一种基于太阳能的微型道路卡口系统的制作方法

本实用新型涉及道路卡口技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于太阳能的微型道路卡口系统。

背景技术：

在道路卡口系统中，一个卡口的组成包含相机、网络、供电、杆件和地感线圈等部件，建设一个卡口系统，需要多方采购，协调多个政府相关管理单位，进行大规模的施工，铺设线缆。工程量大，而且周期长。但在城市中时常有新增道路或是存在某些机关单位的独立点的卡口需求，如果使用传统方案，则需要的花费较大，对施工点的交通，地面破坏也较大。因此，需要设计一种基于太阳能的微型道路卡口系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能的微型道路卡口系统，以解决现有技术中存在的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于太阳能的微型道路卡口系统，包括控制板、太阳能板、太阳能控制器、电池、相机、温湿度传感器、继电器、路由器和天线，所述控制板中设有主控芯片，以及与主控芯片连接的电力传感模块、太阳能变换电路，所述太阳能板通过太阳能控制器与电池连接，所述太阳能控制器与太阳能变换电路连接，所述温湿度传感器与主控芯片连接，所述电力传感模块用于采集太阳能板的工作电压、充电电流和负载电流和电池端电压，所述相机通过路由器与接口电路连接，所述天线与路由器连接，所述太阳能控制器通过继电器为该系统供电。

进一步地，所述太阳能板上还设有第一防雷器，所述天线上还设有第二防雷器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型将所有的设备通过小型化集成于一个完整产品中，一方面解决了多方采购问题，另一方面解决了供电问题，同时也需要解决了铺设通信电缆的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述基于太阳能的微型道路卡口系统的原理框架图。

图2是本实用新型所述基于太阳能的微型道路卡口系统中太阳能变换电路的电路图。

图3是本实用新型所述基于太阳能的微型道路卡口系统中电力传感模块的电路图。

图4是本实用新型所述基于太阳能的微型道路卡口系统中主控芯片的电路图。

图5是本实用新型所述基于太阳能的微型道路卡口系统中继电器的电路图。

附图标记说明：1、控制板，2、太阳能板，3、第一防雷器，4、太阳能控制器，5、电池，6、相机，7、温湿度传感器，8、继电器，9、路由器，10、第二防雷器，11、天线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本实用新型提供一种基于太阳能的微型道路卡口系统，包括控制板1、太阳能板2、太阳能控制器4、电池5、相机6、温湿度传感器7、继电器8、路由器9和天线11，所述控制板1中设有主控芯片，以及与主控芯片连接的电力传感模块、太阳能变换电路，所述太阳能板2通过太阳能控制器4与电池5连接，所述太阳能控制器4与太阳能变换电路连接，所述温湿度传感器7与主控芯片连接，所述电力传感模块用于采集太阳能板的工作电压、充电电流和负载电流和电池端电压，所述相机6通过路由器9与接口电路连接，所述天线11与路由器9连接，所述太阳能控制器4通过继电器8为该系统供电。

所述太阳能板2上还设有第一防雷器3，所述天线11上还设有第二防雷器10。

所述控制板1是整个太阳能微卡口的控制中心，一方面要监控整个太阳能组件的工作情况，另一方面也要监控整个数据链路的情况，同时还要跟据电池电量情况，优化用电方案，延长电池供电时间。太阳能板的充电电流，电池电压，负载电流，环境温度，环境湿度均在控制板的监控范围内。

参阅图2所示，为太阳能变换电路的电路图，其中，Isun+为太阳能板的输入，正常的输入电压为18V左右。IC3为一片太阳能控制芯片，该芯片可以根据用户设置，自动追踪太阳能的最大功率点。J4插座提供了一个温度传感器探头，该探头可以在电池温度过高的情况下，禁止电池的充电，防止电池过充，损坏电池。三级管Q1与二极管D2、D3、电感L1组成了PWM变换电路，根据电池电压自动调节充电电流。

参阅图3所示，为电力传感模块的电路图，其中，Isun+的电流经过一个霍尔式的电流传感器，将其电流转换成成比例的电压，经过去偏置后，送给IC7进行AD转换，得到太阳能的充电电流。IC7同时对太阳能板的工作电压进行采样，然后将其转换成数字信号，I_load为负载电流，IC7也同时对负载电流进行采样转换，BATT+为电池的端电压，也将由IC7进行采样转换。上面所有转换后的数字信号，通过IIC总线，送给主控芯片（MCU）进行处理。

参阅图4所示，为主控芯片MCU的电路图，该主控芯片采用了内置硬件TCP/IP协议栈的主理器，该主控会根据传感模块采集到的电压电流信号，选择不同的供电策略，包括：

全功率：所有功能全部打开；

半功率：外置LED灯将不会打开，同时，通知摄像机，进行降频处理以节省相机的功率；

微功率：此时相机将只进行抓拍，不会进行视频压缩，也不会进行实时上传，以最大程度的延长电池的供电。同时，外部的工业路由器也会周期性开启，以节省电池电量；

该主控芯片同时会在片内运行一微型WEB服务器，为客户端提供太阳能组件的工作状态的实时查看，因为该主控为内置硬TCP/IP协议栈，因此，可以实时运行一微WEB服务端。支持一个连接数。

该主控芯片也同时运行STMP1.0标准网管协议，为开放的网管平台，提供实时的状态数据。

参阅图5所示，为继电器的电路图，采用固态继电器，可以控制外部的路由器及相机的通断电，客户可以通过WEB客户端手工启动相几或工业路器重启。

继电器8总控整个供电回路，在接收到后台下发的重启指令后，或是控制板认为有必要重启系统后，该继电器会切断整个系统的供电，3秒以后，系统恢复供电，完成整个系统的冷启动。

本实用新型中，太阳能板2用于将太阳能转化为电能，该太阳能板为80W多晶硅太阳能电池板，在深圳地区，按常规日照计算（5小时日照），一天可发电400Wh。而该系统一天用电为200Wh，因此该太阳能板在满足正常的用电之外可以向锂电池充电。以防阴雨天气日照不足。

由于太阳能板输出电压为16-20V之间，因此需要太阳能控制器4将该输出电压转换为充电电流，同时将锂电池的电压转换为稳定的12V电压向负载供电。同时太阳能控制器4还要防止锂电池的过充及过放，保护锂电池不损坏，尽量延长使用寿命。

电池采用锂电池，为聚合物电池，优点是不会爆炸，但仍有燃烧的风险，因此该电池最好在60度以下的环境工作。该锂电池为浮充工作方式，该方式比较适合太阳能这种应用，不会造成记忆效应，因此，比铅酸电池更适合该应用场景。

因为属于微卡口应用，相机6的抓拍车速不应高于60公里时速，同时，环境光越亮越有利于抓拍到清晰的照片，识别率就会越高。因为太阳能供电较为紧张，因此该相机的功耗应小于5W。所以一般基于DSP平台的相机就不适合在本应用中选用。该相机主要功能为车牌抓拍，车牌提取及回传，照片回传，视频回传。

温湿度传感器用于感应环境参数，目前主要为两个参数，环境温度及环境湿度，以使后台管理软件能更清晰的知道前端的硬件设备的工作状态。

工业路由器9提供一个有线局域网，同时做为一个网关设备，将局域网的信号路由至3G/4G移动运营商网络。以使我们的数据能通过运营商的无线网络回传。如果运营商在前端能分配公网IP，那么我们的设备将可以直接连接到我们的后端平台软件，如果不能分配公网IP，我们需要在后端架设VPN服务器，以帮助前端设备穿透运营商的内网，使数据到达我们的平台软件。

由于该系统工作于室外环境，因此，必须在系统的外部部件上安装防雷器件。防雷器一个系统中共两个，一个用于天线防雷，一个用于太阳能板防雷。

本实用新型将所有的设备通过小型化集成于一个完整产品中，一方面解决了多方采购问题，另一方面解决了供电问题，同时也需要解决了铺设通信电缆的难题。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。