CN212970172U - 基于隧道灯具端的事件检测装置 - Google Patents

基于隧道灯具端的事件检测装置 Download PDF

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CN212970172U CN202021583767.9U CN202021583767U CN212970172U CN 212970172 U CN212970172 U CN 212970172U CN 202021583767 U CN202021583767 U CN 202021583767U CN 212970172 U CN212970172 U CN 212970172U
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张永珍
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张瑞峰
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Abstract

本实用新型公开了基于隧道灯具端的事件检测装置,包括有灯具体以及设置在灯具体内的超声波传感器以及热释电红外传感器,超声波传感器用以检测隧道内的车辆的行驶情况;热释电红外传感器用以检测进入隧道内的司乘人员或者非工作人员的情况,超声波传感器以及热释电红外传感器将检测到的信号传递至CPU控制模块,CPU控制模块与通信模块连接,CPU控制模块将从超声波传感器以及热释电红外传感器传来的信号进行处理,并且传递至通信模块,通信模块将接收到的信号处理,并且控制摄像头模块工作,通信模块与电力载波模块连接,通过电力载波模块将信号一层层向上传递。本实用新型可以对隧道内的事件进行检测,提高检测的精度。

Description

基于隧道灯具端的事件检测装置
技术领域
本实用新型涉及隧道事件检测技术领域,尤其涉及一种基于隧道灯具端的事件检测装置。
背景技术
目前在高速公路运营管理中心,对隧道内的事件检测主要依靠人工监视、观察、判断和发现交通事件为主,检测设备检测为辅。由于人工效率及判断处理能力有限,监控的及时性也受人的精力和反应力限制,往往不能及时快速判断交通事件及隐患,人工监视也不能满足公路安全高效运行的需要。
国内外常见的交通检测技术主要有微波检测、视频检测、感应线圈检测等几大类。公路隧道管理者在交通事件检测领域,正在向自动检测为主,人工监视验证与处理的方向迈进。依托现有的隧道内视频监控系统,很多隧道事件检测方案更倾向于使用视频检测手段,但是隧道内路况复杂、车流量大,无论是上述的哪一种检测方法,都难以达到满足实际需求的目的。而新增设的视频检测供配电及数据通信线路也是一笔不小的开销。微波雷达检测手段虽然精度高,误差小,但是建设期一次性投入成本巨大,推广使用存在较大的成本压力。
实用新型内容
为解决现有技术的缺点和不足,提供一种基于隧道灯具端的事件检测装置,从而对隧道内的事件进行检测,提高检测的精度。
本实用新型为实现上述目的而采取的技术方案为:
基于隧道灯具端的事件检测装置,包括灯体,还包括设置在灯体内的超声波传感器、热释电红外传感器、CPU控制模块、通信隔离电路、控制输出电路、输入稳压电路、通信模块、电力载波模块、摄像头模块、输入检测模块和开关量输出控制模块,所述超声波传感器用以检测隧道内的车辆滞留、逆行、超速、低速、拥堵和路面抛洒异常情况;所述热释电红外传感器用于检测进入隧道内的人员在隧道不同位置和活动及滞留情况,所述超声波传感器以及热释电红外传感器将检测到的信息,通过输入检测模块传给CPU控制模块,所述CPU控制模块与ADM2483通信模块连接,所述CPU控制模块对超声波传感器和热释电红外传感器的信息进行处理,并将处理结果传送至通信模块,所述通信模块将接收到CPU控制模块的信息,通过电力载波模块和隧道通讯系统总线上传到管理中心,管理中心检测到异常信息时,管理中心下发指令到摄像头模块,控制摄像头模块抓拍隧道路面照片,并上传管理中心,在CPU控制模块的控制下,所述开关量输出控制模块通过联动控制隧道报警装置、广播系统、道路诱导标志、LED显示屏、完成现场异常安全隐患的报警提示输出,避免隧道交通事故发生、扩大和蔓延,将隐患控制在萌芽状态,减少国家和人民生命财产的损失。
作为上述方案的进一步改进,所述输入检测模块电路包括超声波传感器CGQ1、热释电红外传感器CGQ2、限流电阻R04、发光二极管L11、光电耦合器GD9、电阻R49、电阻R06、电阻R05、发光二极管L14、光电耦合器GD12、电阻R52和电阻R07;所述超声波传感器CGQ1正电源端接+5V电压,接地端接地,给超声波传感器CGQ1提供工作电源;超声波传感器CGQ1信号输出端通过限流电阻R04与发光二极管L11的正极连接,起到信号输入指示作用,发光二极管L11的负极分别与光电耦合器GD9的1引脚和电阻R49的一端相连接,光电耦合器GD9的2引脚与电阻R49的另一端相连接后接地,光电耦合器GD9的4引脚接+5V电压,光电耦合器GD9的3引脚通过电阻R06接地,光电耦合器GD9的3引脚INTPUT1为超声波传感器CGQ1经光电隔离后信息的输出且与CPU控制模块的8引脚连接;所述热释电红外传感器CGQ2的一端接+5V电压,一端接地,另一端通过电阻R05与发光二极管L14的正极连接,发光二极管L14的负极分别与光电耦合器GD12的1引脚和电阻R52的一端相连接,光电耦合器GD12的2引脚与电阻R52的另一端相连接后接地,光电耦合器GD12的4引脚接+5V电压,光电耦合器GD12的3引脚通过电阻R07接地,光电耦合器GD12的3引脚INTPUT2为热释电红外传感器CGQ2经光电隔离后信息的输出且与CPU控制模块的9引脚连接。
作为上述方案的进一步改进,所述CPU控制模块包括PIC16F1937单片机U5、石英晶振Y1、电容C18、电容C11、限流电阻R43和发光二极管L10,所述PIC16F1937单片机U5的1引脚与通信模块,也即ADM2483单片机U4的3引脚和摄像头SXT的RX1接收端连接,PIC16F1937单片机U5的2引脚与ADM2483单片机U4的4引脚和5引脚相连接,PIC16F1937单片机U5的44引脚与二极管DJ1的负极连接,PIC16F1937单片机U5的6引脚接地,PIC16F1937单片机U5的7引脚接+5V电源,PIC16F1937单片机U5的16引脚与编程接口P1的4引脚PGC1连接,PIC16F1937单片机U5的17引脚与编程接口P1的5引脚PGD1连接,PIC16F1937单片机U5的18引脚与编程接口P1的1引脚连接,编程接口P1的2引脚接+5V电源,编程接口P1的3引脚接地,PIC16F1937单片机U5的28引脚接+5V电源,PIC16F1937单片机U5的29引脚接地,PIC16F1937单片机U5的30引脚与石英晶振Y1的一端并和电容C18的一端相连接,PIC16F1937单片机U5的31引脚与石英晶振Y1的另一端及电容C11的一端相连接,电容C18的另一端与电容C11的另一端相连接后接地,PIC16F1937单片机U5的32引脚通过限流电阻R43与发光二极管L10的正极连接,发光二极管L10的负极接地,发光二极管L10为CPU控制模块工作指示,PIC16F1937单片机U5的40引脚与电阻R38的另一端连接,PIC16F1937单片机U5的41引脚与电阻R36的另一端连接,PIC16F1937单片机U5的43引脚与复位电路的复位芯片U6的2引脚连接,完成上电复位功能。
作为上述方案的进一步改进,所述复位电路包括复位芯片U6、电阻R57和电容C17,所述复位芯片U6的1引脚接地,复位芯片U6的3引脚接+5V电源,复位芯片U6的2引脚分别与PIC16F1937单片机U5的43引脚、电阻R57的一端相连接,电阻R57的另一端分别与编程接口P1的1引脚和电容C17的一端相连接,电容C17的另一端接地。
作为上述方案的进一步改进,所述通信隔离电路包括直流隔离电源DC1和滤波电容C16,所述直流隔离电源DC1的1引脚接+5V电源,直流隔离电源DC1的2引脚接地,直流隔离电源DC1的3引脚与电容C16的一端相连接后接地,直流隔离电源DC1的4引脚与电容C16的另一端相连接后接隔离+5VB电源。
作为上述方案的进一步改进,所述输入稳压电路包括LM7805三端稳压块U1,滤波电容C3、输出滤波电容C7和高频滤波电容C5,所述LM7805三端稳压块U1的1引脚分别与输入滤波电容C3的正极、保险F1一端相连接,保险F1另一端接12V输入电源,LM7805三端稳压块U1的2引脚和滤波电容C3的负极、输出滤波电容C7的负极、高频滤波电容C5相连后接地,LM7805单片机U1的3引脚与滤波电容C7的正极、高频滤波电容C5相连接为本装置的所有电路提供+5V电源。
作为上述方案的进一步改进,所述通信模块电路包括ADM2483单片机U4、滤波电容C10、隔离二极管DJ2、隔离二极管DJ1、滤波电容C12;所述ADM2483单片机U4的1引脚与滤波电容C10连接后接+5V电源,滤波电容C10另一端接地,ADM2483单片机U4的2引脚接地,ADM2483单片机U4的3引脚分别与PIC16F1937单片机U5的1引脚、摄像头SXT的4引脚RX1端相连接,ADM2483单片机U4的6引脚分别与二极管DJ2的正极、二极管DJ1的正极相连接,隔离二极管DJ1的负极与PIC16F1937单片机U5的44引脚相连接,隔离二极管DJ2的负极与摄像头SXT的3引脚TX端相连接,摄像头SXT的2引脚接地,摄像头SXT的1引脚端接+5V电源,ADM2483单片机U4的7引脚接+5V电源的地,ADM2483单片机U4的8引脚接地,9引脚接隔离电源+5VB的地,ADM2483单片机U4的12引脚为串行A输出端,ADM2483单片机U4的13引脚为串行B输出端,ADM2483单片机U4的15引脚与滤波电容C12相连后接隔离电源+5VB的地,ADM2483单片机U4的16引脚与滤波电容C12相连后接+5VB电源。
作为上述方案的进一步改进,所述控制输出电路包括光电耦合器GD1、电阻R35、电阻R36、电阻R18、电阻R26、三极管Q1、继电器K1、隔离二极管DJ4、光电耦合器GD2、电阻R37、电阻R38、电阻R19、电阻R27、三极管Q2、继电器K2、隔离二极管DJ5;所述光电耦合器GD1的1引脚分别与电阻R35的一端和电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与PIC16F1937单片机U5的41引脚相连接,光电耦合器GD1的2引脚与电阻R35的另一端相连接后接+5V的地,光电耦合器GD1的3引脚与电阻R18的一端相连接,电阻R18的另一端分别与电阻R26的一端和三极管Q1的基极相连接,电阻R26的另一端与三极管Q1的发射极相连接后接+5VB的地,三极管Q1的集电极分别与继电器K1的3引脚和隔离二极管DJ4的正极相连接,隔离二极管DJ4的负极与继电器K1的4引脚相连接后接+5VB电源,继电器K1控制开关的1引脚和2引脚分别与输出控制端K1-2和K1-1连接;光电耦合器GD2的1引脚分别与电阻R37的一端和电阻R38的一端相连接,电阻R38的另一端与PIC16F1937单片机U5的40引脚相连接,光电耦合器GD2的2引脚与电阻R37的另一端相连接后接地,光电耦合器GD2的3引脚与电阻R19的一端相连接,电阻R19的另一端分别与电阻R27的一端和三极管Q2的基极相连接,电阻R27的另一端与三极管Q2的发射极相连接后接地,三极管Q2的集电极分别与继电器K2的3引脚和二极管D15的正极相连接,二极管D15的负极与继电器K2的4引脚相连接后接+5VB电源,继电器K2的1引脚和2引脚分别与K2-2和K2-1连接。
本实用新型的有益效果是:
与现有技术相比,本实用新型利用超声波传感器和功耗低、对运动中的人体识别度高的热释电红外传感器组合检测,通过CPU控制模块、U4通信模块以及摄像头模块之间的信号传递与处理,可以对隧道内的车辆行驶信息进行处理,对隧道内进入的人员进行拍照处理,利用现有的隧道照明灯具供配电基础,结合灯具供电线路,可以无须外置供配电及数据通信线路,大大节省成本,满足需求。此外,本实用新型中可以利用电力载波模块将信号一层层向上传递,最终摄像头模块处理后的图像会向上传送至检测人员的显示端,进行人工识别,具体进入隧道的是司乘人员还是非工作人员,实现对隧道内车辆、人员的交通事件检测。具有以下优点:
(1)基于灯具端的隧道事件检测系统针对隧道交通事件检测领域,提出了在灯具端加装检测传感器进行隧道内交通事件检测的技术手段。利用隧道照明灯具间隔20-30m的设置密度、现有电力线缆进行动力和通信传输,实现隧道事件检测的管理目标。
(2)拟采用电力载波通信方式解决系统通信问题。电力载波通信无需新增通信线缆,传感器及CPU控制模块、U4通信模块以及摄像头模块可以直接放置在灯具体内,节约新建固定支架、新拉线缆的建设成本,提高了系统在改扩建项目的应用可能性。
(3)本实用新型中的输入检测模块和开关量输出控制模块可根据实际情况,设置多个外接端口,以方便实际检测的需要。
附图说明
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明,其中:
图1为本实用新型的原理框图;
图2为本实用新型的CPU控制模块的电路图;
图3为本实用新型的通信隔离电路图;
图4为本实用新型的输入稳压电路图;
图5为本实用新型的复位电路图;
图6为本实用新型的电源滤波电路;
图7为本实用新型输入检测模块的电路图;
图8为本实用新型的通信模块的电路图;
图9为本实用新型的控制输出电路图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型提供的基于隧道灯具端事件检测装置,包括灯体,还包括设置在灯体内的超声波传感器2、热释电红外传感器1、CPU控制模块3、通信隔离电路、控制输出电路、输入稳压电路、通信模块4、电力载波模块5、摄像头模块6、输入检测模块7和开关量输出控制模块8,超声波传感器2用以检测隧道内的车辆滞留、逆行、超速、低速、拥堵和路面抛洒异常情况;热释电红外传感器1用于检测进入隧道内的人员在隧道不同位置和活动及滞留情况,超声波传感器2以及热释电红外传感器1将检测到的信息,通过输入检测模块7传给CPU控制模块3,CPU控制模块3与ADM2483通信模块4连接,CPU控制模块3对超声波传感器2和热释电红外传感器1的信息进行处理,并将处理结果传送至通信模块4,通信模块4将接收到CPU控制模块3的信息,通过电力载波模块5和隧道通讯系统总线上传到管理中心,管理中心检测到异常信息时,管理中心下发指令到摄像头模块6,控制摄像头模块6抓拍隧道路面照片,并上传管理中心,在CPU控制模块3的控制下,开关量输出控制模块8通过联动控制隧道报警装置、广播系统、道路诱导标志、LED显示屏、完成现场异常安全隐患的报警提示输出,避免隧道交通事故发生、扩大和蔓延,将隐患控制在萌芽状态,减少国家和人民生命财产的损失。
具体结合图2-图9可知,本实用新型中具体电路连接如下:
作为上述方案的进一步改进,输入检测模块7电路包括超声波传感器CGQ1、热释电红外传感器CGQ2、限流电阻R04、发光二极管L11、光电耦合器GD9、电阻R49、电阻R06、电阻R05、发光二极管L14、光电耦合器GD12、电阻R52和电阻R07;超声波传感器CGQ1正电源端接+5V电压,接地端接地,给超声波传感器CGQ1提供工作电源;超声波传感器CGQ1信号输出端通过限流电阻R04与发光二极管L11的正极连接,起到信号输入指示作用,发光二极管L11的负极分别与光电耦合器GD9的1引脚和电阻R49的一端相连接,光电耦合器GD9的2引脚与电阻R49的另一端相连接后接地,光电耦合器GD9的4引脚接+5V电压,光电耦合器GD9的3引脚通过电阻R06接地,光电耦合器GD9的3引脚INTPUT1为超声波传感器CGQ1经光电隔离后信息的输出且与CPU控制模块的8引脚连接;热释电红外传感器CGQ2的一端接+5V电压,一端接地,另一端通过电阻R05与发光二极管L14的正极连接,发光二极管L14的负极分别与光电耦合器GD12的1引脚和电阻R52的一端相连接,光电耦合器GD12的2引脚与电阻R52的另一端相连接后接地,光电耦合器GD12的4引脚接+5V电压,光电耦合器GD12的3引脚通过电阻R07接地,光电耦合器GD12的3引脚INTPUT2为热释电红外传感器CGQ2经光电隔离后信息的输出且与CPU控制模块的9引脚连接。
作为上述方案的进一步改进,CPU控制模块3包括PIC16F1937单片机U5、石英晶振Y1、电容C18、电容C11、限流电阻R43和发光二极管L10,PIC16F1937单片机U5的1引脚与通信模块,也即ADM2483单片机U4的3引脚和摄像头SXT的RX1接收端连接,PIC16F1937单片机U5的2引脚与ADM2483单片机U4的4引脚和5引脚相连接,PIC16F1937单片机U5的44引脚与二极管DJ1的负极连接,PIC16F1937单片机U5的6引脚接地,PIC16F1937单片机U5的7引脚接+5V电源,PIC16F1937单片机U5的16引脚与编程接口P1的4引脚PGC1连接,PIC16F1937单片机U5的17引脚与编程接口P1的5引脚PGD1连接,PIC16F1937单片机U5的18引脚与编程接口P1的1引脚连接,编程接口P1的2引脚接+5V电源,编程接口P1的3引脚接地,PIC16F1937单片机U5的28引脚接+5V电源,PIC16F1937单片机U5的29引脚接地,PIC16F1937单片机U5的30引脚与石英晶振Y1的一端并和电容C18的一端相连接,PIC16F1937单片机U5的31引脚与石英晶振Y1的另一端及电容C11的一端相连接,电容C18的另一端与电容C11的另一端相连接后接地,PIC16F1937单片机U5的32引脚通过限流电阻R43与发光二极管L10的正极连接,发光二极管L10的负极接地,发光二极管L10为CPU控制模块工作指示,PIC16F1937单片机U5的40引脚与电阻R38的另一端连接,PIC16F1937单片机U5的41引脚与电阻R36的另一端连接,PIC16F1937单片机U5的43引脚与复位电路的复位芯片U6的2引脚连接,完成上电复位功能。
作为上述方案的进一步改进,复位电路包括复位芯片U6、电阻R57和电容C17,复位芯片U6的1引脚接地,复位芯片U6的3引脚接+5V电源,复位芯片U6的2引脚分别与PIC16F1937单片机U5的43引脚、电阻R57的一端相连接,电阻R57的另一端分别与编程接口P1的1引脚和电容C17的一端相连接,电容C17的另一端接地。
作为上述方案的进一步改进,通信隔离电路包括直流隔离电源DC1和滤波电容C16,直流隔离电源DC1的1引脚接+5V电源,直流隔离电源DC1的2引脚接地,直流隔离电源DC1的3引脚与电容C16的一端相连接后接地,直流隔离电源DC1的4引脚与电容C16的另一端相连接后接隔离+5VB电源。
作为上述方案的进一步改进,输入稳压电路包括LM7805三端稳压块U1,滤波电容C3、输出滤波电容C7和高频滤波电容C5,LM7805三端稳压块U1的1引脚分别与输入滤波电容C3的正极、保险F1一端相连接,保险F1另一端接12V输入电源,LM7805三端稳压块U1的2引脚和滤波电容C3的负极、输出滤波电容C7的负极、高频滤波电容C5相连后接地,LM7805单片机U1的3引脚与滤波电容C7的正极、高频滤波电容C5相连接为本装置的所有电路提供+5V电源。
作为上述方案的进一步改进,通信模块4电路包括ADM2483单片机U4、滤波电容C10、隔离二极管DJ2、隔离二极管DJ1、滤波电容C12;ADM2483单片机U4的1引脚与滤波电容C10连接后接+5V电源,滤波电容C10另一端接地,ADM2483单片机U4的2引脚接地,ADM2483单片机U4的3引脚分别与PIC16F1937单片机U5的1引脚、摄像头SXT的4引脚RX1端相连接,ADM2483单片机U4的6引脚分别与二极管DJ2的正极、二极管DJ1的正极相连接,隔离二极管DJ1的负极与PIC16F1937单片机U5的44引脚相连接,隔离二极管DJ2的负极与摄像头SXT的3引脚TX端相连接,摄像头SXT的2引脚接地,摄像头SXT的1引脚端接+5V电源,ADM2483单片机U4的7引脚接+5V电源的地,ADM2483单片机U4的8引脚接地,9引脚接隔离电源+5VB的地,ADM2483单片机U4的12引脚为串行A输出端,ADM2483单片机U4的13引脚为串行B输出端,ADM2483单片机U4的15引脚与滤波电容C12相连后接隔离电源+5VB的地,ADM2483单片机U4的16引脚与滤波电容C12相连后接+5VB电源。
作为上述方案的进一步改进,控制输出电路包括光电耦合器GD1、电阻R35、电阻R36、电阻R18、电阻R26、三极管Q1、继电器K1、隔离二极管DJ4、光电耦合器GD2、电阻R37、电阻R38、电阻R19、电阻R27、三极管Q2、继电器K2、隔离二极管DJ5;光电耦合器GD1的1引脚分别与电阻R35的一端和电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与PIC16F1937单片机U5的41引脚相连接,光电耦合器GD1的2引脚与电阻R35的另一端相连接后接+5V的地,光电耦合器GD1的3引脚与电阻R18的一端相连接,电阻R18的另一端分别与电阻R26的一端和三极管Q1的基极相连接,电阻R26的另一端与三极管Q1的发射极相连接后接+5VB的地,三极管Q1的集电极分别与继电器K1的3引脚和隔离二极管DJ4的正极相连接,隔离二极管DJ4的负极与继电器K1的4引脚相连接后接+5VB电源,继电器K1控制开关的1引脚和2引脚分别与输出控制端K1-2和K1-1连接;光电耦合器GD2的1引脚分别与电阻R37的一端和电阻R38的一端相连接,电阻R38的另一端与PIC16F1937单片机U5的40引脚相连接,光电耦合器GD2的2引脚与电阻R37的另一端相连接后接地,光电耦合器GD2的3引脚与电阻R19的一端相连接,电阻R19的另一端分别与电阻R27的一端和三极管Q2的基极相连接,电阻R27的另一端与三极管Q2的发射极相连接后接地,三极管Q2的集电极分别与继电器K2的3引脚和二极管D15的正极相连接,二极管D15的负极与继电器K2的4引脚相连接后接+5VB电源,继电器K2的1引脚和2引脚分别与K2-2和K2-1连接。
本实用新型还设置有电源滤波电路,电源滤波电路由电容C13、电容C14、电容C15组成,电容C13、电容C14、电容C15的一端相连接于+5V,另一端相接与地相连。
基于灯具端的隧道事件检测系统,是利用超声波传感器2、热释电红外检测传感器1和灯具现有供配电回路,通过电力载波通讯功能,实现对各灯具点位覆盖范围内的车辆异常情况和行人情况进行检测的隧道事件检测方案。其成本应较同类型大范围毫米波雷达检测系统低30%左右。
与现有的视频检测和大面积覆盖雷达检测技术相比,本技术方案提出一种以物联网通信技术为基础,超声波传感器2与热释电红外传感器1为依据,依托隧道内现有的照明设施和回路,在灯具端实现智能信息处理技术与科学计算处理技术为手段的创新解决方案。
从技术层面来看,检测部分系统结构均是对已有技术的吸收、转化和再创新,操作难度小,主要难点在微波和热释红外事件检测算法。但结合多点位顺次检测的技术方案,逻辑简单,制定难度不高;通信部分也是对电力载波通讯模块的应用,因此本系统在技术层面可行。
本系统在达到与1km覆盖毫米波雷达几乎相同的检测效果的基础上,预期降低系统成本,实现对隧道内交通事件及时,准确的检测,降低安全隐患和安全风险,以较低的投入取得更高的效率和效益,具有良好的推广前景和极其广泛的应用前景,具有良好的行业技术进步促进作用,对隧道安全、智慧交通的实现,具有较大的促进作用,对相关产业也具有积极的促进和引领作用,随着研究成果的推广应用,将促使隧道事件检测系统更加广泛的应用,带来巨大的经济效益和极大的社会效益。
以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案,实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制,凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.基于隧道灯具端的事件检测装置,包括灯体,其特征在于:还包括设置在灯体内的超声波传感器、热释电红外传感器、CPU控制模块、通信隔离电路、控制输出电路、输入稳压电路、通信模块、电力载波模块、摄像头模块、输入检测模块和开关量输出控制模块,所述超声波传感器用以检测隧道内的车辆滞留、逆行、超速、低速、拥堵和路面抛洒异常情况;所述热释电红外传感器用于检测进入隧道内的人员在隧道不同位置和活动及滞留情况,所述超声波传感器以及热释电红外传感器将检测到的信息,通过输入检测模块传给CPU控制模块,所述CPU控制模块与ADM2483通信模块连接,所述CPU控制模块对超声波传感器和热释电红外传感器的信息进行处理,并将处理结果传送至通信模块,所述通信模块将接收到CPU控制模块的信息,通过电力载波模块和隧道通讯系统总线上传到管理中心,管理中心检测到异常信息时,管理中心下发指令到摄像头模块,控制摄像头模块抓拍隧道路面照片,并上传管理中心,在CPU控制模块的控制下,所述开关量输出控制模块通过联动控制隧道报警装置、广播系统、道路诱导标志、LED显示屏、完成现场异常安全隐患的报警提示输出,避免隧道交通事故发生、扩大和蔓延,将隐患控制在萌芽状态,减少国家和人民生命财产的损失。
2.根据权利要求1所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述输入检测模块电路包括超声波传感器CGQ1、热释电红外传感器CGQ2、限流电阻R04、发光二极管L11、光电耦合器GD9、电阻R49、电阻R06、电阻R05、发光二极管L14、光电耦合器GD12、电阻R52和电阻R07;所述超声波传感器CGQ1正电源端接+5V电压,接地端接地,给超声波传感器CGQ1提供工作电源;超声波传感器CGQ1信号输出端通过限流电阻R04与发光二极管L11的正极连接,起到信号输入指示作用,发光二极管L11的负极分别与光电耦合器GD9 的1引脚和电阻R49的一端相连接,光电耦合器GD9的2引脚与电阻R49的另一端相连接后接地,光电耦合器GD9的4引脚接+5V电压,光电耦合器GD9的3引脚通过电阻R06接地,光电耦合器GD9的3引脚INTPUT1为超声波传感器CGQ1经光电隔离后信息的输出且与CPU控制模块的8引脚连接;所述热释电红外传感器CGQ2的一端接+5V电压,一端接地,另一端通过电阻R05与发光二极管L14的正极连接,发光二极管L14的负极分别与光电耦合器GD12的1引脚和电阻R52的一端相连接,光电耦合器GD12的2引脚与电阻R52的另一端相连接后接地,光电耦合器GD12的4引脚接+5V电压,光电耦合器GD12的3引脚通过电阻R07接地,光电耦合器GD12的3引脚INTPUT2为热释电红外传感器CGQ2经光电隔离后信息的输出且与CPU控制模块的9引脚连接。
3.根据权利要求2所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述CPU控制模块包括PIC16F1937单片机U5、石英晶振Y1、电容C18、电容C11、限流电阻R43和发光二极管L10,所述PIC16F1937单片机U5的1引脚与通信模块,也即ADM2483单片机U4的3引脚和摄像头SXT的RX1接收端连接,PIC16F1937单片机U5的2引脚与ADM2483单片机U4的4引脚和5引脚相连接,PIC16F1937单片机U5的44引脚与二极管DJ1的负极连接,PIC16F1937单片机U5的6引脚接地,PIC16F1937单片机U5的7引脚接+5V电源,PIC16F1937单片机U5的16引脚与编程接口P1的4引脚PGC1连接,PIC16F1937单片机U5的17引脚与编程接口P1的5引脚PGD1连接,PIC16F1937单片机U5的18引脚与编程接口P1的1引脚连接,编程接口P1的2引脚接+5V电源,编程接口P1的3引脚接地,PIC16F1937单片机U5的28引脚接+5V电源,PIC16F1937单片机U5的29引脚接地,PIC16F1937单片机U5的30引脚与石英晶振Y1的一端并和电容C18的一端相连接,PIC16F1937单片机U5的31引脚与石英晶振Y1的另一端及电容C11的一端相连接,电容C18的另一端与电容C11的另一端相连接后接地,PIC16F1937单片机U5的32引脚通过限流电阻R43与发光二极管L10的正极连接,发光二极管L10的负极接地,发光二极管L10为CPU控制模块工作指示,PIC16F1937单片机U5的40引脚与电阻R38的另一端连接,PIC16F1937单片机U5的41引脚与电阻R36的另一端连接,PIC16F1937单片机U5的43引脚与复位电路的复位芯片U6的2引脚连接,完成上电复位功能。
4.根据权利要求3所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述复位电路包括复位芯片U6、电阻R57和电容C17,所述复位芯片U6的1引脚接地,复位芯片U6的3引脚接+5V电源,复位芯片U6的2引脚分别与PIC16F1937单片机U5的43引脚、电阻R57的一端相连接,电阻R57的另一端分别与编程接口P1的1引脚和电容C17的一端相连接,电容C17的另一端接地。
5.根据权利要求4所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述通信隔离电路包括直流隔离电源DC1和滤波电容C16,所述直流隔离电源DC1的1引脚接+5V电源,直流隔离电源DC1的2引脚接地,直流隔离电源DC1的3引脚与电容C16的一端相连接后接地,直流隔离电源DC1的4引脚与电容C16的另一端相连接后接隔离+5VB电源。
6.根据权利要求5所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述输入稳压电路包括LM7805三端稳压块U1,滤波电容C3、输出滤波电容C7和高频滤波电容C5,所述LM7805三端稳压块U1的1引脚分别与输入滤波电容C3的正极、保险F1一端相连接,保险F1另一端接12V输入电源,LM7805三端稳压块U1的2引脚和滤波电容C3的负极、输出滤波电容C7的负极、高频滤波电容C5相连后接地,LM7805单片机U1的3引脚与滤波电容C7的正极、高频滤波电容C5相连接为本装置的所有电路提供+5V电源。
7.根据权利要求6所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述通信模块电路包括ADM2483单片机U4、滤波电容C10、隔离二极管DJ2、隔离二极管DJ1、滤波电容C12;所述ADM2483单片机U4的1引脚与滤波电容C10连接后接+5V电源,滤波电容C10另一端接地,ADM2483单片机U4的2引脚接地,ADM2483单片机U4的3引脚分别与PIC16F1937单片机U5的1引脚、摄像头SXT的4引脚RX1端相连接,ADM2483单片机U4的6引脚分别与二极管DJ2的正极、二极管DJ1的正极相连接,隔离二极管DJ1的负极与PIC16F1937单片机U5的44引脚相连接,隔离二极管DJ2的负极与摄像头SXT的3引脚TX端相连接,摄像头SXT的2引脚接地,摄像头SXT的1引脚端接+5V电源,ADM2483单片机U4的7引脚接+5V电源的地,ADM2483单片机U4的8引脚接地,9引脚接隔离电源+5VB的地,ADM2483单片机U4的12引脚为串行A输出端,ADM2483单片机U4的13引脚为串行B输出端,ADM2483单片机U4的15引脚与滤波电容C12相连后接隔离电源+5VB的地,ADM2483单片机U4的16引脚与滤波电容C12相连后接+5VB电源。
8.根据权利要求7所述基于隧道灯具端的事件检测装置,其特征在于:所述控制输出电路包括光电耦合器GD1、电阻R35、电阻R36、电阻R18、电阻R26、三极管Q1、继电器K1、隔离二极管DJ4、光电耦合器GD2、电阻R37、电阻R38、电阻R19、电阻R27、三极管Q2、继电器K2、隔离二极管DJ5;所述光电耦合器GD1的1引脚分别与电阻R35的一端和电阻R36的一端相连接,电阻R36的另一端与PIC16F1937单片机U5的41引脚相连接,光电耦合器GD1的2引脚与电阻R35的另一端相连接后接+5V的地,光电耦合器GD1的3引脚与电阻R18的一端相连接,电阻R18的另一端分别与电阻R26的一端和三极管Q1的基极相连接,电阻R26的另一端与三极管Q1的发射极相连接后接+5VB的地,三极管Q1的集电极分别与继电器K1的3引脚和隔离二极管DJ4的正极相连接,隔离二极管DJ4的负极与继电器K1的4引脚相连接后接+5VB电源,继电器K1控制开关的1引脚和2引脚分别与输出控制端K1-2和K1-1连接;光电耦合器GD2的1引脚分别与电阻R37的一端和电阻R38的一端相连接,电阻R38的另一端与PIC16F1937单片机U5的40引脚相连接,光电耦合器GD2的2引脚与电阻R37的另一端相连接后接地,光电耦合器GD2的3引脚与电阻R19的一端相连接,电阻R19的另一端分别与电阻R27的一端和三极管Q2的基极相连接,电阻R27的另一端与三极管Q2的发射极相连接后接地,三极管Q2的集电极分别与继电器K2的3引脚和二极管D15的正极相连接,二极管D15的负极与继电器K2的4引脚相连接后接+5VB电源,继电器K2的1引脚和2引脚分别与K2-2和K2-1连接。
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CN114220266A (zh) * 2021-12-04 2022-03-22 海之景科技集团有限公司 一种复杂道路盲区智能监测装置
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