CN205557380U - 基于射频识别的自动限高升降装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于射频识别的自动限高升降装置，包括射频识别系统、单片机最小系统、步进电机驱动电路、视频监控系统和限高杆升降机构；单片机最小系统分别与射频识别系统、步进电机驱动电路、视频监控系统电性连接；步进电机驱动电路与限高杆升降机构电性连接。本实用新型能够实时对车辆高度进行探测并判断车辆的种类，自动控制限高杆升降从而允许特殊车辆通过，提高了城市道路交通控制的灵活性。

Description

基于射频识别的自动限高升降装置

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，特别涉及一种基于射频识别的自动限高升降装置。

背景技术

目前国内道路上使用的限高架，主要采用固定式和智能化远程控制高度等两种限高架。对于多数道路，大多采用固定式的限高架；这类限高架使用沿袭已久，在日益现代化的道路上，其灵活性差、在特殊情况下不能特殊处理的问题，日益突出。一旦继续安装使用此类限高架，只能通过在高度范围之内的车辆；这在一定程度上影响了安全应急特殊车辆(如消防车、救护车、救援车辆、或公交车辆等)的通行和应急反应效率，特殊车辆在执行任务时只能绕开此类限高架，抵达现场，消弱了特殊车辆在公共危机中的应急反应职能，特殊时刻常造成严重的经济损失和人员伤亡。对于智能化远程控制高度的限高架，目前只应用在国内少数的道路上；在特殊车辆需通行的情况下，尚需提前联系相关部门，然后相关部门再通过远程控制对限高装置进行升降，这相比较固定限高架虽然智能化很多，但却增加了城市道路运营的成本且通行效率；因此，这类智能化远程控制高度的限高架，无法满足城市道路在公众安全需要时，特殊车辆急速通行的要求。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的技术目的在于提供一种基于射频识别的自动限高升降装置，改善现有限高架存在的灵活性差、费用高、特殊车辆难以通行等缺陷，以提高应急特殊车辆通行的效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于射频识别的自动限高升降装置，包括射频识别系统、单片机最小系统、步进电机驱动电路、视频监控系统和限高杆升降机构；所述单片机最小系统分别与所述射频识别系统、所述步进电机驱动电路、视频监控系统电性连接；所述步进电机驱动电路与所述限高杆升降机构电性连接。

进一步地，所述射频识别系统包括第一阅读器、第二阅读器、限高电子标签和tag电子标签；所述限高电子标签设置于道路龙门架的一侧立柱上距离地面限高高度处，所述第一阅读器和所述第二阅读器设置于所述道路龙门架的另一侧立柱上；所述tag电子标签设置于特殊车辆内。

进一步地，所述限高杆升降机构包括步进电机、传动滑轮组和可升降限高杆，所述步进电机驱动电路与所述步进电机电性连接，所述步进电机与所述传动滑轮组传动连接，所述传动滑轮组与所述可升降限高杆传动连接。

进一步地，所述传动滑轮组还设有手摇装置，所述手摇装置用于手动转动所述传动滑轮组。

进一步地，所述视频监控系统包括摄像机和监视终端，所述摄像机与所述单片机最小系统电性连接，所述单片机最小系统和所述监视终端电性连接。

进一步地，所述视频监控系统还包括无线网桥，所述无线网桥用于接入无线网络。

进一步地，所述限高高度为2.5m。

进一步地，所述特殊车辆为消防车、救护车、救援车辆或者特种车辆。

本实用新型的有益效果：

本实用新型由于采用了上述结构设计，具有以下有益效果：能够实时对车辆高度进行探测并判断车辆的种类，自动控制限高杆升降从而允许特殊车辆通过，提高了城市道路交通控制的灵活性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的原理框图。

图2为本实用新型的一个较佳实施例的结构示意图。

图中，1单片机最小系统；2射频识别系统；21第一阅读器；22第二阅读器；23限高电子标签；24tag电子标签；3步进电机驱动电路；4视频监控系统；41摄像机；5电源；6辅助电路；7限高杆升降机构；71可升降限高杆；72传动滑轮组；8龙门架立柱；

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型一种基于射频识别的自动限高升降装置的一具体实施例，包括射频识别系统2、单片机最小系统1、步进电机驱动电路3、视频监控系统4和限高杆升降机构7；单片机最小系统1分别与射频识别系统2、步进电机驱动电路3、视频监控系统4电性连接，步进电机驱动电路3与限高杆升降机构7电性连接；当然，本实施例中还设有辅助电路6与单片机最小系统1电性连接，以及电源5为各系统供电及外接电源突然掉电时实现延时断电，从而完成数据采集工作。

射频识别系统包括第一阅读器21、第二阅读器22、限高电子标签23和tag电子标签24(图2未示出)；限高电子标签23设置于道路龙门架的一侧立柱8上距离地面限高高度处，第一阅读器21和第二阅读器22设置于道路龙门架的另一侧立柱8上；tag电子标签24设置于特殊车辆内，本实施例中限高高度为2.5m，即限高电子标签6设置于一侧立柱8离地面2.5m处。

限高杆升降机构7包括步进电机(图未示出)、传动滑轮组72和可升降限高杆71，步进电机驱动电路3与步进电机电性连接，步进电机与传动滑轮组72传动连接，传动滑轮组72与可升降限高杆71传动连接，传动滑轮组72还设有手摇装置(图未示出)，手摇装置可以手动转动传动滑轮组72，当遇到停电等紧急情况时，可以手摇转动传动滑轮组72带动可升降限高杆71升高，让特殊车辆通行。

视频监控系统4包括摄像机41和监视终端(图未示出)，摄像机41与单片机最小系统1电性连接，单片机最小系统1和监视终端电性连接。视频监控系统4还包括无线网桥(图未示出)，无线网桥用于接入无线网络并访问互联网。通过无线网桥，可以将IP网上的监控信息传至无线终端，也可以将无线终端的控制指令传给IP网上的视频监控系统。常用的无线网络为CDMA网络。

本实施例中的单片机最小系统1选用意法半导体公司生产的STM32F103C8T6单片机及其周围电路，包括了JTAG下载接口、SWD下载接口、TTL下载接口、主晶振、用户LCD、时钟晶振、启动模式选择、复位按钮、MINIUSB口、ASM1117-3.3V稳压、电源指示灯、用户I/O口部分。其中JTAG下载口和SWD下载口，支持JLINK，ULINK，STLINK。提供MINI USB接口，该接口可以给系统版供电，也对USB通讯功能进行了预保留。STM32的串口资源比较丰富并且功能较多。串口设置的过程如下所示：首先对串口时钟进行定义，然后GPIO时钟使能，接下来进行串口复位和GPIO端口模式设置，然后对于串口参数进行初始化，开启中断并进行中断的初始化，对串口进行使能，最后编写中断处理函数。串口状态可以通过状态寄存器USART_SR获得。

串口部分承担的功能主要是信号的发送和接收，即将写入视频模块的信号通过PL2303接口转换电路，实现信号之间的转换，当单片机判断有传入的信号，则单片机发生优先级最高的中断，使得传入的信号能够被单片机成功识别，传入的信号被单片机识别以后，将相关数据写入已经定义好的寄存器中，然后进行数据的相关运算，即使得传入的信号与输出信号之间明确换算关系。此时再一次进行判断，若单片机再一次响应中断，则将处理过的信号写入相关寄存器中，传送出去，该信号将控制驱动步进电机或者开启视频端口，进一步控制限高杆的升降或者实时视频的开启。

本实施例中的步进电机驱动电路选用的是SR2步进电机驱动器，通过驱动步进电机，使用滑轮结构控制限高杆的升降。SR2系列步进驱动器适用于两相四线步进电机，这是一种基于PID电流控制算法的步进驱动器，优点是较高的性价比。另外，电机的细分可以直接通过该驱动器进行控制。该款驱动器有着卓越的性能表现，特别是有着高速大力矩输出，低噪音等优点。SR2驱动器控制运行电流和细分是拨码开关进行选择，该驱动器可以根据16种细分方法，8种电流的不同选择，简化了软件程序的工作量。其输入信号、输出信号、控制信号都采用光电隔离，SR2步进驱动器有着过压、欠压保护，自带过流保护。

本实用新型的工作过程如下：首先第一阅读器先在某个工作信道上侦听是否有其他阅读器工作，若没有其他阅读器占用该信道，则第一阅读器发送一个指令给限高电子标签，然后发送一列无调制的载波，此时限高电子标签从电磁波中获得能量，然后限高电子标签反射这个无调制的载波，从而将限高电子标签带有的信息返回给第一阅读器，第一阅读器此时得到的信息是正常值，即车辆未超过限高。

当车辆高度超过限高值，比如车辆高度超过2.5m时，第一阅读器发送的载波受到超高车辆的阻挡而无法到达限高电子标签，因而无法接收限高电子标签反射这个载波的返回信息，此时第一阅读器识别异常的返回信号，并把该异常反馈到单片机中，单片机识别到反常信号后，开启第二阅读器，即由第二阅读器使用另一个信道发射电磁波，对超高车辆进行识别，若超高车辆为特殊车辆，则特殊车辆上配置的tag电子标签接受来自第二阅读器的电磁波的能量，然后反射来自第二阅读器的电磁波，第二阅读器接收到来自tag电子标签中的返回信息，识别特殊车辆成功，将信号反馈给单片机，此时单片机发出一列PWM波，经过SR2的步进驱动器进行功率放大后，驱动步进电机，将可升降限高杆升起一定高度，允许特殊车辆通过。

当第二阅读器不再能够接收到来自tag电子标签的返回值时，单片机发出一列相反的PWM波，通过步进电机驱动电路驱动步进电机将可升降限高杆降回原有高度。

如果超高车辆不是特殊车辆，那么该车辆上就没有配置tag电子标签，第二阅读器无法收到tag电子标签中的信息，第二阅读器将此识别为异常信号，单片机识别出第二阅读器发出的异常信息，然后开启录像机实时视频监控，同时限高杆不能被升起，超高车辆将会撞断限高杆，这一过程将会被实时录像，便于之后进行相关的追责。实时录像的视频文件被传送至监控终端监控显示，也可以录像存档。

在发生紧急情况的时候，例如停电或者需要临时进行交通管制时,由于传动滑轮组机械结构具有手摇装置,可以手动升高可升降限高杆，从而满足现场限高高度变化的要求。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，包括射频识别系统、单片机最小系统、步进电机驱动电路、视频监控系统和限高杆升降机构；所述单片机最小系统分别与所述射频识别系统、所述步进电机驱动电路、所述视频监控系统电性连接；所述步进电机驱动电路与所述限高杆升降机构电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述射频识别系统包括第一阅读器、第二阅读器、限高电子标签和tag电子标签；所述限高电子标签设置于道路龙门架的一侧立柱上距离地面限高高度处，所述第一阅读器和所述第二阅读器设置于所述道路龙门架的另一侧立柱上；所述tag电子标签设置于特殊车辆内。

3.根据权利要求2所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述限高杆升降机构包括步进电机、传动滑轮组和可升降限高杆，所述步进电机驱动电路与所述步进电机电性连接，所述步进电机与所述传动滑轮组传动连接，所述传动滑轮组与所述可升降限高杆传动连接。

4.根据权利要求3所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述传动滑轮组还设有手摇装置，所述手摇装置用于手动转动所述传动滑轮组。

5.根据权利要求2所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述视频监控系统包括摄像机和监视终端，所述摄像机与所述单片机最小系统电性连接，所述单片机最小系统和所述监视终端电性连接。

6.根据权利要求5所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述视频监控系统还包括无线网桥，所述无线网桥用于接入无线网络。

7.根据权利要求2-6任一所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述限高高度为2.5m。

8.根据权利要求2-6任一所述的基于射频识别的自动限高升降装置，其特征在于，所述特殊车辆为消防车、救护车、救援车辆或者特种车辆。