CN209495252U - 一种高速公路护栏太阳能引导显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高速公路护栏太阳能引导显示装置，高速公路引导装置的正面设有发光指示区，发光指示区采用LED作为光源，显示指示状态；立柱内部为中空结构，立柱内部设有用于给立柱式灯体内部电气元件供电的蓄电池和控制电路箱；立柱的背部设有开关门；控制电路箱内部设有开关控制电路以及单片机；光线采集装置与单片机连接，单片机通过光线采集装置获取当前环境光照度，当环境光照度低于预设阈值时，单片机通过开关控制电路控制LED光源开启。这样在一些光线较暗的白天，或者夜晚便于驾驶员能够观察到高速公路护栏太阳能引导显示装置显示的道路信息。避免影响驾驶员对指示牌信息的获取，给行驶带来了安全隐患。

Description

一种高速公路护栏太阳能引导显示装置

技术领域

本实用新型涉及公路照明技术领域，尤其涉及一种高速公路护栏太阳能引导显示装置。

背景技术

当前高速公路是比较快捷，并使用频繁的道路，也是车辆长途出行经常行驶的道路，是交通运输的主要方式。有些高速公路车流量大，高速公路行驶的车辆种类繁多，有货车，客车以及轿车等等。

目前各种车辆行驶在高速公路上，通过设置在高速公路上的交通指示牌来获取行车指示。高速公路上灯包括指示牌，告警牌，引导牌等等，方便驾驶人员了解道路情况，也便于驾驶人员了解行车线路。

目前高速公路上的指示牌，告警牌，引导牌等等具有夜光作用，便于夜晚或光线弱的时候观察。但是如果遇到一些天气，如光线较暗的白天，或者夜晚，如果仅靠车辆自身灯光去照取具有夜光作用的指示牌，告警牌，引导牌会导致显示不清，或者夜光作用不显著导致显示不清，影响驾驶员对指示牌信息的获取，进而给行驶带来了安全隐患。

虽然有些指示牌具有背景光，导致无法基于环境的变化来进行有效的调节，或者采用面板式灯具导致体积和重量过大，不利于抗风等等。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种高速公路护栏太阳能引导显示装置，包括：立柱式灯体，立柱式灯体设有立柱，立柱上端连接高速公路引导装置，立柱下端连接底座；

高速公路引导装置的正面设有发光指示区，发光指示区采用LED作为光源，显示指示状态；

高速公路引导装置的侧面设有用于采集当前环境光强度的光线采集装置；

立柱内部为中空结构，立柱内部设有用于给立柱式灯体内部电气元件供电的蓄电池和控制电路箱；立柱的背部设有开关门；

控制电路箱内部设有开关控制电路以及单片机；

光线采集装置与单片机连接，单片机通过光线采集装置获取当前环境光照度，当环境光照度低于预设阈值时，单片机通过开关控制电路控制LED光源开启。

优选地，单片机通过光线采集装置获取当前环境光照度，环境光照强度在<30lux时，LED光源打开；环境光照强度在≥30lux时，LED光源关闭；

LED光源的光照强度≥30lux。

优选地，高速公路引导装置顶部设有多晶硅太阳能发电板；

立柱内部设有光伏控制器；

多晶硅太阳能发电板通过光伏控制器给蓄电池充电。

优选地，光线采集装置包括：光敏电阻R1，电阻R2，电阻R4，电位器R3以及比较器U1；

光敏电阻R1第一端，电位器R3第一端以及比较器U1三脚分别接电源；光敏电阻R1第二端通过电阻R2接地；电位器R3第二端，比较器U1四脚分别接地；比较器U1一脚连接光敏电阻R1第二端；比较器U1二脚连接电位器R3调节脚，比较器U1五脚通过电阻R4连接单片机；

比较器U1采用 L M358N；

单片机采用89C52单片机及其外围电路。

优选地，开关控制电路包括：光电耦合器U2，三极管Q1，二极管D1以及继电器J1；

光电耦合器U2一脚与单片机连接，光电耦合器U2二脚接地，光电耦合器U2三脚接电源，光电耦合器U2四脚与三极管Q1基极连接，三极管Q1发射极接电源，三极管Q1集电极接继电器J1线圈第一端和二极管D1阴极，

继电器J1线圈第二端和二极管D1阳极分别接地；

继电器J1控制线路连接在蓄电池与LED光源之间，控制蓄电池给LED光源供电的通断。

优选地，立柱的侧部设有第一通风口；

高速公路引导装置的侧部设有第二通风口。

优选地，还包括：太阳能发电立柱；太阳能发电立柱底部设有固定座，太阳能发电立柱顶部设有太阳能安置平台，多晶硅太阳能发电板安装在太阳能安置平台上，光伏控制器设置在太阳能发电立柱内部。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型中，环境光照强度在<30lux时，LED光源打开；环境光照强度在≥30lux时，LED光源（13）关闭；LED光源（13）的光照强度≥30lux。这样在一些光线较暗的白天，或者夜晚便于驾驶员能够观察到高速公路护栏太阳能引导显示装置显示的道路信息。避免仅靠车辆自身灯光去照取具有夜光作用的指示牌，告警牌，引导牌会导致显示不清，或者夜光作用不显著导致显示不清，影响驾驶员对指示牌信息的获取，进而给行驶带来了安全隐患。

采用立柱式灯体，其外形灯带数量多，照度理想，金属外壳结实牢靠。可以避免面板式外形体积大抗风能力不强的缺点。还可以避免箭头式外形底板灯带数量少，难以达到理想的光照度，且外形不结实。

附图说明

图1为高速公路护栏太阳能引导显示装置整体示意图；

图2为高速公路护栏太阳能引导显示装置侧部示意图；

图3为高速公路护栏太阳能引导显示装置控制示意图；

图4为光线采集装置电路图；

图5为开关控制电路图；

图6为太阳能发电实施例示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种高速公路护栏太阳能引导显示装置，如图1至2所示，包括：立柱式灯体1，立柱式灯体1设有立柱2，立柱2上端连接高速公路引导装置3，立柱2下端连接底座4；

高速公路引导装置3的正面设有发光指示区6，发光指示区6采用LED作为光源，显示指示状态；

高速公路引导装置3的侧面设有用于采集当前环境光强度的光线采集装置7；

立柱2内部为中空结构，立柱2内部设有用于给立柱式灯体1内部电气元件供电的，蓄电池14和控制电路箱；立柱2的背部设有开关门；

控制电路箱内部设有开关控制电路12以及单片机11；

光线采集装置7与单片机11连接，单片机11通过光线采集装置7获取当前环境光照度，当环境光照度低于预设阈值时，单片机11通过开关控制电路12控制LED光源13开启。

本实用新型中，单片机11通过光线采集装置7获取当前环境光照度，环境光照强度在<30lux时，LED光源13打开；环境光照强度在≥30lux时，LED光源13关闭；LED光源13的光照强度≥30lux。

高速公路引导装置3顶部设有多晶硅太阳能发电板5；立柱2内部设有光伏控制器；多晶硅太阳能发电板5通过光伏控制器给蓄电池14充电。

在夜间通过变动灯组灯光的强度，在500米的距离进行观察是否能清晰辨识灯光效果，并记录下观察结果，试验记录：

结果分析：只有当灯光的照度大于等于30lux的时候，才能被远处的驾驶人员所观察到。高速公路护栏引导灯亮度大于30lux，具体细分为：

1、引导灯的光照强度始终大于30lux；

2、环境光照小于30lux时，引导灯自动打开；

3、环境光照大于30lux时，引导灯自动关闭。

这样本实用新型中，从供电、安全、经济性等方面考虑，运营单位希望所研制的护栏引导灯应满足以下技术指标：引导灯使用太阳能板直流供电方式；在光照强度≥30lux时，引导灯关闭；在光照强度<30lux时，引导灯打开；引导灯的光照强度始终≥30lux；简单、易用，便于推广，且制作成本低廉。满足上述要求，引导灯应主要包括蓄电池14，开关控制电路12和光源三部分：

本实用新型中，通过对市面的灯具种类进行对比分析，将疝气灯、LED灯、卤素灯三种类型光源作为备选光源。疝气灯具有最高的照度功效，但价格昂贵，使用寿命短，而LED价格便宜，只有疝气灯的八分之一，而且使用寿命长，且照度功效达到我们的要求，综合考虑，运营单位决定最终使用LED作为光源。

进一步，高速公路护栏太阳能引导显示装置的结构形式中，面板式外形灯带数量多，能达到理想照度，但体积大，价格高，所以不予考虑。箭头式外形底板灯带数量少，难以达到理想的光照度，且外形不结实，也不予考虑。立柱式外形灯带数量多，照度理想，金属外壳结实牢靠，价格适中，因此综合考虑，最终确定使用立柱式外形作为底板。

本实用新型中，确定了两个光线采集装置7的采光位置，分别是高速公路引导装置3的顶部和侧面：

本实用新型选择了一天中不同时间段对已选择的两个位置和光照强度进行了采样对比测试，结果如下：

从统计中可以得出结论：太阳光直射光照与侧面位置的光照强度平均值比较接近，因此最终确定光线感应装置安装在面板侧面位置，这样既可以起到获取光照强度还可以起到对高速公路引导装置3具有防水作用，防冰雹撞击等作用。还可以在顶部设置太阳能发电装置。

本实用新型中，对常用的光线采集元件有两种：光照度监测模块和光敏电阻，通过市场调研，分别从性能和使用环境两个方面对两种光线采集单元进行了对比分析：

光敏电阻的适应性高，工作特性与需求一致，可以随着光线照射度的改变而单向降低，同时，光敏电阻适用性强、性价比高、嵌入电路简便，因此选定光敏电阻做为光线采集单元。

本实用新型中，蓄电池作为重要环节，运营单位认真选取了市面上常用镍镉电池、锂电池、镍氢电池作为备选电源，对三种电池进行了转化率试验。

通过试验分析得出结果，三种电池在工作中均存在转化率下降的问题，但对比分析后发现锂电池的转化率相对较高，且转化过程中转化率降辐较小。

通过调研结果分析：三种不同的电池均存在自身损耗的问题，但锂电池的损耗更低，而且相较于其他两种电池，锂电池循环使用的周期最长，无记忆性，且自身环保耐用，所以最终决定使用锂电池作为选用蓄电池来源。

本实用新型以京台高速山东段为例，其中京台高速山东段夏季大雨和冬季雾霾天气较多，为了确定电池需要持续工作的天数，运营单位对2016年6月至2017年1月可以影响到高速道路通行的恶劣天气进行了统计，结果如下：

统计结果分析：从2016年6月至2017年1月的恶劣天气统计结果分析，连续性恶劣天气为6月13、14日，7月26、27日，7月30、31日，12月4、5日，12月18、19日，1月2、3日，但恶劣天气持续时间在三天及三天以上的情况未有发生，所以根据统计结果分析，所需要的电池续航能力应在48小时左右。根据选定的LED灯组的功率，计算了锂电池持续运行所需的容量：

10瓦*48小时=480瓦

锂电池的转化率约为70%

电池总功率=480/70%=685.7瓦

W=UIT

685.7瓦=3V*IT

IT=685.7/3≈228.5安时

通过计算分析得出要使道路引导灯运行48小时需要的锂电池总电量为228.5安时。根据电池的供电效率约为70%，计算出需要的电池的总容量为：228.5/70%=326.43，根据单节最大容量为18.65安时的容量，得出326.43/18.65=17.5≈18块。

总容量为18*18.65=335.7安时。

蓄电池14给给立柱式灯体1内部电气元件供电的电路形式，电路连接关系这里不做限定。本领域技术人员看到本申请所涉及的技术内容可以想到具体电路的连接关系。并且本实用新型主要在于高速公路护栏太阳能引导显示装置，为了解决仅靠车辆自身灯光去照取具有夜光作用的指示牌，告警牌，引导牌会导致显示不清，或者夜光作用不显著导致显示不清，影响驾驶员对指示牌信息的获取，进而给行驶带来了安全隐患的技术问题。

本实用新型中，高速公路引导装置3顶部设有多晶硅太阳能发电板5；立柱2内部设有光伏控制器；多晶硅太阳能发电板5通过光伏控制器给蓄电池14充电。

本实用新型中，如图4所示，光线采集装置7包括：光敏电阻R1，电阻R2，电阻R4，电位器R3以及比较器U1；光敏电阻R1第一端，电位器R3第一端以及比较器U1三脚分别接电源；光敏电阻R1第二端通过电阻R2接地；电位器R3第二端，比较器U1四脚分别接地；比较器U1一脚连接光敏电阻R1第二端；比较器U1二脚连接电位器R3调节脚，比较器U1五脚通过电阻R4连接单片机11；

光敏电阻R1的信号通过比较器U1 与单片机11相连。为了满足公路环境光照强度设置需要, 用户可以通过调节电位器R3来调整光敏电阻对公路环境光照强度的敏感程度。比较器U1采用 L M358N；单片机11采用89C52单片机11及其外围电路。

其中，如图5所示，开关控制电路12包括：光电耦合器U2，三极管Q1，二极管D1以及继电器J1；光电耦合器U2一脚与单片机11连接，光电耦合器U2二脚接地，光电耦合器U2三脚接电源，光电耦合器U2四脚与三极管Q1基极连接，三极管Q1发射极接电源，三极管Q1集电极接继电器J1线圈第一端和二极管D1阴极，继电器J1线圈第二端和二极管D1阳极分别接地；继电器J1控制线路连接在蓄电池14与LED光源13之间，控制蓄电池14给LED光源13供电的通断。

本实用新型中，立柱2的侧部设有第一通风口9；高速公路引导装置3的侧部设有第二通风口8。起到了对立柱2内部以及高速公路引导装置3内部通风换热的作用。

本实用新型中，如图6所示，还包括：太阳能发电立柱21；太阳能发电立柱21底部设有固定座22，太阳能发电立柱21顶部设有太阳能安置平台23，多晶硅太阳能发电板5安装在太阳能安置平台23上，光伏控制器设置在太阳能发电立柱21内部。这是起到如果立柱2体积过小无法承担太阳能光伏板的重量时，可以在另外设置一个太阳能发电立柱21进行发电，保证高速公路护栏太阳能引导显示装置正常作业。当然高速公路护栏太阳能引导显示装置也可以采用供电电网统一供电。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高速公路护栏太阳能引导显示装置，其特征在于，包括：立柱式灯体(1)，立柱式灯体(1)设有立柱(2)，立柱(2)上端连接高速公路引导装置(3)，立柱(2)下端连接底座(4)；

高速公路引导装置(3)的正面设有发光指示区(6)，发光指示区(6)采用LED作为光源，显示指示状态；

高速公路引导装置(3)的侧面设有用于采集当前环境光强度的光线采集装置(7)；

立柱(2)内部为中空结构，立柱(2)内部设有用于给立柱式灯体(1)内部电气元件供电的蓄电池(14)和控制电路箱；立柱(2)的背部设有开关门；

控制电路箱内部设有开关控制电路(12)以及单片机(11)；

光线采集装置(7)与单片机(11)连接，单片机(11)通过光线采集装置(7)获取当前环境光照度，当环境光照度低于预设阈值时，单片机(11)通过开关控制电路(12)控制LED光源(13)开启；

高速公路引导装置(3)顶部设有多晶硅太阳能发电板(5)；

立柱(2)内部设有光伏控制器；

多晶硅太阳能发电板(5)通过光伏控制器给蓄电池(14)充电；

光线采集装置(7)包括：光敏电阻R1，电阻R2，电阻R4，电位器R3以及比较器U1；

光敏电阻R1第一端，电位器R3第一端以及比较器U1三脚分别接电源；光敏电阻R1第二端通过电阻R2接地；电位器R3第二端，比较器U1四脚分别接地；比较器U1一脚连接光敏电阻R1第二端；比较器U1二脚连接电位器R3调节脚，比较器U1五脚通过电阻R4连接单片机(11)；

比较器U1采用L M358N；

单片机(11)采用89C52单片机(11)及其外围电路；

开关控制电路(12)包括：光电耦合器U2，三极管Q1，二极管D1以及继电器J1；

光电耦合器U2一脚与单片机(11)连接，光电耦合器U2二脚接地，光电耦合器U2三脚接电源，光电耦合器U2四脚与三极管Q1基极连接，三极管Q1发射极接电源，三极管Q1集电极接继电器J1线圈第一端和二极管D1阴极，

继电器J1线圈第二端和二极管D1阳极分别接地；

继电器J1控制线路连接在蓄电池(14)与LED光源(13)之间，控制蓄电池(14)给LED光源(13)供电的通断；

立柱(2)的侧部设有第一通风口(9)；

高速公路引导装置(3)的侧部设有第二通风口(8)；

还包括：太阳能发电立柱(21)；太阳能发电立柱(21)底部设有固定座(22)，太阳能发电立柱(21)顶部设有太阳能安置平台(23)，多晶硅太阳能发电板(5)安装在太阳能安置平台(23)上，光伏控制器设置在太阳能发电立柱(21)内部。

2.根据权利要求1所述的高速公路护栏太阳能引导显示装置，其特征在于，

单片机(11)通过光线采集装置(7)获取当前环境光照度，环境光照强度在<30lux时，LED光源(13)打开；环境光照强度在≥30lux时，LED光源(13)关闭；

LED光源(13)的光照强度≥30lux。