CN111172908A - 基于太阳能供电的智能斑马线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了斑马线技术领域的基于太阳能供电的智能斑马线，包括单片机、灯带模块、继电器、传感器模块、语音提示模块、摄像分析模块、太阳能板模块和红绿灯模块，继电器的信号输入端和信号输出端分别与太阳能板模块和单片机电性连接，单片机的信号输出端分别与灯带模块、传感器模块、语音提示模块、摄像分析模块和红绿灯模块的信号输入端电性连接；本发明通过根据现场环境智能更改颜色的斑马线，实时监测的道路情况的摄像头，紧急情况语音提示系统和行车道上斑马线前的警示线，在不需要人工介入的前提下实现行人自行过街的规范管理,达到减少行人闯红灯现象,降低交通事故发生概率。

Description

基于太阳能供电的智能斑马线
技术领域
本发明涉及斑马线技术领域，具体涉及基于太阳能供电的智能斑马线。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人民物质生活水平的不断提高，车辆饱和量逐年提高，交通安全领域越来越受到人们的重视，斑马线为日常中必不可少的交通标示，面对众多路口，不间断的时间，仅依靠交警自身维持路口秩序，常常力不从心。智能斑马线可以采集抓拍来车方向所有通过路口的车辆，将车牌与当前车速绑定，记录未减速车辆的车牌、车速及视频信息，作为事后执法依据；当发现行人过街时，采集抓拍车辆是否按照交通法规在道路停车线内停车、让行，同时，在智能斑马线上，如果行人闯红灯，系统会自动发出语音提醒。
如专利CN201720140251.9公开了一种智能斑马线系统，包括控制模块、以及分别与控制模块电连接的车辆感应模块、行人感应模块、第一显示模块、违章抓拍模块、LED道钉灯模块、第二显示模块。本实用新型的有益效果是：可全天候工作、覆盖面广、效率高、稳定性好、实用性强、可靠性好，以警示为主，配合必要的行政处罚措施，可以有效地规范机动车辆在斑马线的行车习惯，从经济角度考虑，有效减少机动车斑马线上未让行人的行为引起的交通事故，以及由此导致的经济损失和人员伤亡。但是常见的斑马线多由油漆喷刷制成，用于警示车辆驾驶人员，使其在行驶过程中，注意避让穿行马路的行人。但是在使用一段时间后，油漆容易退色甚至剥落，从而降低了警示效果。
基于此，本发明设计了基于太阳能供电的智能斑马线，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供基于太阳能供电的智能斑马线，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于太阳能供电的智能斑马线，包括单片机、灯带模块、继电器、传感器模块、语音提示模块、摄像分析模块、太阳能板模块和红绿灯模块，所述继电器的信号输入端和信号输出端分别与太阳能板模块和单片机电性连接，所述单片机的信号输出端分别与灯带模块、传感器模块、语音提示模块、摄像分析模块和红绿灯模块的信号输入端电性连接；
所述灯带模块包括八段共阴数码管和动态驱动显示，八段所述共阴数码管分别预埋在斑马线的左右两端，且共阴数码管上均设有发光地砖，所述动态驱动显示通过支架架设在路边；
所述传感器模块包括气体压力变送器、比较器、压力传感器和微型人体传感器，以所述单片机作为核心控制器，采用气体压力变送器模块，以压力传感器作为敏感元件并集成了数字调理芯片，对传感器的偏移灵敏度、温漂和非线性进行数字补偿，利用比较器比较输出信号与参考电压，采用微型人体传感器实现检测行人是否踏上斑马线；
所述语音提示模块以所述单片机作为核心控制器，采用ID170条列芯片设计，采样率可在4K至12K间调节操作；
所述摄像分析模块包括监控摄像机、智能网络视频DVS/DVR、系统视频监控软件平台和宽带有线网络/3G无线网络，所述监控摄像机用于视频拍摄，所述智能网络视频DVS/DVR用于视频处理，所述系统视频监控软件平台用于系统管理，所述宽带有线网络/3G无线网络用于传输；
所述红绿灯模块包括交通信号灯和数码管，应用七段所述数码管显示时间，以所述单片机作为核心控制器，设计了交通信号灯不同方向在不同的时间倒计时内，亮不同的交通信号灯的功能。
优选的，所述单片机的型号为STC89C52RC。
优选的，所述太阳能板模块包括太阳能板、太阳能控制器和蓄电池，所述太阳能板为单晶硅太阳能电池板，且太阳能板模块7架设在路边。
优选的，所述气体压力变送器为XGZH6847型。
优选的，所述微型人体传感器的型号为SR602。
优选的，所述红绿灯模块包括振荡器、计时器和CD4511译码器，由555组成的振荡器产生周期为一秒的时钟信号，送给计时器，计时器做减法计数，CD4511译码器把计时器输出的842BCD码译成驱动数码管显示的七段二进制代码，使数码管显示相应的十进制数，当所述计时器减到零状态，RCO1输出一个低电平信号，置数译码电路输出的数据送入计时器，load在上升沿到来时，信号灯状态控制器的计数器加1，信号灯转到下一状态，所述计时器继续倒计时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1，电能,全部由太阳能板提供，体现了绿色能源，节能减排的思想。
2，当监控摄像机监测到行人正后方的斑马线全部变红时,如果再有行人压上斑马线,启动语音警示,或者当监控摄像机监测到路面有非法扰乱交通秩序者,语音提醒行人和司机发生了突发事件,可以选择绕行或者其他。
3，以网络视频监控系统为基础，结合智能视频分析算法，实现的智能化视频监控、管理及相关应用。
4，根据现场环境智能更改颜色的斑马线，实时监测的道路情况的摄像头，紧急情况语音提示系统和行车道上斑马线前的警示线，在不需要人工介入的前提下实现行人自行过街的规范管理,达到减少行人闯红灯现象,降低交通事故发生概率,构建安全和谐的城市交通出行环境的目的。
5，通过人与交通的交互，车与交通的交互，实现互联网及物联网还有人工智能在交通主体中的应用，通过合理算法实现智能分配交通资源，采用太阳能供电，大幅度地节约了能源，不需要在人工干预的状态下运行，节省了大量的人力和物力，改进了传统斑马线易磨损、警示效果不明显的缺点，能够有效减少人们闯红灯的次数，有效帮助交通意识不强的人们提高安全意识，也减少了每年交通事故的数量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明电路图。
图2为本发明摄像分析模块系统组成图。
图3为本发明红绿灯模块电路图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-单片机，2-灯带模块，3-继电器，4-传感器模块，5-语音提示模块，6-摄像分析模块，7-太阳能板模块，8-红绿灯模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：基于太阳能供电的智能斑马线，包括单片机1、灯带模块2、继电器3、传感器模块4、语音提示模块5、摄像分析模块6、太阳能板模块7和红绿灯模块8，继电器3的信号输入端和信号输出端分别与太阳能板模块7和单片机1电性连接，继电器3是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用，对蓄电池过冲作用，单片机1的信号输出端分别与灯带模块2、传感器模块4、语音提示模块5、摄像分析模块6和红绿灯模块8的信号输入端电性连接；
灯带模块2包括八段共阴数码管和动态驱动显示，八段共阴数码管分别预埋在斑马线的左右两端，且共阴数码管上均设有发光地砖，动态驱动显示通过支架架设在路边，根据现场环境智能更改颜色的斑马线，实时监测的道路情况的摄像头，紧急情况语音提示系统和行车道上斑马线前的警示线，灯带模块2采用LED数码管，结构简单，发光效率高，生产成本低，工作性能稳定高效，寿命长，颜色鲜艳，易于观察，经济实惠，性价比高，可减少接口数目，同时LED节能、安全、环保；
传感器模块4包括XGZH6847型气体压力变送器、比较器、压力传感器和微型人体传感器，以单片机1作为核心控制器，采用XGZH6847型气体压力变送器模块，以压力传感器作为敏感元件并集成了数字调理芯片，对传感器的偏移灵敏度、温漂和非线性进行数字补偿，利用比较器比较输出信号与参考电压，采用微型SR602人体传感器实现检测行人是否踏上斑马线，具有灵敏度高，响应速度快，静态功率小的特点，以斑马线两侧的距离，确定人体感应模块所感应的最大距离，已达到感应人体是否踏进斑马线区域的目的；
语音提示模块5以单片机1作为核心控制器，采用ID170条列芯片设计的语音模块是一种高集成度高性能的芯片，可以多段录音，采样率可在4K至12K间调节操作简单、功能完备，预设语音信息，采用主控控制播放对应语音信号；
摄像分析模块6包括监控摄像机、智能网络视频DVS/DVR、系统视频监控软件平台和宽带有线网络/3G无线网络，监控摄像机用于视频拍摄，智能网络视频DVS/DVR用于视频处理，系统视频监控软件平台用于系统管理，宽带有线网络/3G无线网络用于传输，在系统前端的监控点，配置带智能视频分析功能和存储功能的视频编码设备，在前端进行警情分析和视频存储，当报警产生，实时上报警情和即时视频，对网络带宽要求相对较低，适合较大规模的视频监控系统做智能视频分析；
红绿灯模块8包括交通信号灯和数码管，应用七段数码管显示时间，以单片机1作为核心控制器，设计了交通信号灯不同方向在不同的时间倒计时内，亮不同的交通信号灯的功能。
单片机1的型号为STC89C51，STC89C51单片机是一款基于8位单片机处理芯片STC89C51RC的系统。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有在系统可编程(ISP)特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，速度更快。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/精简指令集结构，内部集成MAX810专用复位电路。单片机是典型的嵌入式微控制器，由运算器，控制器，存储器，输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机，可以实现控制多个模块，实现智能化。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，成本低。
太阳能板模块7包括太阳能板、太阳能控制器和蓄电池，太阳能板为单晶硅太阳能电池板，且太阳能板模块7架设在路边，蓄电池与分别与单片机1、灯带模块2、继电器3、传感器模块4、语音提示模块5、摄像分析模块6和红绿灯模块8的电源输入端电性连接，单晶硅太阳能电池板光电转换效率为18％左右，最高的可达到24％。
能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。
当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
红绿灯模块8包括振荡器、计时器和CD4511译码器，由555组成的振荡器产生周期为一秒的时钟信号，送给计时器，计时器做减法计数，CD4511译码器把计时器输出的842BCD码译成驱动数码管显示的七段二进制代码，使数码管显示相应的十进制数，当计时器减到零状态，RCO1输出一个低电平信号，置数译码电路输出的数据送入计时器，load在上升沿到来时，信号灯状态控制器的计数器加1，信号灯转到下一状态，计时器继续倒计时。
根据系统后台设有的计时器、人体传感器及所受行人的压力来变化，监控摄像机用来检测行人是否安全通过路口，如有突发情况，会有语音提示模块5提示，并自动联系最近的交警前来帮忙，对路人闯红灯行为进行自动监视和警告，结合语音提示，智能改变斑马线颜色等措施。
本实施例的一个具体应用为：以单片机2为控制核心，由传感器传感器模块4，灯带模块2，语音提示模块5、摄像分析模块6和红绿灯模块8，高转化率太阳能板模块7组成。当人刚走近路旁的第一格斑马线时，斑马线两边的发光地砖缓缓亮了起来，形成一条光带。一旁的车辆见到亮起的灯带，很快停了下来，等待行人通过。当行人全部通行完毕，灯带又缓缓暗了下去。不仅是晚上，只要周边光线微弱，比方说下雨天、大雾天等能见度比较低时，两旁的灯带也会及时亮起。当行人离开斑马线，地灯就会自动熄灭，智能化。
通过计算行人道人流量来控制斑马线亮灯的总时间,并且可以通过摄像实时了解路面情况。如果遇到老人幼童,就让行人正前方的绿灯停留时间久一点,给特殊行人留下充足的过马路时间；如果行人在语音系统警告下仍然闯红灯或者是车辆不礼让行人，摄像分析模块6会自动将其违规行为投送到斑马线两旁的动态驱动显示大屏幕上，并且自动传输到有关部门进行处理。
本发明的控制方式是通过单片机来自动控制，单片机的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.基于太阳能供电的智能斑马线，包括单片机(1)、灯带模块(2)、继电器(3)、传感器模块(4)、语音提示模块(5)、摄像分析模块(6)、太阳能板模块(7)和红绿灯模块(8)，其特征在于：所述继电器(3)的信号输入端和信号输出端分别与太阳能板模块(7)和单片机(1)电性连接，所述单片机(1)的信号输出端分别与灯带模块(2)、传感器模块(4)、语音提示模块(5)、摄像分析模块(6)和红绿灯模块(8)的信号输入端电性连接；
所述灯带模块(2)包括八段共阴数码管和动态驱动显示，八段所述共阴数码管分别预埋在斑马线的左右两端，且共阴数码管上均设有发光地砖，所述动态驱动显示通过支架架设在路边；
所述传感器模块(4)包括气体压力变送器、比较器、压力传感器和微型人体传感器，以所述单片机(1)作为核心控制器，采用气体压力变送器模块，以压力传感器作为敏感元件并集成了数字调理芯片，对传感器的偏移灵敏度、温漂和非线性进行数字补偿，利用比较器比较输出信号与参考电压，采用微型人体传感器实现检测行人是否踏上斑马线；
所述语音提示模块(5)以所述单片机(1)作为核心控制器，采用ID170条列芯片设计，采样率可在4K至12K间调节操作；
所述摄像分析模块(6)包括监控摄像机、智能网络视频DVS/DVR、系统视频监控软件平台和宽带有线网络/3G无线网络，所述监控摄像机用于视频拍摄，所述智能网络视频DVS/DVR用于视频处理，所述系统视频监控软件平台用于系统管理，所述宽带有线网络/3G无线网络用于传输；
所述红绿灯模块(8)包括交通信号灯和数码管，应用七段所述数码管显示时间，以所述单片机(1)作为核心控制器，设计了交通信号灯不同方向在不同的时间倒计时内，亮不同的交通信号灯的功能。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的智能斑马线，其特征在于：所述单片机(1)的型号为STC89C52RC。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的智能斑马线，其特征在于：所述太阳能板模块(7)包括太阳能板、太阳能控制器和蓄电池，所述太阳能板为单晶硅太阳能电池板，且太阳能板模块(7)架设在路边。
4.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的智能斑马线，其特征在于：所述气体压力变送器为XGZH6847型。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的智能斑马线，其特征在于：所述微型人体传感器的型号为SR602。
6.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的智能斑马线，其特征在于：所述红绿灯模块(8)包括振荡器、计时器和CD4511译码器，由555组成的振荡器产生周期为一秒的时钟信号，送给计时器，计时器做减法计数，CD4511译码器把计时器输出的842BCD码译成驱动数码管显示的七段二进制代码，使数码管显示相应的十进制数，当所述计时器减到零状态，RCO1输出一个低电平信号，置数译码电路输出的数据送入计时器，load在上升沿到来时，信号灯状态控制器的计数器加1，信号灯转到下一状态，所述计时器继续倒计时。
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