CN212038182U - 一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖 - Google Patents

Abstract

本实用涉及智慧交通技术领域，具体涉及一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖；包括中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分；所述中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分设置在所述导盲杖内，所述数据采集部分采集并识别用户和实景数据，并将采集的数据发送至中央处理系统，所述中央处理系统同时接收定位部分发送的定位信息，并将数据分析处理后利用无线传输部分与智能升降柱实现交互，控制升降柱的升降；本实用在盲人通过人行横道时可以控制升降柱实现自动升降，方便盲人安全穿过人行横道，具有好的市场应用前景。

Description

一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖

技术领域

本实用新型涉及智慧交通技术领域，具体涉及一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖。

背景技术

为了防止车辆随意掉头影响交通以及防止交通事故的发生，我国在很多人行横道的安全岛以及人行横道中央设置了人行横道柱。人行横道柱有效的避免了此类事件的发生。对于正常行人来说人行横道柱并不会对行走造成阻碍，但是对于残疾人尤其是看不见任何东西的盲人和需要借助轮椅出行的残疾人来说便是一种阻碍。盲人在看不见人行横道柱很大可能就会被人行横道柱撞到，若其本身还具有其他疾病则会造成无法挽回的结果，严重时可危及生命；因此实用新型一种可以控制智能升降柱升降的导盲杖就显得尤为重要，既体现了道路的宽容性，也体现了道路对残疾人士的关怀。

Zigbee技术：Zigbee即无线通信技术(Zig嗡嗡，Bee蜜蜂)Zigbee 是一种低速短距离传输的无线网络协议。它的优点为：短距离传输、低功耗、低成本、低复杂度，具备无线物理层所规定的全部优点。底层采用IEEE802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层，非常适合自动控制和远程控制领域。

磁耦合共振技术：利用两个相同谐振频率的线圈之间的共振耦合使能量从源传递到具有收发天线的负载，从而实现无连接式的无线充电。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖，可以与人行横道安全岛的升降柱进行无触碰式交互，在盲人通过人行横道时可以控制升降柱实现自动升降，方便盲人安全穿过人行横道。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖，包括导盲杖，还包括中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分；所述中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分设置在所述导盲杖内，所述数据采集部分采集并识别用户和实景数据，并将采集的数据发送至中央处理系统，所述中央处理系统同时接收定位部分发送的定位信息，并将数据分析处理后利用无线传输部分与智能升降柱实现交互，控制升降柱的升降。

更进一步的，所述中央处理系统集成存储单元、中央处理单元、语音提示单元、电池单元、事故自动报警单元和无线充电模块，用作数据处理分析和控制信号发送；

所述数据采集部分包括语音识别单元、微型摄像头、指纹识别模块和压力感应装置，采集实景数据、语音数据、指纹数据和压力数据；

所述无线传输部分集成ZigBee芯片、SIM卡读取模块和网络信号接入单元，用于和智能升降柱交互；

所述定位部分为GPS定位模块，用来实时更新导盲杖使用者的位置信息。

更进一步的，所述指纹识别模块和压力感应装置用来控制Zigbee 芯片的启用，在指纹识别成功并达到预设的压力值时，中央处理系统控制所述Zigbee芯片启动与智能升降柱交互。

更进一步的，所述SIM卡读取模块和网络接入单元用来读取盲杖中安装的SIM卡用来接入运营商网络，实现与移动端的交互。

更进一步的，所述存储单元存储临时文件和盲人的身份信息，所述语音识别单元用来识别导盲人的语音指令；所述语音提示单元用来为盲人指路，所述事故自动报警单元在监测到盲人受到损伤自动向交警部门报警并且传递现场信息。

更进一步的，所述ZigBee芯片集成传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块；所述传感器模块监测区域内相关设备数据的采集以及对所采数据进行A/D转换；

所述处理器模对整个传感器节点的动作进行控制、对采集来的数据和接收到的数据进行存储和处理；

所述无线通信模块收发相关的数据以及与其他节点交换控制信息，实现对同一网络中其他传感器节点的无线通信。

更进一步的，所述语音识别单元接收语音的模拟信号输入之后，将其转化为数字信号，然后基于语音顿的方法开始获取语音特征值，形成待匹配的语音模式，并将待匹配的语音数字信号开始与系统中训练好的语音模板进行匹配，匹配结束之后，系统会将最接近的匹配结果反馈给中央处理单元。

更进一步的，所述指纹感应装置通过指纹读取设备读取人体指纹图像，进行原始图像输入、预处理、指纹特征提取、指纹识别最后将识别结果输出。

更进一步的，所述指纹识别的匹配过程包括通过构造特征点的局部特征向量来进行匹配的初匹配，以初匹配的结果为基础进行特征点集的坐标校准，对校准后的点集进行匹配的二次匹配和最后对匹配的结果进行判决的三次匹配。

更进一步的，所述微型摄像头包括摄像头、主控MCU芯片、存储模块、电机、色彩滤光片和通信模块；需要识别时，MCU发出信号，选择滤光片并拍照，拍照后，所述主控MCU芯片进行识别，并将识别出的读数通过通信模块发送给中央处理系统，所述色彩滤光片覆盖在摄像头的LED上，LED发射的光线经滤光片照射到计量显示区域，由于滤光片的作用，色彩发生了改变，而作为识别的比对的数据，存储在所述存储模块中。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中央处理单元进行信息处理和综合，语音提示单元进行语音提示指引盲人在合适的适合走在正确的道路上，电池单元为导盲杖的正常使用供给电量，无线接收器用来接受电能进行无线充电，避免导盲杖因为没电而停止工作，无法继续为盲人引路的情况出现，并在盲人通过人行横道时可以控制升降柱实现自动升降，方便盲人安全穿过人行横道。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例导盲杖结构示意图；

图2是本实用新型实施例智能升降柱结构示意图；

图3是本实用新型ZigBee芯片原理示意图；

图4是本实用新型语音识别单元原理示意图；

图中的标号分别代表：

1、微型摄像头；2、指纹识别模块；3、压力感应装置；4、ZigBee 芯片；5、GPS定位模块；6、SIM卡读取模块；7、电池单元；8、升降柱；9、ZigBee节点；10、ZigBee模块；11、无线通讯模块；12、信号处理装置；13、自动升降装置；14、蓄电装置；15、振动能感应转化装置；16、保护材料；17、太阳能光伏板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例公开如图1所示的一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖，包括导盲杖，还包括中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分；所述中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分设置在所述导盲杖内，所述数据采集部分采集并识别用户和实景数据，并将采集的数据发送至中央处理系统，所述中央处理系统同时接收定位部分发送的定位信息，并将数据分析处理后利用无线传输部分与智能升降柱实现交互，控制升降柱的升降。

中央处理系统集成存储单元、中央处理单元、语音提示单元、电池单元、事故自动报警单元和无线充电模块，用作数据处理分析和控制信号发送；

所述数据采集部分包括语音识别单元、微型摄像头、指纹识别模块和压力感应装置，采集实景数据、语音数据、指纹数据和压力数据；

所述无线传输部分集成ZigBee芯片、SIM卡读取模块和网络信号接入单元，用于和智能升降柱交互；

所述定位部分为GPS定位模块，用来实时更新导盲杖使用者的位置信息。

指纹识别模块和压力感应装置用来控制Zigbee芯片的启用，在指纹识别成功并达到预设的压力值时，中央处理系统控制所述Zigbee芯片启动与智能升降柱交互。

SIM卡读取模块和网络接入单元用来读取当盲杖中安装的SIM卡用来接入运营商网络，实现与移动端的交互。

存储单元存储临时文件和盲人的身份信息，所述语音识别单元用来识别导盲人的语音指令；所述语音提示单元用来为盲人指路，所述事故自动报警单元在监测到盲人受到损伤自动向交警部门报警并且传递现场信息。

如图3所示，ZigBee芯片集成传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块；

所述传感器模块监测区域内相关设备数据的采集以及对所采数据进行A/D转换；

所述处理器模对整个传感器节点的动作进行控制、对采集来的数据和接收到的数据进行存储和处理；

所述无线通信模块收发相关的数据以及与其他节点交换控制信息，实现对同一网络中其他传感器节点的无线通信。

如图4所示，语音识别单元接收语音的模拟信号输入之后，将其转化为数字信号，然后基于语音顿的方法开始获取语音特征值，形成待匹配的语音模式，并将待匹配的语音数字信号与系统中训练好的语音模板进行匹配，匹配结束之后，系统会将最接近的匹配结果反馈给中央处理单元。

指纹感应装置通过指纹读取设备读取人体指纹图像，进行原始图像输入、预处理、指纹特征提取、指纹识别最后将识别结果输出。

指纹识别的匹配过程包括通过构造特征点的局部特征向量来进行匹配的初匹配，以初匹配的结果为基础进行特征点集的坐标校准，对校准后的点集进行匹配的二次匹配和最后对匹配的结果进行判决的三次匹配。

微型摄像头包括摄像头、主控MCU芯片、存储模块、步进电机、色彩滤光片和通信模块；需要识别时，MCU发出信号，选择滤光片并拍照，拍照后，所述主控MCU芯片进行识别，并将识别出的读数通过通信模块发送给中央处理系统，所述色彩滤光片覆盖在摄像头的LED上， LED发射的光线经滤光片照射到计量显示区域，由于滤光片的作用，色彩发生了改变，而作为识别的比对的数据，存储在所述存储模块中。

实施例2

本实施例中公开如图2所示的一种具有可以控制人行横道安全岛升降柱功能的导盲杖，其主要由GPS芯片和微型摄像头来定位路况和监控路况信息并且微型摄像头可以获取交叉口信号灯的颜色，在微信摄像头获取到信号灯的颜色后语音提示单元进行一系列的语音提示，在收到开启控制升降柱升降功能时，由ZigBee芯片与升降柱的ZigBee 协议进行关联控制升降柱的升降。中央处理单元进行信息处理和综合，语音提示单元进行语音提示指引盲人在合适的适合走在正确的道路上，电池单元为导盲杖的正常使用供给电量，无线接收器用来接受电能进行无线充电，避免导盲杖因为没电而停止工作，无法继续为盲人引路的情况出现。

在智能升降柱周围半径5m范围内布设ZigBee网络节点建立 ZigBee网络，用来跟导盲杖进行交互，并且根据Zigbee交互的信息来定位具有Zigbee芯片的物体进行数据的传输和分析并且传递给数据处理装置，数据处理装置将信号下达给自动升降装置，自动升降装置实现智能升降柱的自动升降。安装在升降柱内的无线通讯模块与交叉口信号灯济宁信号传输实现读取交叉口的信号灯配时以及剩余时长。

ZigBee网络与导盲杖进行互联时有以下要求：第一种情况：盲人到达人行横道时此时路口信号灯颜色为红灯，微型摄像头捕捉到信号灯红灯信息，盲杖当中的GPS定位模块定位到盲人所在区域为人行横道，通过语音提示单元提醒盲人在安全区域等待绿灯，盲人听到语音提示等待绿灯之后使用已经录入到指纹系统中的指纹用大于限定最小压力的压力按压指纹感应装置此时导盲杖内置的Zigbee芯片被激活，通过密钥立即与智能升降柱中的Zigbee网络进行连，接自动升降柱中的ZigBee网络对盲杖中内置的盲人信息进行确认，确认信息之后将信号传递，由信号处理装置发送信号命令给自动升降装置准备控制升降柱的升降，同时导盲杖中的Zigbee芯片接入到ZigBee网络中读取智能升降柱关联的信号灯的颜色和倒计时时长，待红灯转为绿灯的同时通过中央处理单元将可通行的信号传递给语音提示单元，语音提示单元通过语音提醒盲人可以通过人行横道，此时升降柱内部的自动升降装置进行升降柱的升降。智能升降柱在升降过程中，ZigBee网络对导盲杖的位置进行定位，由导盲杖的移动信息判断盲人的移动速度以此计算升降柱升降的速度，保证盲人在抵达升降柱前升降柱可以完全降到与地面平齐。待盲人通过升降柱后，升降柱中的ZigBee网络检测到导盲杖通过升降柱，自动发送信号给信号处理装置由信号处理装置发送命令给自动升降装置完成升降柱的升起命令，此时导盲杖不会立即切断与ZigBee网络的联系，导盲杖内嵌的ZigBee芯片连接在升降柱的ZigBee网络中读取绿灯剩余时长，根据GPS定位到的盲人位置信息通过语音提示单元提示盲人是否变速。

当盲人到达人行横道时信号灯恰好为绿灯时，导盲杖中的微型摄像头获取到信号灯的颜色，语音提示单元提示盲人打开控制升降柱升降的开关，打开开关的方式与前文所述一致，盲人将已录入指纹的手指放到指纹识别装置上并且使用超过最小限度的力度按压，待装置启动时，此时升降柱中的ZigBee网络已经与导盲杖中的ZigBee芯片进行连接，导盲杖中的ZigBee芯片在升降柱的ZigBee网络中读取信号灯的绿灯剩余时长，若绿灯剩余时长<5s不足以猫人通过人行横道，则导盲杖的语音提示单元提示等待下一次绿灯；若绿灯时长>10s，导盲杖中的语音提示单元提示盲人通过人行横道，在盲人收到等待下一次绿灯时，此时升降柱仍处于生升起状态，只有当ZigBee网络监测到盲人导盲杖中的ZigBee芯片开始移动时，才会实现升降功能。

导盲杖实现无线充电功能，其中:在盲人通过人行横道的整个过程中，导盲杖中的无线充电接收器和升降柱当中的无线充电装置都是处于工作状态的，当盲人通过人行横道后，升降柱中的ZigBee网络会自动断开与导盲杖中的ZigBee芯片的连接此时导盲杖中的中央处理单元会自动进行检测导盲杖中的剩余电量，若电量<20％则会通过予以提示单元提示盲人电池剩余电量低，并通过GPS芯片配合中央处理单元找到安全的等候地点共盲人进行无限充电，当电量达到50％时，语音提示单元提示电量多少，由盲人自行决定是否继进行充电。

实施例3

本实施例公开一种针对盲人的宽容式人行横道安全岛智能升降柱，包括ZigBee网络、无线通讯模块、信号处理装置、自动升降装置、无线充电模块、太阳能光伏板、振动能感应转化装置、蓄电装置、防踩材料、防滑材料、防磨损材料、防撞击材料。

Zigbee网络是用特定的密钥和导盲杖中的Zigbee芯片交互进行信息传递。无线通讯模块用来和路口信号灯进行连接，同步信号灯的颜色变化及时长。信号处理装置用来转换Zigbee信号，控制自动升降装置。自动升降装置可实现智能升降柱的自动升降。无线充电模块可实现对导盲杖的无线充电功能。

太阳能光伏板用来吸收太阳能并将其转化为电能；震动能感应转化装置用来吸收行人在路基表面走过时产生的震动能并将其转化为电能。蓄电装置用来供给自动升降柱运行所需的电量，并且储存太阳能和振动能转化的电能。防踩材料、防滑材料、防磨损材料、防撞击材料是用来保护智能升降柱的安全，延长使用期限。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖，包括导盲杖，其特征在于：包括中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分；所述中央处理系统、数据采集部分、无线传输部分和定位部分设置在所述导盲杖内，所述数据采集部分采集并识别用户和实景数据，并将采集的数据发送至中央处理系统，所述中央处理系统同时接收定位部分发送的定位信息，并将数据分析处理后利用无线传输部分与智能升降柱实现交互，控制升降柱的升降;

所述中央处理系统集成存储单元、中央处理单元、语音提示单元、电池单元、事故自动报警单元和无线充电模块，用作数据处理分析和控制信号发送；

所述数据采集部分包括语音识别单元、微型摄像头、指纹识别模块和压力感应装置，用于采集实景数据、语音数据、指纹数据和压力数据；

所述无线传输部分集成ZigBee芯片、SIM卡读取模块和网络信号接入单元，用于和智能升降柱交互；

所述定位部分为GPS定位模块，用来实时更新导盲杖使用者的位置信息。

2.根据权利要求1所述的可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖，其特征在于，所述ZigBee芯片集成传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块；

所述传感器模块监测区域内相关设备数据的采集以及对所采数据进行A/D 转换；

所述处理器模块对整个传感器节点的动作进行控制、对采集来的数据和接收到的数据进行存储和处理。

3.根据权利要求2所述的可控制人行横道安全岛升降柱的导盲杖，其特征在于，所述微型摄像头包括摄像头、主控 MCU芯片、存储模块、步进电机、色彩滤光片和通信模块。

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