一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块
技术领域
本发明涉及一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块。
背景技术
人、车、路三者关系的协调越来越受到交通部门的重视，也越来越成为衡量一个城市基础建设的基本硬件指标。除了通过修路改善交通外，对交通信号灯的控制已成为现代城市交通监控指挥系统的重要组成部分和技术手段。传统交通信号灯控制方法往往以路口的状态，按丁字、十字与多路口分时段通过红绿黄灯控制各路口车辆依次通行，往往存在车多的路口绿灯通行时间短、无车或少车的路口却亮着绿灯，而且路口在何时间段车辆多少又比较随机，对交通信号灯的控制难以人为预设。
现行的交通灯控制系统一般为开环控制系统，其红绿灯相对固定，不会因交通实况而进行自我调整。为了要解决少车路口绿灯时无车通行或多车路口绿灯通行时间短而堵车等问题，让交通系统更加人性化，让交通更加和谐。需要设计智能交通灯控制系统。在智能交通控制系统中，设计出实现交通流的实时检测和反馈的模块，是实现智能交通控制最重要的部分，从而实现闭环控制。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块。该模块通过过往车辆产生的振动，不仅通过压电产生电能进行自供电，并可检测车流量和车速信息，通过车流量和车速信息实现交通灯的智能控制。
为此，本发明提供的一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块，包括壳体，所述壳体内具有多个压电单元组、能量收集装置和两个无线传感器模块，所述能量收集装置包括整流模块和储能模块，所述多个压电单元组分别通过第一导线与整流模块连接，所述整流模块与储能模块通过第二导线连接，所述储能模块分别与无线传感器通过第三导线连接。
本发明的有益效果，过往车量经过壳体产生振动，壳体内的压电单元组将振动转化为电能，产生的电能通过储能模块供电给无线传感器，通过无线传感器收集车流量以及车速等信息，通过无线传感器转换成电信号传输至PLC控制系统进行分析处理，反馈给交通灯组实现交通灯的智能控制。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块的壳体本体结构示意图；
图2为图1中一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块的盖板的结构示意图；
图3为本发明提供的一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块的壳体本体内部件的连接结构示意图；
图4为图3中一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块的整流模块的结构示意图；
图5为图3中一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块的压电换能器的结构示意图；
图6为图3中一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块的硅胶垫片的结构示意图；
图7为本发明提供的一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块用于智能交通控制系统的使用流程图。
具体实施方式
参照图1-图7所示，本发明中一种基于智能交通灯控制系统的路面压电自供电信息传递模块，包括壳体，所述壳体内具有多个压电单元组、能量收集装置和两个无线传感器模块，压电单元组数量优选四个，所述能量收集装置包括整流模块2和储能模块3，所述多个压电单元组分别通过第一导线4与整流模块2连接，所述整流模块2与储能模块3通过第二导线5连接，所述储能模块3分别与无线传感器通过第三导线6连接。
所述壳体包括壳体本体7和盖板8，所述壳体本体7和盖板8采用亚克力材质，所述壳体本体7边沿四周具有卡槽9，所述盖板8四周边沿具有与卡槽适配的凸沿10，连接状态时，盖板上的凸沿10卡入卡槽9内，壳体本体7与盖板8紧密贴合，所述壳体本体7内具有整流模块安装槽11、储能模块安装槽12、两个无线模块安装槽13和多个压电安装槽14。
多个压电安装槽14分别通过第一连接槽15与整流模块安装槽11连通，所述压电单元组置于压电安装槽14内，压电安装槽14的数量和形状大小与压电单元组相适配。所述压电单元组由多个压电单元1组成，每组压电单元组中压电单元数量优选五个，五个压电单元叠加置于压电安装槽内。所述压电单元1包括压电换能器16和硅胶垫片17。所述压电换能器16包括压电陶瓷33和铜片34，所述压电陶瓷33与铜片34贴合，所述压电陶瓷33直径小于铜片34。所述压电陶瓷为PZT-5压电陶瓷，所述压电安装槽14底部具有圆形凸起18。底部设置圆形凸起增大压电陶瓷的变形量，达到较大的发电量。
所述硅胶垫片17置于压电换能器16上端面，所述硅胶垫片17的中心处具有向上凸起的圆柱19，所述硅胶垫片17与压电换能器16接触的底部直径大于压电换能器16直径。压电单元组受力时，硅胶垫片17使压电换能器16最大限度地受压，达到最大的发电量。所述硅胶垫片17边缘具有缺口18，第一导线4一端焊接在压电换能器16上，第一导线4另一端与整流模块2连接。所述第一导线4与压电换能器16的连接处位于硅胶垫片缺口18处，第一导线4另一端与整流模块2连接，缺口18的位置用于第一导线4与压电换能器16的焊接点，焊接点设于缺口18位置，壳体本体7与盖板8扣合状态时，压电单元组最上端的硅胶垫片的圆柱19上表面抵于盖板的内表面上，第一导线4与压电换能器16的焊接点设与硅胶垫片缺口18处，防止盖板8压住焊接点，同时使盖板8与壳体本体7扣合更紧密。压电单元组内每个压电换能器均分别通过第一导线与整流模块连接，第一导线4置于相对应的第一连接槽15内。
整流模块2置于整流模块安装槽11内，所述整流模块2为单元电路板26，所述单元电路板26采用覆铜基板玻纤板。所述单元电路板上有具有多个整流桥20、第二接线点21和多个第一接线点22，所述多个第一接线点22位于单元电路板边角处并与压电换能器16位置相对应，所述第一导线4另一端与第一接线点22连接。
储能模块3置于储能模块安装槽12内，所述储能模块3包括电池23和集成电路板24，所述电池23为锂聚合物电池。所述集成电路板24和电池23通过导线连接，所述集成电路板24具有输出端口和输入端口25，所述输入端口25与第二导线5一端部连接，所述第二导线5另一端部连接在单元电路板26的第二接线点21上，所述整流模块安装槽11与储能模块安装槽12通过第二连接槽27连通，所述第二导线5置于第二连接槽27内。
两个无线传感器模块分别置于两个无线模块安装槽13内，所述两个无线传感器为温度无线传感器28和压力无线传感器29，所述输出端口包括第一输出端口30和第二输出端口31，第一输出端口30通过第三导线6与温度无线传感器28连接，所述第二输出端口31通过第三导线6与压力无线传感器29连接。两个无线模块安装槽13分别与储能模块安装槽12通过第三连接槽32连通，所述第三导线6置于第三连接槽32内。
使用时，将多个路面压电自供电信息传递模块均匀埋设于道路的路口处，过往车辆经过路面压电自供电信息传递模块产生振动，在产生的振动作用下，通过硅胶垫片17上对压电换能器16最大限度地受压，达到最大的压电量，电量通过第一导线4传输至整流模块2，经整流模块2将交流电整流为直流电，直流电通过第二导线21传输至集成电路板24，集成电路板24对电流进行处理后给电池23进行充电，电池再分别通过集成电路板23的两个输出端口给温度无线传感器28和压力无线传感器29供电。所述温度无线传感器28和压力无线传感器29分别位于储能模块3两侧。无线温度传感器28主要监测模块内温度条件，保证其工作条件稳定,如果温度异常可以提前采取措施，防止智能交通控制系统的紊乱。压力无线传感器29通过过往车辆产生的振动，监测收集车流量以及车速等信息.压力无线传感器29和温度无线传感器内的信号无线传输至信号转换装置，信号传输装置将信息转换成电信号。电信号通过无线传输系统输入PLC控制系统进行分析处理，得到有关道路车流量以及车速等信息，反馈给交通灯组实现交通灯的智能控制。多个路口通过以太网接口连接，信号均传输至PLC控制系统，实现多个路口之间的交通灯连锁控制、交通灯的远程计算机监控和交通系统的网络化、信息化管理。
