CN115667789A - 用于冲击检测和相关联数据传输的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种利用固定或临时道路安全设备来高效检测和报告车辆冲击的发明。大量传感器可以经由单个蜂窝或光纤网关报告道路事件，从而大大降低了采集和重复出现的成本。使用网状网络连接这些传感器提供了低占空比监控。通过精确的节点到节点定时，可以实现极低功率电路，其允许小型、轻型太阳能光伏板的电池寿命长达数年。无线电传输和接收被限制在每秒几毫秒。新颖的网状网络架构不利用外部协调信号、定时信号或连接。在网状网络内部维持同步。小于大约0.01%的占空比是可实现的。

Description

用于冲击检测和相关联数据传输的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C. § 119（e）要求保护于2020年1月10日提交并且题为“Devices and Methods for Impact Detection and Associated Data Transmission”的美国临时专利申请No.62/959,184和于2020年1月10日提交并且题为“Devices andMethods for Impact Detection and Associated Data Transmission”的美国临时专利申请No.62/959，847的的优先权权益，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。本申请是于2020年1月28日提交并且题为“Portable Electronic Flare CarryingCase and System”的美国申请No.16/775,055的部分延续案，所述美国申请是于2018年2月9日提交并且于2020年2月4日被授权为美国专利No.10,551,014的共同未决美国申请No.15/893,420的延续案，其根据35 U.S.C. § 119（e）要求保护于2017年2月10日提交并且也是以下申请的部分延续案的美国临时专利申请No.62/457,638的优先权权益：a）于2017年2月10日提交并且于2019年7月23日作为美国外观设计专利No.D854437授权的序列号为No.29/593,694的美国外观设计专利申请，以及b）于2017年8月8日提交并且于2019年7月23日作为美国外观设计专利No.D854438授权的序列号为No.29/613,191的美国外观设计专利申请，上述美国临时专利申请以其整体通过引用并入本文。在与本申请一起提交的申请数据表中标识了外国或国内优先权要求的任何和所有申请根据37 CFR 1.57在此通过引用并入。

技术领域

本发明总体上涉及电子、交通工程和公共安全领域，并且更特别地涉及用于检测对象何时受到冲击（例如，被车辆冲击）并且用于向位于远处的一个或多个接收位置传输与这样的冲击相关的数据和/或与设备本身相关的数据的设备和方法。

背景技术

根据37 CFR 1.71（e），本专利文件包含受版权保护的材料，并且本专利文件的所有者保留所有版权。

有时合期望的是检测对象何时被车辆或其他移动对象冲击，并且在这样的冲击事件发生时通知有关当局。例如，在道路施工区域，临时混凝土护栏（例如，K型栏杆（K-Rail），也称为“泽西栏杆”）有时定位在沿着道路的位置，并且冲击衰减设备（例如，填砂容器、可折叠结构、防撞缓冲器或其他冲击衰减器）放置在混凝土护栏附近，以降低车辆撞向混凝土护栏的冲击或减速率。当这样的冲击衰减设备被车辆撞击时，合期望的是通知警察和/或对这样的事件的其他紧急服务机构、道路维护机构等。冲击检测的需求不限于施工区域。混凝土护栏通常指定高速公路出口或保护其他结构，诸如桥台、标志、线缆护栏等。在道路上放置固定结构的任何地方，都必须包括保护设备、衰减器或防撞缓冲器，以保护驾驶员和车辆免受意外冲击。

损害冲击是相当频繁的。例如，不熟悉某个区域、受伤或注意力不集中的驾驶员在试图穿过车流离开时，可能会在其尝试时无意中撞到防撞缓冲器。轻微的冲击可能会使车辆完好无损，并且能够倒车和驶离。在这种场景下，没有人得到冲击的通知，然而防撞缓冲器可能受损，并且对于第二次冲击是不安全的。每次轻微冲击之后都应当检查该安全设备，但是没有通知维护人员的机制。低成本加速度计和无线电技术的引入现在允许以低成本进行即时通知。

现有技术包括美国专利No.6,539,175（Geary等人），该美国专利描述了一种碰撞传感器，其检测车辆何时与高速公路防撞护栏发生碰撞，并且在传感器检测到碰撞时向一个或多个远程位置发送射频信号。

发明内容

权利要求中描述的创新每个具有若干个方面，其中没有单一一个单独负责合期望的属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些突出特征。

联邦和州道路被设计用于最大的、可实现的效率和安全性。安全设备被放置在可能发生事故（包括冲击）的地方。工程师在设计阶段期间指定特定的设备必须放置在特定的位置。如果该设备未按照规范发挥作用，那么它也可能不存在于那里。2018年3月的情况就是如此，当时车辆冲击了放置在混凝土护栏末端处的防撞缓冲器。这个被称为防撞缓冲器的衰减器位于旧金山湾区。不幸的是，该保护设备造在11天前就已经在所谓的“损害”冲击中受到撞击。损害冲击很轻微；车辆能够驶离。由于执法人员、维护人员和医疗急救人员都被召集到现场，因此导致车辆瘫痪的重大冲击得到了很好的记录。损害冲击是有害的，因为该事件可能不被报告。对设计用于变形或折叠以保护驾驶员的防撞缓冲器的轻微冲击可能会危及安全设备，从而导致无法保护撞上它的下一车辆。在旧金山导致死亡的案例就是这样。

对轻微损害冲击的报告充其量是随意的。执法人员、维护人员或驾车的公众可能会注意到资产已经被撞击。但是何时被撞击是不确定的。是否报告是不确定的。因此，由设计工程师指定的用于保护驾驶员的设备可能不起作用。花费了数千美元将该设备放置在那里，生命却危在旦夕，于是成本和责任可能随之而来。

与监控道路安全资产的需求相对的是这样做的复杂性和成本。本文描述的发明代表了解决该问题的低成本、易于安装的设备、***和方法。

根据本发明，提供了用于检测对象何时受到冲击并且将与这样的冲击事件相关的数据和/或其他数据传输到一个或多个远程位置的设备和方法。

本发明的一方面涉及一种被配置用于附接到或定位在碰撞衰减器附近，以检测施加到碰撞衰减器的力的设备，多个设备形成阵列，所述阵列和网关形成本地网络，每个设备包括：至少一个冲击传感器，用于感测碰撞衰减器上的冲击，所述至少一个冲击传感器被配置用于发送对冲击的指示；发射器电路；以及处理器和存储可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使得处理器从所述至少一个冲击传感器接收对冲击的指示，并且经由发射器电路向一个或多个远程位置传输消息，所述消息至少包括响应于接收到的对冲击的指示的事件数据；其中所述发射器电路可操作来将射频信号从一个设备自动传输到设备的阵列中的一个或多个相邻设备，而不参考公共参考信号，使得所述设备的阵列中的每个设备同步传输和接收时间间隔，并且与所述设备的阵列中的至少一个相邻设备建立低功率连接，以将状态通过所述阵列传递给所述网关接收。

网关包括感测电路和与云网络的蜂窝或光纤连接。网关包括冲击传感器和蜂窝或光纤连接。建立低功率连接包括执行低占空比传输和接收周期，以使用网格技术协调时钟信号并且同步传输和接收周期，其中每个设备在不传输和接收时处于静态低功率睡眠模式，以最小化功耗。建立低功率连接进一步包括在受到冲击时向被配置为接收和转发消息的唤醒的相邻设备传输通知。该处理器被配置为在由冲击传感器发出冲击的中断通知时，以每秒多次的频率在数秒内对冲击时刻处的加速度数据进行采样，以在设备上进行本地处理，或者将采样的加速度数据传输到云服务器以用于后处理。

云服务器或设备收集采样的加速度数据，并且基于收集的加速度数据计算加速度的时间和幅度的曲线下面积。云服务器或设备通过将加速度的时间和幅度的曲线下面积与第一可调节阈值进行比较，并且将加速度的最大值与第二可调节阈值进行比较来确定真实冲击。网状网络包括设备的阵列，其中网状网络进一步包括网关。网关被配置为使用光纤将网状网络连接到云服务器。

本发明的各方面涉及一种检测防撞缓冲器上的冲击的***，该***包括：形成阵列的多个设备，设备的阵列中的每个设备配置用于附接到或者定位在碰撞衰减器附近，以检测施加到碰撞衰减器的力，每个设备包括：至少一个冲击传感器，用于检测碰撞衰减器上的冲击， 所述至少一个冲击传感器被配置为发送对冲击的指示；发射器电路和处理器以及存储可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使得处理器从所述至少一个冲击传感器接收对冲击的指示，并且经由发射器电路向一个或多个远程位置传输消息，所述消息至少包括响应于所接收的对冲击的指示的事件数据；以及网关装置，其被配置为从设备的阵列接收射频信号并且将所述消息传送到云服务器；其中所述发射器电路可操作来将射频信号从一个设备自动传输到设备的阵列中的一个或多个相邻设备，而不参考公共参考信号，使得设备的阵列中的每个设备同步传输和接收时间间隔，并且与设备的阵列中的至少一个相邻设备建立低功率连接，以将状态通过阵列传递给所述网关接收。

网关和所述设备的阵列形成本地网络。云服务器被配置为分析事件数据。建立低功率连接包括执行低占空比传输和接收周期，以使用网格技术协调时钟信号并且同步传输和接收周期，其中每个设备在不传输和接收时处于静态低功率睡眠模式，以最小化功耗。建立低功率连接进一步包括在受到冲击时向被配置为接收和转发消息的唤醒的相邻设备传输通知。

所述处理器在所述冲击传感器发出冲击中断通知时，被配置为以每秒多次的频率在数秒内对冲击时刻处的加速度数据进行采样，以在设备上进行本地处理，或者将采样的加速度数据传输到云服务器以用于后处理。云服务器或设备收集采样的加速度数据，并且基于收集的加速度数据计算加速度的时间和幅度的曲线下面积。云服务器或设备通过将加速度的时间和幅度的曲线下面积与第一可调节阈值进行比较，并且将加速度的最大值与第二可调节阈值进行比较来确定真实冲击。网状网络包括设备的阵列，其中网状网络进一步包括网关。所述至少一个冲击传感器包括加速度计。

通过阅读下文所述的详细说明和示例，将会理解本发明的更多方面和细节。

附图说明

提供以下详细描述和实施例的目的是为了非穷尽性地描述本发明的一些但不一定是全部实施例或实施例，并且不应以任何方式限制本发明的范围。

图1是本发明的设备（也称为节点）的一个实施例的示意图示例，该设备附接到保护混凝土护栏的防撞缓冲器；

图2是替代实施例的示例，其中传感器节点安装在缓冲器上，而网关与缓冲器分开安装。附加的传感器位于诸如灯之类的替代外壳中。相机可以被包括在网状网络中以捕捉事件的视频；

图3图示了由具有外壳300和电路板100（100/300）以及外壳300 内的网关（电路板200）（200/300）的节点监控的防撞缓冲器的鸟瞰图示例。相机可以被包括在网状网络中；

图4是根据某些实施例的由单个网关监控的几个防撞缓冲器的示意性描述；

图5是可用于各种设备（包括图1-4中的设备）的示例网关型电路板的图示；

图6是可以结合网关型电路板的示例壳体设备的侧视剖面图，网关型电路板的示例在图5中示出；

图7是示出了安全公路工作区和冲击传感器***的一个非限制性示例以及使用本公开的多个设备的报告方法的示图；

图8是可用于本公开的设备中的示例射频引擎组件的电气图；

图9是可用于本公开的设备中的示例射频扩展器组件的电气图；

图10是在本公开的设备中使用的示例I/O扩展器和外部RAM存储器设备的电气图；

图11是根据某些实施例的在本公开的设备中使用的加速度计和温度湿度传感器的电气图；

图12是在本公开的设备中使用的示例GPS GNSS组件及其相关联电压调节器和转换器的电气图；

图13是可用于本公开的设备中的示例太阳能采集器组件的电气图；

图14是在本公开的设备中使用的将SPI格式化数据传递到UART设备的示例转换器的电气图；

图15包括控制蜂窝调制解调器和本公开的设备中使用的其他组件的示例连接、电压调节器和开关的电气图；

图16是可用于本公开的设备中的在组件的测试和生产组装期间使用的示例开关和LED指示器的电气图。

具体实施方式

以下详细说明及其参考的随附附图旨在描述本发明的一些但不一定是全部实例或实施例。所描述的实施例在所有方面都被认为是说明性的，而不是限制性的。该详细描述的内容和随附附图不以任何方式限制本发明的范围。传感器结合了可以被表征为设备或网络节点并且将以任一方式被提及的电子器件。

图1以示意性方式示出了本公开的设备（节点）100/300的一个非限制性实施例。图1示出的设备100/300通常包括至少一个壳体300，该壳体300在其上或在其中具有电源、被配置为检测冲击的至少一个传感器、至少一个处理器、可选的相机、至少一个发射器和至少一个可选的信号发送器。在一些实施例中，设备100/300可以包括连接器，该连接器可用于将设备100/300附接到潜在可冲击对象380或其他支撑结构。设备的这些组件通过有线或无线电路以本领域公知的方式互连。

一般而言，壳体300可以包括可以在其上或在其中安装设备的组件和相关联的电路/布线的至少一个合适的壳体、外壳、框架、箱体、主体、盘、面板、板、构件、袋子、连接网格或其他结构或物品。该***将包括能够检测振动、运动、倾斜、加速/减速、温度、湿度等的节点传感器100。此外，被称为网关200的第二传感器将包括在节点100中发现的前述能力，但是将包括能够经由蜂窝或光纤网络连接到云***并且从而连接到互联网的附加特征。例如，如图2所示，设备100/300的替代实施例包括第一部分100/300和第二部分200/300。第一部分100/300可以包括至少处理器和发射器。第二部分200/300可以包括传感器和蜂窝调制解调器。该第二传感器200/300可以直接安装在防撞缓冲器上，或者安装在远离防撞缓冲器的位置，在该位置处可能受到更多保护，但是在设备100/300的无线电范围内（例如，300米）。这两种设备都能够监控“基准真值”，即本地状况、位置和事件。这些设备包含在免受冲击和天气影响的分离外壳中。设备200/300可以位于与可冲击对象380相隔一定距离的分离支撑构件上，从而不会被冲击损坏或失效。如果车辆或其他移动对象冲击可冲击对象380，则传感器100/300通过有线或无线连接向网关200/300传输（一个或多个）信号，在网关200/300中，处理器处理所述（一个或多个）信号，并且发射器经由蜂窝或光纤线缆向期望的远程位置传输信息。替代设备340可以包括相机和类似于100/300的电路，以连接到网状网络。如果设备340包括可选的相机，则这样的相机可以位于传感器100/300或200/300中的任一个之上或之中，或者可以位于分离的外壳中。

替代地，传感器100/300可以安装在一定距离的线缆护栏上，使得由一个或者一个或多个设备接收无线电信号。以这种方式，可以使用网状网络将所述设备中的每一个连接到沿着网络传递信号的另一个设备，或者直接连接到将信息直接传递到蜂窝云和网络的网关，从而以低成本监控数千米的电缆屏障。

通常，电源可以包括至分离的电源或电池的有线连接。电源可以包括“干线”电源、太阳能、风力螺旋桨、压电晶体声能采集器或电池。可以是可用的一种特定类型的电池是可充电的3.7-7.4伏锂离子、磷酸铁锂、磷酸铁锂、碱性或其他化学（类型）电池。

一般而言，设备100/300可以包括能够感测或测量与冲击或其他车辆参数相关的数据的任何设备或传感器，所述车辆参数诸如速度、计数、位置（GNSS、GPS、无线电RSSI、雷达、LIDAR、超声波）、交通队列等。例如，设备100可以包括运动感测设备，诸如加速度计、倾斜传感器、反射光源、声音传感器、电、超声波、激光、LIDAR、GNSS、GPS或能够检测任何轴上的移动的磁接近传感器。可以用于此目的的加速度计的一个示例是可购买到的ST MicroLIS2DH12。在一些实施例中，设备100/300和/或处理器可以被配置为量化冲击事件的幅度或者在不同幅度的冲击事件之间进行区分（例如，潜在地从轻微振动到重大冲击）。例如，在一些实施例中，设备100/300可以包括加速度计，该加速度计被配置为测量或定量地确定冲击的严重性，从而使得设备100/300能够在重大的潜在伤害性冲击事件和不太可能需要立即医疗救护的轻微冲击事件之间进行区分。当冲击发生时，设备100/300和/或其处理器将确定冲击事件是高于还是低于预定义阈值。该阈值将确定冲击是严重还是轻微。替代地，超过可调节阈值的冲击可以触发处理器以例如10毫秒的间隔开始对加速度进行采样。这些数据一旦经由网状网络传输到蜂窝“网关”（图1、2、3、4、7中的200/300）连接，就可以进行后处理，并通过加速度曲线的积分来确定传感器的初始冲击的速度和距离，并且从而确定护栏是否已经移动。

可选地，设备100/300可以结合射频或其他通信***，并且可以配备为使用群集（flocking）协议、网状网络或任何其他电路、装置、功能、格式、序列、闪烁程序或以下任何美国专利中的任一个中公开的其他操作来进行控制和相互通信和/或自同步：题为“Sequenced vehicular traffic guiding system”的美国专利No.8,564,456；题为“Sequenced Vehicular Traffic Guiding System”的8,154,424；题为“Synchronizingthe Behavior of Discrete Digital Devices”的9,288,088；题为“Sequenced GuidingSystems for Vehicles and Pedestrians”的9,847,037；题为“Sequential andCoordinated Flashing of Electronic Roadside Flares with Active EnergyConservation”的9,835,319；题为“Sequential and Coordinated Flashing ofElectronic Roadside Flares with Active Energy Conservation”的10,443,828；题为“Synchronizing the Behavior of Discrete Digital Devices”的10,536,519（于2020年1月14日授权的序列号为15/018,506的共同未决申请），上述专利的全部内容在本文中通过引入作为参考。

冲击监控的一个令人不安的方面是“假阳性”通知，即在没有发生冲击时指示和通知冲击。这导致效率低下，因为必须派遣工作人员去检查没有被撞击的衰减器。此外，虚假的通知将危及***的有效性，因为工作人员将变得不愿意迅速采取行动进行检查和维修。为了减少虚假报告的发生率，本发明使用加速度数据的幅度和持续时间形式的冗余。根据一个方面，为了被认为是真实的冲击，例如，10毫秒的采样率揭示了超过阈值的加速度（运动）和500毫秒的持续时间。表示真实冲击的是随时间的经过绘制的曲线下面积。该方法是在时间上对加速度曲线进行数学积分。这种双变量方法提供了灵活性和机会来“调整”两个变量，即传感器运动的持续时间和加速度的瞬时最大值，以最佳地表征冲击事件，从而减少虚假报告的发生率。替代地，使用没有蜂窝调制解调器或者至云网络的连接的网状网络和低成本传感器，多个传感器可以放置在同一个防撞缓冲器上。如果两个传感器报告冲击，则不太可能表示虚假报告。如果每个传感器都使用蜂窝调制解调器进行云连接，则这种方法的成本会非常高。

传感器可以包括微波传输、超声波探测、用于确定车辆速度的飞行时间测距、GNSS、GPS定位电路、计数和车辆类别，即卡车、摩托车或汽车。传感器可以包括直接放置在电路板上的“芯片”天线，或者结合用于更长无线电范围的外部天线。

一般而言，处理器可以包括微处理器，该微处理器从设备100/300接收信号，并且被编程为至少使发射器响应于从设备100/300接收的信号而传输或不传输信息。可以用于此目的的微处理器的一个示例是Texas Instruments CC2530F256。

一般而言，可选相机340可以包括视频或序列相机。可用于此目的的相机的一个示例是可购买到的意大利Viadana的Selea相机。

网格技术的成本效益

一般而言，发射器可以包括射频、光纤或蜂窝发射设备，能够将数据从设备100/300传输到一个或多个远程设备或位置。替代地，在使用多个设备100/300的情况下，每个设备100/300的发射器可以向一个或多个相邻设备100/300传输信号，并最终向服务整个组的诸如蜂窝调制解调器或光纤连接（本文中称为网关200/300）的发射器传输信号。网关发射器200/300然后将经由蜂窝连接或光纤线缆将期望的数据传输到云网络以及一个或多个远程位置。以这种方式，多个设备100/300可以被定位成感测涉及多个对象或者在单个对象上的多个位置的冲击事件。利用经由这种类型的网状网络或群集协议链接到单个次级蜂窝发射器（网关200/300）的多个设备100/300可以提供较低成本的***，通过该***，多个甚至大量（例如，数百个）的单独设备100/300可以经由单个蜂窝账户连接到期望的远程位置以及将数据传输到期望的远程位置，只要所述设备100/300中的每一个在其它设备100/300中的至少一个的信号传输范围内并且其它设备100/300中的至少一个在网关的范围内。

蜂窝调制解调器的成本大大高于局域网（1000米）900MHz-2.4GHz收发器的成本。此外，蜂窝连接会产生月费，需要更大的电池和太阳能电池板，并且可能更大和更重。因此，使用经由网状拓扑结构连接的低成本传感器，每个传感器具有低成本电池和电路，允许扩展要监控的道路资产的数量。这众多的传感器将经由一个或多个网关连接到云服务器和互联网。网关本身是与其他设备相同的传感器，包括蜂窝调制解调器或光纤连接器。州运输部门对成本很敏感，低成本传感器的可用性将导致更安全、更广泛的部署。

本文描述了网状网络和群集协议的示例。

网状网络操作

对放置在道路上的传感器进行部署和维护是很危险的。每次维护人员必须维修设备时，他们都会暴露于高速交通。因此，电池寿命或太阳能操作应该确保长寿命，并且电子器件应当是无故障的。固件更新应当远程执行。为了实现多年的低功率，结合了网状网络协议，该协议提供了等同于电池保存期的电池寿命。尽管增加了成本和复杂性，但是太阳能是一种选择。通过低占空比实现低功率。设备在99％或更大百分比的时间内处于静止的“睡眠”模式。然而，每个设备都变得连接到网络，使得当冲击发生时，该设备可以在数微秒内唤醒，发送其消息，并确保另一设备处于唤醒状态以接收该消息。在许多部署中，缺乏诸如W WV、GPS GNSS定时信号等的低成本外部定时信号的可用性。利用网状网络的新颖优点是不需要或不使用外部定时信号。经由固件创新，每个设备在近似1秒的间隔期间在大约1-5毫秒的时段期间唤醒并且与网络重新同步。替代地，节点/网关同步可以每15秒发生一次，从而进一步降低功耗。在增加低成本的32.768KHz的手表晶体的情况下可以实现后者15秒的时间周期，当处理器处于静态睡眠模式时，32.768KHz的手表晶体可以提供非常稳定、低漂移的定时信号。而在静态睡眠模式下,“看门狗定时器”使用纳安培的功率来维持内部时钟频率。在其他方面，可以使用其他周期和间隔。由于每个设备在建立的时间窗口内的随机时间唤醒，因此没有两个设备在同时传输，然而许多设备在整个通信时间窗口内进行“监听”。以这种方式，指示冲击的中断生成的信号可以由一个设备传输，同时保证另一个设备将接收到该消息，然而每个设备仅在几分之一秒内消耗功率，并且否则在消耗最小功率的静态模式中“休眠”。接收到消息的确认也跨网络发送，以供设备（节点）接收。网格技术的这一新颖方面允许网状网络成员之间的冲击（中断）驱动的通信，并且需要极小的能量。此外，这些组件价格低廉。下面描述了这样一种***，其中许多低成本的局域网感测节点能够监控大量关键的道路安全资产，并且经由单个更昂贵的调制解调器和蜂窝或光纤连接来实时传递通知。

一对多

使用无线电通信，可以使用任何合适类型的远程控制设备对配备有无线电接收器的设备100/300进行远程监控或控制，所述远程控制设备包括但不限于移动电话、平板计算机或其他计算设备，其被编程为控制设备100/300和/或专用远程控件，如手持式远程控制器、安装在箱子上或箱子中的远程控制器、位于应急车辆中的远程控制器等。在手机、平板电脑等设备上使用软件应用程序提供了通过蜂窝网络向运营商推送包括修改和/或新特征在内的更新的方法。在一些实施例中，固件改进可以应用于使用移动电话或台式PC的设备100和200。

在某些情况下，远程控制设备和软件可以直接并入州DOT交通管理***。这将提供一种可用的远程控制***，如果由专用控制设备本地控制，则该远程控制***能够从300米或更远的距离操作设备100/300或200/300的各种操作参数。不是将蜂窝模块放置在每个设备100/300中，而是可以将单个蜂窝通信设备放置在设备200/300中，并且然后这将从仅受互联网可用性限制的位置经由网状网络与无限数量的设备100/200通信。这将排除对用于本地控制（例如300米）的专用硬件设备的需要，因为连接到互联网的移动电话可以控制整个传感器网络并且从该网络接收警报。尽管该网络采用了数百个传感器，但是它仅使用单个蜂窝调制解调器。

登入通知失败

如果设备100/300在冲击时被破坏，则附近的其他设备将很快注意到缺失由该设备进行的传输，并且该丢失的信号以及标识符、位置和时间戳将沿着网络传递至网关200/300和云网络，以进行后处理。这种缺失一旦在几个传输周期内被确认，就将导致警报并且随后通知人员进行检查。

在一些实施例中，（一个或多个）传感器和（一个或多个）处理器可以被配置为使（一个或多个）发射器不仅传输与冲击事件相关的数据（例如，冲击的严重程度或幅度、冲击的时间等），而且还传输与设备本身相关的数据，诸如设备电池状态、温度、冲击历史，这些数据可以经由智能电话或PC仪表板软件应用程序或其他合适的手段传输到远程位置，诸如负责设备100/300的运输设施部门或承包商。此外，微控制器和嵌入式控制软件允许经由PC或智能手机远程“调整”加速度计的灵敏度。通过调节加速度计的灵敏度和持续时间阈值，操作者可以使由桥梁振动或卡车尾流造成的虚假触发最小化。这种调整可以从一定距离处进行，并区经由道路上通过单个蜂窝的访问应用于许多传感器中的任何一个。每个传感器在本地道路网络上具有唯一的“地址”。通过该方式，网络通信是双向的，既从节点传感器到网络到蜂窝云，又从控制器的桌面到蜂窝网络，到网关，并且最后到一个或多个节点，以用于固件升级、灵敏度调整或其他功能。

可选的多个传感器以防止虚假触发或假阴性：

在设备100/300的一些实施例中，多个传感器可应用于长的衰减器。人工智能（AI）软件或标准算法可以比较从每个单元发送的振动数据，以更确定地确立振动是否与正常的道路活动有关（例如，卡车经过、大风、地震），或者振动是否表示实际冲击。由于衰减器可能有数米长，所以车辆可能会撞击一个部分，而不会在另一个部分产生冲击加速度。多个传感器将允许冗余和更大的感测覆盖范围。本发明的一个新颖方面包括使用特别低成本、长电池寿命的传感器将数据沿网状网络传递到单个蜂窝或光纤连接点的有利能力。例如，五（5）个低成本传感器100/300可以放置在沿着防撞缓冲器的多个位置，并且将它们的数据传递给单个蜂窝调制解调器。当振动数据被发送到中央服务器时，AI软件或其他标准算法可以确定该模式是表示真实事件还是表示背景噪声。此外，运动的持续时间可以作为决策因素进行调节，以确认真正的冲击。传感器是本地网格或其他无线电网络的一部分。

参考图2，具有蜂窝连接的一个或多个网关200/300可以从共享网络的设备100/300和其他设备的网络的一个或多个传感器接收信号。网关200/300可以被封闭在冲击传感器内，诸如图2所示的路障型警示灯250、速度传感器、交通锥、桶或另外的轮廓标，或者被安装在道路上的安装设备上。以类似的方式，节点100/300可以经由胶带附接到高速公路上的任何资产上。

图2中指出的传感器100/300可以是局部网格或其他类型无线电网络的一部分，其允许设备100/300将其健康状态，诸如电池电量、操作状况、冲击历史、温度、其他参数或冲击事件传输到范围内的其他网络设备。这些其他设备中的一个可以连接到蜂窝或光纤网络，并且然后连接到云和互联网，以在PC仪表板或移动智能电话上显示。位于道路上的其他设备，例如图2中所示的灯250或速度监视器，当在相同的网络内操作并且在其电路板上结合了与电路板100上相同的组件时，可以加入网络，经由网络将其数据传递到其他节点100/300，并且请求将其健康状态或数据收集也由网关设备200/300传递到云。在另一方面，设备100/300可以使用网关200/300将其数据传输到云。以该方式，高速公路上的许多传感器或设备，无论是灯或是速度传感器或是加速度计或是灯光电探测器（监控闪光灯状态），都可以共享并参与网络，以便经由单个蜂窝调制解调器传输它们的健康状态和事件状态。控制信息也可以被发送到灯或传感器，打开或关闭设备，调节灯的亮度或运动传感器的灵敏度或车辆计数设备的范围。这些设备不需要在蜂窝网关200/300的范围内。它们通过在网络中的另一设备（传感器100/300或网关200/300）的范围内进行通信。一种部署可以包括配备有加速度计的多个闪光灯，所述多个闪光灯不仅提供视觉引导，而且还将报告冲击。作为本地网状网络的一部分，所述闪光灯可以将它们的状态（包括冲击事件）传输到蜂窝网关，以作为警报分发给适当的人员。

图3为防撞缓冲器380如何位于道路上以及节点传感器、相机和网关的部署的示例。混凝土护栏310用于划分道路分隔。为了保护车辆和驾驶员免受混凝土护栏端部的冲击，采用了防撞缓冲器380。节点100/300包括加速计和无线电通信组件，以向云1传输事件并从云1接收指令。如果防撞缓冲器380受到冲击，则节点100/300将检测到该移动，并且向网关200/300传输警报。网关200/300周期性地与云1连接，以用于***的日常健康状态检查，但是在接收到来自任何节点100/300的中断信号时，将立即连接到云1。相机340也是包括节点100/300和网关200/300的网状网络的成员。如果节点100/300记录冲击并且传输警报，则相机340将保存并且传输在过去3秒期间每200毫秒捕获的静止照片。这些照片连同由节点100/300捕获的加速度数据一起将被传输到网关200/300，网关200/300将经由蜂窝或光纤连接将这些数据转发到云1。然后，云1经由互联网将警报转发给维护机构的适当人员以及县或州交通管理***和相关执法部门。该州可能已经安装了光纤基础设施，其允许与州DOT交通管理***进行低成本、高速的通信。网关200/300可以位于接线盒360中，并且不需要到云1的蜂窝连接来传输警报、健康状态和接收命令，而是可以经由光纤来这样做，而没有月费。

图4图示了经由单个网关连接到云服务器的多个传感器。西行和东行交通的出口每个都受到防撞缓冲器380的保护。东行防撞缓冲器380配备有节点传感器100/300，而西行缓冲器380配备有网关200/300。100/300和200/300这两个设备包括相同或相似的传感器，并且可以检测冲击。设备200/300进一步包括蜂窝调制解调器，并且利用蜂窝连接或光纤连接。在东行缓冲垫380受到冲击时，传感器节点100/300将检测冲击并且向位于西行出口的网关200/300发送警报。网关200/300将立即连接到云1，并且向适当的人员发送警报。相机340可以被包括在网络中。在云1服务器处收到冲击通知后，警报将被传送到其他机构，诸如利用云2的DoT。

图5图示了网关型电路板的示例。安装在节点电路板100（未示出）和网关200（示于图5）上的组件可以包括如下各项中的一个或多个：GPS天线104（GGBLA.125.A，TaoglasUSA，San Diego，California），GPS CNSS接收器106（GGBLA.125.A，Taoglas USA，SanDiego，California），MCU收发器108（CC2530F256RHAR，Texas Instruments，Dallas，Texas），加速度计118（LIS2DH12TR，ST Micro，Geneva，Switzerland），电压调节器112（UM1460S-33，Union Semiconductor，Hong Kong，China），LED驱动器114（BCR421，DiodesIncorporated，Plano，Texas），以及温度/湿度传感器116（HTS221TR，ST Micro，Geneva，Switzerland）。具有天气保护过滤器的通风口可以穿过空腔的壁形成，以准许环境空气循环进入空腔，使得任何温度/湿度传感器116可以精确地感测设备100/300的区域中的温度和/或湿度。所列出的组件，当存在时，可以至少执行以下功能：

·GPS天线104和GPS CNSS接收器106使得节点或网关设备能够通过GPS发送和接收基准真值数据和/或其他信息。可以使用GPS天线202 GPS CNSS接收机接收和/或传输的信息类型的示例包括设备的精确位置（例如，经度/纬度）以及精确的定时。包含在基于卫星的GPS GNSS信号中的是精确的定时信息，其可以用于使用比低占空比同步更少的功率来同步网状网络无线电传输/接收定时。在没有精确的GPS GNSS定时信息的情况下，网状网络中的节点必须周期性地“唤醒”,例如，以大约100毫秒的间隔，来与其他节点连接以重置它们的时钟。否则，内部MCU时钟可能会漂移。在外部时钟参考利用GPS GNSS可用的情况下，用于重新同步的占空比可以更低得多。例如，节点可以以大约30秒的间隔唤醒。在其他方面，节点可以以不同于大约30秒的间隔唤醒。因此，GPS GNSS电路不仅提供位置信息，而且还提供定时和网格同步；

·MCU收发器108使得能够向和从其所处的节点或网关设备进行无线射频传输。可以使用MCU收发器108接收和/或传输的信息的类型的示例包括用于如在上面提到的并且通过引用明确地并入本文的各种美国专利和公开的美国专利申请中描述的那样对联网设备的操作进行排序或控制的信息，以及向网关设备发送或从网关设备接收与各个联网节点设备的状态和/或运作相关的信息，所述网关设备进而可以经由电话、光纤线缆（当可用时）、互联网、基于云的、蜂窝、直接到车辆或其他手段等发送/接收信息（例如，GPS GNSS位置、加速度计感测到的相对于重力的移动和取向、感测到的温度、感测到的湿度、LED操作方式/模式/状态、软件固件更新或者与一个或多个远程位置（例如，控制中心）的其他通信；

·加速度计118感测其所处的任何设备的移动，并且使得能够实现与移动相关的信息（诸如，设备受到车辆冲击、被风吹倒或以其他方式从其预期定位或位置移动的通知；

·电压调节器112提供电压调节；

·LED驱动器114驱动和控制；

·温度和湿度传感器116感测环境温度和湿度。

电路板200与电路100相同，除了200包括蜂窝调制解调器和下述相关组件。

安装在网关电路板200（图5）上的组件可以包括节点电路板100上所示的组件中的一个或多个，此外，还包括以下附加组件中的一个或多个：蜂窝天线202（FXUB63070150C，Taoglas，San Diego，California），蜂窝调制解调器204（B402，Particle，San Francisco，California），太阳能采集器/充电电路206（SVT1040，ST Micro，Geneva，Switzerland或BQ25505，Texas Instruments，Dallas Texas）。这些附加组件，当存在时，可以执行以下功能中的至少一个或多个：

·蜂窝天线202和蜂窝调制解调器204使得能够实现向和从网关电路板200所在的网关设备进行蜂窝通信。可以使用蜂窝天线202和蜂窝调制解调器204接收和/或传输的信息类型的示例包括经由电话、互联网、基于云的或其他手段等经由蜂窝或其他通信向一个或多个远程位置（例如，控制中心）发送/接收信息。在可用的情况下，并且现在通常由诸如州运输部门之类的基础设施提供者提供的是光纤通信网络。这些被放置在沿着高速公路的接线盒中，并且在工作区范围内的地方，网关200电路板可以被装备成直接***到光纤线缆***中，以避免蜂窝调制解调器硬件成本以及反复发生的每月连接和服务器费用。节点300/100将继续与网关300/200通信。然而，在光纤通信可用的部署中，网关300/200将不使用蜂窝，而是使用光纤网络来连接到云1。

·太阳能采集器/充电电路206通过从任何适当连接的太阳能电池板（下面描述的305）提取能量并且使用这样的能量为一个或多个电池充电来提供集成的能量管理。

图6示出了壳体设备300的一个非限制性示例，其中可以安装节点电路板100或网关电路板200。然后，该壳体300可以附接或定位在任何合适类型的交通通道化设备上（例如，锥、轮廓标、桶、围栏、闪光、警示灯、标志、电子路边显示器等）或任何其他对象（车辆、施工设备、道路杂物等）。在所示的示例中，该壳体300包括具有内腔304的外壳，电路板100或200安装在内腔304中。提供电池触点306，使得电池B可以安装在壳体设备300内，以给设备供电。在其中电路板100或200包括太阳能采集器和充电电路206的实施例中，壳体设备300还可以包括太阳能电池板305和相关联的电路，以收集和使用太阳能来给设备供电和/或更换电池B。在其中电路板100或200包括（一个或多个）温度和/或湿度传感器116的实施例中，可以提供可以包括天气保护过滤器和/或（一个或多个）相关联的导管的通风孔308，以准许环境空气循环到所述腔体304中，使得任何温度传感器116都可以准确地感测壳体设备300的区域中的温度和/或湿度。

图7示出了智能高速公路工作区的一个非限制性示例，该工作区在道路上具有多个冲击缓冲器和其他对象。本公开中描述的冲击传感器可以安装在位于必须被监控的公路上的任何资产上。这包括标志、桶、防撞缓冲器、交通锥等。如所示的那样，这些锥、桶或诸如标志的其他对象在道路表面上被定位成一排，以描绘出行驶的变窄区域，诸如部分车道封闭。锥上安装的设备10a中的每个配备有节点电路板100，但是可以在替代的外壳（不是300）中。该智能工作区网络还包括沿道路一侧定位的多个附加项目，如下所述：

·多个菱形便携式警告标志310，其上附接有壳体300，每个这样的壳体配备有如上所述的节点电路板100；

·矩形柱上安装的标志320，其上安装有闪烁的警示灯326，以及配备有如上所述的节点电路板100的附接壳体300；

·一系列电子显示器322，其被编程为示出指示交通向左移动的发光箭头，以及配备有如上所述的节点电路板100的附加壳体300；和

·反射式交通桶324，其上安装有闪烁的警示灯326，以及配备有附接于壳体300的网关电路板200的壳体300。

在图7的示例中，如果这些对象中的任何一个被撞击，则警报信号将沿网状网络传输，最终到达网关。延时或时间延迟以毫秒为单位。在接收到警报时，网关200/300将连接到云1以通知适当的人员。由于每个设备都具有GPS GNSS位置和时间戳，因此人员将知道设备位于何处以及它何时被撞击。

图7图示了多个低成本传感器可以通过使用单个蜂窝或光纤连接，以低成本提供道路车辆-对象冲击的近实时通知。本发明不限于固定的防撞缓冲器，而是也可以用于临时交通控制设备。如果配备有（由300/100指定的）传感器节点的任何轮廓标（例如，交通锥、桶、路障）受到冲击，则警报将被传输并沿着网络传递，直到网关300/200接收到消息。

此外，控制信号可以经由云1发送到安装在桶324上的网关设备300/200，所述网关设备300/200进而可以经由射频传输向网络中的所有节点设备传输这样的控制信号。以这种方式，控制中心可以向节点设备远程传输任何期望的设置改变（例如，LED闪烁频率、模式、顺序或颜色的改变）、软件/固件更新等。图8至图16图示了被设计用于监视和控制远程设备的电子电路。

被称为“RF引擎”的图8描述了在单个片上***（SoC）中的Texas InstrumentsCC2530微控制器（U1）和2.4GHz无线电收发器。该设备合并有8051系列微控制器。MCU经由J1接头使用10引脚连接器进行编程。使用了两个晶体；X1是用于定时无线电通信的32兆赫晶体，而32.768千赫的X2 在设备处于低功率睡眠模式时控制看门狗时间。

图9图示了射频范围扩展器（U2）的设计。图8中描述的CC2530 MCU可以直接驱动倒F走线天线。然而，为了更大的无线电范围，CC2592（Texas Instruments）范围扩展器的增加放大了CC2530的射频输出信号。它使用由ANT输出上的电容和电感图示的Pi网络，并在2.45GHz处以50欧姆阻抗谐振驱动走线倒F天线。

图10定义了U3和U4的电路。U3是输入输出扩展器（I/O扩展器），被包括用于提供更多控制功能。CC2530 MCU SoC具有有限的输入和输出，21个输入和输出。在增加了温度感测、GPS GNSS、加速度计、蜂窝通信等的情况下，使用附加的I/O。MCP23S17（Microchip公司）提供16个附加的外部控制。U4，零件号23K640（Microchip Corporation）提供了用于收集、传输和存储数据的附加存储器。该组件（外部RAM）还提供存储器，用于对CC2530和相关联的组件进行空中下载（OTA）更新。SPI总线用于与元件U3和U4通信。

利用图11中示出的组件U17和U5感测温度、湿度和加速度（冲击）。所述组件U17和U5也经由SPI通信总线与MCU U1通信。U17，感测温度和湿度（ST Microelectronics），使用保护免受天气影响的通风口通向密封外壳外的大气。加速度计（LIS2DH12）U5（STMicroelectronics）可以远程调节，以调整灵敏度。低功率指示器LED1和LED2用于在生产期间的验证和测试。

图12所示的U9，GPS GNSS***（LC79DA-Quectel），经由UART协议进行通信。它使用1.8伏的分离电源调节器U6（SGM2019）。当MCU在3.3伏处操作时，将电平转换用于I/O，并且利用U7和U8（Texas Instruments TXS104）完成。

对于利用电池充电的设备，使用太阳能采集器BQ25505 U12。如图13所示，TexasInstruments的这一组件转换来自太阳能电池板（SP1和SP2的光伏电池板——可选）的低功率输入，并且为锂离子或锂铁电池充电。U10和U11是在电池放电时断开负载并且利用几个小时的阳光进行充电的开关。这允许更快地再充电，而负载不会消耗电力。

图14：当GPS GNSS和粒子调制解调器使用UART协议与MCU通信时，串行转换器（U13）将SPI转换为UART。U13，SC16IS760IBS由NXP公司制造。

虽然该网状网络中的通信是多对一的，但是经由蜂窝连接至云的一个设备利用蜂窝调制解调器，其在图15中图示。U16是粒子调制解调器的***式接头。U14（TexasInstruments TPS61023）是升压电压调节器，用于为粒子调制解调器提供4伏电压。该调制解调器还使用可切换的3.3伏电压（以在不使用时关闭并降低功耗）。U15，UnionSemiconductor的一种低压降电压调节器（LDO-UM1460），它向粒子提供3.3伏电压，以控制调制解调器上的逻辑。

图16描述了触觉开关、指示器LED和光感测电路（Q3）。这些组件在电路板的生产和***密封外壳之前的组装和最终测试期间使用。

附加实施例

可用于标识冲击事件原因的可选相机：在包含可选相机的设备340的一些实施例中，相机可以被配置为提供车辆或冲击事件的其他原因的录像带或连续静止照片。在一些应用中，拍摄连续静止照片的相机可能比摄影机更理想，因为连续静止照片可以消耗更少的功率并且使用更少的数据传输。如果设备340配备有可选的相机，该相机被配置为获得冲击对象OB的车辆V的牌照LP和/或驾驶员的图像，则这样的信息可以用于对车辆V的所有者或驾驶员施加财务或法律责任的目的。该特征为财务上负责替换或修理基础设施的实体提供了显著的经济激励。在一些实施例中，设备340的可选相机可以以大约200毫秒的间隔拍摄例如接近缓冲器的静止快照，而不是捕捉视频循环或连续视频。在其他实施例中，相机可以以大于200毫秒的间隔或小于200毫秒的间隔捕捉图像。200毫秒的周期将继续，例如保存5张照片；每一张新照片都会“推出”1000毫秒前拍摄的照片。在该实施例中，保存五张照片。在其他实施例中，保存多于五张或少于五张照片。处理器可以进一步包括或访问非暂时性存储器，诸如存储卡，并且处理器可以被编程为存储由相机在冲击事件之前拍摄的一定数量（例如，5个，多于5个或少于5个）的快照，从而捕获牌照和/或驾驶员照片。这些照片可以随后从设备340下载，或者可以由（一个或多个）发射器传输到基于云的远程位置，并递送到PC仪表板或智能手机、软件应用或其他合适的应用。如果传感器被撞击破坏并且不能连接到蜂窝***，则非暂时性存储器（例如，存储卡）可以被屏蔽、封闭或以其他方式保护，使得它不会被冲击破坏，并且存储的照片仍然可以被恢复和使用。

收益回收：解决由于驾驶员冲击防撞缓冲器而造成的损失成本的收益回收是州和市政府的主要兴趣所在。要求标识车辆的收益回收的替代方法可以包括与驾驶员的蓝牙

电话或车辆的唯一蓝牙地址或车辆的电子收费设备配对。例如，在冲击时，冲击传感器设备可以记录在范围内多于3秒的蓝牙设备的唯一地址。高速行驶的汽车将在几毫秒或1或2秒内处于蓝牙范围内。如果一辆车撞击了防撞缓冲器并暂时停下来，则蓝牙标识将会被查验几秒钟。这可能指示蓝牙地址与撞击衰减器的车辆相关。类似地，未来的车辆将具有唯一的电子射频标识器，以用于停车收费表、收费公路（例如，快速通道）。

驾驶员标识的替代方案：传感器可以使用蓝牙协议捕获车辆蓝牙地址或驾驶员智能手机蓝牙地址的唯一标识符。在车辆的情况下，这将提供车辆的品牌和型号，因为这些是由车辆制造商唯一编程来表示型号的。驾驶员的移动电话蓝牙地址，虽然不提供查找功能（因为这些没有被编码），但是如果随后使用其他手段标识驾驶员，并且可以通过由传感器捕获的蓝牙地址验证冲击，则可以被使用。例如，如果车辆冲击缓冲器并且倒车驶离，那么该车辆和电话的蓝牙地址将在超过标准驾车经过的时段内处于传感器附近。如果发生冲击并且蓝牙地址被标识了几秒钟，则可以确定它们被链接在一起。

快速通道标识：在任何必要的准许或法定授权下，警方可以通过唯一的电子收费或快速通道地址标识车辆。防撞缓冲器传感器可以监控快速跟踪传感器，以在冲击时标识汽车。

未来的自主车辆：未来的自主车辆由于各种原因将传输唯一的标识。缓冲器上或高速公路上其他地方的传感器可以监控车辆的ID，并且将信息发送到基于云的网络和服务器仪表板，或直接发送到车辆以用于处理位置，并且提供要避开的潜在对象的警报。高速公路上的传感器节点，经由直接到车辆链路或传感器（节点），至网关到云，至车辆云，回到车辆提供GNSS位置，以提供道路资产和障碍物的精确地图数据。

交通部门：传感器除了传输其“健康状态”（例如，电池电压、温度、位置）外，还可以发射无线电或其他电磁频谱信号，以警告自主车辆存在潜在危险。未来的自主车辆可以接收基础设施到车辆的无线电或电磁信号信息，或者，传感器可以将它们关于资产的信息传输到网关200/300和云。然后，所述信息可以经由蜂窝云到车辆传递给自主车辆。一个警报可以是短波长红外光谱，指示道路上的对象或结构与环境温度之间的热量差异。自主车辆当前使用并且将来很可能继续使用前视红外（FLIR）来标识对象。传感器和其他轮廓标或工作区资产可以利用车辆上使用的车载传感器波长中的热源或红外发生器来标记。以类似的方式，临时部署的可见LED照明灯可以包括适当光谱的红外源，以不仅发射可见光，而且还发射指示热量的红外能量。

质量监控和检查：在冲击后应当检查防撞缓冲器，并且即使没有冲击史也应定期检查。使用地理围栏概念，与检查员相关联的智能电话和与该***相关的适当应用可以记录一天中的时间、日期和位置，以录入检查员驾驶足够靠近缓冲器以进行视觉检查，使得智能电话位于距设备10的指定距离（例如，大约10米）内。这消除了对纸张录入和数据输入的需要。

与州交通运输部门管理***的集成：每个州DOT都有交通管理***TMS）来监控主要道路的路况、事故、交通等。不是每个州都必须使用链接到本文描述的设备的仪表板来监控安全设备，而是由本发明生成的数据可以从网关转发到蜂窝网络，并使用应用程序接口（API）传送到预先存在的TMS。这有助于将该州的交通监控整合到单个源中，以便人员进行观察。

术语

应当领会，尽管上文已参照本发明的某些示例或实施例对本发明进行了描述，但是在不脱离本发明的预期精神和范围的情况下，可以对所述示例和实施例进行各种添加、删除、变更和修改。例如，一个实施例或示例的任何元件、步骤、构件、组件、组合物、反应物、部件或部分可以结合到另一个实施例或示例中或与另一个实施例或示例一起使用，除非另有说明或者除非这样做会使该实施例或示例不适合其预期用途。此外，在以特定顺序描述或列出方法或过程的步骤的情况下，这些步骤的顺序可以改变，除非另有说明，或者除非这样做会使该方法或过程不适合其预期目的。此外，除非另有说明，否则本文所述的任何发明或实例的元件、步骤、构件、组分、组合物、反应物、部件或部分可以可选地存在或者在没有或基本上没有任何其它元件、步骤、构件、组分、组合物、反应物、部件或部分的情况下使用。所有合理的添加、删除、修改和变更都被认为是所描述的示例和实施例的等同物，并且要被包括在所附权利要求的范围内。

权利要求陈述

以下权利要求陈述通常以专利权利要求的格式进行阐述，以进一步公开、指定和定义本发明的一些但非全部潜在可要求保护的方面。

Claims (20)

1.一种被配置用于附接到碰撞衰减器或定位在碰撞衰减器附近以检测施加到碰撞衰减器的力的设备，多个设备形成阵列，所述阵列和网关形成本地网络，每个设备包括：

至少一个冲击传感器，用于感测碰撞衰减器上的冲击，所述至少一个冲击传感器被配置为发送对冲击的指示；

发射器电路；以及

处理器和存储可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使得处理器从所述至少一个冲击传感器接收对冲击的指示，并且经由发射器电路向一个或多个远程位置传输消息，所述消息至少包括响应于接收到的对冲击的指示的事件数据；

其中所述发射器电路可操作来将射频信号从一个设备自动传输到设备的所述阵列中的一个或多个相邻设备，而不参考公共参考信号，使得设备的所述阵列中的每个设备同步传输和接收时间间隔，并且与设备的所述阵列中的至少一个相邻设备建立低功率连接，以将状态通过所述阵列传递给所述网关接收。

2.根据权利要求1所述的设备，其中网关包括感测电路和到云网络的蜂窝或光纤连接。

3.根据权利要求1所述的设备，其中网关包括冲击传感器和蜂窝或光纤连接。

4.根据权利要求1所述的设备，其中建立低功率连接包括执行低占空比传输和接收周期，以使用网格技术协调时钟信号并且同步所述传输和接收周期，其中每个设备在不传输和接收时处于静态低功率睡眠模式，以最小化功耗。

5.根据权利要求4所述的设备，其中建立低功率连接进一步包括在受到冲击时向被配置为接收和转发消息的唤醒的相邻设备传输通知。

6.根据权利要求1所述的设备，其中处理器在由冲击传感器发出冲击中断通知时，被配置为以每秒多次的频率在几秒钟内对冲击时刻处的加速度数据进行采样，以在所述设备上进行本地处理，或者将采样的加速度数据传输到云服务器进行后处理。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述云服务器或所述设备收集所采样的加速度数据，并且基于所收集的加速度数据计算加速度的时间和幅度的曲线下面积。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述云服务器或所述设备通过将加速度的时间和幅度的曲线下面积与第一可调节阈值进行比较并且将加速度的最大值与第二可调节阈值进行比较来确定真实冲击。

9.根据权利要求1所述的设备，其中网状网络包括设备的阵列，其中网状网络进一步包括网关。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述网关被配置为使用光纤将网状网络连接到云服务器。

11. 一种检测防撞缓冲器上的冲击的***，所述***包括：

形成阵列的多个设备，设备的所述阵列中的每个设备被配置为附接到碰撞衰减器或定位在碰撞衰减器附近，以检测施加到碰撞衰减器的力，每个设备包括至少一个冲击传感器，以感测碰撞衰减器上的冲击，所述至少一个冲击传感器被配置为发送对冲击的指示，发射器电路和处理器以及存储可执行指令的存储器，当执行所述可执行指令时，使得处理器从所述至少一个冲击传感器接收对冲击的指示，并且经由发射器电路向一个或多个远程位置传输消息，所述消息至少包括响应于接收到的对冲击的指示的事件数据；以及

网关装置，其被配置为从设备的所述阵列接收射频信号并且将所述消息传送到云服务器；

其中所述发射器电路可操作来将射频信号从一个设备自动传输到设备的所述阵列中的一个或多个相邻设备，而不参考公共参考信号，使得设备的所述阵列中的每个设备同步传输和接收时间间隔，并且与设备的所述阵列中的至少一个相邻设备建立低功率连接，以将状态通过阵列传递给网关接收。

12.根据权利要求11所述的***，其中所述网关和设备的所述阵列形成本地网络。

13.根据权利要求11所述的***，其中云服务器被配置为分析事件数据。

14.根据权利要求11所述的***，其中建立低功率连接包括执行低占空比传输和接收周期，以使用网格技术协调时钟信号并且同步传输和接收周期，其中每个设备在不传输和接收时处于静态低功率睡眠模式，以最小化功耗。

15.根据权利要求14所述的***，其中建立所述低功率连接进一步包括在受到冲击时向被配置为接收和转发所述消息的唤醒的相邻设备传输通知。

16.根据权利要求11所述的***，其中处理器在冲击传感器发出冲击中断通知时，被配置为以每秒多次的频率在几秒钟内对冲击时刻处的加速度数据进行采样，以在所述设备上进行本地处理，或将采样的加速度数据传输到云服务器进行后处理。

17.根据权利要求16所述的***，其中所述云服务器或所述设备收集所采样的加速度数据，并且基于所收集的加速度数据计算加速度的时间和幅度的曲线下面积。

18.根据权利要求17所述的***，其中所述云服务器或所述设备通过将加速度的时间和幅度的曲线下面积与第一可调节阈值进行比较并且将加速度的最大值与第二可调节阈值进行比较来确定真实冲击。

19.根据权利要求11所述的***，其中网状网络包括设备的阵列，其中网状网络进一步包括网关。

20.根据权利要求1所述的***，其中所述至少一个冲击传感器包括加速度计。

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