CN112924973B - 一种基于微波雷达的校园防撞安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，包括微波雷达，所述微波雷达通过支撑架连接在连接滑块下侧面，所述连接滑块滑动连接在塑料罩壳上，所述塑料罩壳内顶部设置有供电网，所述连接滑块内部镶嵌固定有双轴伺服电机，所述双轴伺服电机两侧的输出轴上均套接固定有橡胶滚轮，所述微波雷达上的微波传感器通过信号/数据处理单元与报警策略单元的输入端通信连接，所述连接滑块顶端固定连接有金属导电杆，所述金属导电杆顶端与供电网相接触。本发明实现了通过微波雷达对走廊进行探测，且对所有探测区域内的移动目标进行实时跟踪，可以有效预防碰撞发生。

Description

一种基于微波雷达的校园防撞安全装置

技术领域

本发明涉及校园防撞技术领域，尤其涉及一种基于微波雷达的校园防撞安全装置。

背景技术

由于中小学生特别活泼好动，尤其是课间休息时间经常在走道间奔跑，因此中小学校园时常发生碰撞事故，而且有时伤势严重。目前还没有有效的装置可以对事故经常发生地进行监测，并对事故预警，防止事故的发生。

为了预防校园内碰撞的事故的发生，现在部分的学校在碰撞发生地(如楼道，楼梯)装有摄像头，但是摄像头只能记录事故的发生，还原事故现场，并不能及时阻止事故的发生。或者是派人到楼道值勤，但是值勤人员不可能无时不刻地站在那里阻止事件的发生，而且也无法对学校的所有区域进行实时监控。

发明内容

本发明旨在提供一种基于微波雷达的校园防撞安全装置克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，以解决校园内碰撞事故经常发生的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明的提供了一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，包括微波雷达，所述微波雷达通过支撑架连接在连接滑块下侧面，所述连接滑块滑动连接在塑料罩壳上，所述塑料罩壳内顶部设置有供电网，所述塑料罩壳以及供电网均固定在墙体天花板上，所述连接滑块内部镶嵌固定有双轴伺服电机，所述双轴伺服电机两侧的输出轴上均套接固定有橡胶滚轮，所述橡胶滚轮滚动连接在塑料罩壳内部，所述微波雷达上的微波传感器通过信号/数据处理单元与报警策略单元的输入端通信连接，所述报警策略单元包括语音播报器、灯光报警器以及视频监控器，且报警策略单元卡接固定在支撑架内部，所述连接滑块顶端固定连接有金属导电杆，所述金属导电杆顶端与供电网相接触，所述金属导电杆底端通过导线分别与双轴伺服电机以及微波雷达电性连接。

作为本发明进一步的方案，所述微波雷达内部设置有处理器模块，且处理器模块的输入端分别与微波雷达以及移动信号接收模块的输出端电性连接，所处理器模块的输出端与双轴伺服电机电性连接，所述移动信号接收模块通过无线通信模块与移动信号发送模块通信连接，所述移动信号发送模块与GPS定位模块的输出端电性连接，所述处理器模块的型号为Intel i7 2600，通过GPS定位模块便于对人员的位置进行定位以及移动速度进行测量，并通过处理器模块对位置信息进行接收以及处理，进而方便对双轴伺服电机的运行进行控制，从而达到微波雷达对人员进行跟随监控。

作为本发明进一步的方案，所述塑料罩壳内底端左右对称粘接固定有两条橡胶垫，所述橡胶垫上侧面等距开设有两组以上定位凸条，所述橡胶滚轮环形侧面等距开设有两组以上定位凹槽，所述橡胶滚轮底面的定位凹槽匹配套接在橡胶垫表面的定位凸条上，所述橡胶垫由氟橡胶材质制造而成，通过橡胶垫以及橡胶滚轮则实现了对微波雷达进行缓冲减震的目的，而且通过定位凸条以及定位凹槽的设置，也便于对微波雷达的移动位置进行精准限位，避免了晃动，进一步提高了校园防撞安全的预警功能。

作为本发明进一步的方案，所述连接滑块横截面呈十字型，且连接滑块顶端一体连接有凸块，所述凸块分别设置在塑料罩壳左右两侧，所述连接滑块上插接有定位杆，所述定位杆底端粘接固定在防护网罩表面，且定位杆上套接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置在连接滑块与防护网罩之间，所述防护网罩位于微波雷达下侧，所述定位杆设有四根，四根所述定位杆粘接固定在防护网罩表面四角位置，且四根定位杆分别穿过连接滑块四角位置，通过连接滑块实现了对塑料护壳进行辅助防护，而通过凸块则便于对滑块的移动进行导向，提高了滑动移动的稳定性，而且通过设置缓冲弹簧以及防护网罩则实现了对微波雷达进行缓冲防护的目的，提高了微波雷达的使用安全性。

作为本发明更进一步的方案，所述定位杆顶端开设有缺口，所述缺口上设置有挡杆，所述挡杆通过转轴与定位杆转动连接，且挡杆位于连接滑块上侧面，通过对挡杆进行转动水平状态，便于对定位杆进行限位，而对挡杆进行转动到竖直状态，则便于对定位杆进行拆装，实现了方便拆装的目的。

作为本发明更进一步的方案，所述支撑架前部以及后部均镶嵌固定有定位轴，所述定位轴上套接有活动杆一端，所述活动杆另一端伸入连接套板内部，且连接套板内部设置有复位弹簧，所述连接套板通过复位弹簧与活动杆相连接，且连接套板与活动杆滑动连接，所述连接套板以及活动板均设有两组，两组所述连接套板分别设置在支撑架左右两侧，且两组连接套板分别套接固定在限位杆两端，所述限位杆设置在限位槽口内，所述限位槽口分别开设在连接滑块前下方以及后下方，通过对活动杆以及连接套板进行转动，实现了将限位杆移入限位槽口内，而通过复位弹簧的设置则便于将支撑架与连接滑块进行稳固连接，而且也实现了方便拆装的目的，也避免了螺栓的使用以及腐蚀，使用效果好。

作为本发明更进一步的方案，所述支撑架顶端一体连接有两个以上凸起，所述连接滑块下侧开设有两个以上凹槽，所述凸起匹配设置在凹槽内，实现了对支撑架进行定位，提高了支撑架放置的稳固性。

作为本发明更进一步的方案，所述支撑架下侧面加工有卡接槽口，所述卡接槽口上卡接有微波雷达，且卡接槽口内壁开设有内螺纹，所述微波雷达通过内螺纹与支撑架上的卡接槽口啮合连接，所述卡接槽口内顶端粘接固定有橡胶头，所述橡胶头填充设置在微波雷达与支撑架之间，且橡胶头与微波雷达表面相接触，通过内螺纹以及卡接槽口的设置，实现了方便将微波雷达与支撑架快速连接在一起，而通过橡胶头的设置则实现了对微波雷达进行稳固顶紧，同时也方便对微波雷达进行拆卸。

本发明提供了一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，有益效果在于：通过设置微波雷达、供电网、金属导电杆、双轴伺服电机、橡胶滚轮以及报警策略单元，实现了通过微波雷达对走廊进行探测，根据走廊的长度和宽度可以调整雷达的覆盖区域，对所有探测区域内的移动目标进行实时跟踪，当移动目标的速度超过设定值时，装置发出声光报警，提醒当事人降低速度，以及附近人员注意，从而有效预防碰撞发生，而且便于对微波雷达进行移动，实现了对移动目标进行跟随探测，扩大了探测范围，减少了探测盲区的产生；

通过设置橡胶垫、定位凸条以及定位凹槽，有利于对微波雷达的移动进行缓冲减震，而且也便于对微波雷达的移动位置进行精准控制，提高了微波雷达的移动稳定性，通过设置防护网罩、缓冲弹簧、限位杆、限位槽口、复位弹簧、卡接槽口以及橡胶头，实现了对微波雷达进行安全防护，避免了损坏，也方便对支撑架以及微波雷达进行快速安装，无需使用螺栓，避免了螺栓的腐蚀损坏，实现了方便拆装的目的，操作简单，使用效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中微波雷达与供电网的结构示意图。

图3为本发明实施例中微波雷达处于走廊边的结构示意图。

图4为本发明实施例中微波雷达处于楼道拐角处的结构示意图。

图5为本发明实施例中报警策略单元的工作原理框图。

图6为本发明实施例中微波雷达的工作流程图。

图7为本发明实施例中处理器模块的工作原理框图。

图8为本发明实施例中橡胶滚轮与塑料罩壳的连接结构示意图。

图9为本发明实施例图8中A处的放大结构示意图。

图10为本发明实施例中连接滑块的右视图。

图11为本发明实施例中防护网罩的结构示意图。

图12为本发明实施例中定位杆与挡杆的展开结构示意图。

图13为本发明实施例中定位杆与挡杆的闭合结构示意图。

图14为本发明实施例中活动杆与连接套板的结构示意图。

图15为本发明实施例中支撑架的结构示意图。

图16为本发明实施例中目标在t+1时间下可能出现的区域框图。

图17为本发明实施例中报警策略单元的结构示意图。

图18为本发明实施例中微波雷达的结构示意图。

图中：1、塑料罩壳；2、供电网；3、连接滑块；4、微波雷达；5、防护网罩；6、金属导电杆；7、双轴伺服电机；8、定位杆；9、缓冲弹簧；10、支撑架；11、橡胶垫；12、橡胶滚轮；13、活动杆；14、连接套板；15、限位杆；16、报警策略单元；17、复位弹簧；18、墙体；19、走廊；20、GPS定位模块；21、移动信号发送模块；22、移动信号接收模块；23、处理器模块；31、限位槽口；81、缺口；82、挡杆；101、卡接槽口；102、橡胶头；111、定位凸条；121、定位凹槽；161、语音播报器；162、灯光报警器；163、视频监控器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1-7和图16-18，本发明实施例提供的一种基于微波雷达4的校园防撞安全装置，包括微波雷达4，微波雷达4通过支撑架10连接在连接滑块3下侧面，连接滑块3滑动连接在塑料罩壳1上，塑料罩壳1内顶部设置有供电网2，塑料罩壳1以及供电网2均固定在墙体18天花板上，连接滑块3内部镶嵌固定有双轴伺服电机7，双轴伺服电机7两侧的输出轴上均套接固定有橡胶滚轮12，橡胶滚轮12滚动连接在塑料罩壳1内部，微波雷达4上的微波传感器通过信号/数据处理单元与报警策略单元16的输入端通信连接，报警策略单元16包括语音播报器161、灯光报警器162以及视频监控器16，且报警策略单元16卡接固定在支撑架10内部，连接滑块3顶端固定连接有金属导电杆6，金属导电杆6顶端与供电网2相接触，金属导电杆6底端通过导线分别与双轴伺服电机7以及微波雷达4电性连接，通过语音播报器161、灯光报警器162以及视频监控器16实现了语音播报，声光报警以及监控摄像的目的。

微波雷达4内部设置有处理器模块23，且处理器模块23的输入端分别与微波雷达4以及移动信号接收模块22的输出端电性连接，所处理器模块23的输出端与双轴伺服电机7电性连接，移动信号接收模块22通过无线通信模块与移动信号发送模块21通信连接，移动信号发送模块21与GPS定位模块20的输出端电性连接，处理器模块23的型号为Intel i72600。

本发明在使用过程中，通过微波雷达4对走廊19进行探测，根据走廊19的长度和宽度，通过金属导电杆6将供电网2与双轴伺服电机7进行电性连接在一起，随后运行双轴伺服电机7，从而带动橡胶滚轮12沿着塑料罩壳1进行移动，从而同步带动连接滑块3以及微波雷达4进行移动，而通过塑料罩壳1以及连接滑块3则实现了绝缘防护的目的，避免了触电的发生，使用安全性高，实现了调整微波雷达4的覆盖区域，对所有探测区域内的移动目标进行实时跟踪，当移动目标的速度超过设定值时，此时微波雷达4通过信号/数据处理单元将信号传递给报警策略单元16，从而触发声光报警，提醒当事人降低速度，以及附近人员注意，从而有效预防碰撞发生。

在针对楼道拐角处时，由于楼道拐角处看不到侧方通道，所以更容易发生碰撞事件，运行双轴伺服电机7，从而带动橡胶滚轮12进行转动，进而同步带动微波雷达4以及连接滑块3进行移动，在微波雷达4移动到楼道拐角处时，此时微波雷达4可以对走廊19以及侧方通道进行探测，实现了对所有探测区域内的移动目标进行实时跟踪，当移动目标的速度超过设定值时，触发声光报警，提醒当事人降低速度，以及附近人员注意，从而有效预防碰撞发生，而且对目标下一时间的位置进行预判，根据目标当前位置和速度计算出目标下一时间可能出现的区域，该区域Rectobj(t+1)＝f(x1,y1)可以设定为恒定值也可以设定为跟目标速度方向相关的函数，并将该区域标在***中。

设定t0为目标1以及目标2，t1为目标1以及目标2下一秒出现区域，t2为目标1以及目标2下两秒出现区域，Rectobj(t+1)为目标在t+1时间下可能出现的区域。

当不同两个目标下一时间可能出现的区域(Rectobj(t1))发生重叠，

即Rectobj1(t+1)∩Rectobj2(t+1)≠Φ

此时激活报警策略单元16，发出声光报警信号。

先将GPS定位模块20放置在目标身上，当目标在进行快速移动时，通过移动信号发送模块21以及GPS定位模块20将目标位置信号以及移动速度信号传递给移动信号接收模块22，并通过处理器模块23对位置以及移动信号进行处理，且对双轴伺服电机7的运行进行控制，实现了通过双轴伺服电机7的运行来带动微波雷达4进行移动，进而对目标进行实时跟随以及探测，而且在需要同时对走廊19以及楼道拐角处进行探测时，只需要在塑料罩壳1上组装多组连接滑块3以及微波雷达4即可，操作简单，空间占用面积低，也扩大了对目标的探测范围，使用效果好。

如图2、图8和图9所示，塑料罩壳1内底端左右对称粘接固定有两条橡胶垫11，橡胶垫11上侧面等距开设有两组以上定位凸条111，橡胶滚轮12环形侧面等距开设有两组以上定位凹槽121，橡胶滚轮12底面的定位凹槽121匹配套接在橡胶垫11表面的定位凸条111上，橡胶垫11由氟橡胶材质制造而成。

本发明在使用过程中，通过由氟橡胶材质制造而成的橡胶垫11实现了对微波雷达4的移动进行缓冲减震的目的，而且也具有较高的耐高温、耐老化以及耐低温的性能，便于在复杂环境下进行使用，同时通过橡胶滚轮12的转动来带动定位凹槽121进行转动，进而实现了定位凹槽121匹配套接在定位凸起上，实现了对微波雷达4的移动进行精准控制，避免了微波雷达4自动移动以及晃动，使用稳固性高。

如图2和图11-13所示，连接滑块3横截面呈十字型，且连接滑块3顶端一体连接有凸块，凸块分别设置在塑料罩壳1左右两侧，连接滑块3上插接有定位杆8，定位杆8底端粘接固定在防护网罩5表面，且定位杆8上套接有缓冲弹簧9，缓冲弹簧9设置在连接滑块3与防护网罩5之间，防护网罩5位于微波雷达4下侧，定位杆8设有四根，四根定位杆8粘接固定在防护网罩5表面四角位置，且四根定位杆8分别穿过连接滑块3四角位置。

定位杆8顶端开设有缺口81，缺口81上设置有挡杆82，挡杆82通过转轴与定位杆8转动连接，且挡杆82位于连接滑块3上侧面。

本发明在使用过程中，通过塑料罩壳1以及连接滑块3实现了对供电网2近多重防护的目的，避免了触电危险的发生，使用安全性高，而且也便于对微波雷达4的移动进行导向，通过缓冲弹簧9实现了对防护网罩5进行缓冲减震，从而提高了对微波雷达4的防护安全性，而且通过对挡杆82进行转动，便于将挡杆82由水平状态转动到竖直状态，进而方便对防护网罩5进行拆装，操作简单，使用效果好。

如图2、图10、图14、图15和图17所示，支撑架10前部以及后部均镶嵌固定有定位轴，定位轴上套接有活动杆13一端，活动杆13另一端伸入连接套板14内部，且连接套板14内部设置有复位弹簧17，连接套板14通过复位弹簧17与活动杆13相连接，且连接套板14与活动杆13滑动连接，连接套板14以及活动板均设有两组，两组连接套板14分别设置在支撑架10左右两侧，且两组连接套板14分别套接固定在限位杆15两端，限位杆15设置在限位槽口31内，限位槽口31分别开设在连接滑块3前下方以及后下方。

支撑架10顶端一体连接有两个以上凸起，连接滑块3下侧开设有两个以上凹槽，凸起匹配设置在凹槽内。

支撑架10下侧面加工有卡接槽口101，卡接槽口101上卡接有微波雷达4，且卡接槽口101内壁开设有内螺纹，微波雷达4通过内螺纹与支撑架10上的卡接槽口101啮合连接，卡接槽口101内顶端粘接固定有橡胶头102，橡胶头102填充设置在微波雷达4与支撑架10之间，且橡胶头102与微波雷达4表面相接触。

本发明在使用过程中，将微波雷达4上部与卡接槽口101进行转动，随后对微波雷达4进行转动，实现了微波雷达4移入卡接槽口101内，而且通过橡胶头102的自身弹力便于对微波雷达4进行顶紧，提高了微波雷达4与支撑架10之间的连接稳固性，避免了其松动以及脱落，随后将支撑架10设置在连接滑块3下侧面，并将凸起与凹槽进行匹配，然后将限位杆15卡接在限位槽口31内，并通过复位弹簧17的自身反弹力，便于将活动杆13与连接套板14以及限位杆15进行拉紧，进而提高了支撑架10与连接滑块3之间的连接稳固性，提高了对微波雷达4的放置稳固性，而且也方便对支撑架10以及微波雷达4进行拆卸，且无需使用螺栓，避免了螺栓的腐蚀以及损坏影响，拆装以及维修方便，使用效果好。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，包括微波雷达（4），其特征在于，所述微波雷达（4）通过支撑架（10）连接在连接滑块（3）下侧面，所述连接滑块（3）滑动连接在塑料罩壳（1）上，所述塑料罩壳（1）内顶部设置有供电网（2），所述塑料罩壳（1）以及供电网（2）均固定在墙体（18）天花板上，所述连接滑块（3）内部镶嵌固定有双轴伺服电机（7），所述双轴伺服电机（7）两侧的输出轴上均套接固定有橡胶滚轮（12），所述橡胶滚轮（12）滚动连接在塑料罩壳（1）内部，所述微波雷达（4）上的微波传感器通过信号/数据处理单元与报警策略单元（16）的输入端通信连接，所述报警策略单元（16）包括语音播报器（161）、灯光报警器（162）以及视频监控器（163），且报警策略单元（16）卡接固定在支撑架（10）内部，所述连接滑块（3）顶端固定连接有金属导电杆（6），所述金属导电杆（6）顶端与供电网（2）相接触，所述金属导电杆（6）底端通过导线分别与双轴伺服电机（7）以及微波雷达（4）电性连接；

所述微波雷达（4）内部设置有处理器模块（23），且处理器模块（23）的输入端分别与微波雷达（4）以及移动信号接收模块（22）的输出端电性连接，所处理器模块（23）的输出端与双轴伺服电机（7）电性连接，所述移动信号接收模块（22）通过无线通信模块与移动信号发送模块（21）通信连接，所述移动信号发送模块（21）与GPS定位模块（20）的输出端电性连接，所述处理器模块（23）的型号为Intel i7 2600；

所述塑料罩壳（1）内底端左右对称粘接固定有两条橡胶垫（11），所述橡胶垫（11）上侧面等距开设有两组以上定位凸条（111），所述橡胶滚轮（12）环形侧面等距开设有两组以上定位凹槽（121），所述橡胶滚轮（12）底面的定位凹槽（121）匹配套接在橡胶垫（11）表面的定位凸条（111）上，所述橡胶垫（11）由氟橡胶材质制造而成。

2.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，其特征在于，所述连接滑块（3）横截面呈十字型，且连接滑块（3）顶端一体连接有凸块，所述凸块分别设置在塑料罩壳（1）左右两侧，所述连接滑块（3）上插接有定位杆（8），所述定位杆（8）底端粘接固定在防护网罩（5）表面，且定位杆（8）上套接有缓冲弹簧（9），所述缓冲弹簧（9）设置在连接滑块（3）与防护网罩（5）之间，所述防护网罩（5）位于微波雷达（4）下侧，所述定位杆（8）设有四根，四根所述定位杆（8）粘接固定在防护网罩（5）表面四角位置，且四根定位杆（8）分别穿过连接滑块（3）四角位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，其特征在于，所述定位杆（8）顶端开设有缺口（81），所述缺口（81）上设置有挡杆（82），所述挡杆（82）通过转轴与定位杆（8）转动连接，且挡杆（82）位于连接滑块（3）上侧面。

4.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，其特征在于，所述支撑架（10）前部以及后部均镶嵌固定有定位轴，所述定位轴上套接有活动杆（13）一端，所述活动杆（13）另一端伸入连接套板（14）内部，且连接套板（14）内部设置有复位弹簧（17），所述连接套板（14）通过复位弹簧（17）与活动杆（13）相连接，且连接套板（14）与活动杆（13）滑动连接，所述连接套板（14）以及活动板均设有两组，两组所述连接套板（14）分别设置在支撑架（10）左右两侧，且两组连接套板（14）分别套接固定在限位杆（15）两端，所述限位杆（15）设置在限位槽口（31）内，所述限位槽口（31）分别开设在连接滑块（3）前下方以及后下方。

5.根据权利要求4所述的一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，其特征在于，所述支撑架（10）顶端一体连接有两个以上凸起，所述连接滑块（3）下侧开设有两个以上凹槽，所述凸起匹配设置在凹槽内。

6.根据权利要求4所述的一种基于微波雷达的校园防撞安全装置，其特征在于，所述支撑架（10）下侧面加工有卡接槽口（101），所述卡接槽口（101）上卡接有微波雷达（4），且卡接槽口（101）内壁开设有内螺纹，所述微波雷达（4）通过内螺纹与支撑架（10）上的卡接槽口（101）啮合连接，所述卡接槽口（101）内顶端粘接固定有橡胶头（102），所述橡胶头（102）填充设置在微波雷达（4）与支撑架（10）之间，且橡胶头（102）与微波雷达（4）表面相接触。