，具有尺寸小、安装方便、对非铁磁性物体无反应、可靠性高等特点，且实验已证明地磁传感器用于动静态车辆检测、车速车长估计、车型分类等都有很好的效果。当车辆接近磁力检测传感器的检测区域时，检测区域的磁力线受挤压而聚合；当车辆将要通过检测区域时，磁力线沿中心聚合进一步收缩；当车辆正在通过检测区域时，磁力线受到牵拉而沿中心发散，这样，利用AMR传感器捕捉车辆接近、将要通过及正在通过检测区域时的磁力线的变化并处理，可以实现对车辆实时检测。地磁车辆检测方法被认为是磁感应线圈检测器的理想替代技术，它在拥有磁石应线圈式检测器的各种优点的同时，更有自身的特点：尺寸小，功耗低，抗干扰性强，安装、维修方便。

基于智能交通需求，无线自组网协议套件相对于常见的无线通信标准需要简单而紧凑，具体实现的要求不能高。

无线自组网协议栈标准采用的是OSI的分层结构，无线自组网协议栈由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成，IEEE802.15.4-2003标准定义了物理层和链路层标准，网络层以上的协议由无线自组网联盟制定。应用汇聚层的框架包括了应用支持子层、无线自组网设备对象及有制造商指定的对象，该层把不同的应用映射到无线自组网络上，主要包括多个业务数据流的汇聚、安全属性设置等功能。网络层不仅包含了通用的网络层功能，还同底层的IEEE802.15.4标准一样可以省电，网络层将采用基于Ad-hoc技术的路由协议来实现网络的自组织和自维护，以最大程度地降低网络的维护成本，并让消费者方便的使用。在协议栈内部还嵌入了一个操作系统,用于对任务进行统一的调度。用户只需要了解了应用层函数并能够进行恰当的调用该层函数,就可以构建出一个性能稳定、功能完善的无线自组网络。

如图3所示，控制模块具有自组网功能，可以实现道钉之间自组网通信。控制模块的自组网是一种Ad-hoc网络，Ad-hoc网络中的结点不仅要具备普通移动终端的功能，还要具有报文转发能力，即要具备路由器的功能。因此，就完成的功能而言可以将结点分为主机、路由器和电台三部分。其中主机部分完成普通移动终端的功能，包括人机接口、数据处理等应用软件；路由器部分主要负责维护网络的拓扑结构和路由信息，完成报文的转发功能；电台部分为信息传输提供无线信道支持。Ad-hoc网络的特点是：无中心，所有结点地位平等，是一个对等式网络；自组织，网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施；多跳路由，当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转发；动态拓扑，Ad-hoc网络是一个动态的网络，网络结点可以随处移动，也可以随时开机和关机，使网络的拓扑结构随时发生变化。

Ad-hoc网络能够使各个智能道钉之间直接通信，智能道钉再与交换机进行通信，这样可以使部分道钉负责采集数据，部分道钉还可以负责管理其它道钉，不需要把数据全部传送到控制中心服务器处理，降低了数据的传输量，也增强了容错率。

地磁传感器的参数如下表所示：

无线通信模块的参数如下表所示：

道钉的参数如下表所示：

无线通信模块的接收部分的串行通讯是简单的、异步的十六进制数据。使用232接口电路。数据的传输和接收使用1位停止位、8位数据位（低位在先）、无奇偶校验位(MSB永远为0)和1位停止位。每一个字节有10位，波特率为9600bps。

无线自组网智能道钉装置的安装：

（1）该装置会在磁场静止10秒钟后，自动校准磁场，以车道无车计算。当有车离开或者通过时，会输出一组有车信息，并打开硬件端口以触发上位机(需要先设置相应的端口和传感器对应关系)；

（2）使用前磁检测器要首先在要求的位置安装并固定好；安装位置在所要测量的车道的中间。

（3）接收器按要求接线,串口(DB-9)TX，RX，GND。电源12V，GND。

（4）在两种情况下磁场检测器会自动上传数据；

a.有磁场变化(车辆通过，车辆停在传感器上方，车辆长时间停留后离开)；

b.固定的时间间隔(5分钟)。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自组网通信的智能道钉，其特征在于，包含地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块和控制模块，所述控制模块分别和地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块相连；

所述地磁传感器用于感应所述智能道钉所在处的车辆状况，并将其传递给所述控制模块；

所述交通传感器接口用于和外界交通传感器相连，将外界交通传感器的感应数据传递给所述控制模块；

所述导航通讯接口用于和外界北斗或GPS模块相连，将外界的导航信息传递给所述控制模块；

所述无线通信模块用于和外部进行信息交互；

所述控制模块用于接收地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口传递的信息，并将接收到的信息通过无线通信模块与外部其他智能道钉或上位机进行组网交互。

2.根据权利要求1所述的自组网通信的智能道钉，其特征在于，所述控制模块基于Ad-hoc技术和其他智能道钉或上位机进行组网交互。

3.根据权利要求1所述的组网通信的智能道钉，其特征在于，所述电源模块包含设置在智能道钉表面的太阳能板以及内置的可充电电池。

4.根据权利要求3所述的组网通信的智能道钉，其特征在于，所述电源模块还包含用于通过电感耦合传输能量给所述可充电电池充电的无线充电单元。