CN213748330U - 一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及道路安全技术领域，为了提高护栏状态检测精确度，一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，包括：电源模块、通讯模块、主控模块及9轴传感器模块，所述主控模块分别与9轴传感器模块、电源模块及通讯模块连接，所述9轴传感器模块用于安全护栏的状态检测，所述通讯模块用于主控模块与外设后台间进行数据传输，当护栏状态变化超过预设范围或电源出现异常时主控模块控制通讯模块向外设后台发送警报信息。采用上述方式可以根据采集的数据计算出设备的姿态角，姿态角可以使护栏状态判断更精确且可以对护栏平移状态进行判断。
Description
技术领域
本实用新型涉及道路安全技术领域，具体是一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置。
背景技术
道路安全护栏在城市道路交通安全管理中起着至关重要的作用。道路安全护栏能够保障车辆和行人各行其道，并且护栏能够在车辆失控冲出道路时起到缓冲保护作用，降低事故对驾驶员和行人造成的伤害。
在发生交通事故时，护栏遭到破坏后，存在驾驶员逃逸现象。这导致护栏损坏的情况不能及时反映到交管部门，极易造成二次事故。因为恶劣天气，设施老化等不可抗力的环境因素导致护栏损坏的情况，交管部门很难对这种情况进行实时的监管，只能通过人工巡查或者摄像头监察。由于城市道路具有路段长，车流大的特点，人工巡查效率很低，很浪费人力物力。摄像头监察又存在相当大的死角漏洞，并且也需要人工进行核查。通过这些方法对护栏进行排查无法做到实时，精准的排查，仍然存在很多安全隐患。
专利号为CN111292512A的专利公开了一种基于太阳能的撞击检测装置和方法，但该撞击检测装置采用三轴传感器进行安全护栏状态检测，只能检测安全护栏的加速度的矢量值，在对安全护栏的状态进行判断时若仅采用加速度的矢量值容易造成状态不准确的情况且当安全护栏发生平移时可能无法检测出其状态发生了改变。
实用新型内容
为了提高护栏状态检测精确度，本实用新型提供了一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，包括：电源模块、通讯模块、主控模块及9轴传感器模块，所述主控模块分别与9轴传感器模块、电源模块及通讯模块连接，所述9轴传感器模块用于安全护栏的状态检测，所述通讯模块用于主控模块与外设后台间进行数据传输，当护栏状态变化超过预设范围或电源出现异常时主控模块控制通讯模块向外设后台发送警报信息。
进一步地，所述主控模块包括低功耗蓝牙芯片及定时器。
进一步地，所述撞击与倾倒检测装置具有睡眠模式及工作模式，处于睡眠模式中的装置被唤醒源唤醒后进入工作模式。
进一步地，所述唤醒源为定时器到达预设时间或9轴传感器模块检测到安全护栏产生的加速度或发生倾斜的角度超过设定值。
进一步地，所述通讯模块采用LoRaWan广域网进行通信。
进一步地，还包括霍尔传感器模块，所述霍尔传感器模块分别与主控模块及电源模块连接，所述霍尔传感器模块用于装置重启。
本实用新型相比于现有技术具有的有益效果是：本实用新型采用9轴传感器模块进行护栏状态检测，通过获取3轴加速度，3轴角速度及3轴磁场强度值后采用9轴数据融合算法得到设备的实时姿态角，由姿态角来确定护栏状态是否发生改变。与加速度矢量相比，采用姿态角可以使护栏状态判断更精确且可以对护栏平移状态进行判断。
附图说明
图1为本实用新型各模块间的连接关系图；
图2为本实用新型的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，包括：电源模块、通讯模块、主控模块及9轴传感器模块，所述主控模块分别与9轴传感器模块、电源模块及通讯模块连接，所述9轴传感器模块用于安全护栏的状态检测，所述通讯模块用于主控模块与外设后台间进行数据传输，当护栏状态变化超过预设范围或电源出现异常时主控模块控制通讯模块向外设后台发送警报信息。
具体地，所述主控模块包括低功耗蓝牙芯片及定时器，所述9轴传感器模块采用9轴MEMS传感器进行护栏状态检测，所述通讯模块采用LoRaWan广域网进行通信，在图中表示为LoRa模块。低功耗蓝牙芯片作为装置的MCU，可以在不增加外围硬件的情况下提供蓝牙功能支持，通过蓝牙功能，可以完成调试功能和OTA功能。装置安装时，对设备的姿态进行校准，设定一个初始值，后面进行姿态的阈值对比则根据校准时的姿态作为参考。因为这个姿态只进行一次记录，所以这个操作通过蓝牙的调试功能来执行；还可以通过调试功能来完成装置在后台服务器端的注册，通过LoRa模块将本台设备的位置信息注册到服务器上，当有警报数据上传时，可以直接定位到这台设备的位置。采用LoRaWan广域网进行通信，增加了装置部署的灵活性，LoRaWan针对超低功耗和远程应用进行了优化，可以在有需要的地方自行部署，使用LoRaWan网络，无需向运营商支付服务费，可以有效节省成本。
如图2所示，所述撞击与倾倒检测装置具有睡眠模式及工作模式，处于睡眠模式中的装置被唤醒源唤醒后进入工作模式。所述唤醒源为定时器到达预设时间或9轴传感器模块检测到安全护栏产生的加速度或发生倾斜的角度超过设定值。
主控模块一般处于睡眠状态，并将外围电路模块设置为低功耗中断工作模式或者关闭状态，以此来降低不必要的功耗。
定时器唤醒：当装置处于睡眠模式时，MCU定时器在到达设定的时间后，唤醒MCU，程序进入低电量检查与心跳工作模式：MCU检查电池电压，当电池电压在设定的稳定范围内，不上报电池数据，否则上报电池数据。通过电池数据，可以在后台收到警报信息，以便及时更换电源。并且，这次唤醒后，不管有没有电池数据都要向后台上报心跳包，通过心跳包，服务器能检测到装置是否在线，能够对装置因为未知状况导致的损坏下线的情况进行及时报警。
9轴MEMS传感器唤醒：当装置处于睡眠模式时，装置在受到撞击或者发生倾斜时，撞击产生的加速度或发生倾斜的角度超过设定值时，9轴MEMS传感器会产生中断信号，中断信号通过MCU的中断引脚将MCU唤醒，然后程序进入护栏状态检测工作模式。设置9轴MEMS传感器进行数据采集，将采集的9轴数据进行数据融合，然后解算成姿态角，判断姿态角是否超过设定的阈值，当不超过于阈值时，可认为是误触发，即可能轻微的碰撞，或者是认为碰撞没有损坏护栏，可以根据预设选择决定是否上报数据。采用9轴MEMS传感器可以对护栏的倾斜、横向形变、纵向形变及横向位移等进行检测。
以横向位移为例进行说明：当护栏受到大风或者人为因素影响时，在水平面上发生了横向位移(由于护栏的连续结构，一般出现在护栏的首尾位置)，通过护栏倾斜或者加速度阈值方式进行判定检查，由于倾斜角度和加速度阈值都是依赖于3轴加速度传感器，当倾斜角度或者加速度达不到阈值时，仅通过3轴加速度传感器是无法检测到横向位移的。例如：人为挪动，或者撞击发生但是撞击的加速度阈值没有达到，并且护栏也没有倾斜，但护栏可能已经发生了足够的位移并影响到交通了或者在自然大风的情况下，护栏因为逐渐位移而积累的变化也将影响交通。此时就需要用到姿态角来进行判定，通过9轴MEMS传感器，取得9轴数据进行数据融合计算，获得姿态角；位移处的装置姿态角是没有变化的，但是邻近的装置由于护栏连续的特性，在位移后会拉扯邻近的护栏，所以邻近护栏装置的航向角会有一定的变化，通过设置航向角阈值，当装置的航向角变化积累到阈值时，可以对该情况进行检测。
进一步地，还包括霍尔传感器模块，所述霍尔传感器模块分别与主控模块及电源模块连接，所述霍尔传感器模块用于装置重启。当装置处于睡眠模式时，通过强磁铁对其进行唤醒，具体为霍尔传感器模块通过MCU的中断引脚给MCU发送中断信号，MCU被唤醒，将设备进行重启。可以通过这个方式解决在设备死机后，不拆除或拆开装置的情况下将设备重启。设备重启后将强制进入BLE调试及OTA工作模式，可以通过BLE进行调试设定和OTA。
Claims (6)
1.一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，其特征在于，包括：电源模块、通讯模块、主控模块及9轴传感器模块，所述主控模块分别与9轴传感器模块、电源模块及通讯模块连接，所述9轴传感器模块用于安全护栏的状态检测，所述通讯模块用于主控模块与外设后台间进行数据传输，当护栏状态变化超过预设范围或电源出现异常时主控模块控制通讯模块向外设后台发送警报信息。
2.根据权利要求1所述的一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，其特征在于，所述主控模块包括低功耗蓝牙芯片及定时器。
3.根据权利要求2所述的一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，其特征在于，所述撞击与倾倒检测装置具有睡眠模式及工作模式，处于睡眠模式中的装置被唤醒源唤醒后进入工作模式。
4.根据权利要求3所述的一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，其特征在于，所述唤醒源为定时器到达预设时间或9轴传感器模块检测到安全护栏产生的加速度或发生倾斜的角度超过设定值。
5.根据权利要求1所述的一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，其特征在于，所述通讯模块采用LoRaWan广域网进行通信。
6.根据权利要求1所述的一种道路安全护栏的撞击与倾倒检测装置，其特征在于，还包括霍尔传感器模块，所述霍尔传感器模块分别与主控模块及电源模块连接，所述霍尔传感器模块用于装置重启。
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| CN114283598A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-04-05 | 上海今隶智能科技有限公司 | 一种交通信号灯的监控方法及装置 |
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