一种倾覆自报警自调节的智能移动路锥系统及控制方法

本发明涉及移动路锥，尤其是涉及一种倾覆自报警自调节的智能移动路锥系统及控制方法。

背景技术：

1、路锥是常见的交通安全设施，传统的路锥需要人工进行摆放和调整，不仅效率低下、速度慢，而且存在着一定的安全隐患。特别是在高速公路等高速交通场景下，常发生因收放路锥造成的交通事故。路锥摆放到位后，因人为因素和环境因素，也常常发生倾覆倾倒。这些因素主要包括人为移动、撞击、损毁；恶劣天气环境大风、暴雨等。路锥摆放后异常倾覆，轻则使区域交通管控失效，造成管控区域交通拥堵，重则滚动到有车车道，造成交通事故。

2、现有技术中已经有了一些可倾覆报警的路锥。专利cn104594233a在路锥主体的顶部上设置报警转灯，当车靠近时就通过传感器和报警器自动报警；专利cn104894992b将路锥底座设置为橡胶半球体，起到不倒翁式的防倒效果。但是专利cn104594233a的倾覆报警路锥仅支持检测倾覆情况，并未作出调节反馈，使路锥恢复正常使用；专利cn104894992b采用不倒翁式的设计，不能稳定摆放，且不具备移动功能。现有技术中的智能路锥仍存在结构性问题，不能同时满足倾覆调节和快速移动两大功能。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种倾覆自报警自调节的智能移动路锥系统及控制方法，可实现自主移动和倾覆报警调节，控制移动到指定位置，在移动过程中和到位后发生倾覆异常后向平台报警并控制运动模块智能调节，提高摆放和作用过程中的效率和安全性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种倾覆自报警自调节的智能移动路锥系统，包括管控平台和移动路锥；

4、管控平台用于智能路锥的远程监控、管理；

5、移动路锥包括：控制模块、倾覆检测模块、运动模块、通信模块、路锥主体、机箱；

6、控制模块用于协调各模块功能，接收输入数据，完成计算并下达指令；

7、运动模块用于驱动移动路锥移动，运动模块包括：四轮车轮、电机、电池；四轮车轮中的每个车轮选用高强度、耐磨损、抗压能力强的橡胶材质，通过直流无刷电机分别驱动。电机的功率和转速根据路锥的大小和最大速度来确定，以保证其在各种路况下有更高的通过障碍能力和载重能力；

8、倾覆检测模块用于智能移动路锥三轴加速度的测量和输出；

9、通信模块用于在管控平台、控制模块、倾覆检测模块之间进行数据传输；

10、机箱设于路锥主体底部，倾覆检测模块嵌设于路锥主体顶部，以增加倾覆角度测量精度，控制模块、运动模块的电池和电机、通信模块均封装于机箱中，四轮车轮设于机箱的底部；

11、通信模块通过通信模块接口与管控平台、控制模块、倾覆检测模块通信连接，控制模块与运动模块通信连接，倾覆检测模块分别与控制模块、运动模块通信连接；管控平台通过通信模块接收倾覆检测模块的检测信息和倾覆报警信号，控制模块接收倾覆检测模块的检测信息进而控制运动模块。

12、进一步的，移动路锥上设有定位模块，在移动路锥正常移动时，控制模块读取定位模块的位置数据，计算并控制运动模块的电机工作时间参数、四轮车轮的旋转角度参数，以实现移动动作。进一步的，定位模块为gps定位系统。

13、进一步的，移动路锥上设有信息发布模块，在移动路锥到达停放地点后，控制模块向信息发布模块发送要显示的文字、标识信息，以达到交通诱导目标。进一步的，信息发布模块为led显示屏。

14、进一步的，控制模块为单片机，通过usb口提前烧录好程序。

15、进一步的，控制模块为stmicroelectronics的stm32h7系列单片机。

16、进一步的，倾覆检测模块包括三轴高精度数字化加速度传感器，实现移动路锥在x、y、z三个方向上加速度的测量和参数输出。

17、进一步的，运动模块还包括舵机，在移动路锥正常移动时，舵机控制四轮车轮实现转向。

18、本发明还提供一种上述倾覆自报警自调节的智能移动路锥系统的控制方法，在倾覆发生时，控制模块读取倾覆检测模块感知的三轴加速度数据，控制模块通过判定算法来判断路锥是否倾倒，以控制运动模块反应调整，具体包括以下步骤：

19、s0：获取预先设定的无响应角度阈值t0、倾斜角度阈值t1、倾覆角度阈值t2；

20、s1：计算倾斜角度：获取智能移动路锥在车身坐标系x、y、z三个方向上的加速度ax、ay、az，通过计算ay在x-z平面上的投影与ax、az的平方和的平方根的比值来计算智能移动路锥相对于水平面的倾斜角度θ；

21、s2：判断倾斜程度：当检测倾斜角度θ小于等于无响应角度阈值t0，不进行任何调整操作；当检测倾斜角度大于等于倾斜角度阈值t1时，采取直线调整策略，控制智能移动路锥沿倾斜方向移动距离l0后再反向移动相同的距离l0，以恢复平衡状态；

22、s3：再次检测倾斜角度，判断倾斜程度：若经过s2后检测倾斜角度未恢复无响应角度阈值t0，采取角度调整策略，指控制四轮车轮分别运动，使路锥主体沿着预定的角度旋转，使路锥倾斜方向的重心位置发生变化，达到防止倾倒的效果；

23、s4：当检测倾斜角度θ大于等于倾覆角度阈值t2，判断调整操作已经无效，路锥已经或即将倾覆，通过通信模块向管控平台上传报警信息，完成倾覆自报警自调节功能。

24、进一步的，s1中，倾斜角度θ表示为：

25、进一步的，通信模块基于移动网络建立专属通信协议和接口，确保通信模块能够与管控平台进行实时通信。通信模块选择4g/5g通信，能够满足高速、低时延、大容量等通信需求，使得智能路锥能够实现快速、准确的数据传输。建立标准的通信协议和接口，使得智能路锥能够与智能网联平台进行有效的通信。通信协议和接口具备高度的互操作性和兼容性。

26、进一步的，管控平台能够下发指令并接收路锥状态数据，能够实时监控、远程控制、统计分析、倾覆报警；管控平台能够实时查看智能路锥的位置、状态、电量、传感器数据信息，保证路锥的安全性和有效性；管控平台能够远程控制智能路锥的移动、停止、角度调整、姿态调整，提高路锥的操作效率和准确性；管控平台能够统计智能路锥的使用情况，包括使用时间、移动轨迹、电量消耗，为管理和维护提供数据支持；管控平台能够实时接收智能路锥的倾覆报警信息，并及时处理和响应，提高路锥的安全性和预警效果。

27、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

28、(1)自动化程度高。无需人工操作，移动范围远，针对倾覆异常做到了全过程监测并做出反馈，并保障了使用过程中的安全性，减少人工设置管控区的危险性。

29、(2)可自动调节倾斜状态。具备倾覆检测功能，当检测到智能路锥处于倾斜状态时可自动调节。

30、(3)可自动报警倾覆状态。当智能路锥已经倾覆，可实现自动检测状态并报警，及时处理防止后续事故发生。

31、(4)状态可感知。具有通信模块和管控平台，可将智能路锥的状态信息、位置信息等数据实时上传到云端。