一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于NB‑IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，包括：用于对采集的路况信息进行处理和存储并定时上传的主控制器、用于提供电能的太阳能电池、用于对高速公路沿线的气象信息进行采集的气象数据采集仪、用于对高速公路的路表信息进行采集的路表状况检测仪和用于采集高速公路路面图像并进行路面状况判断的远程高分激光摄像机；所述主控制器连接太阳能电池、气象数据采集仪、路表状况检测仪和远程高分激光摄像机。本实用新型专利技术能够对高速公路的气象信息、路况信息、突发事件信息进行自动采集和处理，并通过NB‑IoT蜂窝通信将采集信息定时上传给高速公路监控中心，能够对路况进行更加科学准确的预判，有效地提高了高速公路运营效率和安全系数。

An Automatic Highway Road Information Acquisition Device Based on NB-IoT Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置
本技术涉及信息采集装置
，具体的说是一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置。
技术介绍
威胁高速公路运营的主要因素包括大雾、低能见度、暴雨、结冰、积雪和大风等灾害性天气，泥石流和塌方等地质灾害，以及道路破损、障碍物和行车事故等突发状况，因此需要对高速公路路况进行有效监测并及时发出预警信息，以保证行车安全。由于高速公路的特点是地域覆盖广阔，沿途地形复杂，因此高速公路路况监测设备面临传输距离远、设备接入点数量大、组网复杂等难题。3GPP标准组织针对电力系统、公共设备设施的远程监视和控制等应用需求提出了一种新的蜂窝通信技术：NB-IoT(NarrowBandInternetofThings，窄带物联网)。NB-IoT是物联网领域的一个新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，同时也支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接，它具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点，可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业、智慧安防、共享单车、智能家居等领域。现有的高速公路路况信息采集设备通常采用有线通信或者传统蜂窝无线技术与监控中心进行通信。有线通信方式需要铺设长距离的通信线缆，线缆铺设繁琐且成本高。传统无线通信方式可容纳的连接数量有限，可扩展性差，而且无线通信功耗大。现有方案多采用市电供电，需要将电线铺设到监测点附近，然后将220V市电转换成低压直流电后给路况信息采集设备供电。另外，现有路况信息采集设备功能单一，无法对气象信息、路况信息、突发事件信息同时进行监测和采集，因此无法对路况进行综合预判。高速公路路况信息采集设备现有的技术方案的缺点包括：其采用的有线通信方式需要铺设长距离的通信线缆，线缆铺设繁琐且成本高；采用的传统无线通信方式可容纳的连接数量有限，可扩展性差，而且无线通信功耗大；采用市电供电，电线部署工作量大且价格昂贵；设备功能单一，无法对路况进行综合预判。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本技术要解决的技术问题是提供一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，包括：用于对采集的路况信息进行处理和存储并定时上传的主控制器、用于提供电能的太阳能电池、用于对高速公路沿线的气象信息进行采集的气象数据采集仪、用于对高速公路的路表信息进行采集的路表状况检测仪和用于采集高速公路路面图像并进行路面状况判断的远程高分激光摄像机；所述主控制器连接太阳能电池、气象数据采集仪、路表状况检测仪和远程高分激光摄像机。所述气象信息包括气温、风速、风向、湿度、雨量、能见度、路面路基湿度中的一种或若干种。所述路表信息包括路表温度、水层厚度、冰厚、雪厚中的一种或若干种。所述路面状况判断包括判断路面是否有异物、塌陷裂纹、路面路基损坏、地质灾害以及突发交通事故中的一种或若干种。所述主控制器包括：CPU模块、无线通信模块、外设接口模块、信号调理模块、存储模块、LCD显示模块、按键模块、电源模块和时钟模块；所述CPU模块连接无线通信模块、信号调理模块、存储模块、LCD显示模块、按键模块、电源模块和时钟模块；所述电源模块连接无线通信模块、外设接口模块、信号调理模块、存储模块、LCD显示模块、按键模块、电源模块和时钟模块，用于连接太阳能电池；所述信号调理模块连接外设接口模块，所述外设接口模块用于连接气象数据采集仪、路表状况检测仪和远程高分激光摄像机；所述CPU模块用于通过信号调理模块、外设接口模块接收采集的气象信息、路表信息、路面状况和按键模块的输入信息，并进行逻辑判断，同时将判断结果发送给无线通信模块和LCD显示模块；所述无线通信模块用于通过无线方式将CPU模块处理后的信息按照NB-IoT窄带物联网协议发送给监控中心，同时接收监控中心的远程控制命令并转发给CPU模块；所述信号调理模块用于接收气象数据采集仪、路表状况检测仪、远程高分激光摄像机采集的原始信息，并将原始信息调理成CPU模块能够识别的电信号；存储模块用于存储CPU模块的处理完的信息，以待定时上传给监控中心；LCD显示模块用于显示所述路况信息自动采集装置的运行状态以及告警信息；按键模块用于输入用户设置的信息；时钟模块用于为CPU模块提供系统时钟和睡眠时钟。所述CPU模块采用嵌入式处理器ARM芯片，型号为STM32H743。所述无线通信模块采用海思Boudica120芯片。所述外设接口模块通过RS232串口连接气象数据采集仪，通过RS485串口连接路表状况检测仪，通过RS485串口连接远程高分激光摄像机。所述电源模块包括用于将48V直流电压转换为24V直流电压的第一直流变压器、用于将48V直流电压转换为5V直流电压的第二直流变压器、用于将48V直流电压转换为3.6V直流电压的第三直流变压器、用于将48V直流电压转换为3.3V直流电压的第四直流变压器。本技术具有以下优点及有益效果：1、本技术能够对高速公路的气象信息、路况信息、突发事件信息进行自动采集和处理，并通过NB-IoT蜂窝通信将采集信息定时上传给高速公路监控中心，能够对路况进行更加科学准确的预判，有效地提高了高速公路运营效率和安全系数。2、本技术具有部署灵活、通信距离远、功耗低等特点，在高速公路路况监测方面具有非常广泛的应用前景和市场价值。3、本技术采用NB-IoT蜂窝无线通信以及太阳能电池供电，因此组网布设时无须铺设线缆，节省了人力物力，显著地降低了公路运营成本。4、本技术功耗低且通信距离远，采用的NB-IoT无线通信芯片正常待机耗电只需毫瓦(mW)级，功耗很小，而且由于能够进行远距离无线传输，因此比传统的蜂窝无线技术覆盖范围大。5、本技术数据传输安全性更高，NB-IoT基于专用频谱、空口双向鉴权及严格加密，提供电信级别的安全可靠能力，保障用户数据的传输安全性。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的电源模块的结构示意图；图3为本技术的时钟模块的结构示意图；图4为本技术的外设接口模块的结构示意图；图5为本技术的信号调理模块的结构示意图；图6为本技术的CPU模块和存储模块的结构示意图；图7为本技术的主控制器的工作流程图；图8为本技术的无线通信模块、CPU模块、存储模块的连接结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，本技术给出的一种高速公路路况信息自动采集装置，由主控制器1、太阳能电池2、气象数据采集仪3、路表状况检测仪4、远程高分激光摄像机5五部分组成。主控制器1由CPU模块101、无线通信模块102、外设接口模块103、信号调理模块104、存储模块105、LCD显示模块106、按键模块107、电源模块108、时钟模块109等模块组成。在电气连接上，CPU模块101分别与无线通信模块102、LCD显示模块106、按键模块107、信号调理模块104、时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，其特征在于，包括：用于对采集的路况信息进行处理和存储并定时上传的主控制器(1)、用于提供电能的太阳能电池(2)、用于对高速公路沿线的气象信息进行采集的气象数据采集仪(3)、用于对高速公路的路表信息进行采集的路表状况检测仪(4)和用于采集高速公路路面图像并进行路面状况判断的远程高分激光摄像机(5)；所述主控制器(1)连接太阳能电池(2)、气象数据采集仪(3)、路表状况检测仪(4)和远程高分激光摄像机(5)。

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，其特征在于，包括：用于对采集的路况信息进行处理和存储并定时上传的主控制器(1)、用于提供电能的太阳能电池(2)、用于对高速公路沿线的气象信息进行采集的气象数据采集仪(3)、用于对高速公路的路表信息进行采集的路表状况检测仪(4)和用于采集高速公路路面图像并进行路面状况判断的远程高分激光摄像机(5)；所述主控制器(1)连接太阳能电池(2)、气象数据采集仪(3)、路表状况检测仪(4)和远程高分激光摄像机(5)。2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，其特征在于，所述气象信息包括气温、风速、风向、湿度、雨量、能见度、路面路基湿度中的一种或若干种。3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，其特征在于，所述路表信息包括路表温度、水层厚度、冰厚、雪厚中的一种或若干种。4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，其特征在于，所述路面状况判断包括判断路面是否有异物、塌陷裂纹、路面路基损坏、地质灾害以及突发交通事故中的一种或若干种。5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT技术的高速公路路况信息自动采集装置，其特征在于，所述主控制器(1)包括：CPU模块(101)、无线通信模块(102)、外设接口模块(103)、信号调理模块(104)、存储模块(105)、LCD显示模块(106)、按键模块(107)、电源模块(108)和时钟模块(109)；所述CPU模块(101)连接无线通信模块(102)、信号调理模块(104)、存储模块(105)、LCD显示模块(106)、按键模块(107)、电源模块(108)和时钟模块(109)；所述电源模块(108)连接无线通信模块(102)、外设接口模块(103)、信号调理模块(104)、存储模块(105)、LCD显示模块(106)、按键模块(107)、电源模块(108)和时钟模块(109)，用于连接太阳能电池(2)；所述信号调理模块(104)连接外设接口模块(103)，所述外设接口模块(103)用于连接气象数据采集仪(3)、路...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵英梅，
申请(专利权)人：沈阳兴迪电子科技有限公司，赵英梅，
类型：新型
国别省市：辽宁,21