城市道路护栏状态监测装置及其监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种城市道路护栏状态监测装置及其监测方法，监测装置包括太阳能组件、检测单元、储能单元和侧压簧式开关；检测单元由猝发电源储能电路、电源管理电路、微处理器电路和无线通信模块组成。侧压簧式开关安装在护栏上。护栏姿态正常，侧压簧式开关闭合，检测单元处于待机状态，太阳能组件给储能单元充电；护栏姿态异常，侧压簧式开关断开，检测单元的电源管理电路控制向微处理器电路供电，微处理器电路控制对猝发电源储能电路充电并在充电完成后使无线通信模块发出护栏异常信息，发送完毕后电源管理电路进入低功耗模式等待维修。该城市道路护栏状态监测装置待机较长。

Condition monitoring device for urban road guardrail and monitoring method thereof

The invention relates to a city road guardrail state monitoring device and monitoring method, monitoring device comprises a solar module, detection unit, storage unit and pressure spring type switch; burst detection unit is composed of a power storage circuit, power management circuit, a microprocessor circuit and wireless communication module. The side pressure spring type switch is arranged on the guardrail. Guardrail attitude is normal, pressure spring type switch is closed, the detection unit is in a standby state, solar modules to the energy storage unit charging; abnormal pressure spring type guardrail attitude, switch off the power management circuit, detection unit and control power supply to a microprocessor circuit, a microprocessor circuit control circuit can charge and charging after the completion of the wireless communication module sends the guardrail abnormal information in burst power storage, sent after the power management circuit into a low power mode for maintenance. The city road guardrail condition monitoring device has a longer standby period.

【技术实现步骤摘要】
城市道路护栏状态监测装置及其监测方法
本专利技术涉及城市道路护栏养护及智能监测领域，特别涉及一种城市道路可移动式护栏的状态监测装置及其监测方法。
技术介绍
在各类公路尤其是城市道路上，可移动式道路护栏成为必备交通设置之一，使用量巨大，分布广发，从而导致护栏的维护与检修工作量巨大，而因交通事故、恶劣天气导致护栏移位、横卧、侧翻现象发生平率较高，极难在第一时间准确定位，给护栏维修工作带来极大的不便，也容易产生二次交通事故，降低人们出行的安全感。目前也有不少道路交通护栏智能管理方面的研究，如申请公布号为CN102063780A的“基于物联网技术的公路护栏撞击定位和报警系统及方法”专利技术专利，其公开了被动查询工作方式报警装置，要求整个检测单元必须一直处于被轮询监控方式；再如申请公布号为CN201310245208的“道路交通护栏智能管理系统”专利技术专利，其公开了基于三轴加速度传感器和无线通信模式的复杂系统，工作过程中微处理、传感电路、放大及驱动电路一直处于工作状态，其无线发送模块供电为可控方式。但城市道路护栏介于安全的需要必须处于可移动的状态，则无法使用市电，已有护栏监测成果中，部分电路或全部电路处于时时正常工作状态，存在电路功耗比较大的问题，在长时间阴雨天气、特别是梅雨季节很容易使报警系统电能耗尽，失去报警功能；同时系统设计过于复杂，不利于微型化，则不易安装在道路护栏内或者将增大护栏的体积，并不利于道路安全。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是在于提供一种功耗较小、待机较长且安全性较好的城市道路护栏状态监测装置及其监测方法。实现本专利技术目的的技术方案之一是提供一种城市道路护栏状态监测装置，包括太阳能组件、检测单元、储能单元和至少1个侧压簧式开关，其中太阳能组件包括太阳能电池板；所有侧压簧式开关串联连接形成侧压簧式开关组；检测单元由猝发电源储能电路、电源管理电路、微处理器电路和无线通信模块组成；检测单元的电源管理电路由一级稳压电路、防接反电路、栅极偏置电阻R1、源极电阻R2、栅极偏置电阻R3、源极电阻R4、场效应管T1、场效应管T2、可控逆变升压电路和二级可控稳压电路组成；防接反电路包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接；二极管D1采用普通整流二极管，二极管D2采用肖特基二极管；可控逆变升压电路的使能端EN的控制开关T1和二级可控稳压电路的使能端EN的控制开关T2均选用绝缘栅型场效应管；一级稳压电路的输入端与太阳能组件的太阳能电池板电连接，一级稳压电路的输出端与防接反电路的输入端即二极管D1的正极电连接，防接反电路的输出端即二极管D2的负极与可控逆变升压电路的输入端电连接，二极管D1的负极还与储能单元电连接；可控逆变升压电路的使能端EN与场效应管T1的源极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与参考点连接；场效应管T1的漏极与电阻R1的一端、防接反电路的输出端、可控逆变升压电路的输入端连接，电阻R1的另一端与场效应管T1的栅极、侧压簧式开关组的输出端相连，侧压簧式开关组的另一端与参考点连接；二级可控稳压电路的使能端EN与场效应管T2的源极、电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与参考点连接；场效应管T2的漏极与可控逆变升压电路的输出端、二级可控稳压电路的输入端连接；电阻R3的一端与场效应管T2的栅极连接，R3的另一端与微处理器电路连接；二级可控稳压电路的输出端与猝发电源储能电路的输入端连接，猝发电源储能电路的输出端与无线通信模块电连接；猝发电源储能电路的输出端通过分压后还与微处理器电路连接。进一步的，护栏姿态处于正常情况时，侧压簧式开关处于闭合状态；护栏姿态处于异常情况时，侧压簧式开关断开；侧压簧式开关采用插头插座形式，安置在护栏立柱连接件和护栏横梁内部，侧压簧式开关的用于切换开关状态的受力部位抵在相应的立柱侧面上。进一步的，太阳能组件还包括防护外罩；防护外罩设置在太阳能电池板的受光面侧。进一步的，储能单元采用3节或4节可充电电池。进一步的，所述猝发电源储能电路由一个或多个电容并联组成，总容量大于等于1000uF。进一步的，所述猝发电源储能电路采用法拉电容，总容量大于等于1000uF。进一步的，所述电源管理电路的一级稳压电路、防接反电路、可控逆变升压电路和二级可控稳压电路的非工作模式下功耗均为微安级别；其中一级稳压电路的参数要求为：最大持续输入电压为24V，输出电压为6V，典型持续输出为100mA，无负载静态最大电流为7uA；无线通信模块采用GPRS收发模块；微处理器电路采用自带AD转换电路的单片机；栅极偏置电阻R1、R3阻值为1MΩ，源极电阻R2、R4为100KΩ。进一步的，所述太阳能组件置于护栏立柱顶端，检测单元和储能单元设置于护栏立柱内部。进一步的，所述太阳能组件、检测单元和储能单元中的部分或全部外挂于护栏的任意位置。进一步的，电源管理电路与猝发电源储能电路、微处理器电路均电连接，猝发电源储能电路还与无线通信模块、微处理器电路电连接，无线通信模块还与微处理器电路电连接；另外电源管理电路还与太阳能组件的太阳能电池板以及侧压簧式开关组、储能单元电连接。进一步的，太阳能电池板的面积为4cm*8cm，性能参数如下：在阴天室外光照强度为500lx时，输出开路电压为5.5V，短路电流达到5mA；在晴天室外背阴光照强度为10000lx时，输出开路电压为7V，短路电流达到30mA；在晴天室外阳光照晒强度为100000lx时，输出开路电压达到11V，短路电流达到50mA。进一步的，无线通信模块的柔性天线贴在太阳能组件的防护外罩内部侧面。进一步的，二极管D1选用工作电压为0.6V的普通整流二极管。进一步的，侧压簧式开关采用面接触式黄铜触点，电阻为0.03Ω；两个侧压簧式开关之间使用0.2cm2的多股导线连接，电阻为0.2Ω/m。实现本专利技术目的的技术方案之二是提供一种所述城市道路护栏状态监测装置的监测方法，包括如下过程：Ⅰ、所有护栏姿态处于正常情况，所有侧压簧式开关均闭合，场效应管T1的栅极电压小于开启电压，场效应管T1截止，场效应管的T1的源极输出0V，使得可控逆变升压电路的使能端EN为低电平，无输出电压，后续电路不得电，检测单元的电路处于待机状态；太阳能组件的太阳能电池板的输出电压经过一级稳压电路和防接反电路的D1给储能单元充电；Ⅱ.1、护栏姿态处于异常情况：例如护栏的立柱或横梁横卧、倾倒，某个或某几个的护栏的立柱和横梁有间隙或脱落，相应的侧压簧式开关断开，T1栅极电压近似等于储能单元输出电压，则T1的栅极电压大于开启电压，T1导通，T1的源极输出高电平到可控逆变升压电路的使能端EN，可控逆变升压电路输出4.5V以上的电压，该电压一路送给微处理器电路供电电路，另一路送至二级可控稳压电路的输入端；Ⅱ.2、微处理器电路上电后，输出高电平到场效应管T2栅极，T2导通，T2源极输出高电平到二级可控稳压电路的使能端EN，二级可控稳压电路输出电压，并对猝发电源储能电路充电；Ⅱ.3、微处理器电路通过其AD转换电路检测猝发电源储能电路的输出电压，并与设定阈值比较，若小于阈值，则充电未完成继续等待；若大于等于阈值则充电完成，启动无线通信模块并使无线通信模块发出护栏姿态异常的相关信息；Ⅱ.4、无线通信模块完成护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市道路护栏状态监测装置，其特征在于：包括太阳能组件（101）、检测单元（102）、储能单元（104）和至少1个侧压簧式开关（103），其中太阳能组件（101）包括太阳能电池板（1011）；所有侧压簧式开关（103）串联连接形成侧压簧式开关（103）组；检测单元（102）由猝发电源储能电路（1021）、电源管理电路（1022）、微处理器电路（1023）和无线通信模块（1024）组成；检测单元（102）的电源管理电路（1022）由一级稳压电路、防接反电路、栅极偏置电阻R1、源极电阻R2、栅极偏置电阻R3、源极电阻R4、场效应管T1、场效应管T2、可控逆变升压电路和二级可控稳压电路组成；防接反电路包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接；二极管D1采用普通整流二极管，二极管D2采用肖特基二极管；可控逆变升压电路的使能端EN的控制开关T1和二级可控稳压电路的使能端EN的控制开关T2均选用绝缘栅型场效应管；一级稳压电路的输入端与太阳能组件（101）的太阳能电池板（1011）电连接，一级稳压电路的输出端与防接反电路的输入端即二极管D1的正极电连接，防接反电路的输出端即二极管D2的负极与可控逆变升压电路的输入端电连接，二极管D1的负极还与储能单元（104）电连接；可控逆变升压电路的使能端EN与场效应管T1的源极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与参考点连接；场效应管T1的漏极与电阻R1的一端、防接反电路的输出端、可控逆变升压电路的输入端连接，电阻R1的另一端与场效应管T1的栅极、侧压簧式开关（103）组的输出端相连，侧压簧式开关（103）组的另一端与参考点连接；二级可控稳压电路的使能端EN与场效应管T2的源极、电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与参考点连接；场效应管T2的漏极与可控逆变升压电路的输出端、二级可控稳压电路的输入端连接；电阻R3的一端与场效应管T2的栅极连接，R3的另一端与微处理器电路（1023）连接；二级可控稳压电路的输出端与猝发电源储能电路（1021）的输入端连接，猝发电源储能电路（1021）的输出端与无线通信模块（1024）电连接；猝发电源储能电路（1021）的输出端通过分压后还与微处理器电路（1023）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种城市道路护栏状态监测装置，其特征在于：包括太阳能组件（101）、检测单元（102）、储能单元（104）和至少1个侧压簧式开关（103），其中太阳能组件（101）包括太阳能电池板（1011）；所有侧压簧式开关（103）串联连接形成侧压簧式开关（103）组；检测单元（102）由猝发电源储能电路（1021）、电源管理电路（1022）、微处理器电路（1023）和无线通信模块（1024）组成；检测单元（102）的电源管理电路（1022）由一级稳压电路、防接反电路、栅极偏置电阻R1、源极电阻R2、栅极偏置电阻R3、源极电阻R4、场效应管T1、场效应管T2、可控逆变升压电路和二级可控稳压电路组成；防接反电路包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的负极与二极管D2的正极连接；二极管D1采用普通整流二极管，二极管D2采用肖特基二极管；可控逆变升压电路的使能端EN的控制开关T1和二级可控稳压电路的使能端EN的控制开关T2均选用绝缘栅型场效应管；一级稳压电路的输入端与太阳能组件（101）的太阳能电池板（1011）电连接，一级稳压电路的输出端与防接反电路的输入端即二极管D1的正极电连接，防接反电路的输出端即二极管D2的负极与可控逆变升压电路的输入端电连接，二极管D1的负极还与储能单元（104）电连接；可控逆变升压电路的使能端EN与场效应管T1的源极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与参考点连接；场效应管T1的漏极与电阻R1的一端、防接反电路的输出端、可控逆变升压电路的输入端连接，电阻R1的另一端与场效应管T1的栅极、侧压簧式开关（103）组的输出端相连，侧压簧式开关（103）组的另一端与参考点连接；二级可控稳压电路的使能端EN与场效应管T2的源极、电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与参考点连接；场效应管T2的漏极与可控逆变升压电路的输出端、二级可控稳压电路的输入端连接；电阻R3的一端与场效应管T2的栅极连接，R3的另一端与微处理器电路（1023）连接；二级可控稳压电路的输出端与猝发电源储能电路（1021）的输入端连接，猝发电源储能电路（1021）的输出端与无线通信模块（1024）电连接；猝发电源储能电路（1021）的输出端通过分压后还与微处理器电路（1023）连接。2.根据权利要求1所述的城市道路护栏状态监测装置，其特征在于：护栏姿态处于正常情况时，侧压簧式开关（103）处于闭合状态；护栏姿态处于异常情况时，侧压簧式开关（103）断开；侧压簧式开关（103）采用插头插座形式，安置在护栏立柱连接件和护栏横梁内部，侧压簧式开关（103）的用于切换开关状态的受力部位抵在相应的立柱侧面上。3.根据权利要求1所述的城市道路护栏状态监测装置，其特征在于：太阳能组件（101）还包括防护外罩（1012）；防护外罩（1012）设置在太阳能电池板（1011）的受光面侧。4.根据权利要求1所述的城市道路护栏状态监测装置，其特征在于：储能单元（104）采用3节或4节可充电电池。5.根据权利要求1所述的城市道路护栏状态监测装置，其特征在于：所述猝发电源储能电路（1021）由一个或多个电容并联组成，总容量大于等于1000uF。6.根据权利要求1所述的城市道路护栏...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹波，
申请(专利权)人：江苏顺达交通设施有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32