CN206090360U - 一种智能交通安全警示柱控制系统 - Google Patents

Abstract

一种智能交通安全警示柱控制系统，它由型号为STC15F204EA主控芯片构成的CPU模块分别连接电源及管理模块、报警输出模块、输入信号检测模块和无线接收模块构成。本装置设计有通信模块，支持无线、有限的串行接入方式使系统可扩展性更强；能与交通信号机无缝连接，回传系统检测和统计数据。本实用新型可适应于城区路段或交叉路口温馨提醒和闯进行警示；危险地段警示、军事禁区告警信息警示。

Description

一种智能交通安全警示柱控制系统

技术领域

本实用新型属于智能交通控制领域。

背景技术

随着城市化进程的速度不断加大，城市人口与车辆急剧增加，道路路段和道路交叉口的车流量和人流量经常超出区域承受范围，从而导致路口抢道通行的情况。人流任意横穿马路，车辆不让行人。于是路口或路段机动车与非经动车，机动车与行人，非机动车与行人的交通事故。基于这个情况，我国各大厂商开发出了未礼让行人抓拍系统，行人警示桩装置，用来约束行人或机动车驾驶员的行为。根据缓堵保畅工作要求，针对人流、车流密集的过往车辆分流的必经路段，车流量剧增，人流密集，为降低人为闯红灯造成交通事故致使路段拥堵和提高群众的安全意识，倡导文明出行而安装的智能“交通安全语音提示桩”。目前这类警示桩所采用的检测手段和警示方式比较单一，检测基本采用红外检测，输出主要常采用语音警示音模式。现有的安全警示柱装置存在设计中的疏漏，不足之处如下：1. 检测手段和方式贫乏，只有红外检测模式，行人可以绕行而避开检测，如增加隔离栏杆，则费时费力还得增加成本；2. 输出警示信息单一，一般采用警示音，另外可能会加上LED光闪烁灯光报警；3. 没有行人闯禁行统计和流量统计功能，无法给管理部门提供及时有效的行人和非机动车交通违章情况、流量情况等信息；4. 没有闯进行抓拍功能，无法提供有效闯禁行证据；5. 没有考虑数据传输和远程管理功能，对于物联网时代的产品是个不小失误。由于以上不足的存在使得既有装置功能单一，故障检测繁琐，维护实时性差，提示信息的警示效果不显著。

已有专利如下：

1.发明专利CN105575026A 一种智能警示牌控制系统及控制方法本发明公开了一种智能警示牌控制系统及控制方法，包括中央处理器、红外检测模块、语音警示播报模块和太阳能电池模块，所述中央处理器接收到所述红外检测模块检测到的入侵目标标志信号后，控制所述语音警示播报模块进行语音警示播报。本发明实现了警示牌的智能化以及远程语音来提示入侵。该产品作为一警示指示牌具有红外检测和播报功能是现有安全警示桩的原型，但是其功能单一、使用效果不佳。

2.实用新型CN204204193U 交通安全语音提示桩本实用新型公开了一种配合交通信号灯的人行道定向语音警示装置，包括红绿灯、红绿灯支撑杆，所述红绿灯设置于所述红绿灯支撑杆上，还包括第一定向语音传输装置、第二定向语音传输装置、人体红外线传感探测器、红绿灯控制装置和红绿灯检测装置。该实用新型采用与现有信号灯结合的方式有一定创新性，但是其检测方式依然没有功能上的改进非常有限。

实用新型CN204189302U 智能红外语音提示系统本实用新型涉及一种智能红外语音提示系统，本系统由对称设置的红外语音提示桩以及设置于所述红外语音提示桩一端的信息采集装置组成，所述红外语音提示桩包括桩体、设置于桩体上的反光警示条、设置于所述桩体下端固定底盘以及设置于所述桩体的侧表面上的红外探头和语音报警装置。本实用新型通过红外探头检测人员信息，通过声光报警的方式对通过的人群进行警示。该实用新型也是基于红外检测模式，语音播报警示音的方式，只是增加使用范畴，功能上没有完善。

发明内容

本实用新型提供一种设计有通信模块，支持无线、有限的串行接入方式使系统可扩展性更强；能与交通信号机无缝连接，回传系统检测和统计数据，可适应于城区路段或交叉路口温馨提醒和闯进行警示和危险地段警示、军事禁区告警信息警示的智能交通安全警示柱装置。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种智能交通安全警示柱控制系统，其主要技术特征是它由型号为STC15F204EA主控芯片构成的CPU模块分别连接电源及管理模块、报警输出模块、输入信号检测模块和无线接收模块构成；

所述电源管理采用太阳能供电模式，设计有充放电管理模块，支持自动总电源切断控制电路；

所述报警输出模块由ME2215 LED恒流源驱动模块、ISD1730PY语音模块、IRF9540控制勾勒式警示显示模块和EL817光耦构成，它通过主控芯片的IO端口控制ME2215 LED恒流源驱动模块输出LED警示闪光，支持爆闪模式；由ISD1730PY语音模块输出警示音；IRF9540控制勾勒式警示显示模块显示警示信息；由2颗EL817输出开关量和TTL电平信号；

所述输入信号检测模块由LM358云采集芯片、HM1500湿度检测模块、串行接口65HVD3082和辅助输入构成，它使用主控芯片的A/D端口，采集由LM358传入的噪音信息、HM1500湿度检测模块输入的湿度信息；通过1个串行接口65HVD3082获取视频检测信息；同时还可通过IO接收来自辅助检测设备检测信息；

所述无线接收模块包括无线传输模块与RS-485数据接收模块。

本实用新型为解决现有产品存在的功能上和使用便捷性方面的不足，改进检测输入部分检测方法和手段，可提供流量统计、违章抓拍和违章统计功能，加强检测模块的完善性、稳定性和可靠性；添加多功能输出模块，支持输出警示标语、警示语音和LED光学报警；启用环境噪音检测模块，使警示语音的音量随外界噪音的大小而自适应；电源管理部分增加太阳能充放电控制电路，使系统支持太阳能供电模式而无需额外追加设备，采用湿度检测模块能让系统在内涝情况下，自动切断电源以保护本装置；本装置设计有通信模块，支持无线、有限的串行接入方式使系统可扩展性更强；能与交通信号机无缝连接，回传系统检测和统计数据。本实用新型可适应于城区路段或交叉路口温馨提醒和闯进行警示；危险地段警示、军事禁区告警信息警示。

附图说明：

图1 警示柱装置系统拓扑结构；

图2 警示柱硬件模块组成；

图3 警示柱软件模块组成；

图4警示柱装置原理图；

图5警示柱装置显示外观图；

图6 本实用新型应用拓扑结构图；

图7 硬件结构；

图8软件结构图。

具体实施方式：

如图1所示，本系统警示柱组、本地通信传输系统、信号控制系统、远端通信系统和指挥中心后台管理系统五部分组成。警示柱组一般成对使用，根据本实用新型设计思路也可单独使用。成对使用时分为主警示柱和从警示柱，主警示柱设计有控制电路主控部分，从警示柱包含辅助检测设备配套设施。

如图2所示，智能交通安全警示柱控制硬件部分由输入检测模组、报警输出模组、电源模块和通信模块四部分组成。

输入检测模组包括视频检测模块、湿度监测模块、噪音检测模块和辅助检测模块。视频检测模块用于红灯信号时检测行人或非机动车闯禁行情况，绿灯信号是统计其流量，同时检测环境亮度并输出亮度参数；湿度监测模块设置在接近控制板10mm位置下方，一旦检测到湿度大于95%立即通知切断装置总电源；噪音检测模块侦测警示柱附近的噪音分贝数，根据噪音声强大小自动调节音量；辅助检测模块支持红外检测信号或超声波检测信号的输入。

报警输出模组包括声光报警输出、警示标语输出、报警开关量和TTL电平输出。声光报警部分包括声音驱动模块及4欧姆10W扬声器，光学警示LED发光二极管采用高亮二极管；警示标语支持两种模式LED显示模块和勾勒显示模式，红灯信号时显示“禁止通行”，绿灯信号时显示“安全通行”；扩展输出模块输出TTL电平或开关量报警触发信号。

电源模块除完成通用电源管理功能外，还支持太阳能充放电管理，湿度增加并超限时自动切断电源功能。

通信模块支持本地有限和无线通信功能。有限模式支持RS485通信模式或电力载波模式；无线模式支持Wi-Fi和433Mhz无线通信方式，与指挥中心通过交通信号控制机，经由交通信号控制网络进行传输节约通信成本。

如图3所示，智能交通安全警示柱软件控制系统由数据采集与检测分析、报警输出、数据传输与发布模块、电源管理软件控制模块和系统调度模块5个软件模块组成。

输入信号采集软件处理模块包括视频检测软件模块、湿度检测软件模块、噪音检测软件模块和辅助检测处理模块。视频检测软件完成对经过监控区域的行人或非机动车的检测，红灯信号时，统计违法数量并记录违法照片、时间，绿灯时统计流量；同时检测环境亮度供电源管理模块作是否降功率工作的依据。湿度检测模块检测装置周围环境湿度，如果湿度超限，立即切断装置总电源，以保护本装置控制电路。噪音检测模块是检测环境噪音分贝数以实时调整装置警示音量的大小，避免扰民。辅助检测模块支持接收红外或超声波检测设备传输的数据，作为检测输入模块功能的补充和完善。

电源管理软件控制模块通过高性能单片机对充放电控制元件进行实时控制，可提供高效稳定太阳能供电系统功能。该模块接收检测模块提供的湿度数据，一旦湿度数据超限立即切断装置电源以保护控制电路。该模块也接收来自视频检测部分的亮度数据，自动在夜间降功率工作已节约电能。

报警输出模块包括语音合成模块、LED光学报警模块、警示信息（警示标语）显示模块和扩展输出模块。语音合成模块可播放录制语音的同时插入合成盲人钟声音，根据环境噪音分贝数自动调节语音播放音量。LED光学报警模块采用红色LED指示灯闪烁以警示行人或非机动车当前不能通行；绿色指示灯常亮告知行人或非机动车可以安全通行。警示标语与警示模块同步显示起到更加明确的提示作用。扩展输出模块可以控制TTL电平和开关量控制信号输出。

数据发布与网络传输模块该模块可发布闯红灯的行人或非机动车照片及相关数据至路口显示屏，同时将数据传输至交警指挥中心保存。

本系统设计支持太阳能供电，因此考虑系统低功耗。系统主控芯片采用低功耗主芯片STC15F204EA，该芯片支持宽电压、A/D采样、无需外部晶振；检测用高清摄像机采用DS-2CS14-IR2摄像机作为视频检测设备，定制检测软件完成装置所需功能；噪音检测通过麦克风输入经过低功耗双运算放大电路LM358，送至主芯片A/D采样IO口，检测噪音强度；适度检测器采用HM1500，将其输入端子接入主控芯片的另一A/D采样IO口检测装置环境湿度；LED二极管采用高亮度二极管；警示标语采用勾勒方式显示警示信息；无线通信模块采用ESP8266EX模块完成本地数据通信。

如图4所示，如图4中所示，

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，支持自动总电源切断控制电路。

2为报警输出模块，该模块通过主控芯片6的IO端口控制ME2215 LED恒流源驱动模块输出LED警示闪光，支持爆闪模式；由ISD1730PY语音模块输出警示音；IRF9540控制勾勒式警示显示模块显示警示信息；由2颗EL817输出开关量和TTL电平信号。

3为输入信号检测模块，使用主控芯片6的A/D端口，采集由LM358传入的噪音信息、HM1500湿度检测模块输入的湿度信息；通过1个串行接口接口65HVD3082获取视频检测信息；同时还可通过IO接收来自辅助检测设备检测信息。

4为无线接收模块，接收模块选择ESP8266EX或稳定的通用模块均可，无线模块与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65HVD3082的工业级RS-485串行片。

5为CPU模块，包括STC15F204EA主控芯片、IO口。

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，单杆或成对安装，系统稳定可靠。

如图5所示，警示柱结构包括主控警示柱、副警示柱、太阳能板、控制模块、检测模块、显示模块、警示音模块。

警示柱采用镀锌钢或铝材制作。警示柱形状采用方柱状或椭圆柱状设计，摄像机采用球形或枪型摄像机，显示模块可采用勾勒方式设计PCB板可现实2种状态，用红色LED显示“禁止通行”字样，绿色LED显示“安全通行”表面覆盖透明材质壳体，根据交通信号灯指示信号显示相应内容。

如图6所示，本实用新型应用由指挥中心、路口交通通信控制机和智能交通警示柱装置3部分组成，指挥中心可通过3G/4G无线网络或专用网络与信号机进行通信，信号机管理路口1~N个警示柱组。本系统的创新之处在于：1）支持视频检测行人或非机动车闯红灯或禁行区域；2）支持环境噪音检测自动调节警示音量，同时具有警示标语控制输出；3）支持太阳能充放电控制，湿度超限自动保护功能；4）支持流量统计及违法统计，并实时汇报至指挥中心；5）支持Wi-Fi无线数据连接通信方式。

如图7、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，完成检测魔魁与各功能模块之间的数据共享。

检测信息采集分析模块，视频检测行人和非机动车信息；噪音检测分析；湿度监测分析。

流量统计模块，完成行人和非机动车信息统计，区分违法数据统计和正常流量统计，并提供根据时段的基础分析数据。

电源管控模块，采用自主研发的电源管理模块，支持湿度超限自动快速关闭总电源，电源支持快速启动。

通信信息处理模块，通过Wi-Fi无线数据接口接入信号控制系统网络，信号机与指挥中心可直接通过光纤专网或3G/4G等通信模块连接，传输命令和数据信息。

警示输出控制模块，可输出多种警示信息，其包括语音、LED爆闪、警示标语等等。

系统配置模块，读取DIP拨码设置信息，设置地址、音量阈值、湿度阈值参数信息。

Claims (5)

1.一种智能交通安全警示柱控制系统，其特征在于它由型号为STC15F204EA主控芯片构成的CPU模块分别连接电源及管理模块、报警输出模块、输入信号检测模块和无线接收模块构成。

2.如权利要求1所述的一种智能交通安全警示柱控制系统，其特征在于电源管理采用太阳能供电模式，设计有充放电管理模块，支持自动总电源切断控制电路。

3.如权利要求1所述的一种智能交通安全警示柱控制系统，其特征在于报警输出模块由ME2215 LED恒流源驱动模块、ISD1730PY语音模块、IRF9540控制勾勒式警示显示模块和EL817光耦构成，它通过主控芯片的IO端口控制ME2215 LED恒流源驱动模块输出LED警示闪光，支持爆闪模式；由ISD1730PY语音模块输出警示音；IRF9540控制勾勒式警示显示模块显示警示信息；由2颗EL817输出开关量和TTL电平信号。

4.如权利要求1所述的一种智能交通安全警示柱控制系统，其特征在于所述输入信号检测模块由LM358云采集芯片、HM1500湿度检测模块、串行接口65HVD3082和辅助输入构成，它使用主控芯片的A/D端口，采集由LM358传入的噪音信息、HM1500湿度检测模块输入的湿度信息；通过1个串行接口65HVD3082获取视频检测信息；同时还可通过IO接收来自辅助检测设备检测信息。

5.如权利要求1所述的一种智能交通安全警示柱控制系统，其特征在于所述无线接收模块包括无线传输模块与RS-485数据接收模块。