CN107142815A - 一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，包括太阳能路面发电系统和智能交通监控系统。所述太阳能路面发电系统包括若干太阳能发电路面板块单元、光伏太阳能电池板3、电线、控制器15、逆变器18及蓄电池16；所述智能交通监控系统包括日间太阳能交通监控系统和夜间红外线交通监控系统；所述智能交通监控系统工作所需的电能由所述太阳能路面发电系统提供。本发明能够在保证车辆行驶安全的情况下，结合太阳能路面光伏发电技术和智能交通监控技术，实现道路交通监测和路面太阳能光伏发电技术的协同工作，对开发清洁能源，推进智慧交通、绿色交通和平安交通的发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程、太阳能发电技术及智能交通技术，尤其涉及一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统。
背景技术
近十余年来，已有少量学者和机构对太阳能发电路面进行了相关研究，目前世界上有三个国家修筑了试验路段。2014年，美国的布鲁索夫妇利用六边形太阳能电池板结构修建了一个15平方米的停车场；2014年，荷兰的Solaroad公司修建了一条约70米长的世界首条太阳能自行车道；2016年，法国的COLAS公司修建了一条1公里长的世界首条太阳能公路。
然而，就目前国内外关于太阳能发电路面的研究来看，着重点还是在路用性能及发电效率等方面，如何进一步利用太阳能发电路面，并将其独特优势与其它技术产业结合，创造更大的社会经济效益，这是非常值得研究与应用的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，利用集成太阳能发电路面为交通控制提供数据支持和能源供应，实时采集车流信息，实现太阳能发电路面的综合利用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，包括太阳能路面发电系统和智能交通监控系统，所述智能交通监控系统工作所需的电能由所述太阳能路面发电系统提供。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述太阳能路面发电系统包括若干太阳能发电路面板块单元、光伏太阳能电池板、电线、控制器、逆变器及蓄电池；所述光伏太阳能电池板可为单晶硅电池板、多晶硅电池板、非晶硅薄膜电池等各类电池板或薄膜电池中的任意一种。
所述智能交通监控系统包括日间太阳能交通监控系统和夜间红外线交通监控系统。在白天光照充足的条件下启用所述日间太阳能交通监控系统，在夜间或者白天光照不足的条件下启用所述夜间红外线交通监控系统；所述智能交通监控系统具体包括单片机、红外线装置、光伏太阳能电池板、北斗模块、摄像头模块。
所述日间太阳能交通监控系统是通过所述光伏太阳能电池板电压的变化来工作，所述光伏太阳能电池板能识别的低电压通过程序自动控制。所述夜间红外线交通监控系统是当所述光伏太阳能电池板的电压低于监控系统最低工作电压时启动。两种监控系统之间的转换是通过所述单片机控制。
一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的太阳能发电路面是由多个光伏太阳能路面结构单元铺设而成，所述光伏太阳能路面结构单元包括太阳能发电路面板块单元、光伏太阳能电池板及红外线装置；所述太阳能发电路面板块单元包括透明树脂混凝土面层、水泥混凝土底座及透明树脂封装层。
所述光伏太阳能路面结构单元为规则的长方体结构。所述长方体结构的长和宽可以根据需要定制，高度为10cm~30cm，其中所述透明树脂混凝土面层的厚度为2cm~5cm，所述水泥混凝土底座的厚度为5cm~30cm。
所述光伏太阳能电池板和红外线装置放置在所述水泥混凝土底座的凹槽中，所述光伏太阳能电池板及所述红外线装置采用所述透明树脂封装层封装于光伏太阳能发电路面板块单元的内部，所述透明树脂封装层的浇筑高度与所述水泥混凝土底座的顶面保持一致。
所述透明树脂混凝土面层的制备原料至少包括以下质量份组分：100份废旧玻璃颗粒、35~40份不饱和聚酯树脂、0.20~0.28份促进剂以及0.29~0.40份固化剂。所述玻璃颗粒、树脂和固化剂均为无色的、透明的。
所述透明树脂封装层的制备原料至少包括以下质量份组分：35~40份不饱和聚酯脂、0.20~0.28g促进剂水以及0.29~0.40份固化剂。所述树脂、促进剂和固化剂均为无色的、透明的。
所述玻璃颗粒可以选用普通玻璃颗粒或钢化玻璃颗粒中的任意一种或几种。
所述促进剂可以选用N,N-二甲基-对苯甲醛、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺中的任意一种或几种。固化剂应符合相关化学品规范或规格要求，优先选用无色液体固化剂。
所述固化剂可以选用过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮中的任意一种或几种。固化剂应符合相关化学品规范或规格要求，优先选用无色液体固化剂。
所述透明树脂混凝土使用的玻璃颗粒遵循以下级配范围。
表1 透明树脂混凝土玻璃颗粒级配范围
| 规格（mm） | 13.2 | 9.5 | 4.75 |
| 质量份 | 0~205.2 | 472.5~755.9 | 567.3~775.3 |
所述水泥混凝土底座预留有放置所述光伏太阳能电池板的凹槽、通过电线和导线的导线槽、增强所述水泥混凝土底座与所述透明树脂混凝土面层粘结的联结槽、围槽、分线槽、传力杆、传力槽。
所述传力杆和所述传力槽设置在所述光伏太阳能发电路面结构单元的对立侧面，所述传力杆和所述传力槽均设置在同一高度上。多个所述光伏太阳能发电路面结构单元通过所述传力杆和所述传力槽依次拼装成路面。
所述光伏太阳能路面结构单元设置在交通路口处，优先设置在斑马线宽度方向的间隔处；所述透明树脂混凝土面层内部设置有LED灯带，在夜间或者白天光照不足的条件下，当行人或车辆经过所述的光伏太阳能发电路面结构单元时，LED灯带启动工作，从而提醒驾驶员或行人注意避让。
一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的施工方法，包括以下步骤：
S1：预制若干光伏太阳能发电路面基座单元；
S2：将各光伏太阳能发电路面结构单元依次拼装成一个整体路面结构；
S3：在凹槽内安装光伏太阳能电池板（3）、红外线装置（4）和内部电路后，使用透明树脂进行封装；
S4：0.5~1天后将各光伏太阳能发电路面结构单元的电线、导线等线路与其它仪器设备连接；
S5：进行上部透明树脂混凝土的浇筑，分两次进行，每一次浇筑1~2cm。第一次浇筑完成后进行LED灯带的埋设和相关电路连接，之后进行第二次的透明树脂混凝土的浇筑。
所述步骤S1具体包括：
S11：制作单元框架模具，在模具底板上安装导线槽，在模具外侧安装导向装置并安装传力杆；
S12：预制水泥混凝土，并在步骤S11完成后将水泥混凝土浇筑于单元框架模具内形成水泥混凝土底座，在水泥混凝土初凝时拔出用于设置传力槽的钢筋；
S13：水泥混凝土底座养护、拆模，完成一个光伏太阳能发电路面结构单元的水泥混凝土底座的制备。
本发明具有以下有益效果：
本发明能够在保证车辆行驶安全的情况下，结合路面太阳能光伏发电技术和智能交通监控技术，实现道路交通功能、路面太阳能光伏发电技术和智能交通技术的协同工作，对开发清洁能源，推进智慧交通、绿色交通和平安交通的发展具有重要意义。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1是本发明一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的结构示意图。
图2是本发明一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的光伏太阳能路面结构单元的自密实混凝土基座示意图。
图3是本发明一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的光伏太阳能路面结构单元（水泥混凝土底座）框架模具的结构示意图。
图4是本发明一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的太阳能路面发电系统结构示意图（未体现透明树脂混凝土面层和透明树脂封装层）。
图5是本发明一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的智能交通监测系统的结构示意图（未体现透明树脂混凝土面层和透明树脂封装层）。
图中各标号表示：
1、透明树脂混凝土面层；2、透明树脂封装层；3、光伏太阳能电池板；4、红外线装置；5、自密实混凝土基座；6、顶部凹槽；7、导线槽；8、连结槽；9、围槽；10、分线槽；11、传力杆；12、传力槽；13、单元框架摸具；14、导向装置；15、太阳能蓄电池控制器；16、太阳能蓄电池；17、直流负载；18、逆变器；19、交流负载；20、单片机；21、北斗模块；22、摄像头模块；23、LED灯带带。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1至图3示出了本发明的一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的实施例，其包括太阳能路面发电系统和智能交通监控系统，智能交通监控系统工作所需的电能由太阳能路面发电系统提供。
本实施例中，太阳能路面发电系统包括若干太阳能发电路面板块单元、光伏太阳能电池板1、电线、控制器、逆变器及蓄电池。本实施例中，光伏太阳能电池板应根据实际情况采取串联或并联的方式来达到负载的电压和功率需求。
本实施例中，光伏太阳能电池板3为单晶硅电池板、多晶硅电池板、非晶硅太阳能薄膜电池。
本实施例中，智能交通监控系统包括日间太阳能交通监控系统和夜间红外线交通监控系统。在白天光照充足的条件下启用日间太阳能交通监控系统，在夜间或者白天光照不足的条件下启用夜间红外线交通监控系统。
本实施例中，智能交通监控系统具体包括单片机、红外线装置、光伏太阳能电池板3、北斗模块21、摄像头模块22。本实施例中，北斗模块和摄像头模块用于对系统监测到的违规现象进行地理位置定位及图像采集。
本实施例中，日间太阳能交通监控系统是通过光伏太阳能电池板3电压的变化来工作，光伏太阳能电池板3能识别的低电压通过程序自动控制。本实施例中，夜间红外线交通监控系统是当光伏太阳能电池板的电压低于监控系统最低工作电压时启动。两种监控系统之间的转换是通过所述单片机控制。
本实施例中，一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的太阳能发电路面是由多个光伏太阳能路面结构单元铺设而成，光伏太阳能路面结构单元包括太阳能路面板块单元、光伏太阳能电池板3及红外线装置，其中太阳能路面板块单元包括透明树脂混凝土面层、水泥混凝土底座及透明树脂封装层。
本实施例中，光伏太阳能发电路面结构单元为规则的长方体结构。长方体结构长30cm、宽30cm、高10cm，其中透明树脂混凝土面层的厚度为3cm，水泥混凝土底座的厚度为7cm。
本实施例中，光伏太阳能发电路面结构单元设置在交通路口处，优先设置在斑马线宽度方向的间隔处。
本实施例中，光伏太阳能电池板3及红外线装置4放置在水泥混凝土底座的凹槽中，光伏太阳能电池板3及红外线装置4采用透明树脂封装层2封装于光伏太阳能发电路面结构单元的内部，透明树脂封装层2的浇筑高度与水泥混凝土底座5的顶面保持一致。
本实施例中，透明树脂混凝土面层1的制备原料包括以下质量份组分：100份普通玻璃颗粒、40份不饱和聚酯树脂、0.20份促进剂以及0.29份固化剂。玻璃颗粒、树脂和固化剂均为无色的、透明的。
本实施例中，透明树脂封装层2的制备原料包括以下质量份组分：35~40份不饱和聚酯树脂、0.20份促进剂以及0.29份固化剂。不饱和聚酯树脂、促进剂和固化剂均为无色的、透明的。
本实施例中，透明树脂混凝土使用的玻璃颗粒采用以下级配。
表2 透明树脂混凝土玻璃颗粒级配范围
| 规格（mm） | 13.2 | 9.5 | 4.75 |
| 质量份 | 0~205.2 | 472.5~755.9 | 567.3~775.3 |
本实施例中，水泥混凝土底座5预留有放置光伏太阳能电池板3的凹槽6、通过电线和导线的导线槽7、增强水泥混凝土底座5与透明树脂混凝土面层1粘结的连结槽8、围槽9、分线槽10、传力杆11、传力槽12。
本实施例中，传力杆11和传力槽12设置在光伏太阳能发电路面结构单元的对立侧面，传力杆11和传力槽12均设置在同一高度上。本实施例中，传力杆11和传力槽12均设有两个，且距离水泥混凝土底座5的底面5cm，多个光伏太阳能发电路面结构单元通过传力杆11和传力槽12依次拼装成路面。
本实施例中，水泥混凝土底座5顶部的凹槽6设有4个导线槽7，连接光伏太阳能电池板3和红外线装置4的导线穿过导线槽7，再通过围槽8和分线槽9与外部设备连接。水泥混凝土底座5通过顶部的连结槽8与透明树脂混凝土面层1增强粘结，形成整体。
本实施例中，透明树脂混凝土面层1内部设置有LED灯带23，在夜间或者白天光照不足的条件下，当行人或车辆经过光伏太阳能发电路面结构单元时，LED灯23带启动工作，从而提醒驾驶员或行人注意避让。
图4和图5分别示出了本发明的一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的太阳能路面发电系统和智能交通监控系统实施例。本实施例以四个光伏太阳能发电路面结构单元为一组，四个光伏太阳能发电路面结构单元中的光伏太阳能电池板3串联至控制器15，为一个蓄电池16充电，在控制器15的输出端连接直流负载17，以及经逆变器18连接交流负载19。在其它实施例中，还可对光伏太阳能发电路面结构单元的数量进行适当调整，也可对蓄电池16、控制器15的数量以及其连接方式进行调整，以满足不同的布置需求和供电需求。
本实施例中，智能交通监控系统使用单片机20作为控制台。当车辆经过光伏太阳能发电路面结构单元时，单片机20能够记录光伏太阳能电池板3电压的变化，从而实时处理电压数据，根据处理结果来判断是否有车辆通过，并计算出其通过时的速度。
一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的施工方法，包括以下步骤：
S1：预制若干光伏太阳能发电路面基座单元；
S2：将各光伏太阳能发电路面结构单元依次拼装成一个整体路面结构；
S3：在凹槽内安装光伏太阳能电池板、红外线装置和内部电路后，使用透明树脂进行封装；
S4：0.5~1天后将各光伏太阳能发电路面结构单元的电线、导线等线路与其它仪器设备连接；
S5：进行上部透明树脂混凝土的浇筑，分两次进行，每次浇筑1~2cm。第一次浇筑完成后进行LED灯带的埋设和相关电路连接，之后进行第二次的透明树脂混凝土的浇筑。
水泥混凝土所选配合比为每立方米的碎石∶砂∶水泥∶粉煤灰∶水∶减水剂=899.4kg∶819.5kg∶383.7kg∶164.4kg∶163.4kg∶4.38kg，坍落度扩展度达到700mm，混凝土的流动性满足规范要求。7天养护后抗压强度达到37.75MPa，折合为28天抗压强度可达到64.64MPa，所用水泥标号为42.5，因此混凝土强度完全满足C40的要求。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，其特征在于：包括太阳能路面发电系统和智能交通监控系统，所述智能交通监控系统工作所需的电能由所述太阳能路面发电系统提供。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，其特征在于：所述太阳能路面发电系统包括若干太阳能发电路面板块单元、光伏太阳能电池板（3）、电线、控制器（15）、逆变器（18）及蓄电池（16）；所述光伏太阳能电池板（3）可为单晶硅电池板、多晶硅电池板、非晶硅薄膜电池等各类电池板或薄膜电池中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，其特征在于：所述智能交通监控系统包括日间太阳能交通监控系统和夜间红外线交通监控系统；基于太阳能发电路面的智能交通监控系统包括单片机（20）、红外线装置（4）、光伏太阳能电池板（3）、北斗模块（21）、摄像头模块（22）。
4.根据权利要求3所述的智能交通监控系统，其特征在于：所述日间太阳能交通监控系统是通过所述光伏太阳能电池板（3）电压的变化来工作，所述光伏太阳能电池板（3）的最低识别遮挡电压大小通过程序自动控制；所述夜间红外线监控系统是当所述光伏太阳能电池板（3）的电压低于监控系统最低工作电压时启动，两种监控系统之间的转换是通过所述单片机（20）控制。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能发电路面的智能交通监控系统，其特征在于：由多个光伏太阳能发电路面结构单元铺设成路面，所述光伏太阳能发电路面结构单元包括太阳能发电路面板块单元、光伏太阳能电池板（3）及红外线装置（4）；所述太阳能发电路面板块单元包括透明树脂混凝土面层（1）、水泥混凝土底座（5）及透明树脂封装层（2），所述光伏太阳能发电路面结构单元为规则的长方体结构。
6.根据权利要求5所述的光伏太阳能发电路面结构单元，其特征在于：所述光伏太阳能电池板（3）和红外线装置放置在所述水泥混凝土底座（5）的凹槽（6）中，所述光伏太阳能电池板（3）及所述红外线装置（4）采用所述透明树脂封装层（2）封装于光伏太阳能发电路面板块单元的内部，所述透明树脂封装层（2）的浇筑高度与所述水泥混凝土底座（5）的顶面保持一致。
7.根据权利要求5所述的光伏太阳能发电路面结构单元，其特征在于：所述水泥混凝土底座（5）预留有放置所述光伏太阳能电池板（3）的凹槽（6）、通过电线和导线的导线槽（7）、增强所述水泥混凝土底座（5）与所述透明树脂混凝土面层（1）粘结的联结槽（8）、围槽（9）、分线槽（10）、传力杆（11）、传力槽（12）。
8.根据权利要求7所述的光伏太阳能发电路面结构单元，其特征在于：所述传力杆（11）和所述传力槽（12）设置在所述光伏太阳能发电路面结构单元对立侧面，所述传力杆（11）和所述传力槽（12）均设置在同一高度上；多个所述光伏太阳能发电路面结构单元通过所述传力杆（11）和所述传力槽（12）依次拼装成路面。
9.根据权利要求5述的光伏太阳能发电路面结构单元，其特征在于：设置在交通路口处，优先设置在斑马线宽度方向的间隔处；所述透明树脂混凝土面层（1）内部设置有LED灯带，在夜间或者白天光照不足的条件下，当行人或车辆经过所述的光伏太阳能路面结构单元时，LED灯带启动工作，从而提醒驾驶员或行人注意避让。
10.一种基于太阳能发电路面的智能交通监控系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：预制若干如权利要求5至9中任意一项所述的光伏太阳能发电路面基座单元；
S2：将各光伏太阳能发电路面结构单元依次拼装成一个整体路面结构；
S3：在凹槽内安装光伏太阳能电池板（3）、红外线装置（4）和内部电路后，使用透明树脂进行封装；
S4：0.5~1天后将各光伏太阳能发电路面结构单元的电线、导线等线路与其它仪器设备连接；
S5：进行上部透明树脂混凝土的浇筑，分两次进行，每一次浇筑1~2cm，第一次浇筑完成后进行LED灯带的埋设和相关电路连接，之后进行第二次的透明树脂混凝土的浇筑。
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