CN108376474A - 基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，具有不少于一台作定位节点已知位置的主设备，还具有与该主设备组网连接作参考节点待定位使用的不少于两台的从设备，主设备和从设备沿高速路应急车道外侧护栏呈均匀分布安装；且主、从设备均安装控制核心板，并通过控制核心板连接测距传感器、声光报警器、ZigBee模块、电源控制器和轮廓灯；其中电源控制器连接太阳能电池板和充电电池；主设备还安装网络模块，并通过网络模块通讯连接监控中心。本发明结构精简，成本较低，传输定位精确，报警及时高效，无监管死角，具备推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属涉及一种基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统。
背景技术
目前，我国高速公路与车辆的快速增多，应急车道停车难于管理，普通车辆占用应急车道现象较为普遍。现有技术下，以授权公告号为：CN 207068238U的发明专利为例，其虽然解决了高速公路应急车道被占用后的自动报警技术问题。但是，其依赖车辆识别装置，即车牌识别摄像机拍摄车牌号触发报警。对于长里程布局建设的高速公路来说，在高速公路的全里程布设覆盖全里程无盲点的摄像机设备，设备支出成本资金投入过大；加之受户外环境天气影响，如团雾等特殊天气情况下，如仍借助摄像机采集车牌号图像信息，并将图像数据信息借助2G/3G/4G移动通信技术上传至监控中心实现报警，实际情况是恶劣天气情况下采集的车牌号图像数据信息并不清晰，影响报警功能的正常使用，而且图像数据信息传输量大，不利系统的高效、节能、快速地传输数据，不利系统维护。为此，现提供一种低成本、低电量消耗、更节能的基于ZigBee定位和数据传输技术实现自动报警的系统。即基于ZigBee定位和数据传输技术，通过若干从设备(2)组成的参考节点与一个已知位置的主设备(1)定位节点组网，借助每个参考节点与定为节点组网并相互协调通信以实现全部定位报警的应急车道停车自动报警系统，实现短距离、低速率基于ZigBee定位和数据传输技术的无线网络通讯；实现低功耗、低成本、节能、高效的高速公路应急车道停车自动报警系统的建设，现提出如下技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种低成本、高效、快速、节能的基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，解决背景技术中所涉及的技术问题。
本发明采用的技术方案：基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：具有不少于一台作定位节点已知位置的主设备，还具有与该主设备组网连接作参考节点待定位使用的不少于两台的从设备，其特征在于：所述主设备和从设备沿高速路应急车道所在侧的外侧护栏呈线性均匀分布固定安装；所述主设备和从设备均安装控制核心板，并通过控制核心板连接测距传感器、声光报警器、ZigBee模块、电源控制器和轮廓灯；所述电源控制器均连接太阳能电池板，并通过太阳能电池板经电源控制器连接充电电池以为设备供电；其中主设备内安装网络模块，并通过网络模块通讯连接监控中心；
所述测距传感器，其输出端连接控制核心板，并通过控制核心板的输出端连接声光报警器，并由测距传感器检测到车辆驶入高速路应急车道时触发声光报警器报警；
所述ZigBee模块，用于当声光报警器报警的同时利用ZigBee定位和数据传输技术定位违章车辆的具体位置；
所述网络模块，用于向监控中心传送基于ZigBee定位和数据传输技术定位的违章车辆的位置信息。
上述技术方案中，为与现有高速路网路系统布设相适应，优选地：所述网络模块包括有线网络传输模块或无线网络传输模块。
上述技术方案中，为有利系统的轮廓灯在夜晚的自动控制开启，所述轮廓灯的输入端设有光敏开关，并通过光敏开关连接控制核心板实现轮廓灯在晚间的自动开启。
上述技术方案中，其中：所述测距传感器包括红外测距传感器、激光测距传感器、超声波测距传感器、毫米波测距传感器中的一种或多种的组合。
上述技术方案中，进一步地：为方便主、从设备在高速路沿线外侧护栏上的安装，并具美观、照明和夜间提示性，所述主设备和从设备均为箱体式结构；且其箱体外壳安装轮廓灯和太阳能电池板。
进一步地，为有利简化系统在高速路沿线的布局安装和组网，并有利ZigBee定位和数据传输技术的快速定位，所述主设备和从设备之间间隔20-25米均匀安装；与一台已知位置作定位节点的主设备组网连接作参考节点待定位的若干从设备以这台主设备为中心左右对称间隔20-25米等距分布安装。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明系统组成的主、从设备结构精简，无需显示屏、无需摄像机辅助直接通过测距传感器连接控制核心板触发声光报警器实现驶入应急车道的违章车辆的自动声光报警，即仅通过声光实现报警警告；系统投入成本更低，更易实现；解决雾天、夜间视线不清环境下的告警问题；
2、本发明通过在主、从设备均设置ZigBee模块，通过仅给主设备加设网络模块，基于ZigBee定位技术实现组网定位，较GPS卫星定位耗电量更小，更节能；
3、本发明太阳能电池板、充电电池的设置，解决了设备以及系统长时间在长里程户外高速公路护栏安装使用，如何为该系统提供持久稳定电源供电的技术问题；更节能、更环保；
4、本发明主、从设备组网的定位方式，可在高速路外侧护栏全线布设，车辆应急车道占用违章监控无监控死角。
附图说明
图1为本发明在高速公路布设的一种实施例示意图；
图2为本发明主设备控制核心板的硬件连接结构示意图；
图3为本发明从设备控制核心板的硬件连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3描述本发明的具体实施例。
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例，仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下述实施例中所用的部件，如无特殊说明，均为市售。下述实施例中所涉及的控制电路，均为常规控制电路。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，可以时电连接；可以是直接相连，也可以通过其他中间构件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，应以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
对于术语，参考附图描述的任何功能都可使用软件、固件、硬件(例如，固定逻辑电路)、手动处理或者这些实现的组合来实现。此处所使用的术语“逻辑”、“模块”、“组建”或“功能”一般表示软件、固件、硬件、或这些实现的组合。例如，在软件实现的情况下，术语“逻辑”、“模块”、“组建”或“功能”表示被配置成当在一个或多个处理设备(例如，一个或多个CPU)上执行指定任务的程序代码(或申明性内容)。程序代码可被存储在一个或多个计算机可读介质中。
更一般而言，所示的模块和功能分割成不同单元可以反映这些软件、固件、和/或硬件的实际物理分组和分配，或者可对应于由单个软件程序、固件程序和/或硬件单元执行的不同任务的概念性分配。所示的模块、组件和功能可位于单个位置处，例如，由处理设备以及相关芯片来实现。
基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：具有不少于一台作定位节点已知位置的主设备1，还具有与该主设备1组网连接作参考节点待定位使用的不少于两台的从设备2。其特征在于：所述主设备1和从设备2沿高速路应急车道3所在侧的外侧护栏4呈线性均匀分布固定安装；(参见图2)所述主设备1和从设备2均安装控制核心板5，并通过控制核心板5连接测距传感器6、声光报警器7、ZigBee模块8、电源控制器10和轮廓灯11；所述电源控制器10均连接太阳能电池板12，并通过太阳能电池板12经电源控制器10连接充电电池13以为设备供电；(参见图1并对比图2)其中，所述主设备1内安装网络模块9，并通过网络模块9通讯连接监控中心。其中，为与现有高速路网路系统布设相适应，优选地：所述网络模块9包括有线网络传输模块或无线网络传输模块。具体地，为有利数据信息向监控中心高效快速地传输，所述无线网络传输模块优选为3G/4G网络模块；后期在5G通讯推广应用的前提下，还可为5G网络模块。所述有线网络传输模块为光纤网络传输模块。具体地，所述控制核心板5的微处理器选用STM32F103或8051等，基于-M0/M0+/M3/M4/M7内核的单片机。
为实现实时、短距离的即刻报警：所述测距传感器6，其输出端连接控制核心板5，并通过控制核心板5的输出端连接声光报警器7，且测距传感器6检测到车辆驶入高速路应急车道3时触发声光报警器7报警。具体地，每台主设备1和从设备2的测距传感器6可分别设置唯一的ID识别号，在发生报警信息后，便于基于ZigBee定位和数据传输技术精确快速定位。再其中，所述ZigBee模块8，用于当声光报警器7报警的同时利用ZigBee定位技术定位违章车辆的具体位置；具体地：所述ZigBee模块8的ZigBee芯片型号为EM357或CC2530,或其它厂商供应的符合ZigBee规范的芯片。
ZigBee定位技术的定位原理在于：(参见图1)包括设置在高速路外侧护栏4呈线性均匀分布固定安装的若干已知位置信息的主设备1，并以主设备1为定位节点；还包括设置在高速路外侧护栏4呈线性均匀分布固定安装的若干与主设备1配合作参考节点的从设备2；如图1所示八个以主设备1为中心，左右对称均匀分布作参考节点安装的从设备2布局。由于每台主设备1和从设备2的测距传感器6分别设置唯一的ID识别号，因此，在发生报警信息后，由发生报警的从设备2向主设备1通过ZigBee模块8传送带ID识别号的从设备2的有效报警信号数据信息；并由作定为节点已知位置的主设备1通过其内的ZigBee模块8和网络模块9由ZigBee网关基站转换信号后连接至监控中心的应用服务器；同样地，所述应用服务器内同样安装ZigBee模块8和网络模块9。由监控中心的应用服务器，根据已知位置并上传数据的主设备1，根据从设备2相对该主设备1的相对位置判断具体报警从设备2的位置信息，监控中心的民警通过应用服务器识别违章占用应急车道3上车辆的具体位置，以迅速出警疏导处理。
上述实施例中，所述测距传感器6包括红外测距传感器、激光测距传感器、超声波测距传感器、毫米波测距传感器中的一种或多种的组合。具体工作原理：当测距传感器6每间隔一段时间接收并检测到的实测距离检测信号小于等于预设值时，设定预设值应与应急车道3的道宽值相等。即当测距传感器6检测的实时距离数据信息小于前述预设值时，即表示有车辆驶入应急车道3，此时测距传感器6传输电信号至控制核心板5并由控制核心板5即刻触发声光报警器7发出声音和闪光结合的报警信号。以提示开车疲惫的司机，有雾看不到护栏驶入应急车道3的司机，夜间行车时光线不足的司机，警示他们已违章进入应急车道3，以示意他们尽快离开；达到控制连接简单、高效、快速的警示报警作用。
上述实施例中，所述网络模块9，用于向监控中心传送基于ZigBee定位技术定位的违章车辆的位置信息。再者，上述实施例中，为有利系统的轮廓灯11在夜晚的自动控制开启，优选地：所述轮廓灯11的输入端设有光敏开关12，并通过光敏开关12连接控制核心板5实现轮廓灯11在晚间的自动开启。
除此之外，所述轮廓灯11还可借助ZigBee模块8组网，通过所述轮廓灯11固连安装ZigBee智能控制开关，以ZigBee协议通讯无线智能控制轮廓灯11的启闭控制。
上述技术方案中，为方便主、从设备在高速路沿线外侧护栏4上的安装，并具美观、照明和夜间提示性，进一步地：所述主设备1和从设备2均为箱体式结构；且其箱体外壳安装轮廓灯11和太阳能电池板12。轮廓灯11的设置用于为晚间光线不足条件下的照明使用，以防司机误入应急车道3。
此外，所述控制核心板5还可连接语音报警器，所述语音报警器用于当应急车道停车时间过长时，即声光报警器7长时间鸣响超过一定设定时间时发出“赶快开走”提示音所用。所述语音报警器的语音芯片为PM5020语音芯片或类似语音模块。
为有利简化系统在高速路沿线的布局安装和组网，并有利ZigBee定位和数据传输技术的快速定位，进一步地，所述主设备1和从设备2之间间隔20-25米均匀安装；与一台已知位置作定位节点的主设备1组网连接作参考节点待定位的若干从设备2以这台主设备1为中心左右对称间隔20-25米等距分布安装(参见图1实施例)。
可见，本发明系统组成的主、从设备结构精简，无需显示屏、无需摄像机辅助直接通过测距传感器6连接控制核心板5触发声光报警器7实现驶入应急车道的违章车辆的自动声光报警，即仅通过声光实现报警警告；系统投入成本更低，更易实现；解决雾天、夜间视线不清环境下的告警问题；本发明通过在主、从设备均设置ZigBee模块8，通过仅给主设备1加设网络模块9，基于ZigBee定位技术实现组网定位，较GPS卫星定位耗电量更小，更节能；本发明太阳能电池板12、充电电池13的设置，解决了设备以及系统长时间在长里程户外高速公路护栏安装使用，如何为该系统提供持久稳定电源供电的技术问题；更节能、更环保；本发明主、从设备组网的定位方式，可在高速路外侧护栏全线布设，车辆应急车道占用违章监控无监控死角。
综上所述，本发明，设备成本投入较摄像机采集车牌号的设备成本投入更低，结构精简，有利设备的小型化设计，传输高效，便捷，快速；易维护；是和推广。此外，基于ZigBee定位技术，即通过若干待定位参考节点和一个已知位置的定位节点与网关组网，借助每个节点之间相互协调通信以实现全部定位报警的应急车道停车自动报警系统，实现短距离、低速率的无线网络通讯；实现低功耗、低成本、高效率的高速公路应急车道自动报警；结合测距传感器6使用，耗能少，以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点，较大功耗的GPS定位，不失为一个低功耗和低成本的无线定位通信系统；且ZigBee定位工作效率同样较为高效。通过提高信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性，选用合适的定位软件，定位精度可大大提高，具备推广潜力。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (6)
1.基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：具有不少于一台作定位节点已知位置的主设备(1)，还具有与该主设备(1)组网连接作参考节点待定位使用的不少于两台的从设备(2)，其特征在于：所述主设备(1)和从设备(2)沿高速路应急车道(3)所在侧的外侧护栏(4)呈线性均匀分布固定安装；所述主设备(1)和从设备(2)均安装控制核心板(5)，并通过控制核心板(5)连接测距传感器(6)、声光报警器(7)、ZigBee模块(8)、电源控制器(10)和轮廓灯(11)；所述电源控制器(10)均连接太阳能电池板(12)，并通过太阳能电池板(12)经电源控制器(10)连接充电电池(13)以为设备供电；其中主设备(1)内安装网络模块(9)，并通过网络模块(9)通讯连接监控中心；
所述测距传感器(6)，其输出端连接控制核心板(5)，并通过控制核心板(5)的输出端连接声光报警器(7)，并由测距传感器(6)检测到车辆驶入高速路应急车道(3)时触发声光报警器(7)报警；
所述ZigBee模块(8)，用于当声光报警器(7)报警的同时利用ZigBee定位技术定位违章车辆的具体位置；
所述网络模块(9)，用于向监控中心传送基于ZigBee定位和数据传输技术定位的违章车辆的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：所述网络模块(9)包括有线网络传输模块或无线网络传输模块。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：所述轮廓灯(11)的输入端设有光敏开关(12)，并通过光敏开关(12)连接控制核心板(5)实现轮廓灯(11)在晚间的自动开启。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：所述测距传感器(6)包括红外测距传感器、激光测距传感器、超声波测距传感器、毫米波测距传感器中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1-4所述的任一基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：所述主设备(1)和从设备(2)均为箱体式结构；且其箱体外壳安装轮廓灯(11)和太阳能电池板(12)。
6.根据权利要求5所述的基于ZigBee定位和数据传输的应急车道停车自动报警系统，其特征在于：所述主设备(1)和从设备(2)之间间隔20-25米均匀安装；与一台已知位置作定位节点的主设备(1)组网连接作参考节点待定位的若干从设备(2)以这台主设备(1)为中心左右对称间隔20-25米等距分布安装。
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