CN113160579A - 一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置 - Google Patents

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何诗桐
王洪德
王衍
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Abstract

本发明公开了一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，属于一种交通检测装置，该监测装置包括：铺设在公交车专用道地面下，垂直于公交车专用道车道，用于检测车辆同轴双轮通过时的第一压电轴传感器，与第一压电轴传感器平行的第二压电轴传感器，接收第一压电轴传感器、第二压电轴传感器传送的车辆同轴双轮通过时的信号进行滤波、整流及放大处理的第一信号处理器和第二信号处理器，提供电能的储能器、控制整个装置的控制器；进行违规占用公交车专用道车辆拍摄的悬挂于公交车专用车道一侧的摄像头；进行违规车辆警示的LED显示屏，该装置减少人工成本，使用寿命长，相较于目前有的公交车专用道检测装置更佳。

Description

一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置
技术领域
本发明涉及一种交通检测装置，尤其涉及一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置。
背景技术
环保是当代的一个发展理念，而节能是我国可持续发展的一项长远发展战略，也是我国的基本国策。目前，我国的电能供应普遍紧张，现已成为制约国民经济发展的“瓶颈”。科学家们开始寻求创造能够将其他能转化为电能的设备。自供电装置应运而生。现如今，我国公路道路繁多，道路的车流量也不断增多，道路上车辆来往不断，每辆车的载荷也很大。车辆开过地面，会对地面产生很大的力(振动)。压电材料是一种受到压力作用时会在两端面间出现电压的智能材料，利用压电材料可实现机械能和电能的互相转换，从而实现自供电。
近年来，由于公交车有机动灵活，载运量大，人均道路资源占用率低等优点，我国的城市公交系统的发展十分迅猛。为了提高高峰小时断面客流量，许多城市都采用了“公交优先”战略，修建公交车专用道就是“公交优先”的主要措施。但是，由于高峰小时的车流量大，出现了许多违规占用公交车专用道的现象。因此，有必要设立公交车专用道检测装置。目前，许多违规占用公交车专用道检测装置存在以下问题：
(1)装置中使用的检测设备多为车载摄像头或者路口摄像头，需要一直开启，消耗电能又浪费内存，且增加交警后期调出核对的工作量。其中，车载装置只能抓拍到公交车前一定距离的违规占用情况，对其他不在公交车前的违规占用公交车专用道的车辆无法抓拍，存在一定的不公平现象；
(2)装置都是普通电力供电，相比于可以自供电的检测装置不够节能环保；
(3)有少部分发明采用地面路感线圈检测，但其只适用于停在车站的其他车辆检测，且一定要停在检测区域内才行，具有局限性。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，包括：
铺设在公交车专用道地面下，垂直于公交车专用道车道线，用于检测车辆同轴双轮通过时的第一压电轴传感器；
接收所述第一压电轴传感器传送的车辆同轴双轮通过时的信号，对第一压电轴传感器产生的电信号进行滤波、整流及放大处理的第一信号处理器；
铺设在公交车专用道地面下，且与所述第一压电轴传感器平行并垂直距离间隔为N米，用于检测车辆同轴双轮通过的第二压电轴传感器；
接收所述第二压电轴传感器传送的车辆同轴双轮通过时的信号，对第二压电轴传感器产生的电信号进行滤波、整流及放大处理的第二信号处理器；
接收所述第一信号处理器和所述第二信号处理器传送的处理后的电能进行储存的储能器，所述储能器将电能传送给第一信号处理器和第二信号处理器；
接收所述储能器传送的由第一信号处理器和第二信号处理器传送的检测信号，接收所述储能器提供的电能，控制整个装置的控制器；
接收所述控制器传送的控制信号、接收所述储能器提供的电能，进行违规占用公交车专用道车辆拍摄的悬挂于公交车专用车道路沿一侧的摄像头；
接收所述控制器传送的控制信号、接收所述储能器提供的电能，进行违规车辆文字警示摆放在公交车专用车道路沿一侧的LED显示屏。
进一步地，所述的第一压电轴传感器、第二压电轴传感器均采用PVDF压电轴传感器。
进一步地，所述摄像头采用红外摄像头。
本发明提供的一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，具有如下有益效果：
(1)检测违规占用公交车专用道车辆，通过对违规车辆进行警示肃清公交车专用车道，以供公交车顺利通过，保护“公交优先”战略实施；
(2)维护交通规则，提高道路交通安全系数，保证公交车能匀速行驶，提高乘客舒适度；
(3)节能环保，由压电轴传感器将车辆挤压地面产生的机械能转化为电能，是一种自供电装置；
(4)减少人工成本，使用寿命长，埋地式PVDF压电轴传感器具有较高的抗压性，其埋于路面下方，不易受到曝晒或者腐蚀。相较于目前有的公交车专用道违规占用检测的检测装置更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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申请中记载的一些实施例，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为本发明的铺设示意图；
图2为本发明的传输关系图；
图3(a)为非港湾式公交车站采用本发明的铺设位置示意图；(b)为港湾式车公交车站采用本发明的铺设位置示意图。
图中：1、公交车专用道，2、第一压电轴传感器，3、第二压电轴传感器，4、摄像头，5、LED显示屏，6、小汽车，7、面包车，8、小型货车，9、中大型货车，10、公交车，11、第一信号处理器，12、第二信号处理器，13、储能器，14、控制器。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
图1为本发明的铺设示意图；左边为公交车专用道和埋设的两条相平行的压电轴传感器，右边为各种类型其他车辆和公交车，依次为小汽车6，面包车7，小型货车8，中大型货车9，公交车10，图2为本发明的传输关系图；第一压电轴传感器2、第二压电轴传感器3、摄像头4、LED显示屏5、第一信号处理器11、第二信号处理器12、储能器13、控制器14之间的信号采用有线传输，控制器和交通管理局之间的信号通过互联网无线传输。
一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，包括：第一压电轴传感器2、第一信号处理器11、第二压电轴传感器3、第二信号处理器12、储能器13、控制器14、摄像头4和LED显示屏5；
所述第一压电轴传感器2、第二压电轴传感器3均采用PVDF压电轴传感器，其具有质量轻，机械强度高，介电强度高，电压输出高等优点。
所述第一压电轴传感器2铺设在公交车专用道1地面下，垂直于公交车专用道1，用于检测车辆同轴双轮的通过；
所述第二压电轴传感器3铺设在公交车专用道1地面下，且所述第二压电轴传感器3与所述第一压电轴传感器2平行铺设，两者的垂直间距为5.8米，用于检测车辆同轴双轮的通过；
所述第一信号处理器11接收所述第一压电轴传感器2传送的车辆同轴双轮通过时的信号，对第一压电轴传感器2产生的电信号进行滤波、整流及放大处理，形成电能，其输出端与储能器13的输入端相连接；
第一压电轴传感器2、第二压电轴传感器3、第一信号处理器11、第二信号处理器12、储能器13、控制器14和传输电线都用专门的保护罩装着，放置在路边，电线埋于地下和藏线盒内。
两条压电轴传感器铺设的距离为5.8米，该值(5.8米)为小于各种型号公交车的轴距值，但大于各类其他车辆的轴距的值。
所述第二信号处理器12接收所述第二压电轴传感器3传送的车辆同轴双轮通过时的信号，对第二压电轴传感器3产生的电信号进行滤波、整流及放大处理，形成电能，其输出端与储能器13的输入端相连接；
所述储能器13接收所述第一信号处理器11和所述第二信号处理器12传送的处理后的电能进行储存，所述储能器13将电能传送给第一信号处理器11和第二信号处理器12；
所述控制器14接收所述储能器13传送的由第一信号处理器11和第二信号处理器12传送的由所述第一压电轴传感器2和所述第二压电轴传感器3产生的检测信号，接收所述储能器13提供的电能，所述控制器14对整个装置进行控制；
所述摄像头4接收所述控制器14传送的控制信号、接收所述储能器13提供的电能，所述摄像头4悬挂于公交车专用车道路沿一侧，进行违规占用公交车专用道车辆的拍摄；
所述LED显示屏5接收所述控制器14传送的控制信号、接收所述储能器13提供的电能，摆放在公交车专用道路沿一侧，进行违规占用公交车专用道车辆的文字警示；
所述控制器14输出端与所述储能器13、所述LED显示屏5、所述摄像头4的输入端通过无线电技术相连接；所述控制器14内含MCU芯片即SCM单片微型计算机，和大容量存储器，以此来执行控制、存储照片及相关信息，所述控制器14是整个装置的大脑，对第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3传送的信号进行分析，若检测到有其他车辆违规占用公交车专用道，则所述控制器14控制摄像头4拍摄照片，LED显示屏5显示相应警示信息。
所述储能器13负责为设备供电，其电能来源于该检测装置本身，采用可重复充放电的锂离子电池，其内部共设置两组电池组，两组的位置可以调换，所述储能器13的输出端与第一信号处理器11、第二信号处理器12、所述控制器14、所述摄像头4及所述LED显示屏5的输入端相连接；通过控制器14控制其中一组电池接收第一信号处理器11和第二信号处理器12的转换的电能，另外一组用于为设备提供电能，当供电的一组电池组电能即将用尽时(剩余电量不足10％)，则控制器14控制两组位置调换，以此类推，循环进行充放电；
本发明的工作过程，第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3分别铺设在地面下，当有车辆驶过时，车辆的压力对第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3产生挤压变形，第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3产生电信号，第一信号处理器11和第一信号处理器12对电信号进行滤波、整流及放大处理之后，将电信号传入储能器13，将收集到的电能储存起来，为装置提供电能；当控制器检测到有其他车辆违规占用公交车专用道1时，摄像头4对违规车辆拍摄照片，控制器14通过识别摄像头4拍下的照片捕捉车辆影像数据，在LED显示屏5上显示违规占用公交车专用道车辆的车牌号码以及警示文字“您已违规占用公交车专用道，请尽快驶离。”
具体检测方法如下。当车辆前排双轮的通过第一压电轴传感器2时，第一压电轴传感器2将检测车辆前排双轮通过时信号传输给控制器14，所述控制器14记录下时间，在这之后，当控制器14再次接收到由第一压电轴传感器2或第二压电轴传感器3传来的信号时，此时有以下两种情况：
(1)若先接收到第一压电轴传感器2传来的信号，则说明是轮轴距短于公交车的其他车辆(的后排轮)，此时控制器14控制摄像头4拍摄违规车辆照片并传输给控制器14，控制器联网识别车辆的车牌号码，同时控制LED显示屏5显示违规占用公交车专用道车辆的车牌号码以及警示文字“您已违规占用公交车专用道，请尽快驶离。”控制器14储存相关影像、时间等数据，控制器14将违规车辆的车牌号，违规时间及所拍摄的照片发送给交管局，并当第二压电轴传感器3在10秒内也先后传输两次信号或1分钟后，结束该轮检测；
(2)若先接收到第二压电轴传感器3的信号，则说明是公交车(前轮)；不需要开启摄像头4和LED显示屏5，并当第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3分别先后再次传输一次信号后，结束该轮检测。
上述所述为一组检测装置的具体实施情况，在实际应用中，该检测装置主要安设在公交车站前后，以便于检测进入和离开车站范围的车辆类型。图3(a)为非港湾式公交车站采用本发明的铺设位置示意图；(b)为港湾式车公交车站采用本发明的铺设位置示意图，假设图中向的上方向为车辆前进方向，车辆的同轴双轮的通过顺序是先通过第一压电轴传感器2，然后再通过第二压电轴传感器3。图3(a)和(b)分别有港湾式公交车站和非港湾式公交车站的每组装置的第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3的铺设位置，公交车在进入和驶离公交车站时，都会经过本检测装置，其他车辆驶入或驶离站台也会经过本检测装置；且每隔50米安设一组该检测装置在公交车专用道路段上，以此实现公交车专用道全路段上其他车辆的检测和警示。
注：由于第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3之间距离较短，且而在车辆行驶过程中，因此不考虑在有一辆车辆压过第一压电轴传感器2之后，前方有另一辆车辆从侧方变道并压过第二压电轴传感器3的情况；当其他非公交车的车辆前排同轴双轮压过第一压电轴传感器2之后，无论是直行或是驶离公交车专用道1，其后排双轮都会首先压过第一压电轴传感器2，均属于情况(1)。
进一步地，所述第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3采用的传感器均为PVDF压电轴传感器。所述第一压电轴传感器2和第二压电轴传感器3均铺设于城市沥青路面的面层的离地约5cm-10cm处。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，其特征在于：包括：
铺设在公交车专用道地面下，垂直于公交车专用道车道线，用于检测车辆同轴双轮通过时的第一压电轴传感器；
接收所述第一压电轴传感器传送的车辆同轴双轮通过时的信号，对第一压电轴传感器产生的电信号进行滤波、整流及放大处理的第一信号处理器；
铺设在公交车专用道地面下，且与所述第一压电轴传感器平行并垂直距离间隔为N米，用于检测车辆同轴双轮通过的第二压电轴传感器；
接收所述第二压电轴传感器传送的车辆同轴双轮通过时的信号，对第二压电轴传感器产生的电信号进行滤波、整流及放大处理的第二信号处理器；
接收所述第一信号处理器和所述第二信号处理器传送的处理后的电能进行储存的储能器，所述储能器将电能传送给第一信号处理器和第二信号处理器；
接收所述储能器传送的由第一信号处理器和第二信号处理器传送的由所述第一压电轴传感器和所述第二压电轴传感器产生的检测信号，接收所述储能器提供的电能，控制整个装置的控制器；
接收所述控制器传送的控制信号、接收所述储能器提供的电能，进行违规占用公交车专用道车辆拍摄的悬挂于公交车专用车道路沿一侧的摄像头；
接收所述控制器传送的控制信号、接收所述储能器提供的电能，进行违规车辆文字警示的摆设在公交车专用车道路沿一侧的LED显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，其特征在于：所述的第一压电轴传感器、第二压电轴传感器均采用PVDF压电轴传感器。
3.根据权利要求1所述的一种自供电的公交车专用道违规占用检测装置，其特征在于：所述摄像头采用红外摄像头。
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