[发明专利]一种基于CPS的桥梁安全通行语音报警嵌入式实时控制设备

说明书

本发明涉及一种基于CPS的桥梁安全通行语音报警嵌入式实时控制设备，属于交通技术安全领域。本发明包括蓄电池、桥梁安全通行语音报警设备、NB‑IOT网关、云服务器、终端监视设备。桥梁安全通行语音报警设备中的NB‑IOT通信模块与NB‑IOT网关连接，NB‑IOT网关通过NB‑IOT射频接收桥梁安全通行语音报警设备发来的数据，并通过在TCP/IP网络传输协议之上的MQTT协议，向云服务器进行无线转发；云服务器接收NB‑IOT网关转发的数据，存储后，通过TCP/IP协议向用户的终端监视设备分享或展示监视数据和预报警信息。本发明通过称重感知一定时间内所行车辆重力以及振动传感器检测得出现在桥梁是否处于平稳状态，根据发出语音报警信号提醒未进入桥梁的车辆，极大地保证了桥梁通行的安全。

技术领域

本发明涉及一种基于CPS的桥梁安全通行语音报警嵌入式实时控制设备，属于交通技术安全领域。

背景技术

由于现有的大部分原桥设计荷载等级较低，并且使用年限已久，车辆的长期反复作用，致使主要结构材料力学性能降低，大桥整体承载能力下降，已无法承受严重超载的车辆行驶，超载车的长期碾压是该桥损坏的重要原因。桥梁通行的安全已是国民所关注的热点，桥梁悬索及桥面部分断裂，桥面两端同时塌陷等安全隐患严重威胁着我国人民的人身安全，此外桥梁长期超负荷运转，现有技术在钢缆的防锈以及大桥的悬吊式设计和部分施工材料不合格问题上也不存在切实有效的防范措施。

本发明的技术来源于云南省技术创新人才资助项目(2019HB113)；云南省“万人计划”产业技术领军人才资助项目(云发改人事[2019]1096号)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于CPS的桥梁安全通行语音报警嵌入式实时控制设备，通过通过称重感知一定时间内所行车辆重力以及震动传感器检测得出现在桥梁是否处于平稳状态，根据发出语音报警信号提醒未进入桥梁的车辆，同时该设备能够向相关人员进行桥梁安全预警，极大地保证了桥梁通行的安全。

本发明的技术方案是：一种基于CPS的桥梁安全通行语音报警嵌入式实时控制设备，包括蓄电池、桥梁安全通行语音报警设备、NB-IOT网关、云服务器、终端监视设备。桥梁安全通行语音报警设备中的NB-IOT通信模块与NB-IOT网关连接，NB-IOT网关通过NB-IOT射频接收桥梁安全通行语音报警设备发来的数据，并通过在TCP/IP网络传输协议之上的MQTT协议，向云服务器进行无线转发；云服务器接收NB-IOT网关转发的数据，存储后，通过TCP/IP协议向用户的终端监视设备分享或展示监视数据和预报警信息。

桥梁安全通行语音报警设备包括可调稳压电源电路，语音报警模块，STM32单片机模块，桥梁安全检测电路，NB-IOT通信模块。STM32单片机模块分别与语音报警模块、桥梁安全检测电路连接，STM32单片机模块与NB-IOT通信模块通信连接，蓄电池通过可调稳压电源电路为STM32单片机模块、桥梁安全检测电路、NB-IOT通信模块、语音报警模块供电。

所述可调稳压电源电路包括LM317三端稳压器U6、整流二极管D5、整流二极管D6、整流二极管D7、整流二极管D8、二极管D9、二极管D10、电阻R22、电阻R23、电阻R24、滑动电阻器R25、极性电容C20、极性电容C19、电容C21、电容C22、变压器B1，微型电压表PV。LM317三端稳压器U6的3号引脚同时接C20的一端、C21的一端、D10的负极、D6的负极、D7的负极，C20的另一端接地，C21的另一端接地，D6的正极同时接D5的负极、B1的2号引脚，D7的正极接D8的负极、B1的4号引脚，D5的正极同时接D8的正极最后接地，B1的1号引脚、2号引脚分别接蓄电池正负极，LM317三端稳压器U6的1号引脚同时接R22的一端、R23的一端、R25的一端，R25的另一端及滑动端接地，R23的另一端同时接C22的一端、D9的正极，C22的另一端接地，LM317三端稳压器U6的2号引脚同时接D10的正极、R22的另一端、D9的负极、R24的一端，R24的另一端接C19的一端，C19的另一端接地。