[发明专利]一种城市交通护栏震动传感报警器及实现方法

权利要求书

1.一种城市交通护栏震动传感报警器，震动传感报警器（1）包括天线（1-1）、天线固定底座（1-2）、盒体上盖（1-3）、盒体（1-4）、电池组（1-5）、主板（1-6）、震动传感器Ⅱ，所述震动传感器Ⅱ由MEMS六轴传感器J5构成；

其特征在于：还包括震动传感器Ⅰ（1-7）和控制电路；

所述震动传感器Ⅰ（1-7）由弹簧重锤（1-7-1）、震动限位圈（1-7-2）和弹簧重锤固定小板（1-7-3）构成；

所述天线（1-1）通过天线固定底座（1-2）固定在于盒体上盖（1-3）上，盒体上盖（1-3）固定在盒体（1-4）上，在盒体（1-4）内部的主板（1-6）上分别固定有电池组（1-5）、震动限位圈（1-7-2）、弹簧重锤固定小板（1-7-3）、MEMS六轴传感器J5和控制电路；

所述震动限位圈（1-7-2）和弹簧重锤固定小板（1-7-3）间隔设置，

所述弹簧重锤（1-7-1）的弹簧端与弹簧重锤固定小板（1-7-3）连接，弹簧重锤（1-7-1）的重锤端至于震动限位圈（1-7-2）内；

所述控制电路包括微处理器U1、电池供电电路、弹簧重锤接线端子J1、接口J2、接口J3、无线通信模块J4、MEMS六轴传感器J5、通信地址编码器J6、震动限位圈接线端子J7、指示灯电路；

控制电路具体连接为：微处理器U1的1脚、9脚、24脚、36脚、48脚分别与电容C4、电容C5、电容C46、电容C7的一端连接，并接电池供电电路+3V电源，电容C4、电容C5、电容C46、电容C7的另一端接地，微处理器U1的5脚接电阻R3、石英晶体Y1、电容C2的一端，电容C2的另一端接电容C3的一端及地，电容C3的另一端接电阻R3、石英晶体Y1的另一端及微处理器U1的6脚，微处理器U1的7脚接电容C1、电阻R2的一端，电容C1的另一端接地，电阻R2的另一端接+3V电源，微处理器U1的20脚通过电阻R1接地，微处理器U1的44脚通过电阻R4接地，微处理器U1的23脚、35脚、47脚、8脚接地；

指示灯电路的电阻R6一端接+3V电源，电阻R6另一端通过发光二极管LD1接微处理器U1的2脚；

通信地址编码器J6的1脚至10脚接地，通信地址编码器J6的11脚至20脚依次对应于微处理器U1的45脚、39脚、38脚、33脚、32脚、29脚、28脚、27脚、26脚、25脚相接；

无线通信模块J4的1脚接地，12脚接+3V电源，2脚至11脚依次对应于微处理器U1的21脚、22脚、19脚、14脚、17脚、16脚、15脚、18脚、13脚、12脚相接；

MEMS六轴传感器J5的5脚接地，6脚接+3V电源，1脚、2脚、3脚、4脚依次对应于微处理器U1的40脚、41脚、42脚、43脚相接；

接口J2的1脚接地，4脚接+3V电源， 2脚接微处理器U1的31脚，3脚接微处理器U1的30脚；

接口J3的5脚接地，1脚接+3V电源， 2脚接微处理器U1的34脚，3脚接微处理器U1的7脚，4脚相接接微处理器U1的37脚；

弹簧重锤（1-7-1）通过弹簧重锤接线端子J1的1脚至16脚与微处理器U1的46脚连接，震动限位圈（1-7-2）通过震动限位圈接线端子J7的1脚至8脚接地。

2.一种采用权利要求1所述的城市交通护栏震动传感报警器的实现方法，其特征在于，步骤如下：

将数个震动传感报警器（1）分别固定在交通护栏（2）的连接柱上，数个震动传感报警器（1）分别通过各自的无线通信模块J4与报警处理端实现通讯，报警处理端利用现有城市交通信号网络与监控指挥中心连接，形成报警系统；

1）震动信号的获取，

震动传感报警器（1）内部具有两级震动传感器，震动传感器Ⅰ（1-7）和震动传感器Ⅱ，当交通护栏因受到物体冲击而产生震动的时候，震动传感器Ⅰ（1-7）的弹簧重锤（1-7-1）由于惯性必然产生摆动，当摆动幅度达到一定程度时，将与震动限位圈（1-7-2）发生接触，在电路中震动限位圈（1-7-2）接地，弹簧重锤（1-7-1）与微处理器U1的46脚输入端IN01相连，弹簧重锤（1-7-1）与震动限位圈（1-7-2）接触后，微处理器U1的IN01端接地，微处理器U1就获得了这个震动信号，微处理器U1立即被唤醒，此时微处理器U1迅速命令震动传感器Ⅱ即MEMS六轴传感器J5进入工作状态，MEMS六轴传感器J5内部集成了三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，能够在X、Y、Z三个维度上测量发生倾斜的角速度和发生位移时的加速度，并通过内部的处理器过滤、计算，将上述角速度和加速度的数据传送给微处理器U1，微处理器U1通过这些数据即可得知护栏的倾斜程度和移动的剧烈程度，微处理器U1如果判断这些数据超出了预先设定的震动报警值，即当护栏移动距离超过0.5米或倾斜度超过30度时，微处理器U1就会通过无线通信模块J4向报警处理端发出震动报警信号；

由于震动传感报警器（1）采用电池供电，需要降低功耗，所以在没有收到震动信号的时候，微处理器U1处于睡眠状态；

当护栏受到车辆经过路面产生的轻微震动时，由于弹簧重锤（1-7-1）摆动不大，并不能与震动限位圈（1-7-2）接触，这样就使微处理器U1长期处于低功耗的睡眠状态，保证电池能够长期工作；

2）震动传感报警器的通信机制，多个震动传感报警器（1）发送的报警信号，都传送到附近的报警处理端，一个报警处理端同时与数个震动传感报警器（1）进行通信，每个震动传感报警器（1）的电路板上通过设置通信地址编码器J6，能够赋予每一个震动传感报警器（1）不同的编号，也就是不同的地址，这个地址代表了该震动传感报警器（1）所在交通护栏的具体位置；

震动传感报警器（1）与报警处理端之间的通信采用定时通信方式逐个进行，正常工作情况下，每天0点开始每隔6小时通信一次，由震动传感报警器（1）发出心跳数据包，相邻的震动传感报警器（1）依次传送，时间间隔为10秒，报警处理端收到后发出响应数据包，震动传感报警器（1）收到响应数据包后，发出确认数据包，一个节点通信结束，每个震动传感报警器（1）在通信结束后，微处理器U1即进入睡眠状态，定时通信的目的是：对每个震动传感报警器是否处于正常状态进行定期确认，当报警器损坏或电池没电时能够及时发现；

当碰撞原因导致的震动报警传送到报警处理端后，报警处理端将相应的数据，通过现有的交通信号专用网络进行数据传输，传输到监控中心进行处置；

3）震动中心位置判断方法，

现有城市交通护栏的长度普遍为3米，综合考虑投入成本，震动传感报警器（1）的设置间隔以9米为宜，把每一个震动传感报警器（1）称为一个震动节点，当发生碰撞交通事故时必然引起护栏移动倾斜，相应的信号会从多个震动节点发送到报警处理端，再经过交通网络传送到监控中心；

由于每个节点距发生碰撞的位置的距离不同，相应的倾斜和震动剧烈程度的量必然不同，距碰撞位置最近的节点所感知的震动的剧烈程度必然最大，其他节点依距离的远近所感知的震动的剧烈程度将依次减弱，在监控中心，根据每个节点的编号，经过计算，即可简单、准确地判断出震动碰撞所发生的地理中心位置，继而通知相关的人员前往相应位置的现场进行处置，追查发生碰撞的原因，恢复正常状态及秩序。