CN213024653U - 一种智能道钉警示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能道钉警示装置，包括：单片机、感光传感器、阳光角度传感器、步进电机、LED灯模组、光伏板、蓄电池。感光传感器和阳光角度传感器跟踪自然光强度和角度；LED模组包括红色、绿色和白色LED灯，步进电机通过角度调节轴对LED模组中的LED进行配合感光传感器和阳光角度传感器的检测数据进行角度调节。本实用新型可将不同功能的LED灯集成于一个智能道钉上，起到车道线诱导、警示信息发布的作用，通过感光传感器和阳光角度传感器的采集信息，实现在实际中不同场景下，根据不同目的进行功能调整，达到信息最佳显示效果，并通过不同布设方案，适应不同风险路段和风险场景的使用。

Description

一种智能道钉警示装置

技术领域

本实用新型属于交通辅具技术领域，特别涉及一种智能道钉警示装置。

背景技术

高速公路常因道路条件所限，在关键地点出现视距降低的情况，如急弯、隧道出入口段。此外，在不良天气下驾驶人难于感知道路和交通状况。仅靠标志、标线等交通安全设施，对公路线形诱导效果难如人意。有必要利用智慧公路设施提升驾驶人感知效果。此外，高速公路上还会出现风险驾驶行为，如车速过快、车距不足等。在出入口区段，还常出现驾驶人因错过路口而倒车的风险行为。这就有必要在这些典型风险路段或场景下，安装具有线形引导的反光道钉或发光道钉，但这两种道钉在实际应用中，存在一些不足，比如线形引导功能和警示功能，需要的灯的颜色、闪烁频率、发光角度都不同，现有的道钉都是一次安装后所有参数已经固定，无法随实际情况做相应调整，不能较好地发挥道钉的照明、引导、警示的不同功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种智能道钉警示装置。

技术方案如下：

一种智能道钉警示装置，包括：单片机、感光传感器、阳光角度传感器、步进电机、LED灯模组、光伏板、蓄电池，其中：

所述感光传感器和阳光角度传感器设置在圆柱形智能道钉警示装置顶部以跟踪自然光强度和角度；

所述LED模组包括红色、绿色和白色LED灯，LED灯头朝外，并连接角度调节轴，所述步进电机通过角度调节轴对LED模组中的LED进行配合感光传感器和阳光角度传感器的检测数据进行角度调节，用于道路照明白色LED灯设置于圆柱最上部，照射角度朝向地面且不朝向驾驶员方向以照明道路同时避免干扰驾驶员视觉；用于公路线形诱导的绿色LED灯设置于圆柱最下部，照射角度平行于地面且不朝向驾驶员正面以提高驾驶员对道路线形的感知度；用于警示的红色LED灯设置于圆柱中部，发光角度朝向驾驶员正面；

所述单片机设置智能道钉警示装置内，连接感光传感器、阳光角度传感器、步进电机和LED模组实现LED灯的光照强度、光照角度和闪烁频率的控制；

所述光伏板设置于智能道钉警示装置顶部且连接用于供电的蓄电池。

进一步的，所述白色LED灯的中轴线与水平线的初始夹角设置在30°以内，所述绿色LED灯中轴线与水平线的初始夹角设置在30°以内。

进一步的，所述智能道钉警示装置还包括无线通信模块用于不同智能道钉警示装置和控制平台的通信。

进一步的，相邻智能道钉警示装置间隔15米设置。

本实用新型取得的技术优势：

本实用新型提供的智能道钉警示装置进行主动发光且亮度大。普通反光道钉的反光亮度只有300MCD至400MCD，而太阳能道钉的发光亮度可达2000MCD，是前者的6倍至7倍，可以在夜间穿透雨雾，安全有效地为驾驶员指导方向；二是主动发光进行动态警示。太阳能道钉在晚上以某种频率闪烁，其动态警示作用非常强。主动发光不仅可以最大程度上避免雨雾干扰，而且可以让驾驶员的视线摆脱对汽车灯光的依赖，可视距离更远，效果更好。

本实用新型将不同功能的LED灯集成于一个智能道钉上，通过感光传感器和阳光角度传感器的采集信息，实现根据实际中不同场景不同功能进行调整的功能，并通过不同布设方案，适应不同风险路段和风险场景的使用。

附图说明

图1是智能道钉警示装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-智能道钉警示装置外壳、2-白色LED灯、3-红色LED灯、4-绿色LED灯、5-光伏板、6-感光传感器和阳光角度传感器集成位、7-步进电机、8-角度调节轴。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型提供的一种智能道钉警示装置进行详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。

实施例1

本实用新型提供的智能道钉警示装置，包括：单片机、感光传感器、阳光角度传感器、步进电机、LED灯模组、光伏板、蓄电池。

感光传感器和阳光角度传感器设置在圆柱形智能道钉警示装置顶部以跟踪自然光强度和角度。

LED模组包括红色、绿色和白色LED灯，LED灯头朝外，并连接角度调节轴，所述步进电机通过角度调节轴对LED模组中的LED进行配合感光传感器和阳光角度传感器的检测数据进行角度调节，用于道路照明白色LED灯的照射角度朝向地面且不朝向驾驶员方向以照明道路同时避免干扰驾驶员视觉；用于公路线形诱导的绿色LED灯的照射角度平行于地面且不朝向驾驶员正面以提高驾驶员对道路线形的感知度；用于警示的红色LED灯发光角度朝向驾驶员正面。

单片机设置智能道钉警示装置内，连接感光传感器、阳光角度传感器、步进电机和LED模组实现LED灯的光照强度、光照角度和闪烁频率的控制。

光伏板设置于智能道钉警示装置顶部且连接用于供电的蓄电池。

控制平台通过上位机接收感光传感器和阳光角度传感器的检测数据，并根据太阳辐射信号和阳光角度信号来调整道钉警示器中LED灯的角度、颜色和闪烁频率。

道钉警示器按固定距离间隔布设于道路两侧，接收上位机的指令并通过步进电机控制LED灯的发光角度。道钉警示器的安装时的高度、间隔距离，可根据安装位置所处的风险路段和风险场景进行适应性调整，以达到最佳效果。

无线通信模块实现上位机与道钉警示器之间的数据传输和通讯。

单片机控制无线模块、步进电机和LED灯的协同工作，通过无线模块将LED灯状态信息，包括当前的角度、颜色和闪烁频率，上传至上位机，按照上位机的指令控制道钉警示器各部分正常工作，以提高工作响应速度，满足驾驶员迅速接收警示信息的功能。

道钉警示器中红色、绿色、白色三色灯通过控制可以同时起作用也可独立工作。

本实施例使用的感光传感器和阳光角度传感器采用，集成度较高的倾角+感光一体传感器，型号GZW-1L，其具体性能参数如下：

性能指标	具体参数	备注
			跟踪精度	＜±0.05°	晴朗天气
跟踪范围	230°
			工作电压	±5V	电流：15mA
接线方式	与控制器插接
			防护等级	IP67
环境温度	-25℃～+55℃

具体功能：可输出机构角度和阳光角度信号，与跟踪控制器配套使用，也可以配用转接板独立使用，为用户个性化跟踪系统配套设计，输出东、西、上、下4路跟踪信号，并有4个方向LED显示，可以直接驱动直流继电器、交流模块开关，及与PLC、单片机结合，输出负载能衔接在5V-24V的任何电源电压上，可以灵活方便的选用，不受该电路VCC端电压值限制，具有抗干扰功能。同时为用户提供了光控/时控转换信号、傍晚复位信号，太阳辐射值信号。

本实用新型采用LED灯和太阳能供电的优点：一是发光亮度大。普通反光道钉的反光亮度只有300MCD至400MCD，而太阳能道钉的发光亮度可达2000MCD，是前者的6倍至7倍，如此高强度的光线可以在夜间穿透雨雾，安全有效地为驾驶员指导方向；二是主动发光，动态警示。太阳能道钉在晚上以某种频率闪烁，其动态警示作用非常强。主动发光不仅可以最大程度上避免雨雾干扰，而且可以让驾驶员的视线摆脱对汽车灯光的依赖，可视距离更远，效果更好。

工作原理：感光传感器和阳光角度传感器将检测到的太阳辐射信号和阳光角度信号通过无线模块发送到上位机，上位机经过“太阳辐射信号和阳光角度信号是否超过阈值”的简单判断后决定是否调整现有LED灯的角度和亮度，若需调整，发送指令至道钉警示器中的单片机，单片机按照指令控制步进电机转动，调整固定其上LED灯的发光角度，单片机通过控制LED的电压和电流调整其发光亮度，最终通过以上控制过程，实现智能道钉警示装置能根据实际中不同场景不同功能进行调整的功能。

白色LED灯仅用于道路照明，为避免干扰驾驶员视觉，灯的照射角度朝向地面，最大角度平行于地面；绿色LED灯，用于公路线形诱导，目的在于将线形不良路段，比如弯道、隧道、有视线遮挡的路段，通过循序道路线形的布设，勾勒出道路线条，提高驾驶员对道路线形的感知度；红色LED灯，用于警示作用，目的在于提醒驾驶员前方有安全风险，注意避让。所以，不同颜色的LED使用场景和作用都不同，对不同颜色LED灯的控制也不同，需要调整的发光角度和亮度、闪烁频率也不同，每种颜色的LED灯都需要配置单独的步进电机进行控制，才能实现既集成于一体，又能根据不同功能分别调整控制的目的。

应用于隧道场景的具体实施方式如下：

公路隧道进出口光环境急剧变化，驾驶环境在较短时间和空间内突然改变，驾驶人一时无法适应突然的明暗变化，容易产生隧道学中的“黑洞效应”，对驾驶人的的视觉有较大影响，安全隐患突出。驾驶人在通过隧道群路段时经历一个光环境交替循环突变的过程，因受到自身生理功能的限制，心理生理自发调节加剧，出现视觉“明暗适应”的快速转换，使得隧道群路段成为高速公路上的敏感区，交通事故多发。视觉明暗适应问题会造成驾驶人在一段时间内无法看清道路，行车风险增加。

隧道学中的黑洞效应，是指司机的视野错觉：司机驶近隧道并从洞外看隧道内时，因隧道与其周围的明暗度差异使得隧道像一个黑洞，以致发生辨认困难，难以发现障碍物。其中变动部分是照度逐渐下降的区间，缓和部分为司机进入隧道到习惯基本照明的亮度，适应亮度逐渐下降的区间。

除了隧道出入口由于明暗差距引起的驾驶员视觉不良影响，还有一天中阳光亮度和照射角度的自然变化会加剧这种明暗亮度的差距，比如中午阳光辐射值高、且反光情况较多，而隧道内仍然光线较暗，此时若不能及时调整道钉的光照亮度，将会使加大对驾驶员视觉的不良影响，而由于太阳照射角度的变化，也需要调整LED灯的角度，比如，用于照明的白色LED需要朝着路面，使驾驶员看到前方的路面更清晰，用于显示道路线形的绿色LED灯需要保证不直射驾驶员的眼睛，用于警示驾驶员的红色LED灯需要保证驾驶员能容易观察到，为了满足以上需求，隧道场景下，本实用新型实施具体方案如下：

本实用新型通过在隧道出入口进行一定距离的布设，布设在隧道入口内外各90米，每个车道间隔15米布设一个，且布设于车道边，智能道钉警示装置的三种颜色的LED灯的朝向，在施工时，遵循以下原则：

(1)白色LED灯发光角度朝向路面，不能朝向驾驶员方向，照亮路面即可；

(2)绿色LED灯发光角度不朝向驾驶员正面，勾勒出道路线形即可；

(3)红色LED灯发光角度朝向驾驶员正面，使驾驶员视觉上第一时间发现红色LED灯的闪烁。

智能道钉警示装置布设时预先调整好一个基本角度范围，比如：圆形道钉布设时，若在道路左侧路边布设，则白色LED灯的中轴线与水平线的夹角控制在30度以内，若在道路右侧路边布设，则绿色LED灯的中轴线与水平线的夹角控制在30度以内，这样就将路面照明白色LED灯、线形诱导绿色LED灯和风险预警红色LED灯的作用和布设角度进行了初步调整，接下来，上位机根据“太阳辐射信号和阳光角度信号是否超过阈值”的简单判断后决定是否调整现有LED灯的角度和亮度，调整时，单片机按照指令单独控制白色LED灯、绿色LED灯和红色LED灯的步进电机进行转动，进而调整固定其上LED灯的发光角度，单片机通过控制LED的电压和电流调整其发光亮度，最终实现智能道钉警示装置能根据实际中不同场景不同功能进行调整的功能。

本实用新型将不同功能的LED灯集成于一个智能道钉上，通过感光传感器和阳光角度传感器的采集信息，实现根据实际中不同场景不同功能进行调整的功能，并通过不同布设方案，适应不同风险路段和风险场景的使用。

上面结合实施例对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种智能道钉警示装置，其特征在于，包括：单片机、感光传感器、阳光角度传感器、步进电机、LED灯模组、光伏板、蓄电池，其中：

所述感光传感器和阳光角度传感器设置在圆柱形智能道钉警示装置顶部以跟踪自然光强度和角度；

所述LED模组包括红色、绿色和白色LED灯，LED灯头朝外，并连接角度调节轴，所述步进电机通过角度调节轴对LED模组中的LED进行配合感光传感器和阳光角度传感器的检测数据进行角度调节，用于道路照明白色LED灯设置于圆柱最上部，照射角度朝向地面且不朝向驾驶员方向以照明道路同时避免干扰驾驶员视觉；用于公路线形诱导的绿色LED灯设置于圆柱最下部，照射角度平行于地面且不朝向驾驶员正面以提高驾驶员对道路线形的感知度；用于警示的红色LED灯设置于圆柱中部，发光角度朝向驾驶员正面；

所述单片机设置智能道钉警示装置内，连接感光传感器、阳光角度传感器、步进电机和LED模组实现LED灯的光照强度、光照角度和闪烁频率的控制；

所述光伏板设置于智能道钉警示装置顶部且连接用于供电的蓄电池。

2.根据权利要求1所述的一种智能道钉警示装置，其特征在于，所述白色LED灯的中轴线与水平线的初始夹角设置在30°以内，所述绿色LED灯中轴线与水平线的初始夹角设置在30°以内。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能道钉警示装置，其特征在于，所述智能道钉警示装置还包括无线通信模块用于不同智能道钉警示装置和控制平台的通信。

4.根据权利要求3所述的一种智能道钉警示装置，其特征在于，相邻智能道钉警示装置间隔15米设置。

Images