CN204833720U - 一种智能交通信息警示牌系统 - Google Patents

Abstract

一种智能交通信息警示牌系统，其主要技术特征是它由CPU模块连接电源及管理模块、通用无线传输模块、RS-485数据接收模块、输入信号检测模块、爆闪指示模块、警示牌简洁诱导信息显示模块构成；所述CPU模块，包括STM32F103嵌入式芯片、IO口；电源及管理模块采用太阳能供电模式，有充放电管理模块；通用无线传输模块的输出信号为TTL电平，传输至STM32F103嵌入式芯片的IO端口。本实用新型采用亮度、湿度采集与分析系统准确判断沙尘等气象条件、智能噪音分析系统，准确抓取异常碰撞声音信息，实时显示警示信息，提醒后方车辆及时减速通行，减少或防止事故及二次事故的发生。

Description

一种智能交通信息警示牌系统

技术领域

本实用新型涉及智能交通控制领域。

背景技术

中国北方（如新疆）公路上，经常发生风沙扬尘天气，需要公路两旁的警示牌，提醒驾驶员道路边界；南方多雾山区，需要及时通知驾驶员前方多雾，注意安全；高速公路由于车速较快，一旦发生事故，后方车辆躲避不及时极易引发二次事故。为了提醒沙尘、大雾以及减少二次事故发生，目前采用发布警示信息的方式及其不足之处如下：1.交通部门现在一般采用LED大屏发布警示信息，但是这种方式由于大屏造价高，需要很大电能供应，设置成本居高不下，故只适合长距离少量设置，对已经驶过大屏位置的车辆无法提示到；2.交通广播提示，该方式不能保证所有的车辆都选择了收听广播，并且正好在播报该路段信息；3.对于安装有可变速度限制牌的路段，将速度上限设置为低速模式，如原限速100km/h修改为当前限速80km/h，沙尘和雾气大时根本无法分辨道路边界，存在驶出道路的危险。对于这种模式，一个没有明显警示作用，而且需要有人工反馈后才能由指挥中心下达指令予以改变，实时性差，警示效果不显著。

已有专利如下：

1.实用新型CN204257142U一种电子警示牌涉及可移动独立警示牌，这类产品主要供驾驶员或施工时独立使用；

2.实用新型CN204097899U一种智能警示牌，采用电池作为电源的输出部件，并且在支撑上设置有传感器及红蓝爆闪灯，并且在警示面板上设置有反光膜或自发光装置，只需要将控制开关打开，即可实现在白天或夜间声光警示和播音宣传的作用。这类产品主要应用危险路段给驾驶员以警示信息；

CN204117535U一种超薄LED冷光警示牌公开了一种超薄LED冷光警示牌，安全警示设施领域。主要针对交通事故或施工时置于路面起到警示后方车辆的效果，适用于独立工作，而未考虑自适应工作模式和系统协同工作模式。

发明内容

本实用新型提供一种采用亮度、湿度采集与分析系统准确判断沙尘等气象条件、智能噪音分析系统，准确抓取异常碰撞声音信息，实时显示警示信息，提醒后方车辆及时减速通行，减少或防止事故及二次事故的发生的智能交通信息警示牌系统。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种智能交通信息警示牌系统，其主要技术特征是它由CPU模块连接电源及管理模块、通用无线传输模块、RS-485数据接收模块、输入信号检测模块、爆闪指示模块、警示牌简洁诱导信息显示模块构成；所述CPU模块，包括STM32F103嵌入式芯片、IO口；电源及管理模块采用太阳能供电模式，有充放电管理模块；通用无线传输模块的输出信号为TTL电平，传输至STM32F103嵌入式芯片的IO端口；

所述警示牌简洁诱导信息显示模块由勾勒式警示显示模块和点阵显示模块构成，勾勒式警示显示模块采用IRF9540控制是否显示；点阵显示模块采用APM4953控制倒计时及诱导信息颜色，通过74HC245作为数据总线隔离芯片，由74HC595驱动点阵显示相应的倒计时或诱导信息；

所述输入信号检测模块采用通用A/D芯片，采集输入信息。

本实用新型充分考虑到系统的可靠性、完整性，采用低功耗主控模块、低功耗Zigbee/433MHz无线通信模块，LED发光二极管采用高亮度二极管，红光和黄光采用HP管芯、白光采用日亚管芯，外框架可采用镀锌钢或铝框架结构。本产品采用太能供电，绿色能源；采用无线双向传输模式，无需挖槽放线缆，同时也支持二线制有线连接通信模式。采用亮度、湿度采集与分析系统准确判断沙尘等气象条件、智能噪音分析系统，准确抓取异常碰撞声音信息，实时显示警示信息，提醒后方车辆及时减速通行，减少或防止事故及二次事故的发生，并为交通部门提供及时反馈信息，缩短事故处理中间环节的时间。

附图说明：

图1警示牌系统拓扑结构；

图2警示牌硬件模块组成；

图3警示牌软件模块组成；

图4警示牌装置原理图；

图5警示牌装显示外观图；

图6本发明应用拓扑结构图；

图7硬件结构；

图8软件结构图。

具体实施方式：

如图1所示，本系统警示牌组、通信传输系统、指挥中心后台管理系统三部分组成。

如图2所示，警示牌控制硬件部分由电源管理模块、声音采集模块、无线通信模块和显示模块等四部分组成。考虑整个系统的完整性，我们在系统采用自动组网原理，可将事故点信息通过中继模式传输至汇聚接点，通过相应的模式向指挥中心汇报事故点位置信息。系统中的ID号从前往后编码，第一块设置为00000001，后续警示牌依次加1，直至第N块警示牌，N+1最大ID为汇聚中心。一旦块警示牌（第m块）被唤醒开始工作，该模块立即升级为主机，然后向后方的120块（m+1,……,m+120）广播启亮信息，唤醒它们显示警示信息。同时第m+118，m+119和m+120分别向其后的m+238，m+239，m+240发送m点事故信息，它们收到事故信息后，继续向后传送，当遇到加+120大于系统容量ID时，直接将消息发至汇聚中心。

如图3所示，警示牌软件控制系统由太阳能供电，电源管理模块采用高效稳定太阳能充放电控制电路为系统提供电能。输入信号采集模块，主要采集该块警示牌附近亮度信息、湿度信息或声音信息，经过A/D转换后提供给主芯片，由软件通过频率、声音强度等信息分析识别异常声音，决定是否启亮警示牌的警示信息并向后方广播事故信息。信息显示模块，平常显示系统运行状态指示两颗5mmLED二极管采用红蓝爆闪模式起醒目提示作用，一旦发生沙尘、大雾、碰撞等异常情况，经检测分许确认后，立即显示警示语信息。无线通信模块，平常处于休眠模式，一旦遇到异常情况发生，立即被主芯片唤醒，向其附近的模块发送唤醒信号，让其后方1~2KM范围的警示牌实时点亮，并向上自动组网，把事故点信息传输至汇聚中心，从而通知指挥中心事故点信息。

本系统设计采用太阳能供电，首先要考虑低功耗，故采用低功耗主芯片STM32F103。选用能进入休眠模式的低功耗无线数传模块，鉴于保证信号穿透可靠性，本系统采用sx1278433MHz无线模块和2.4GHzZigbee模块，该模块睡眠待机时超低功耗，唤醒激活后能输出大功率无线信号，每个模块ID唯一。其次，要注重系统超强抗干扰能力和系统稳定性，需选用高稳定性处理芯片，并优化控制软件。再有，LED二极管需要采用高亮度二极管，现在可选余地大，日亚、HP等LED二级管均可。

如图4所示，1为电源管理采用太阳能供电模式，设计有充放电管理模块。

2为无线接收模块，接收模块选择通用模块，其输出信号为TTL电平，传输至STM32F103嵌入式芯片的IO端口，用软件读取端口,输入缓存，得到相应数据，传输和获取是否显示警示信息。

3为RS-485数据接收模块，该模块主要用于通用RS-485串行网络数据的接收。该模块芯片采用型号为65LBC3082的工业级RS-485串行片。

4为输入信号检测模块，采用通用A/D芯片，采集输入信息。

5为爆闪指示模块，该模块可设置不同爆闪模式，支持低功耗频闪工作模式。

6为CPU模块，包括STM32F103嵌入式芯片、IO口。

7为警示牌简洁诱导信息显示模块。1）勾勒式警示显示模块，采用IRF9540控制是否显示；2）点阵显示模块，支持显示支持简洁诱导警示信息。采用APM4953控制倒计时及诱导信息颜色，设计通过74HC245作为数据总线隔离芯片，然后由74HC595驱动点阵显示相应的倒计时或诱导信息。

本系统安装调试便捷，无须专门高级的培训，普通电工即可完成相关安装和配置操作。该产品采用独立结构，系统稳定可靠。

如图5所示，警示牌结构包括主体框架、免维护电池或锂电池、太阳能电池板、控制模块、显示模块。主框架采用镀锌钢材料制作。显示模块可采用勾勒方式设计PCB板可现实3中状态，用红色或黄色LED一直显示或闪烁显示警示信息“前方沙尘”、“前方多雾”、“前方事故”等字样，表面覆盖透明材质壳体，遇到事故时起到强烈警示作用。

警示牌性能参数：

太阳能板：12W/12V（8~16W/9V）

免维护电池（锂电池）：7~14AH/12V（4AH~8AH/7.4V）

LED：高亮15度发光二级管，大于5万小时

系统平均待机电流：40mA

警示信息显示功耗：300mA

工作环境温度：-40~80℃

环境湿度：10~90%

如图6-图7所示，本实用新型应用由汇聚中心和低功耗太阳能智能交通警示显示装置2部分组成，汇聚中心可通过无线和RS-485接口，将相关信息逐级传输至相对独立警示牌显示或清除简洁诱导信息。本系统的创新之处在于：1）支持无线或有线方式自动切换进行警示牌间通信；2）支持多种输入信息模式的检测，确保系统稳定和可靠；3）本装置支持笔画式、点阵式两种显示方式；4）采用自主研发的太阳能过冲、过放电源管理模块，提供多种电源接入端口，可支持风力发电等供电设备的接入。

如图8所示，系统调度模块负责系统各模块的协同工作，合理调配系统资源，完成通信主从切换与睡眠唤醒事务，检测输入信息。电源控制模块采用自主研发的电源管理模块，支持快速启动、快速关闭，提供稳定5V电流给主控板，支持输入电压范围6~24V。通信信息处理模块通过RS485和无线数据接口，汇聚中心可直接或采用3G/4G等通信模块，传输命令和数据信息。显示控制模块1）根据需要提供笔画式或点阵式倒计时装置显示信息。2）设计有发光控制模块，根据客户需求控制倒计时器的发光亮度。系统配置模块读取DIP拨码设置信息，设置地址、通信协议等相关功能信息。

Claims (3)

1.一种智能交通信息警示牌系统，其特征在于它由CPU模块连接电源及管理模块、通用无线传输模块、RS-485数据接收模块、输入信号检测模块、爆闪指示模块、警示牌简洁诱导信息显示模块构成；所述CPU模块，包括STM32F103嵌入式芯片、IO口；电源及管理模块采用太阳能供电模式，有充放电管理模块；通用无线传输模块的输出信号为TTL电平，传输至STM32F103嵌入式芯片的IO端口。

2.如权利要求1所述的一种智能交通信息警示牌系统，其特征在于所述警示牌简洁诱导信息显示模块由勾勒式警示显示模块和点阵显示模块构成，勾勒式警示显示模块采用IRF9540控制是否显示；点阵显示模块采用APM4953控制倒计时及诱导信息颜色，通过74HC245作为数据总线隔离芯片，由74HC595驱动点阵显示相应的倒计时或诱导信息。

3.如权利要求1所述的一种智能交通信息警示牌系统，其特征在于所述输入信号检测模块采用通用A/D芯片，采集输入信息。