CN209657126U - 城市道路智能控制洒水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种城市道路智能控制洒水系统，该系统包括中控箱、n个洒水单元和用户界面；其中，n＝3～20；每个洒水单元均分别与中控箱相连，中控箱和用户界面相连；所述的洒水单元包括监控摄像头、温度传感器、灰尘浓度传感器、单片机和供水系统；所述的供水系统包括洒水电机和喷水阀门。该系统采用监控摄像头对路面进行模块化监测，实现了科学洒水，避免了水资源不必要的浪费，可根据道路上是否有行人或车辆控制水阀是否洒水，减少对行人和车辆的影响。

Description

城市道路智能控制洒水系统

技术领域

本实用新型属于智慧城市领域，具体为一种城市道路智能控制洒水系统

背景技术

现如今我们国家发展迅速，车流量增多，城市道路洒水车行驶速度慢，影响原车流行进速度，洒水车喷射的高压水流也会对人流和车辆造成困扰；并且我们国家是一个水资源十分短缺的国家，道路洒水设施还没有完善的体系，大多数由人为判断道路是否需要洒水，不能对道路表面温度和灰尘浓度进行科学的评估，从而判断是否需要洒水，这样会造成水资源的浪费。

也有利用传感系统进行控制的洒水系统，如专利“基于环境监视的智能控制马路洒水系统，专利申请号：ZL201820195003.9”中，对于路面的车辆行人信息方式是：通过在路面下面埋设压力传感器来进行采集。这样的话他会破坏原来路面结构，造成大量经济损失，不切实际。而且压力传感器对车辆行人信息采集会有很大的误差。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现在道路洒水系统的不足与缺陷，提供一种城市道路智能控制洒水系统。该系统采用监控摄像头对路面进行模块化监测，实现了科学洒水，避免了水资源不必要的浪费，可根据道路上是否有行人或车辆控制水阀是否洒水，减少对行人和车辆的影响。

本实用新型采取的技术方案为：

一种城市道路智能控制洒水系统，该系统包括中控箱、n个洒水单元和用户界面；其中，n＝3～20；每个洒水单元均分别与中控箱相连，中控箱和用户界面相连；

所述的洒水单元包括监控摄像头、温度传感器、灰尘浓度传感器、单片机和供水系统；

所述的供水系统包括洒水电机和喷水阀门；

其中，单片机与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端依次串联灰尘浓度传感器、电容器C和A/D转换器，A/D转换器还与单片机相连；单片机与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与温度传感器相连，温度传感器还与单片机相连；所述的监控摄像头一端和单片机相连，另一端和图像处理模块相连，图像处理模块还与单片机相连；单片机与光电隔离器相连，光电隔离器分别和延时继电器、动断继电器相连，延时继电器和动断继电器并联，并与延时开关相连，延时开关、动断开关、电机驱动模块依次串联，电机驱动模块分别与单片机、洒水电机相连；外部电源、中控箱分别连接单片机。

所述的中控箱具体为STM32F407单片机；

所述的用户界面为APP触屏操控界面；

本发明的实质性特点为：

本实用新型和当前技术相比，对于路面的车辆行人信息采集的方式不同：本系统是通过在灯杆顶部安装监控摄像头，不破坏原有路面，不会造成资源浪费。并且对路面的车辆和行人信息采集比较准确，不会出现车辆、行人监测不到的问题，整套装置中最关键的地方是视频采集部分，即监控摄像头，它对路面的车辆行人信息进行采集，将路面有无车辆行人的信息输出电信号给控制端，从而控制洒水开闭。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型根据马路宽度设置水阀间距，在路灯上部分安装摄像头，在路灯下部分安装温度传感器和灰尘浓度传感器，和单片机，在马路两侧路下埋设输水管道，施工难度低，并且只需布置一次便可根据路面情况自动完成洒水操作，无需人工调节，效率高，节约水资源，对原车流人流通行造成影响小。

2.喷水阀门连接输水管道，用于对街道进行洒水，起到除尘和降温作用；喷水头方向可以调节。

3.本实用新型采用智能传感控制，准确监测路面的温度和灰尘浓度信息，做到洒水准确、及时、高效；实现科学洒水，节约水资源。

4.本实用新型可依据是否有行人或车辆通过智能控制洒水进程，减少洒水过程中对行人造成困扰。

附图说明：

图1为本城市道路智能控制洒水系统安装示意图

图2为本城市道路智能控制洒水系统的中控箱控制示意图

图3为本城市道路智能控制洒水系统中某一单元的控制原理图；

图4为本城市道路智能控制洒水系统的工作电路图

图5为本城市道路智能控制洒水系统的控制程序流程图

其中，1-路灯；2-监控摄像头；3-温度传感器；4-灰尘浓度传感器；5-单片机；6-喷水阀门；7-输水管道；

具体实施方式：

本实用新型所述的城市道路智能控制洒水系统，该系统如图1所示，包括中控箱、n个洒水单元和用户界面；其中，n＝3～20；每个洒水单元分别与中控箱相连，中控箱和用户界面相连；

所述的中控箱具体为STM32F407单片机；

所述的用户界面为APP触屏操控界面，具体为智能手机；

如图1所示，所述的洒水单元包括监控摄像头(2)、温度传感器(3)、灰尘浓度传感器(4)、单片机(5)和供水系统；

所述的供水系统包括洒水电机和喷水阀门(6)，喷水阀门(6)可以安装在专门铺设的输水管道(7)，也可以和道路上的消防栓管道相结合，直接在消防栓上安装喷水阀。

一个洒水单元控制2～3个灯杆；

其中一个单元的具体布置方式：

设置在灯杆(1)，上部分的监控摄像头(2)，具体型号为OV7725摄像头；

设置在灯杆(1)下部分的灰尘浓度传感器(4)，具体型号为GP2Y1010AU灰尘浓度传感器；

设置在灯杆(1)下部分的温度传感器(3)，具体型号为DS18B20温度传感器；

设置在灯杆(1)下部分的单片机(5)，具体型号为STM32F103RC单片机；

设置在灯杆(1)附近的喷水阀门(6)，用于对路面喷水，冲洗街道；

设置在路面下面的输水水管(7)，用于输送喷水所需的水量；

如图3所示：图像处理模块、A/D转换器、光电隔离器、电机驱动模块以及单片机集成在一个盒子里面，安置在单片机(5)的位置。其中电机驱动模块具体为L298N电机驱动模块；图像处理模块具体为stm32f765vit6芯片。

在实际安装过程中，由于受到外界的磁场、电路等信号干扰以及电流电压的影响，会使本系统的稳定性下降，为此在实际安装的过程中，我们在图3的基础上加以改进，在原来的电路中加入了电阻R1(150Ω)、R2(150Ω)、电容器C(220чf)、光电隔离器、延时继电器KM1，动断继电器KM2(均从淘宝risym旗舰店购得)。见图4；

所述的洒水单元的电连接关系如图4所示，具体为：STM32F103RC单片机与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端依次串联GP2Y1010AU灰尘浓度传感器、电容器C和A/D转换器，A/D转换器还与STM32F103RC单片机相连；TM32F103RC单片机与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与DS18B20温度传感器相连，DS18B20温度传感器还与STM32F103RC单片机相连；所述的监控摄像头一端和STM32F103RC单片机相连，另一端和图像处理模块(stm32f765vit6芯片)相连，图像处理模块还与STM32F103RC单片机相连；STM32F103RC单片机与光电隔离器相连，光电隔离器分别和延时继电器KM1、动断继电器KM2相连，延时继电器KM1和动断继电器KM2并联，并与延时开关KM1相连，延时开关KM1、动断开关KM2、L298N电机驱动模块依次串联，L298N电机驱动模块分别与STM32F103RC单片机、洒水电机相连；外部电源、中控箱分别连接STM32F103RC单片机。

电源E1为5V稳压电源，用于给STM32F103RC单片机提供电能；

其中各个元件的具体作用为：

电阻R1、R2作用为：防止灰尘浓度传感器及温度传感器由于电流过大被烧毁；

电容器C作用为：防止灰尘浓度传感器由于电压不稳定而不正常工作；

光电隔离器作用为：使外部电路与内部电路实现物理隔离，提高抗干扰能力；

延时继电器KM1，动断继电器KM2作用为：控制洒水驱动模块所在支路开闭状态；

图像处理模块作用为：将摄像头采集到的视频信息转化成数字信号，传输给单片机；

A/D转换器作用为：将灰尘浓度传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，传输给单片机；

图4电路图的工作流程如下：

DS18B20温度传感器(工作区间-55℃至125℃)可以直接将温度数值传输给STM32F103RC单片机，GP2Y1010AU灰尘浓度传感器采集到的为模拟电压，再通过A/D转换器将模拟电压转化成灰尘浓度(工作区间10μg/m³至699μg/m³)，再传输给STM32F103RC单片机，监控摄像头采集到的是视频信息，然后通过图像处理将视频信息转化成数字信号，再传输给STM32F103RC单片机，STM32F103RC单片机根据传输过来的信息进行判断，若达到预设临界值，需要洒水，连接KM1延时继电器的引脚通电，洒水电机工作，洒水过程中监测到有行人车辆，连接KM2动断继电器的引脚通电，KM2开关断开，洒水电机停止工作，若不需要洒水,KM1、KM2引脚均不通电。洒水电机不工作。

从上面的实施方式可以看出，本实用新型利用监控摄像头对路面进行实时监控，在需要洒水的情况下，当监控视频中出现车辆和人群时，控制喷水阀门关闭，反之控制阀门开启；确保了喷淋的及时性准确性且不会对行人车辆出行造成影响，具备了科学喷淋的优点：

全自动喷淋：本系统利用传感器和监控摄像头对路面进行实时监控，并控制喷淋装置的启动和关闭，实现全自动喷淋；

智能控制：根据道路温湿度及车辆行人情况，智能判断进行喷淋。确保了喷淋的及时性准确性且不会对行人车辆出行造成影响

适用性强：本系统受地形限制影响小，能将管道铺设到洒水车无法到达的地方；

所述的温度传感器采用DS18B20数字温度传感器，通过晶振振荡频率变化来反映温度变化。该温度传感器目前已经应用在广泛应用于日常生活中，例如：用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域，为公知技术。

灰尘浓度传感器采用GP2Y1010AU传感器，是由日本夏普公司开发的一款光学灰尘浓度检测传感器，通过光敏原理对路面上的灰尘浓度进行采集，为公知技术。

摄像头识别方法采用的是帧间差分法；可以采用(伏思华，张小虎.基于序列图像的运动目标实时检测方法，光学技术.2004,20(2):215-222)。

本实用新型未尽事宜为公知技术。

Claims (2)

1.一种城市道路智能控制洒水系统，其特征为该系统包括中控箱、n个洒水单元和用户界面；其中，n=3~20；每个洒水单元均分别与中控箱相连，中控箱和用户界面相连；

所述的洒水单元包括监控摄像头、温度传感器、灰尘浓度传感器、单片机和供水系统；

所述的供水系统包括洒水电机和喷水阀门；

其中，单片机与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端依次串联灰尘浓度传感器、电容器C和A/D转换器，A/D转换器还与单片机相连；单片机与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与温度传感器相连，温度传感器还与单片机相连；所述的监控摄像头一端和单片机相连，另一端和图像处理模块相连，图像处理模块还与单片机相连；单片机与光电隔离器相连，光电隔离器分别和延时继电器、动断继电器相连，延时继电器和动断继电器并联，并与延时开关相连，延时开关、动断开关、电机驱动模块依次串联，电机驱动模块分别与单片机、供水系统相连；外部电源、中控箱分别连接单片机。

2.如权利要求1所述的城市道路智能控制洒水系统，其特征为所述的中控箱具体为STM32F407单片机；所述的用户界面为APP触屏操控界面。