WO2016080820A1 - Panneau de limitation de vitesse autonome á leds á affichage variable selon la météo - Google Patents

Panneau de limitation de vitesse autonome á leds á affichage variable selon la météo Download PDF

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Mohamed ELOUAHABI
Abdellatif BENABDELLAH
Mohsine BOUYA
Omar ZERZOURI
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Universite Internationale De Rabat
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Definitions

  • the present invention relates to a road sign for the LED speed limitation varying the posted speed limit according to the current meteorological conditions (more precisely precipitation detection and wind measurement). It concerns in general and first of all the field of dynamic road signs. Secondly, it concerns the field of meteorological sensors, in particular sensors for wind measurement and precipitation detection. Thirdly, it concerns the variable display domain via a high-tech solution.
  • variable message panels communicate with a central meteorological station to acquire the data periodically and act according to this data, this complicates the installation on the one hand, and on the other hand it may be that these data do not reflect the local reality in the display area.
  • the object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of current solutions.
  • the invention makes it possible to a large extent to respond to the problem of speed limitation in the event of weather degradation; it also combines technical innovation and ecological concerns, while offering an effective solution that is easy to implement. Furthermore, the invention operates in solar energy (photovoltaic module (1), regulator (2) and solar battery (3)] since the system is low consumption compared to the aforementioned solutions, which is an important asset especially in case In addition, the system works with these own weather sensors (wind sensors (4) and precipitation
  • the system is equipped with a twilight sensor (7) allowing to act on the brightness of the LEDs according to the ambient luminosity which offers an energy saving estimated at 25% of the average consumption
  • the system is controlled by a control card (13) consisting mainly of a 16-bit flash microcontroller (8) and a set of electronic components and integrated circuits ensuring the acquisition of data from the sensors meteorological management, LED consumption management, data processing, interactive LCD display and the most appropriate speed limitation display according to current weather conditions.
  • the invention results in simple simple components, cheaper, acessible on the local market and simple to maintain, repair and thus allows less expensive access to solar energy.
  • the present invention is characterized by the novelty of the concept of the system as a whole and its low consumption and cost, the system is also characterized by the simplicity in the design of the solution high permitting technology to drive the entire system.
  • the panel from a global point of view resembles a conventional speed limit panel with a mast (10) having a fixation on the ground base (9).
  • a rounded rectangle panel (11) is attached to the mast.
  • the top of the mast supports a solar collector or a wind turbine (1) as needed.
  • the panel can also be directly linked to the electricity grid without the need to install solar or wind sensors. Weather sensors for rainfall, wind speed or other meteorological sensors as well as the twilight sensor are installed outside the panel.
  • a housing (12) containing the battery, its electrical controller and the control board is installed within the panel enclosure.
  • the control card (13) for controlling the speed limit panel is capable of providing the following functions:
  • Brightness management the panel is able to vary the light intensity of the LEDs according to the ambient light
  • a rain sensor circuit that converts an analog signal into a digital signal (0.1) via the ULN2003a circuit
  • An anemometer acquisition circuit that detects the pulses from the sensor's magnetic switch, to transfer them to the card
  • a PWM or PWM (Pulse Width Modulation) circuit is a signal whose duty cycle varies.
  • the pic16F877A has two PWM outputs respectively noted ccpl and ccp2.
  • Figure 1 provides an overview of the panel and a possibility of arrangement of its components.
  • Figure 2 provides a synoptic view of the major electronic components of the system.
  • Figure 3 shows the electronic circuit of the control card.
  • Figure 4 shows the rain sensor circuit.
  • Figure 5 shows the acquisition circuit of the anemometer.
  • Figure 6 shows the LDR circuit.
  • Figure 7 shows the PWM circuit.

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Abstract

Il s'agit d'un panneau routier pour la limitation de vitesse, capable d'analyser le contexte météorologique (plus précisément la détetcion des précipitations et la mesure du vent) à l'aide de capteurs, et d'afficher la limite de vitesse la plus appropriée en fonction du milieu environnant. Ce genre de panneaux est adapté aux autoroutes, aux routes rurales et aux agglomérations, dans le but de répondre à la problématique de la sécurité routière et de la limitation de vitesse. En plus, le panneau est autonome et utilise l'énergie solaire comme source d'alimentation. Le panneau est doté d'un composant intelligent permettant de varier l'intensité lumineuse des LEDs en fonction de la luminosité ambiante, d'où un gain de consommation estimé à 25%. Les capteurs météorologiques sont à faible consommation énergétique.

Description

PANNEAU DE LIMITATION DE VITESSE AUTONOME  LEDs  AFFICHAGE VARIABLE SELON LA MÉTÉO
Description
La présente invention a pour objet un panneau routier pour la limitation de vitesse à LED variant la limite de vitesse affichée en fonction des conditions météorologique en cours (plus précisément la détection des précipitations et la mesure du vent). Elle concerne en général et en premier lieu le domaine de la signalisation routière dynamique. Elle concerne en second lieu le domaine des capteurs météorologique, notamment les capteurs pour la mesure du vent et la détection des précipitations. Elle concerne en troisième lieu et plus spécialement le domaine d'affichage variable via une solution haute technologie.
Actuellement, la détermination des limites de vitesse sur les routes ne considère pas les changements du milieu environnant, notamment les changements des conditions météorologiques, qui peuvent rendre ces limites inappropriées ; pluie rendant la chaussée glissante, vent fort, visibilité réduite, etc. Ce qui augmente significativement le risque des accidents. Pour ces raisons, les conducteurs sont obligés de ralentir afin de minimiser ce risque.
Conscients des conséquences engendrées par la dégradation des conditions météorologiques, les autorités chargées des routes introduisent des panneaux de signalisation de danger (manche à aire, brouillard, attention glissement...) dans les zones les plus dangereuses, afin d'inciter les conducteurs à réduire leur vitesse. Ces panneaux conventionnels ne peuvent pas changer la limite de vitesse affichée et sont constitués généralement d'un caisson en aluminium avec un film rétroflechissant pour plus de visibilité dans la nuit et bien sûr avec un mât en acier galvanisé en cas d'installation sur autoroutes et d'aluminiuim en cas d'agglomération pour donner un aspect esthétique au panneau.
D'autres systèmes installés dans les autoroutes permettent d'afficher la limite de vitesse en fonction des conditions météorologiques et offrent la possibilité d'afficher des messages diverses dans le but de faire indirectement le lien entre la réglementation et le risque local identifié sur la route (Ex : Accidents, embouteillages...). Mais ces soutions ne répondent pas convenablement à la problématique posée. En effet, d'une part, la taille des panneaux est très grande et nécessitent des travaux importants de génie civil et de structures métalliques. D'autre part, ces panneaux commercialisés actuellement nécessitent une puissance électrique importante ce qui impose le recours à des source d'alimentation coûteuse en cas de site isolé (Ex : groupe électrogène), ce qui diminue l'intérêt économique et écologique.
Par ailleurs, des problèmes de communication se posent; ce type de panneaux à message variable communiquent avec une station météorologique centralisé pour acquérir les données périodiquement et agir en fonction de ces données, ceci complique l'installation d'une part, et d'autre part il se peut que ces données ne reflètent pas la réalité local dans la zone d'affichage. L'objet de la présente invention est de surmenter les inconvénients sus-mensionnés des solutions actuelles.
L'invention permet dans une large mesure de répondre à la problématique de la limitation de vitesse en cas de dégradation de météo ; elle permet également d'allier innovation technique et préoccupations écologiques, tout en proposant une solution efficace et facile à mettre en œuvre. Par ailleurs l'invention fonctionne en énergie solaire (module photovoltaique (1), régulateur (2) et batterie solaire (3)] vu que le sytème est à faible consommation par rapport au solutions précités, ce qui représente un atout important surtout en cas de site isolé. En plus, le système fonctionne avec ces propres capteurs météorologiques (capteurs de vent (4] et de précipitations
(5) déposés dans les brevets d'invention 37055 et 37058 respectivement) ce qui permettra une mesure locale reflétant ainsi l'état de la météo couvrant la zone du panneau. L'affichage est à LEDs
(6) ; ces LEDs sont implantés dans le panneau d'une façon esthétique (avec des congés et des arrondis entre digits ; 10 LEDs pouvant suffire par digit). Pour des raisons d'optimisation de la consommation, le sytème est doté d'un capteur crépusculaire (7} permettant d'agir sur la luminosité des LEDs en fonction de la luminosité ambiante ce qui offre un gain d'énergie estimé à 25% de la consommation moyenne. Le système est piloté par une carte de commande (13) constituée principalement d'un microcontroleur 16bits de type flash (8) et d'un ensemble de composants électroniques et de circuits intégrés assurant l'acquisition des données issues des capteurs météorologiques, la gestion de la consommation des LEDs, le traitement des données, l'affichage des messages interactifs sur un LCD et l'affichage de la limitation de vitesse la plus appropriée en fonction de l'état actuel de la météo. Enfin, l'invention résulte en des simples composants simples, moins chère, acessible sur le marché local et simples à entretenir, à réparer et permet ainsi un accès moins onéreux à l'énergie solaire.
Par comparaison et référence avec l'état actuel de la technique, la présente invention est caractérisé par la nouveauté du concept du système en sa globalité ainsi que sa faible consommation et coût, le système est aussi caractérisé par la simplicité dans la conception de la solution haute technologie permattant de piloter l'ensemble du système.
Le panneau d'un point de vue globale ressemble à un panneau de limitation de vitesse classique avec un mât (10) doté d'une fixation sur la une base au sol (9). Un panneau sous forme de rectangle arrondi (11) est fixé au mât. Le haut du mât supporte un capteur solaire ou une éolienne (1) selon le besoin. Le panneau peut également être directement lié au réseau électrique sans nécessité d'installer des capteurs solaires ou éoliens. Des capteurs météorologiques de pluviométrie, de vitesse du vent ou tout autre capteur météorologique ainsi que le capteur crépusculaire sont installés à l'extérieur du panneau. Un boîtier (12) contenant la batterie, son contrôleur électrique et la carte de commande est installé à l'intérieur de l'enseinte du panneau.
La carte de commande (13) destinée au le pilotage du panneau de limitation de vitesse, est capable d'assurer les fonctionnalités suivantes :
• Acquisition des données issues des capteurs météorologiques,
Traitement des données : calcul de la vitesse de vent et comparaison avec les seuils prédéfinis et détection des précipitations,
• Affichage de la limite de vitesse la plus appropriée en fonction du contexte météorologique, Gestion de la luminosité : le panneau est capable de varier l'intensité lumineuse des LEDs en fonction de la luminosité ambiante,
·. Gestion de la consommation des LEDs : utilisation d'un MLI (Modulateur de Largeur d'impulsion),
• Affichage des messages interactifs avec l'utilisateur via un afficheur LCD.
Elle est composée de :
• Un circuit du détecteur pluviométrique qui permet de convertir un signal analogique en un signal numérique (0,1), via le circuit ULN2003a ;
• Un circuit d'acquisition de l'anémomètre qui permet de détecter les impulsions issues du switch magnétique du capteur, afin de les transférer vers la carte ;
• Un circuit LDR qui permet de mesurer l'intensité lumineuse par la LDR (Light Dépendent Resistor) via un montage Darlington, dans le but de doubler les gains en courant puisque ce composant réalise le produit des gains de chaque transistor ;
• Un circuit PWM ou MLI (Puise Width Modulation) est un signal dont le rapport cyclique varie. Le picl6F877A est doté de deux sortie PWM notés respectivement ccpl et ccp2. Dans notre cas, nous avons utilisé la première sortie pour commander un transistor maître, permettant à son tour de transférer la valeur émise par le PWM sous forme d'un signale caractérisé par un rapport cyclique variable vers l'ensemble des LEDs actives.
La figure 1 fournit un aperçu global du panneau ainsi qu'une possibilité de disposition de ses composants.
La figure 2 fournit une vue synoptique des composantes électroniques majeures du système.
La figure 3 représente le circuit électronique de la carte de commande.
La figure 4 représente le circuit du détecteur pluviométrique.
La figure 5 représente le circuit d'acquisition de l'anémomètre.
La figure 6 représente le circuit LDR.
La figure 7 représente le circuit PWM.

Claims

Revendications
1. Un panneau de limitation de vitesse caractérisé par un affichage à LEDs commandé par un circuit de commande numérique alimenté par des données issues de capteurs météorologiques et d'un capteur cérpusculaire.
2. Un panneau de limitation de vitesse selon la revendication 1 caractérisé par un circuit de commande contenant un microcontroleur qui implémente un algorithme qui prend en entrée les données des capteurs météorologiques et le capteur crupusculaire, interprète ces données pour vérifier si certains seuils sont atteints et envoie en sortie les commandes pour l'affichage le plus approprié selon les paramètres prédéfinis.
3. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par un circuit de commande contenant un circuit LDR qui mesure l'intensité lumineuse par la LDR via un montage Darlington, dans le but de doubler les gains en courant.
4. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé par un circuit de commande contenant un circuit de gestion de consommation des LEDs utilisant un MLI (Modulateur de Largeur d'impulsion)
5. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé par un capteur solaire installé avec une batterie et son circuit de contrôle qui alimente les circuits électriques du panneau.
6. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé par un capteur pluviométrique relié au circuit de commande.
7. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé par un anémomètre relié au circuit de commande.
8. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé par un capteur éolien installé avec une batterie et son circuit de contrôle qui alimente les circuits électriques du panneau.
9. Un panneau de limitation de vitesse selon les revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé par un capteur éolien installé avec une batterie et son circuit de contrôle qui alimente les circuits électriques du panneau.
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