[发明专利]一种路面自供能的交通监控装置及方法

说明书

本发明提供一种路面自供能的交通监控装置，包括压电俘能单元、整流供能电路单元、信号转换单元及信息显示单元，本发明还提供一种路面自供能的交通监控方法，该方法应用上述的交通监控装置，本发明利用压电材料的力电响应特性，将俘能器件埋设在道路面层内，收集交通荷载作用下产生的电能，供给道路沿线附属的用电设备；并能通过电信号反演出交通信息，达到交通监控的目的。本发明在不影响路用性能和正常通行的前提下，充分利用道路上废弃能量，产生绿色可再生电能，实现了自给自足、绿色环保的智慧交通新方案；同时大幅减免了监控设备、输电设备等建设、运营费用。

技术领域

本发明涉及道路俘能监控和信号指示。

背景技术

随着路网建设，我国公路里程数持续激增，目前已达457.7万公里，为国家经济建设提供了重要支撑。但是与此同时，公路运营期间各类照明、交通监控以及信号指示设备时刻都会产生巨大的能耗。另一方面，由于各类监控设备价格较高，而公路里程数大，所以各类监控设备分布疏散，难以有效监控全路段交通信息的要求，妨碍了交通管理部门及时有效的管理。再者，由于很多路段远离城镇、人烟稀少，各类用电设备难以就近接入电网，需要额外修建输电设备，成本巨大，所以不少偏远地区干脆没有任何照明监控设备。因此在隧道、山路等类似的交通环境下行车，无疑是非常危险的，而且一旦发生交通事故，管理部门难以及时指挥沿途车辆，极易造成拥堵和二次事故。

压电材料恰好能够根据自身材料特点解决这些问题。基于其力电响应特性，可以有效将交通荷载作用下的路面变性能转化为电能，供给周边用电设备；同时又具有绿色环保，重复再生，不受环境条件限制等优点。另一方面，压电材料非常敏感，可以针对外力作用瞬时响应电信号，并利用电信号测算荷载信息。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是提供一种路面自供能的交通监控装置，该装置将压电俘能器件和交通监控显示采用一体化设计，能够利用车辆荷载作用传输收集到电信号，并为道路沿线附属用电设备，比如信号显示屏等供能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种路面自供能的交通监控装置，包括压电俘能单元、整流供能电路单元、信号转换单元及信息显示单元，压电俘能单元包括压电俘能器件和压电俘能器件的保护装置，整流供能电路单元包括电能输出端、电能输入端以及整流器件，电能输入端接受压电俘能器件所产生的电信号，通过整流器件的整流，由电能输出端输出至信号传输及信息显示单元，信号转换单元包括信号收集分析设备和传感器，信息显示单元包括摄像头和信号显示屏，信号收集分析设备基于压电俘能单元所产生的电信号反演出包括车重、车速和车流量在内的路面交通信息，信息显示单元能够显示信号收集分析设备所分析出的交通信息，无线传感器将信号收集分析设备所产生的交通信息发送至外部终端。

在采用上述技术方案的同时，本发明可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：压电俘能器件埋设于道路面层的上面层和下面层之间。

压电俘能器件的保护装置包括外部封装层和内部保护层，外部封装层为高强度的压塑性聚合物复合材料蹭，内部保护层为PVC薄板，PVC薄板周围嵌套防腐防水的PVC保护层。

交通监控装置还包括储能器，储能器连接至整流供能电路并存储富余的电能。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种路面自供能的交通监控方法，该方法上述的交通监控装置，并包括以下步骤：

(1)压电俘能单元感受路面荷载并输出交流电压；

(2)整流供能电路将压电俘能单元所产生的交流电压转化为直流电，并分别输送至储能器和信号转换单元；

(3)信号转换单元根据直流电信号反演出包括车重、车速和车流量在内的路面交通信息，并发送至信号显示设备和外部终端；

(4)信号显示设备接受信号转换单元的反演信息进行显示。