应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，包括摩擦

【技术实现步骤摘要】
应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置


[0001]本专利技术属于交通监测与隧道照明的
，具体涉及一种应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置。

技术介绍

[0002]随着我国基础建设的进一步发展，高速公路建设进入了山区修筑时代，公路隧道占比越来越大。隧道照明系统作为高速公路隧道营运必不可少的一部分，其能耗严重并且运营成本高，在车流量少的情况下，传统粗放式照明管理造成了大量能源浪费，为公路交通运营部门带来了重大负荷，开展隧道节能技术是降低公路隧道运营成本的必由之路，具有重要的社会经济意义。
[0003]目前隧道照明控制主要分为人工控制、时序控制以及自动控制，在一定程度上能起到节能效果，但是其控制方式仍然较为粗放，智能化程度较低。根据隧道内实时车辆位置信息进行照明控制，可以有效提供隧道内照明利用率，降低能耗。但是，由于隧道内部复杂的光照以及环境，常规车辆监测技术，如视频、超声波、红外、GPS等容易受环境影响，造成精度下降，而地磁式传感器虽具有较高的精度，但是其造价高昂，难以在隧道中完成大面积铺设。因此，迫切需要提出低成本、高精度、无线传输、低功耗的隧道车流量监测系统。
[0004]纳米发电机作为一种高效的能量转换装置，其具有转换效率高、成本低、结构简单、环境友好等特点，近年来在环境能量收集以及自驱动传感领域取得了重大突破，有望实现低成本、高精度、低功耗的隧道车辆监测，但是其输出电流较低且耐久性差，提高纳米发电机的输出电流与耐久性，对其实际应用具有重要意义。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，以解决或改善上述的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]第一方面，一种应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，其包括摩擦
‑
电磁复合纳米发电机、自适应电源管理电路、无线发射与接收装置；所述摩擦
‑
电磁复合纳米发电机与自适应电源管理电路相连，自适应电源管理电路分别与无线发射装置相连。
[0008]进一步地，摩擦
‑
电磁复合纳米发电机包括机械触发装置、机械运动整流器、机械运动加速器、摩擦纳米发电机和电磁发电机；
[0009]机械触发装置设置于路面之上，并被车辆挤压后进行上下往复运动；
[0010]机械运动整流器与机械触发装置相连，以将机械触发装置的线性往复运动转化为单一方向的旋转运动；
[0011]机械运动加速器与机械运动整流器相连，以将单一方向的低速旋转运动转化为连续单向高速旋转运动；
[0012]摩擦纳米发电机和电磁发电机通过机械运动加速器的旋转运动，输出交流电，该
交流电通过自适应电源管理电路转化为直流电，并为后端无线发射装置进行供电，将数据传输至无线接收装置。
[0013]进一步地，机械触发装置包括挤压板；挤压板的下表面上设有两根挤压柱和两根齿条；挤压柱和齿条的自由端均穿过底座上开设的孔，并位于底座内；挤压柱上均套设有一根弹簧，弹簧的一端固定于挤压柱上，其另一端固定于底座内；两根齿条的齿牙相向设置。
[0014]进一步地，机械运动整流器包括第一连杆；第一连杆的两端分别设有轴承，且在第一连杆的两端上设有两个齿轮；两个齿轮分别与相向设置的两根齿条啮合连接。
[0015]进一步地，机械运动加速器包括行星齿轮加速器和飞轮；星齿轮加速器包括第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮；第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮与连接器的一端相连，连接器的另一端与第一连杆的另一端连接。
[0016]进一步地，第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮均与太阳轮啮合相连；太阳轮与飞轮之间通过第二连杆与单向轴承连接。
[0017]进一步地，摩擦纳米发电机包括绒毛状正性摩擦层、第一高分子负性摩擦层和第二高分子负性摩擦层；所述绒毛状正性摩擦层安装于飞轮上，第一高分子负性摩擦层和第二高分子负性摩擦层安装于壳体上；第一飞轮转动，绒毛状正性摩擦层与第一高分子负性摩擦层和第二高分子负性摩擦层发生相对位移，并在第一电极和第二电极上感应出交流电。
[0018]进一步地，电磁发电机包括若干个磁铁和线圈；若干个磁铁安装在第一飞轮上，线圈安装于底座和挡板之间；第一飞轮转动，磁铁和线圈之间发生相对位移，并在线圈中产生交流电。
[0019]第二方面，一种应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置的隧道智能照明系统：将分布式、自供电车辆检测装置作为车辆信息采集单元的传感器；若干个传感器均匀分布于隧道过渡段和中间段，相邻两个传感器之间的间距为100m；
[0020]车辆信息采集单元依次与信号处理单元、无线发射单元、数据处理单元、灯光控制单元和隧道内的多个LED灯相连。
[0021]第三方面，一种隧道智能照明系统的隧道照明方法，包括以下步骤：
[0022]步骤S1、车辆信息采集单元监测隧道区域内车辆信息，有来车时采集车辆类型、速度和位置信息，将所述车辆类型、速度和位置信息经过信号处理单元处理后，通过无线发射单元发射至数据处理单元；
[0023]步骤S2、数据处理单元根据所述车辆信息制定针对该车的位置以及位置前后方的照明策略，同时检测不同车辆的照明策略是否存在冲突，若存在冲突则以满足最高级别亮度需求为原则对照明策略进行调整并形成可执行的照明方案，否则直接形成照明方案，将方案转换成调光指令；
[0024]步骤S3、灯光控制单元接受调光指令并下达具体的调光等级和回路信息；
[0025]步骤S4、调光控制器接收调光指令并转换成对应的脉冲信号，以调整对应LED灯具的亮度等级，实现对照明的控制。
[0026]本专利技术提供的应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，具有以下有益效果：
[0027]本专利技术采用最新的摩擦纳米发电技术以及电磁感应技术，并利用3D打印进行制
造，相对于常规车辆监测技术，如视频、超声波、红外、GPS、地磁等，本专利技术制备简单，检测精度高，成本低廉。
[0028]本专利技术可将行驶中车辆的机械能转化为电能，为后端信号处理以及无线发射电路供电，无需外部电源供电，可将车辆信息发送于数据中心，与常规车辆检测技术相比，安装简单且维护成本低。
[0029]本专利技术将摩擦纳米发电机和电磁发电机的电信号输出进行高效整合。
[0030]本专利技术采用分布式、自供电车辆信息采集单元准确监测车辆在隧道内的位置，根据车辆位置精确调控车辆前后一定位置范围内的灯具亮度，在保证隧道行车安全的前提下，提高照明的针对性和精确性，实现充分节能的目的。与传统照明方式相比，当车流量为20辆/小时时，使用本智能照明控制系统，理论上隧道照明能耗可降低72％。
附图说明
[0031]图1为应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置的工作示意图。
[0032]图2为摩擦
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，其特征在于：包括摩擦
‑
电磁复合纳米发电机、自适应电源管理电路、无线发射与接收装置；所述摩擦
‑
电磁复合纳米发电机与自适应电源管理电路相连，自适应电源管理电路与无线发射装置相连。2.根据权利要求1所述的应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，其特征在于：所述摩擦
‑
电磁复合纳米发电机包括机械触发装置、机械运动整流器、机械运动加速器、摩擦纳米发电机和电磁发电机；所述机械触发装置设置于路面之上，并被车辆挤压后进行上下往复运动；所述机械运动整流器与机械触发装置相连，以将所述机械触发装置的线性往复运动转化为单一方向的旋转运动；所述机械运动加速器与机械运动整流器相连，以将单一方向的低速旋转运动转化为连续单向高速旋转运动；所述摩擦纳米发电机和电磁发电机通过机械运动加速器的旋转运动，输出交流电，该交流电通过自适应电源管理电路转化为直流电，并为后端无线发射装置进行供电，将数据传输至无线接收装置。3.根据权利要求2所述的应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，其特征在于：所述机械触发装置包括挤压板；所述挤压板的下表面上设有两根挤压柱和两根齿条；所述挤压柱和齿条的自由端均穿过底座上开设的孔，并位于底座内；所述挤压柱上均套设有一根弹簧，所述弹簧的一端固定于挤压柱上，其另一端固定于底座内；两根所述齿条的齿牙相向设置。4.根据权利要求3所述的应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，其特征在于：所述机械运动整流器包括第一连杆；所述第一连杆的两端分别设有轴承，且在第一连杆的两端上设有两个齿轮；两个齿轮分别与相向设置的两根齿条啮合连接。5.根据权利要求4所述的应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，其特征在于：所述机械运动加速器包括行星齿轮加速器和飞轮；所述星齿轮加速器包括第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮；所述第一行星齿轮、第二行星齿轮和第三行星齿轮与连接器的一端相连，连接器的另一端与第一连杆的另一端连接。6.根据权利要求5所述的应用于隧道智能照明的分布式、自供电车辆检测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹育麟，杨维清，张彬彬，刘文，方勇，程潇，黄志勇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：