CN206428608U - 一体化道路警示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化道路警示装置，装置包括主警灯，主警灯包括24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、第一控制开关、LED照明灯组、太阳能电池和壳体，所述24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、第一控制开关设于壳体内部，所述第一MCU微处理器控制电路与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、太阳能电池、第一控制开关电连接，LED照明灯组、第一控制开关、太阳能电池依次电连接，太阳能电池与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路连接，所述LED照明灯组设于壳体的上部。

Description

一体化道路警示装置

技术领域

本实用新型属于警用装备的技术领域，具体涉及一种一体化道路警示装置。

背景技术

当今我国公路发展突飞猛进，尤其是高速公路的建设已领先于一些发达国家，纵横全国的高速公路网已经形成。随着我国汽车工业的飞速发展和人民生活水平的提高，汽车的拥有量位居世界之首，道路行驶的汽车流量相当巨大，交通安全已成为人们十分关心的问题，随着公路建设的拓展，道路的交通标志和交通标线也十分完善，这对汽车的安全行驶确实是一个很好的保障。

但是在夜间行驶或严重雨雾天气的行驶，进入转弯道路的行驶过程中，尤其是对小于120°转弯角的路段行驶时，道路上并没有设置安全警示灯或者警示装置，驾驶者能见度很差，容易造成交通意外事故，存在很大的人身安全隐患及财产损失。而传统的安装路灯虽然能起着照明作用，但雨雾天气路灯持续点亮警示作用不明显，而且针对白天、黑夜或者雨雾天气，不分时间段的长期点亮路灯造成电能浪费，不利于节能环保。

因此，需要在弯道处设置一种道路警示装置，使得当汽车即将进行弯道时，警示灯具点亮，当驶离弯道，警灯自动熄灭，这样就能使得驾驶者从平路行驶转到弯道行驶过程中提高警惕性，确保弯道路段的行驶安全。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决目前转弯车道无安全警示容易造成交通事故的问题，提供一种一体化道路警示装置，在有车辆经过时起到警示作用，车辆离开后能停止警示合理节约能源。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一体化道路警示装置，包括主警灯，主警灯包括24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、第一控制开关、LED照明灯组、太阳能电池和壳体，所述24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、第一控制开关设于壳体内部，所述第一MCU微处理器控制电路与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、太阳能电池、第一控制开关电连接，LED照明灯组、第一控制开关、太阳能电池依次电连接，太阳能电池与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路连接，所述LED照明灯组设于壳体的上部。第一控制开关接受MCU微处理器的指令，控制LED照明灯组的点亮和熄灭。灯与电池的连接是通过第一控制开关来实现的，而控制开关由MCU微处理器来控制。

进一步，所述太阳能电池包括弧形太阳能电池板，所述弧形太阳能电池板设于壳体的外侧面。

更进一步，所述太阳能电池还包括圆环状太阳能电池板，所述圆环状太阳能电池板设于LED照明灯组的上表面。

更进一步，所述圆环状太阳能电池板与第一MCU微处理器控制电路、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统连接。

进一步，所述装置还包括主动红外对射探测器，所述主动红外对射探测器包括主动红外发射器和被动红外接收器，所述主动红外发射器发射红外光束给被动红外接收器，所述被动红外接收器设于壳体内且与第一433MHz甚高频收发射频电路连接。

进一步，所述第一MCU微处理器控制电路与亮度传感器、湿度传感器连接。

进一步，所述一体化道路警示装置还包括至少一个副警灯，所述副警灯包括设于外壳内的设置为接收模式的第二433MHz甚高频收发单元射频电路(副警灯仅需接收功能)、第二MCU微处理器控制电路(也采用STM32F103C8T6型号)、第二控制开关、副LED灯组、副太阳能电池板，所述第二433MHz射频信号接收电路接收主警灯上的第一433MHz甚高频收发电路中的433MHz射频发射器发出的信号，所述第二MCU微处理器控制电路与副太阳能电池板、第二433MHz射频信号接收电路、第二控制开关电连接，副LED灯组、第二控制开关、副太阳能电池板依次电连接，副太阳能电池板与第二433MHz射频信号接收电路电连接。

更进一步，所述副警灯为若干个，且相邻的主警灯、副警灯之间距离或相邻的两个副警灯之间的距离为10-20m。

进一步，所述LED照明灯组的灯罩倾斜设置，且与水平面的夹角为45-60°。

进一步，所述第一433MHz甚高频收发单工射频电路或第二433MHz甚高频收发单工射频电路中采用S14463型射频模块。

进一步，所述第一MCU微处理器控制电路或第二MCU微处理器控制电路采用STM32F103C8T6型号。

本实用新型一体化道路警示装置的实现原理：智能技术控制的警示灯具，由一个主警灯和若干个副警灯组合而成，根据道路弯曲长度，警灯间隔10～20米，一般一个主警灯可以控制二十个或二十个以上的副警灯工作。主警灯上安装自动测距雷达系统，当移动目标汽车距离主警灯50米左右时，测速雷达接收到移动目标，输出控制信号，开启射频发射电路，本体射频发射器的传输距离可达1公里，这时副警灯上的射频接收器收到信号，开启LED指示灯，二十多个副警灯将同时被点亮，弯道路面将清晰可见。当汽车驶离弯道后，延时电路控制警灯同时熄灭，因而达到了动态警示的良好效果。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：1.本方案的一体化道路警示装置比较智能化，能根据车辆经过弯道的距离远近，自动点亮和熄灭警示灯；2.与传统路灯的单一灯光相比，该装置的主警灯与副警灯同时点亮，使得弯道路面清晰可见；当车辆远离时自动熄灭，合理节约能源。3根据天气情况，能设置不同的警示信号，对过弯道的车辆起到动态警示的良好效果提高了车辆过弯道的安全系数；4装置自身采用太阳能为主要能源进行自动供电，无需额外铺设电源电路，节约社会成本。

附图说明

图1是一体化道路警示装置的结构框图；

图2是主警灯的主视图；

图3是主警灯的左体图；

图4是主警灯的立体图。

图中：1主警灯，2副警灯，3主动红外对射探测器，4LED照明灯组，5壳体，6弧形太阳能电池板，7圆环状太阳能电池板，8灯罩。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述说明。

实施例1

一体化道路警示装置，包括主警灯1，主警灯主要由24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、LED照明灯组4、太阳能电池和壳体5组成，MCU微处理器控制电路与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、433MHz甚高频收发单工射频电路、第一控制开关、太阳能电池连接，LED照明灯组4设于壳体5的上部。LED照明灯组4、第一控制开关、太阳能电池依次连接，太阳能电池与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路连接。

太阳能电池设于壳体5的外部，具体为太阳能电池包括弧形太阳能电池板6和圆环状太阳能电池板7，弧形太阳能电池板6设置在壳体的外表面上作为主要的供电电源，圆环状太阳能电池板设置在LED照明灯组4的上表面上。圆环状太阳能电池板作为备用电源，可以与与第一MCU微处理器控制电路、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统连接。

LED照明灯组的上方设有灯罩8，灯罩8倾斜设置，且与水平面的夹角α为45-60°最佳。第一MCU微处理器控制电路与亮度传感器、湿度传感器连接，可以根据环境需要设置对应的照明亮度或者亮灯方式。壳体内还设有延时电路(或利用程序设定实现延时)，利用MCU微处理器控制延时电路，用于实现当车辆离开后一定时间内自动熄灭LED灯。

主警灯：本单元体要完成一体化控制功能，由发现移动目标至发出射频信号驱动辅警灯组的操作程序，同时要进行环境检测(环境亮度和湿度)和太阳能电池的能源供给等任务，其主体结构由六部件组成：

1)24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统：本系统工作在24GHz的K波段频率，采用CW制式(连续波)的微波收发双工状态，当微波的发射方向上出现移动目标时，物体表面反射回来到接收无线的微波信号因多普勒效应而发生频率变化，接收信号的频率变化将与机内本机振动频率进行混频，即可输出到移动物体的频率变化，这一变量经过机内采样电路，数字滤波电路和输出控制电路后，输出驱动控制信号，去触发后级射频发射器进入工作状态。

微波多普勒雷达的作用距离决定于微波发射功率和接收状态灵敏度，并与天线指向性密切相关，微波能量的收发天线指向性一般为天线矩阵前方水平方向。

30°和垂直方向80°的范围内，呈现在椭圆锥形的空间中，在这一检测区域的移动目标(如行驶中的汽车)则易被发现，本品的要求检测距离能达100～50米范围内，这样才能保证系统的正常工作。24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统采用深圳市佰誉达科技有限公司生产的24G-BML101型号。

2)第一433MHz甚高频收发单工射频电路：本品选用Silicon Labs公司生产的S14463型射频模块，工作频率为433MHz，发射功率100mW，接收状态灵敏度-126dBm，供电电压DV1.8V～3.6V。由于其发射功率大，传输距离可达1000米，接收灵敏度高，抗干扰性强，功耗也较低，能够满足本品使用要求，由于它为单工工作状态，因此在主警灯中设置有二套电路，一套设置在发射模式，另一套设置为接收模式，当多普勒雷达有控制信号输入时，它将发射射频信号，驱动主警灯内的置于接收模式的射频电路工作，点亮主警灯内的LED发光管，持续时间在射频电路内已经设定，一般可达0.5～1分钟，定时时间到时主警灯熄灭，完成了一次工作循环。

3)第一MCU微处理器控制电路：微处理器存储了系统操作过程的运用程序，促使各部分电路按操作指令有序工作，同时执行环境条件检测，亮度传感器和湿度传感器将环境数据输入MCU电路中，执行在白天和晴天的条件下系统处于休眠状态的指令，当进入夜晚或雨雾天气湿度很高的情况下，系统将执行正常应用程序，MCU还必须执行数据通讯业务，通过对总控室指令信号的接收，完成总控室传入的操作程序。

4)LED照明灯组：LED发射二极管由于具有节省电能，寿命长，而震动，响应速度快，属冷光源器件等特点，已被广泛应用于信号灯，指示灯，显示屏，景观灯等多种领域。本产品选用的LED照明灯，采用超高亮度的白光LED器件，根据环境照度要求，由多个发光管组合而成，采用太阳能电池作为清洁能源供电。

5)太阳能电池：主警灯内安装有二组太阳能电池板，在警灯圆柱体面的正南方向±60°位置，装有四个弧形太阳能电池板，它们组合成主电源单元，由于其受光面大和受光时间长，电池容量较大，主警灯所需主要电能由它来供给；另一组安装在警灯顶部，为一片圆状太阳能电池板，由于它虽然受光时间长但因面积较小，太阳能电池容量较小，作为辅助电源使用，如MCU控制器，433MHz射频收发电路的接收模式和微波多普勒雷达等的休眠状态的低功耗状态，均可由它来实现低功耗供电。

6)主体结构(即壳体)：本体主体结构为圆柱体，尺寸约200×450mm，上部为LED照明灯发光面，下部为太阳能电池板(主要指弧形)。

移动目标的探测，采用的一种方式为上述中2)微波多普勒雷达无线电收发系统。

MCU微处理器控制电路的程序设置内容：

1)检测方式设置：

照度检测：由照度传感器对环境光线进行检测，当环境低照度(如夜间)达到设置值时输出信号触发雷达(或红外)传感器进入工作状态。

湿度检测：由湿度传感器对环境湿度进行检测，无论环境照度如何，当湿度达到设置值时输出信号触发雷达(或红外)传感器进入工作状态。

动态目标检测：由微波雷达(或红外对射探测器)对来向车辆进行检测，单检测到单个或多个车辆时，输出单脉冲或连续脉冲，触发LED灯(黄或红色)进行不同方式闪烁。

2)警示方式设置：

LED灯闪烁方式

1/2亮度(或全亮度)1次(1/2占空比)/秒，2次(1/2占空比)秒；

LED灯亮度

a.夜间1/2亮度，

b.雨雾天(含夜间)：全亮度；

不同天气条件下的触发闪烁方式

a.普通天气

单车触发：黄色1次(1/2占空比)秒，

多车连续：红色1次(1/2占空比)秒；

b.雨雾天气

单车触发：黄色，2次(1/2占空比)秒，

多车连续触发：红色，2次(1/2占空比)秒。

3)工作模式

在常规道路使用时，设置自动模式，这时雷达(或红外)在夜间、雨雾天工作。

在特殊道路使用时(弯道、桥梁、陡坡)，设置为全天候模式(即24小时工作)。

4)中心控制模式

当受中心控制设置进入预警状态时，无论照度如何，按如下程序运行：

a.LED灯(黄色)按1/2亮度1次(1/2占空比)秒闪烁。

b.当有单个车辆通过雷达单次触发，LED灯(黄色)全亮2次，(1/2占空比)/秒闪烁并延时5秒后恢复正常模式。

c.当有多车辆通过雷达连续触发，LED灯(红色)全亮2次，(1/2占空比)/秒闪烁并延时5秒后恢复正常模式。

实施例2

与实施例1不同的是，一体化道路警示装置除了主警灯1外还包括若干个副警灯2，所述副警灯与主警灯通过射频信号进行关联连接，所述副警灯包括设于接收状态的第二433MHz射频信号接收电路、第二MCU微处理器控制电路、第二控制开关、副LED灯组、副太阳能电池板，第二433MHz射频信号接收电路接收主警灯上的第一433MHz甚高频收发射频电路中的433MHz射频发射器发出的信号，副LED灯组、第二控制开关、副太阳能电池板依次连接，第二MCU微处理器控制电路与第二433MHz射频信号接收电路、第二控制开关、副太阳能电池板连接，副太阳能电池板与第二433MHz射频信号接收电路电连接。副警灯的上述部件及设置关系与主警灯相同。

副警灯上的副太阳能电池板也可以为弧形太阳能电池板与圆环状太阳能电池板，其设置方式与主警灯的设置方式相同。

一个主警灯可以与10-20个副警灯配套设置。相邻的主警灯、副警灯之间距离或相邻的两个副警灯之间的距离可以设置为为10-20m。副警灯的功能是接收由主警灯上的433MHz射频发射器发出的信号，打开副LED灯组的第二控制开关，使LED灯点亮，当发射信号终断时，关闭副LED灯组，功能简单。

当多普勒雷达有控制信号输入时，主警灯中的433MHz甚高频收发单工射频电路将发射射频信号，驱动主警灯内的置于接收模式的射频电路工作，点亮主警灯内的LED发光管，同时发射的射频信号将被二十多个副警灯内的设置在接收状态的设置于接收模式的第二433MHz甚高频收发单元射频电路接收，接收信号传送给副警灯内的第二MCU微处理器控制电路(STM32F103C8T6)，使其发出指令给第二控制开关，去执行副LED灯组的工作，这时主警灯和副警灯同时发光，照亮了弯道路面，持续时间在射频电路内已经设定，一般可达0.5～1分钟，定时时间到时全部警灯同时熄灭，完成了一次工作循环。

实施例3

与实施例1或2不同的是，一体化道路警示装置还包括主动红外对射探测器3，主动红外对射探测器3包括主动红外发射器和被动红外接收器，所述主动红外发射器发射红外光束给被动红外接收器，所述被动红外接收器设于壳体5内且与第一433MHz甚高频收发射频电路连接。被动红外接收器根据使用需求设置在道路上。

本实施例中移动目标的探测，采用了另一种方式即红外对射探测法。

1)红外对射探测法：利用主动红外对射探测器来检测移动目标(运行车辆)，它有主动红外发射器和被动红外接收器组成。当红外发射器发射的脉冲调制波束被物体遮断时，红外接收器接收的红外光束被中断，形成报警信号，也即目标的检测信号，它将去控制触发主警灯中的433MHz甚高频收发射频电路工作，点亮副警灯中的副LED灯组。

主动红外发射器：采用互补型自激多谐振荡器作为驱动源，直接驱动红外发光二极管，使其发出经脉冲调制的，占空比较高的红外光束，这样的脉冲信号，提高了抗干扰能力，又降低了功耗，被动红外接收器中的光电传感器采用光电二极管，其接收灵敏度很高，同时必须认真调整接收器的遮光持续时间，一般对车辆目标应设置在50ms-80ms范围内，以确保不会产生误动作。

红外对射探测器，安装在车道的垂直轴线上，发射器部分一般安装在双向车道的中间隔离带内，接收器部分安装在路肩边缘位置，它们间的相对距离，对于双向四车道路面约8米左右，对于双向六车道路面约12米，一般红外对射探测器的工作距离可达30～100米，完全可以确保设备的正常使用(被动红外接收器单元安装在主警灯内)。

以上为本实用新型的优选实施方式，并不限定本实用新型的保护范围，对于本领域技术人员根据本实用新型的设计思路做出的变形及改进，都应当视为本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体化道路警示装置，其特征在于，所述装置包括主警灯，主警灯包括24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、第一控制开关、LED照明灯组、太阳能电池和壳体，所述24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、第一MCU微处理器控制电路、第一控制开关设于壳体内部，所述第一MCU微处理器控制电路与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、太阳能电池、第一控制开关电连接，LED照明灯组、第一控制开关、太阳能电池依次电连接，太阳能电池与24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统、第一433MHz甚高频收发单工射频电路连接，所述LED照明灯组设于壳体的上部。

2.根据权利要求1所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述太阳能电池包括弧形太阳能电池板，所述弧形太阳能电池板设于壳体外侧面上。

3.根据权利要求1所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述太阳能电池还包括圆环状太阳能电池板，所述圆环状太阳能电池板设于LED照明灯组的上表面。

4.根据权利要求3所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述圆环状太阳能电池板与第一MCU微处理器控制电路、第一433MHz甚高频收发单工射频电路、24GHz微波多普勒雷达无线电收发系统连接。

5.根据权利要求1所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述装置还包括主动红外对射探测器，所述主动红外对射探测器包括主动红外发射器和被动红外接收器，所述主动红外发射器发射红外光束给被动红外接收器，所述被动红外接收器设于壳体内且与第一433MHz甚高频收发射频电路连接。

6.根据权利要求1所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述MCU微处理器控制电路与亮度传感器、湿度传感器连接。

7.根据权利要求1所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述一体化道路警示装置还包括至少一个副警灯，所述副警灯包括设于外壳内的设置为接收模式的433MHz射频信号接收电路、第二MCU微处理器控制电路、第二控制开关、副LED灯组、副太阳能电池板，所述第二433MHz射频信号接收电路接收主警灯上的第一433MHz甚高频收发射频电路中的433MHz射频发射器发出的信号， 所述第二MCU微处理器控制电路与副太阳能电池板、第二433MHz射频信号接收电路、第二控制开关电连接，副LED灯组、第二控制开关、副太阳能电池板依次电连接, 副太阳能电池板与第二433MHz射频信号接收电路电连接。

8.根据权利要求7所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述副警灯为若干个，且相邻的主警灯、副警灯之间距离或相邻的两个副警灯之间的距离为10-20m。

9.根据权利要求1所述的一体化道路警示装置，其特征在于， LED照明灯组的上方设有灯罩，所述灯罩倾斜设置，且与水平面的夹角为45-60°。

10.根据权利要求1或7所述的一体化道路警示装置，其特征在于，所述第一MCU微处理器控制电路或第二MCU微处理器控制电路采用STM32F103C8T6型号。