CN109444456A - 一种用于车辆测速的信标 - Google Patents

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袁协
谢飞鹏
余彦培
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Abstract

本发明提供了一种用于车辆测速的信标，其可以满足厂区管理对车辆测速的低成本、简单施工和全区域实时测速的需求，包括电控连接的蓝牙模块、加速度采集模块、电源管理模块、电池，信标安装在车轮上，所述加速度采集模块用于收集车轮转速数据，所述蓝牙模块接收所述加速度采集模块收集的车轮转速数据并通过蓝牙信号进行广播，用于供蓝牙扫描设备获取。

Description

一种用于车辆测速的信标
技术领域
本发明涉及测速装置技术领域，具体涉及一种用于车辆测速的信标。
背景技术
在现代厂区(工厂、工地、矿场等)管理中，对于车辆速度的管理需求日益迫切。车辆限速是安全生产施工的重要保障，尤其是在化工厂、矿场等危化场所，超速可能导致爆炸、火灾等严重安全事故，给人员资产安全带来极高隐患。传统的厂区车辆速度管理通过安装测速摄像头实现，该方案成本高、施工复杂、只能部分覆盖，无法满足厂区管理对车辆测速的低成本、简单施工和全区域实时测速的需求。
传统的车辆测速一般采用测速摄像头的方案，将摄像头布置在需要测速的区域，一般覆盖范围为20米以内，只能测量该区域的车辆速度，对于大型工厂、园区，面积可达几百万平方米，如果要实现全区域速度监控，需要成千上万个摄像头。此外，测速摄像头一般适合安装在主干道，对于小路、室内遮挡区域(如放置货物的厂房)无法做到无死角覆盖。因此，从覆盖范围上讲，传统的摄像头测速不能做到全区域车辆测速。
传统的测速摄像头设备复杂、成本高，如果要大规模部署成本无法承受。此外，每个测速摄像头都需要接电接网，施工成本和复杂程度更是难以接受。目前所有的工厂车辆测速都只能做到单点测速或者区间测速，同样受限于成本和施工难度。
现有技术中有采用霍尔传感器实现的信标，霍尔传感器的测速原理是依靠外置磁铁与霍尔传感器的感应实现车辆转速的测量，不仅要在车轮上安装集成装霍尔传感器的信标，同时也要将感应磁铁安装在车轮挡板上，需要安装两个设备。此外，不同车辆的车轮尺寸、结构大不相同，而霍尔传感器的磁力传感距离有限，距离过大容易造成漏感应，影响测速结果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于车辆测速的信标，其可以满足厂区管理对车辆测速的低成本、简单施工和全区域实时测速的需求。
其技术方案是这样的：一种用于车辆测速的信标，包括电控连接的蓝牙模块、加速度采集模块、电源管理模块、电池，信标安装在车轮上，所述加速度采集模块用于收集车轮转速数据，所述蓝牙模块接收所述加速度采集模块收集的车轮转速数据并通过蓝牙信号进行广播，用于供蓝牙扫描设备获取；
所述蓝牙模块通过射频电路连接天线，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片，所述蓝牙芯片的型号为CC2640，所述蓝牙芯片U1的1引脚连接射频电路的电容C13的一端且在连接电感L2电容C11后接地，所述蓝牙芯片U1的2引脚连接射频电路的电感L3的一端且在连接电容C12后接地，电容C13的另一端与电感L3的另一端分别都在连接电感L4、电感L5、电容C15后连接天线ANT1的1引脚，电感L4的一端连接电容C14后接地，电感L5的一端连接电容C16后接地，天线ANT1的2引脚接地；
所述加速度采集模块包括加速度传感器U2，加速度传感器U2的型号为MC3631，加速度传感器U2的1引脚接地，加速度传感器U2的2引脚连接电阻R3后连接电源VCC_G，电源VCC_G为3.3V，加速度传感器U2的3引脚连接到电源VCC_G，加速度传感器U2的4引脚接地，加速度传感器U2的5引脚连接电阻R4后连接电源VCC_G，加速度传感器U2的2引脚连接到所述蓝牙芯片U1的10引脚，加速度传感器U2的5引脚连接到所述蓝牙芯片U1的9引脚，加速度传感器U2的7引脚连接到电源VCC_G，加速度传感器U2的9引脚接地，加速度传感器U2的10引脚连接到电源VCC_G且在连接电容C17后接地，加速度传感器U2的12引脚连接电阻R2后连接到电源VCC_G加速度传感器U2的12引脚连接到所述蓝牙芯片U1的15引脚；
所述电源管理模块包括电源管理芯片U3，所述电源管理芯片U3的型号为CE6230A33M，所述电源管理芯片U3的1引脚接地，所述电源管理芯片U3的3引脚连接到锂电池P1的1引脚，锂电池P1的型号为Battery_14250，锂电池P1的1引脚连接电容C18后接地，锂电池P1的1引脚输出电源Vin，电源Vin为3.6V，锂电池P1的2引脚接地，所述电源管理芯片U3的2引脚输出电源VDDS且在连接电容C19后接地，电源VDDS为3.3V。
进一步的，所述蓝牙芯片U1的12引脚连接电容C10后接地，所述蓝牙芯片U1的16引脚输出电源VCC_G，所述蓝牙芯片U1的24引脚连接电阻R5、发光二极管D6后接地，所述蓝牙芯片U1的25引脚连接电阻R6、发光二极管D7后接地，所述蓝牙芯片U1的18引脚连接电源VDDS，所述蓝牙芯片U1的19引脚连接电容C9后接地，所述蓝牙芯片U1的19引脚连接电阻R1后接地，所述蓝牙芯片U1的28引脚连接电源VDDS，所述蓝牙芯片U1的29引脚连接电源VDDR，所述蓝牙芯片U1的30、31引脚连接晶振X1后接地，所述蓝牙芯片U1的31引脚连接电源VDDR，电源VDDR为1.68V。
进一步的，还包括测试触点TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7，所述蓝牙芯片U1的11引脚连接测试触点TP1，所述蓝牙芯片U1的19引脚连接测试触点TP2，所述蓝牙芯片U1的13引脚连接测试触点TP3，所述蓝牙芯片U1的14引脚连接测试触点TP4，所述蓝牙芯片U1的14引脚连接测试触点TP4，测试触点TP5接地，所述蓝牙芯片U1的6引脚连接测试触点TP6，所述蓝牙芯片U1的7引脚连接测试触点TP7。
进一步的，还包括外围电路，所述蓝牙芯片U1的17引脚连接外围电路的电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电容C6、电容C7、电容C8、二极管D4、二极管D5后接地，电感L1的另一端还连接电源VDDR；外围电路还包括与电源VDDS相连接的二极管D1、D2、D3，二极管D1、D2、D3分别接地，电源VDDS分别连接电容C1、C2、C3、C4、C5后接地。
进一步的，电源P1连接有电池插座J1，电池插座J1的1引脚自连接电池插座J1的1引脚，电池插座J1的2引脚连接电阻R7后连接所述蓝牙芯片U1的6引脚，电池插座J1的3引脚连接电阻R7后连接所述蓝牙芯片U1的7引脚且连接电阻R10后连接电源VDDS，电池插座J1的4引脚连接电阻R8后所述蓝牙芯片U1的8引脚，所述蓝牙芯片U1的5引脚连接到其6引脚。
进一步的，所述信标通过磁铁安装在车辆上。
本发明的用于车辆测速的信标具有以下优点：采用加速度传感器测速的方式，无需额外再安装配件，能适应不同车型的不同车轮，加速度传感器的成本低，有效降低的测速信标的整体成本，使其大力推广成为可能；功耗极低，待机电流低于5μA，使得设备可以用电池供电达到一年以上的待机，减少了设备维护成本和难度；测速结果通过iBeacon广播传输，Beacon作为一种基于BLE的广播技术，功耗低、兼容性好，任何支持低功耗蓝牙的终端都能接收，免去了布线施工；本发明的用于车辆测速的信标固定在需要测速的车子车轮上，通过车轮转动的运动状态判断车辆当前速度，因为信标是与被测车辆绑定，不受车辆所在位置限制，在小路、遮挡区域等传统测速死角区域也能做到稳定测速，可以解决传统测速方案无法解决的低成本全区域车辆测速。
附图说明
图1为本发明的用于车辆测速的信标的系统框图；
图2为本发明的蓝牙模块的电路图；
图3为本发明的射频电路和天线的电路图；
图4为本发明的加速度采集模块的电路图；
图5为本发明的电源管理模块的电路图；
图6为本发明的外围电路的电路图。
具体实施方式
见图1至图6，本发明的一种用于车辆测速的信标，包括电控连接的蓝牙模块1、加速度采集模块2、电源管理模块3、电池4，信标通过磁铁安装在车轮上，加速度采集模块2用于收集车轮转速数据，蓝牙模块1接收加速度采集模块2收集的车轮转速数据并通过蓝牙信号进行广播，用于供蓝牙扫描设备获取；
蓝牙模块1通过射频电路5连接天线6，蓝牙模块包括蓝牙芯片，蓝牙芯片的型号为CC2640，蓝牙芯片U1的1引脚连接射频电路的电容C13的一端且在连接电感L2电容C11后接地，蓝牙芯片U1的2引脚连接射频电路的电感L3的一端且在连接电容C12后接地，电容C13的另一端与电感L3的另一端分别都在连接电感L4、电感L5、电容C15后连接天线ANT1的1引脚，电感L4的一端连接电容C14后接地，电感L5的一端连接电容C16后接地，天线ANT1的2引脚接地；
蓝牙芯片U1的12引脚连接电容C10后接地，蓝牙芯片U1的16引脚输出电源VCC_G，电源VCC_G为3.3V，蓝牙芯片U1的24引脚连接电阻R5、发光二极管D6后接地，蓝牙芯片U1的25引脚连接电阻R6、发光二极管D7后接地，蓝牙芯片U1的18引脚连接电源VDDS，蓝牙芯片U1的19引脚连接电容C9后接地，蓝牙芯片U1的19引脚连接电阻R1后接地，蓝牙芯片U1的28引脚连接电源VDDS，蓝牙芯片U1的29引脚连接电源VDDR，蓝牙芯片U1的30、31引脚连接晶振X1后接地，蓝牙芯片U1的31引脚连接电源VDDR，电源VDDR为1.68V；
加速度采集模块2包括加速度传感器U2，加速度传感器U2的型号为MC3631，加速度传感器U2的1引脚接地，加速度传感器U2的2引脚连接电阻R3后连接电源VCC_G，加速度传感器U2的3引脚连接到电源VCC_G，加速度传感器U2的4引脚接地，加速度传感器U2的5引脚连接电阻R4后连接电源VCC_G，加速度传感器U2的2引脚连接到蓝牙芯片U1的10引脚，加速度传感器U2的5引脚连接到蓝牙芯片U1的9引脚，加速度传感器U2的7引脚连接到电源VCC_G，加速度传感器U2的9引脚接地，加速度传感器U2的10引脚连接到电源VCC_G且在连接电容C17后接地，加速度传感器U2的12引脚连接电阻R2后连接到电源VCC_G加速度传感器U2的12引脚连接到蓝牙芯片U1的15引脚；
还包括测试触点TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7，蓝牙芯片U1的11引脚连接测试触点TP1，蓝牙芯片U1的19引脚连接测试触点TP2，蓝牙芯片U1的13引脚连接测试触点TP3，蓝牙芯片U1的14引脚连接测试触点TP4，蓝牙芯片U1的14引脚连接测试触点TP4，测试触点TP5接地，蓝牙芯片U1的6引脚连接测试触点TP6，蓝牙芯片U1的7引脚连接测试触点TP7。
电源管理模块3包括电源管理芯片U3，电源管理芯片U3的型号为CE6230A33M，电源管理芯片U3的1引脚接地，电源管理芯片U3的3引脚连接到锂电池P1的1引脚，锂电池P1的型号为Battery_14250，锂电池P1的1引脚连接电容C18后接地，锂电池P1的1引脚输出电源Vin，电源Vin为3.6V，锂电池P1的2引脚接地，电源管理芯片U3的2引脚输出电源VDDS且在连接电容C19后接地，电源VDDS为3.3V。
还包括外围电路4，蓝牙芯片U1的17引脚连接外围电路的电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电容C6、电容C7、电容C8、二极管D4、二极管D5后接地，电感L1的另一端还连接电源VDDR；外围电路还包括与电源VDDS相连接的二极管D1、D2、D3，二极管D1、D2、D3分别接地，电源VDDS分别连接电容C1、C2、C3、C4、C5后接地。
电源P1连接有电池插座J1，电池插座J1的1引脚自连接电池插座J1的1引脚，电池插座J1的2引脚连接电阻R7后连接蓝牙芯片U1的6引脚，电池插座J1的3引脚连接电阻R7后连接蓝牙芯片U1的7引脚且连接电阻R10后连接电源VDDS，电池插座J1的4引脚连接电阻R8后蓝牙芯片U1的8引脚，蓝牙芯片U1的5引脚连接到其6引脚。
本发明的用于车辆测速的信标固定在需要测速的车子车轮上，通过车轮转动的运动状态判断车辆当前速度，因为信标是与被测车辆绑定，不受车辆所在位置限制，在小路、遮挡区域等传统测速死角区域也能做到稳定测速，可以解决传统测速方案无法解决的低成本全区域车辆测速，本发明提出全区域测速的概念，对于工厂、园区等区域，车辆测速能实现全区域无死角侦测。相比传统的部分点位(主干道)测速，全区域测速能防止车辆在非测速覆盖区超速行驶，引导车辆能在区域内自始至终安全驾驶，能更全面、更合理的对车辆的驾驶行为做分析评估。
本发明的用于车辆测速的信标采用低功耗方案，加速度传感器、低功耗蓝牙的功耗极低，仅为微安级别，直接采用电池供电即可待机一年以上，无需专门接电。数据通过iBeacon蓝牙广播出来，无需专门接网。信标只需要安装在需要测速的车子车轮上，安装简单、无弱电施工。每个信标成本非常低，以百万平米级别的工厂为例，要做到基本覆盖需要几千个测速摄像头，设备成本、施工成本非常高昂，而假设工厂内有500辆汽车，则只需要安装500个低功耗信标即可，相比而言，成本和施工难度都大大降低。
加速度传感器直接集成在信标中，无需额外安装其他配件即可实现车辆速度测量，不会因为外部配件的安装限制影响测速结果，测速稳定性较高。信标本身包含一块强力磁铁，可直接吸附在车轮上，安装方便，适合临时车辆的快速安装。

Claims (6)

1.一种用于车辆测速的信标，其特征在于：包括电控连接的蓝牙模块、加速度采集模块、电源管理模块、电池，信标安装在车轮上，所述加速度采集模块用于收集车轮转速数据，所述蓝牙模块接收所述加速度采集模块收集的车轮转速数据并通过蓝牙信号进行广播，用于供蓝牙扫描设备获取；
所述蓝牙模块通过射频电路连接天线，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片，所述蓝牙芯片的型号为CC2640，所述蓝牙芯片U1的1引脚连接射频电路的电容C13的一端且在连接电感L2电容C11后接地，所述蓝牙芯片U1的2引脚连接射频电路的电感L3的一端且在连接电容C12后接地，电容C13的另一端与电感L3的另一端分别都在连接电感L4、电感L5、电容C15后连接天线ANT1的1引脚，电感L4的一端连接电容C14后接地，电感L5的一端连接电容C16后接地，天线ANT1的2引脚接地；
所述加速度采集模块包括加速度传感器U2，加速度传感器U2的型号为MC3631，加速度传感器U2的1引脚接地，加速度传感器U2的2引脚连接电阻R3后连接电源VCC_G，电源VCC_G为3.3V，加速度传感器U2的3引脚连接到电源VCC_G，加速度传感器U2的4引脚接地，加速度传感器U2的5引脚连接电阻R4后连接电源VCC_G，加速度传感器U2的2引脚连接到所述蓝牙芯片U1的10引脚，加速度传感器U2的5引脚连接到所述蓝牙芯片U1的9引脚，加速度传感器U2的7引脚连接到电源VCC_G，加速度传感器U2的9引脚接地，加速度传感器U2的10引脚连接到电源VCC_G且在连接电容C17后接地，加速度传感器U2的12引脚连接电阻R2后连接到电源VCC_G加速度传感器U2的12引脚连接到所述蓝牙芯片U1的15引脚；
所述电源管理模块包括电源管理芯片U3，所述电源管理芯片U3的型号为CE6230A33M，所述电源管理芯片U3的1引脚接地，所述电源管理芯片U3的3引脚连接到锂电池P1的1引脚，锂电池P1的型号为Battery_14250，锂电池P1的1引脚连接电容C18后接地，锂电池P1的1引脚输出电源Vin，电源Vin为3.6V，锂电池P1的2引脚接地，所述电源管理芯片U3的2引脚输出电源VDDS且在连接电容C19后接地，电源VDDS为3.3V。
2.根据权利要求1所述的一种用于车辆测速的信标，其特征在于：所述蓝牙芯片U1的12引脚连接电容C10后接地，所述蓝牙芯片U1的16引脚输出电源VCC_G，电源VCC_G为3.3V，所述蓝牙芯片U1的24引脚连接电阻R5、发光二极管D6后接地，所述蓝牙芯片U1的25引脚连接电阻R6、发光二极管D7后接地，所述蓝牙芯片U1的18引脚连接电源VDDS，电源VDDS为3.3V，所述蓝牙芯片U1的19引脚连接电容C9后接地，所述蓝牙芯片U1的19引脚连接电阻R1后接地，所述蓝牙芯片U1的28引脚连接电源VDDS，所述蓝牙芯片U1的29引脚连接电源VDDR，所述蓝牙芯片U1的30、31引脚连接晶振X1后接地，所述蓝牙芯片U1的31引脚连接电源VDDR，电源VDDR为1.68V。
3.根据权利要求1所述的一种用于车辆测速的信标，其特征在于：还包括测试触点TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7，所述蓝牙芯片U1的11引脚连接测试触点TP1，所述蓝牙芯片U1的19引脚连接测试触点TP2，所述蓝牙芯片U1的13引脚连接测试触点TP3，所述蓝牙芯片U1的14引脚连接测试触点TP4，所述蓝牙芯片U1的14引脚连接测试触点TP4，测试触点TP5接地，所述蓝牙芯片U1的6引脚连接测试触点TP6，所述蓝牙芯片U1的7引脚连接测试触点TP7。
4.根据权利要求1所述的一种用于车辆测速的信标，其特征在于：还包括外围电路，所述蓝牙芯片U1的17引脚连接外围电路的电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接电容C6、电容C7、电容C8、二极管D4、二极管D5后接地，电感L1的另一端还连接电源VDDR；外围电路还包括与电源VDDS相连接的二极管D1、D2、D3，二极管D1、D2、D3分别接地，电源VDDS分别连接电容C1、C2、C3、C4、C5后接地。
5.根据权利要求1所述的一种用于车辆测速的信标，其特征在于：电源P1连接有电池插座J1，电池插座J1的1引脚自连接电池插座J1的1引脚，电池插座J1的2引脚连接电阻R7后连接所述蓝牙芯片U1的6引脚，电池插座J1的3引脚连接电阻R7后连接所述蓝牙芯片U1的7引脚且连接电阻R10后连接电源VDDS，电池插座J1的4引脚连接电阻R8后所述蓝牙芯片U1的8引脚，所述蓝牙芯片U1的5引脚连接到其6引脚。
6.根据权利要求1所述的一种用于车辆测速的信标，其特征在于：所述信标通过磁铁安装在车轮上。
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