CN108104658B - 一种公路收费亭自动开关窗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公路收费亭自动开关窗系统，包括电动推拉窗，设置在位于车辆驶入方向上的收费亭一侧的地磁传感器，雷架设在收费通道入口处上方的雷达测速仪，主控制器、信号采集电路及电机驱动电路，信号采集电路输入端与地磁传感器连接，信号采集电路输出端与主控制器连接，雷达测速仪内的控制器与主控制器通讯连接，主控制器还通过电机驱动电路与电动推拉窗的电机控制连接。本发明能够实现基于车辆情况对公路收费亭推拉窗的自动智能控制，能够有效保护收费人员的人身健康。

Description

一种公路收费亭自动开关窗系统
技术领域
本发明涉及公路收费亭领域，具体是一种公路收费亭自动开关窗系统。
背景技术
公路收费亭为了保证通气和收费员的视线不受阻，在亭身四周侧壁一般设置有窗户，收费亭内的工作环境中汽车尾气含量较高，因此窗户也可在必要时关闭起到隔绝尾气的作用。但公路收费亭的窗户多为人工推动的推拉窗，需要收费员人工关闭窗户，在收费员较为忙碌时存在忘记关窗的现象，因此有必要在收费亭上装配电动推拉窗。但目前现有技术的电动推拉窗仍需人工进行控制，无法根据公路收费通道的车辆情况实现自动智能启闭。
发明内容
本发明的目的是提供一种公路收费亭自动开关窗系统，以解决现有技术公路收费亭需人工关闭推拉窗、无法实现自动智能启闭的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：包括：
电动推拉窗，其安装在收费亭侧墙上并由电机驱动自动开启及关闭；
地磁传感器，其设置在位于车辆驶入方向上的公路收费亭一侧，所述地磁传感器检测收费亭附近地磁场强度；
雷达测速仪，其架设在公路收费通道入口处上方，所述雷达测速仪检测公路收费通道前方车辆驶入方向上的车辆速度；
主控制器、信号采集电路及电机驱动电路，它们均设置在收费亭内，其中信号采集电路输入端与地磁传感器连接，信号采集电路输出端与主控制器连接，雷达测速仪内的控制器与主控制器通讯连接，主控制器还通过电机驱动电路与电机控制连接；所述信号采集电路采集地磁传感器测量的收费亭附近地磁场强度信号，并由信号采集电路将地磁场强度信号滤波并转换为数字信号后传送至主控制器，所述雷达测速仪内的控制器将发射机信号频率数据、测量区域的反射信号频率数据、测得的车速数据分别传送至主控制器，主控制器中内部程序基于地磁场强度信号的变化，以及雷达测速仪测量区域的反射信号频率相对于发射机信号频率的变化，通过电机驱动电路控制电机，进而控制电动推拉窗的启闭。
所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述主控制器中内部程序存储收费亭附近没有车辆时地磁传感器检测的地磁场强度数据，并定义没有车辆时地磁场强度数据为地磁场强度阈值；
主控制器中内部程序将地磁传感器检测的当前地磁场强度数据、雷达测速仪测量区域的当前反射信号频率数据，分别对应与地磁场强度阈值、雷达测速仪发射机信号频率数据进行比较：
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值发生变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据没有发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近存在车辆，并且没有车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值发生变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据也发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近存在车辆，并且存在车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值没有变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近没有车辆存在，并且存在车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗延时开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值没有变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据没有发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近没有车辆存在，并且没有车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗关闭。
所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述主控制器中内部程序还存储有雷达测速仪测量区域与收费亭之间的最短距离L，主控制器中内部程序将当前反射信号频率数据与雷达测速仪发射机信号频率数据进行比较，若当前反射信号频率高于雷达测速仪发射机信号频率，则主控制器中内部程序判断有车辆正在驶向收费通道，此时主控制器根据雷达测速仪测得的车速数据以及最短距离L，计算出车辆驶向收费亭的时间t，主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗延时时间t开启。
所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述电动推拉窗，包括设置在高速收费亭侧墙上的窗洞，窗洞中安装有矩形边框，矩形边框顶部、底部框边分别为槽钢结构，矩形边框顶部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置分别设有导轨，矩形边框底部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置亦分别设有导轨，每个导轨分别沿左右水平方向延伸，矩形边框内还设有左、右窗体，其中左窗体滑动安装在矩形边框顶部框边、底部框边靠外侧的导轨之间，右窗体滑动安装在矩形边框顶部框边、底部框边靠内侧的导轨之间，矩形边框顶部框边外侧壁右侧设有沿左右水平方向延伸的外侧滑口，外侧滑口右端与矩形边框右侧框边内壁齐平，外侧滑口左端向左延伸至超过矩形边框竖向中间线，左窗体外侧面右上角位置垂直连接有外侧支撑轴，外侧支撑轴从外侧滑口穿出，外侧支撑轴上转动安装有滑轮，且滑轮装配在外侧滑口中并与外侧滑口相对转动配合，矩形边框顶部框边外侧壁左、右端分别转动安装有由电机驱动的卷绳器，所述电机通过电机驱动电路与主控制器连接，每个卷绳器上分别缠绕有两股拉索，每个卷绳器上两股拉索一端分别固定在卷绳器上，每个卷绳器上两股拉索另一端分别沿左右水平方向延伸后再连接在外侧支撑轴对应侧；
矩形边框顶部框边内侧壁左侧设有沿左右水平方向延伸的内侧滑口，内侧滑口左端与矩形边框左侧框边内壁齐平，内侧滑口右端向右延伸至超过矩形边框竖向中间线，右窗体内侧面左上角位置垂直连接有内侧支撑轴，内侧支撑轴从内侧滑口穿出，内侧支撑轴上转动安装有滑轮，且滑轮装配在内侧滑口中并与内侧滑口相对转动配合，矩形边框顶部框边内侧壁左、右端分别转动安装有由电机驱动的卷绳器，每个卷绳器上分别缠绕有两股拉索，每个卷绳器上两股拉索一端分别固定在卷绳器上，每个卷绳器上两股拉索另一端分别沿左右水平方向延伸后再连接在内侧支撑轴对应侧。
所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述矩形边框顶部、底部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置分别设有凸棱作为导轨，左、右窗体顶部、底部分别设有凹口，其中左窗体顶部、底部凹口分别对应滑动安装在矩形边框顶部、底部框边靠外侧位置的凸棱上，右窗体顶部、底部凹口分别对应滑动安装在矩形边框顶部、底部框边靠内侧位置的凸棱上。
所述的一种公路收费亭的自动开关窗系统，其特征在于：所述矩形边框底部框边上的导轨轨面滚动嵌入有多个滚珠，由滚珠支撑左、右窗体底部并分别形成滚动配合。
本发明中，采用地磁传感器及雷达测速仪与主控制器配合，实现推拉窗的自动智能启闭。其中地磁传感器采用三轴磁传感器，其原理是利用汽车自身的铁磁性对地磁场的干扰来判断汽车是否存在，当汽车存在时地磁传感器检测的地磁场强度会发生变化，因此利用地磁传感器可检测收费亭附近是否有车辆存在。同时本发明采用雷达测速仪进行测量，利用雷达测速仪自身的测量原理，以检测是否有车辆驶向收费通道。最后结合地磁传感器和雷达测速仪的测量的数据，由主控制器中内部程序判断是否有车辆存在、是否有车辆驶向收费通道，并最后由主控制器根据判断结果来控制电动推拉窗的启闭。
本发明中还通过电机驱动相应的卷绳器工作，并采用拉索拉动左、右窗体使窗体在矩形边框中自动运动，整个结构无须占用过多空间，适用于空间狭小的收费亭，并且能够实现窗体的快速运动。
本发明能够实现基于车辆情况对公路收费亭推拉窗的自动智能控制，可在收费员忙碌时实现推拉窗的自动启闭，无须人工干预，能够有效保护收费人员的人身健康。
附图说明
图1为本发明系统原理框图。
图2为本发明电动推拉窗结构外侧方向视图。
图3为本发明电动推拉窗结构内侧方向视图。
图4为本发明电动推拉窗结构左视剖面图。
图5为本发明系统工作示意图。
具体实施方式
如图1-图5所示，一种公路收费亭自动开关窗系统，包括：
电动推拉窗22，其安装在收费亭26侧墙1上并由电机驱动自动开启及关闭；
地磁传感器23，其设置在位于车辆驶入方向上的收费亭26一侧，地磁传感器23检测收费亭26附近地磁场强度；
雷达测速仪24，其架设在公路收费通道入口处上方，雷达测速仪24检测公路收费通道前方车辆25驶入方向上的车辆速度；
主控制器、信号采集电路及电机驱动电路，它们均设置在公路收费亭26内，其中信号采集电路输入端与地磁传感器23连接，信号采集电路输出端与主控制器连接，雷达测速仪24内的控制器与主控制器通讯连接，主控制器还通过电机驱动电路与电机控制连接；信号采集电路采集地磁传感器23测量的公路收费亭附近地磁场强度信号，并由信号采集电路将地磁场强度信号滤波并转换为数字信号后传送至主控制器，雷达测速仪24内的控制器将发射机信号频率数据、测量区域的反射信号频率数据、测得的车速数据分别传送至主控制器，主控制器中内部程序基于地磁场强度信号的变化，以及雷达测速仪测量区域的反射信号频率相对于发射机信号频率的变化，通过电机驱动电路控制电机，进而控制电动推拉窗22的启闭。
主控制器中内部程序存储收费亭附近没有车辆时地磁传感器检测的地磁场强度数据，并定义没有车辆时地磁场强度数据为地磁场强度阈值；
主控制器中内部程序将地磁传感器23检测的当前地磁场强度数据、雷达测速仪测量区域的当前反射信号频率数据，分别对应与地磁场强度阈值、雷达测速仪发射机信号频率数据进行比较：
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值发生变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪24发射机信号频率数据没有发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭26附近存在车辆25，并且没有车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗22开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值发生变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪24发射机信号频率数据也发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭26附近存在车辆，并且存在车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗22开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值没有变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪24发射机信号频率数据发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭26附近没有车辆存在，并且存在车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗22延时开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值没有变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪24发射机信号频率数据没有发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭26附近没有车辆存在，并且没有车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗22关闭。
主控制器中内部程序还存储有雷达测速仪24测量区域与收费亭26之间的最短距离L，主控制器中内部程序将当前反射信号频率数据与雷达测速仪发射机信号频率数据进行比较，若当前反射信号频率高于雷达测速仪发射机信号频率，则主控制器中内部程序判断有车辆正在驶向收费通道，此时主控制器根据雷达测速仪测得的车速数据以及最短距离L，计算出车辆驶向收费亭26的时间t，主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗22延时时间t开启。
如图2-图4所示，电动推拉窗22，包括设置在收费亭侧墙1上的窗洞，窗洞中安装有矩形边框2，矩形边框2顶部、底部框边分别为槽钢结构，矩形边框2顶部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置分别设有导轨3、4，矩形边框2底部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置亦分别设有导轨5、6，每个导轨分别沿左右水平方向延伸，矩形边框2内还设有左、右窗体7、8，其中左窗体7滑动安装在矩形边框2顶部框边、底部框边靠外侧的导轨4、6之间，右窗体8滑动安装在矩形边框2顶部框边、底部框边靠内侧的导轨3、5之间，矩形边框2顶部框边外侧壁右侧设有沿左右水平方向延伸的外侧滑口9，外侧滑口9右端与矩形边框2右侧框边内壁齐平，外侧滑口9左端向左延伸至超过矩形边框2竖向中间线，左窗体7外侧面右上角位置垂直连接有外侧支撑轴10，外侧支撑轴10从外侧滑口9穿出，外侧支撑轴10上转动安装有滑轮11，且滑轮11装配在外侧滑口9中并与外侧滑口9相对转动转动配合，矩形边框2顶部框边外侧壁左、右端分别转动安装有由电机驱动的卷绳器12，每个卷绳器12上分别缠绕有两股拉索13、14，每个卷绳器12上两股拉索13、14一端分别固定在卷绳器12上，每个卷绳器12上两股拉索13、14另一端分别沿左右水平方向延伸后再连接在外侧支撑轴10对应侧；
矩形边框2顶部框边内侧壁左侧设有沿左右水平方向延伸的内侧滑口15，内侧滑口15左端与矩形边框2左侧框边内壁齐平，内侧滑口15右端向右延伸至超过矩形边框2竖向中间线，右窗体8内侧面左上角位置垂直连接有内侧支撑轴16，内侧支撑轴16从内侧滑口15穿出，内侧支撑轴16上转动安装有滑轮17，且滑轮17装配在内侧滑口15中并与内侧滑口15相对滑动配合，矩形边框2顶部框边内侧壁左、右端分别转动安装有由电机驱动的卷绳器18，每个卷绳器18上分别缠绕有两股拉索19、20，每个卷绳器18上两股拉索19、20一端分别固定在卷绳器18上，每个卷绳器18上两股拉索19、20另一端分别沿左右水平方向延伸后再连接在内侧支撑轴16对应侧。
矩形边框2顶部、底部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置分别设有凸棱作为导轨，左、右窗体7、8顶部、底部分别设有凹口，其中左窗体7顶部、底部凹口分别对应滑动安装在矩形边框2顶部、底部框边靠外侧位置的凸棱上，右窗体8顶部、底部凹口分别对应滑动安装在矩形边框2顶部、底部框边靠内侧位置的凸棱上。
矩形边框2底部框边上的导轨轨面滚动嵌入有多个滚珠21，由滚珠21支撑左、右窗体7、8底部并分别形成滚动配合。

Claims (4)

1.一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：包括：
电动推拉窗，其安装在收费亭侧墙上并由电机驱动自动开启及关闭；
地磁传感器，其设置在位于车辆驶入方向上的公路收费亭一侧，所述地磁传感器检测收费亭附近地磁场强度；
雷达测速仪，其架设在公路收费通道入口处上方，所述雷达测速仪检测公路收费通道前方车辆驶入方向上的车辆速度；
主控制器、信号采集电路及电机驱动电路，它们均设置在收费亭内，其中信号采集电路输入端与地磁传感器连接，信号采集电路输出端与主控制器连接，雷达测速仪内的控制器与主控制器通讯连接，主控制器还通过电机驱动电路与电机控制连接；所述信号采集电路采集地磁传感器测量的收费亭附近地磁场强度信号，并由信号采集电路将地磁场强度信号滤波并转换为数字信号后传送至主控制器，所述雷达测速仪内的控制器将发射机信号频率数据、测量区域的反射信号频率数据、测得的车速数据分别传送至主控制器，主控制器中内部程序基于地磁场强度信号的变化，以及雷达测速仪测量区域的反射信号频率相对于发射机信号频率的变化，通过电机驱动电路控制电机，进而控制电动推拉窗的启闭；
所述主控制器中内部程序存储收费亭附近没有车辆时地磁传感器检测的地磁场强度数据，并定义没有车辆时地磁场强度数据为地磁场强度阈值；
主控制器中内部程序将地磁传感器检测的当前地磁场强度数据、雷达测速仪测量区域的当前反射信号频率数据，分别对应与地磁场强度阈值、雷达测速仪发射机信号频率数据进行比较：
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值发生变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据没有发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近存在车辆，并且没有车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值发生变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据也发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近存在车辆，并且存在车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值没有变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近没有车辆存在，并且存在车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗延时开启；
若当前地磁场强度数据相比地磁场强度阈值没有变化，同时当前反射信号频率数据相比雷达测速仪发射机信号频率数据没有发生变化，则主控制器中内部程序判断收费亭附近没有车辆存在，并且没有车辆驶向收费通道，此时主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗关闭；
所述主控制器中内部程序还存储有雷达测速仪测量区域与收费亭之间的最短距离L，主控制器中内部程序将当前反射信号频率数据与雷达测速仪发射机信号频率数据进行比较，若当前反射信号频率高于雷达测速仪发射机信号频率，则主控制器中内部程序判断有车辆正在驶向收费通道，此时主控制器根据雷达测速仪测得的车速数据以及最短距离(L)，计算出车辆驶向收费亭的时间(t)，主控制器中内部程序通过电机驱动电路控制电机工作，使电动推拉窗延时时间(t)开启。
2.根据权利要求1所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述电动推拉窗，包括设置在高速收费亭侧墙上的窗洞，窗洞中安装有矩形边框，矩形边框顶部、底部框边分别为槽钢结构，矩形边框顶部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置分别设有导轨，矩形边框底部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置亦分别设有导轨，每个导轨分别沿左右水平方向延伸，矩形边框内还设有左、右窗体，其中左窗体滑动安装在矩形边框顶部框边、底部框边靠外侧的导轨之间，右窗体滑动安装在矩形边框顶部框边、底部框边靠内侧的导轨之间，矩形边框顶部框边外侧壁右侧设有沿左右水平方向延伸的外侧滑口，外侧滑口右端与矩形边框右侧框边内壁齐平，外侧滑口左端向左延伸至超过矩形边框竖向中间线，左窗体外侧面右上角位置垂直连接有外侧支撑轴，外侧支撑轴从外侧滑口穿出，外侧支撑轴上转动安装有滑轮，且滑轮装配在外侧滑口中并与外侧滑口相对转动配合，矩形边框顶部框边外侧壁左、右端分别转动安装有由电机驱动的卷绳器，所述电机通过电机驱动电路与主控制器连接，每个卷绳器上分别缠绕有两股拉索，每个卷绳器上两股拉索一端分别固定在卷绳器上，每个卷绳器上两股拉索另一端分别沿左右水平方向延伸后再连接在外侧支撑轴对应侧；
矩形边框顶部框边内侧壁左侧设有沿左右水平方向延伸的内侧滑口，内侧滑口左端与矩形边框左侧框边内壁齐平，内侧滑口右端向右延伸至超过矩形边框竖向中间线，右窗体内侧面左上角位置垂直连接有内侧支撑轴，内侧支撑轴从内侧滑口穿出，内侧支撑轴上转动安装有滑轮，且滑轮装配在内侧滑口中并与内侧滑口相对转动配合，矩形边框顶部框边内侧壁左、右端分别转动安装有由电机驱动的卷绳器，每个卷绳器上分别缠绕有两股拉索，每个卷绳器上两股拉索一端分别固定在卷绳器上，每个卷绳器上两股拉索另一端分别沿左右水平方向延伸后再连接在内侧支撑轴对应侧。
3.根据权利要求2所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述矩形边框顶部、底部框边位于槽底靠内侧位置和靠外侧位置分别设有凸棱作为导轨，左、右窗体顶部、底部分别设有凹口，其中左窗体顶部、底部凹口分别对应滑动安装在矩形边框顶部、底部框边靠外侧位置的凸棱上，右窗体顶部、底部凹口分别对应滑动安装在矩形边框顶部、底部框边靠内侧位置的凸棱上。
4.根据权利要求2所述的一种公路收费亭自动开关窗系统，其特征在于：所述矩形边框底部框边上的导轨轨面滚动嵌入有多个滚珠，由滚珠支撑左、右窗体底部并分别形成滚动配合。
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