本实用新型属于智慧交通技术领域，特别是涉及一种基于短距离物联网通信技术的智能道钉。
背景技术：
近年来随着我国城市化进程不断加快，城市机动车数量日益增加，人、非机动车、机动车等交通参与者越来越多样，交通拥堵、交通事故频繁发生成为城市管理的一大难题，随着物联网技术、网络通讯技术的快速发展，交通智慧化逐渐成为解决城市交通问题的最有效方法，如何顺应物联网通信技术的快速发展和应用，为智能交通系统注入更具有活力的新技术，使其成为智慧城市的重要部门，已成为当前的一大重要课题。
智能道钉作为智能交通系统的一部分，根据网管获取的交通信号信息，控制人行道上每个道钉节点的三色led灯组状态，使其能够在夜间或雨雾天气下，对于行人、车辆起到警示和引导作用，对于降低交通事故的发生、缓解交通拥堵、提升路口通行能力有很好的效果。
目前物联网应用中最主流的短距无线组网通信方式为zigbee和lora，虽然zigbee在低速率大容量的组网通信方面，得到广泛的应用，但是在网络节点过多时会发生通信网络不稳定，控制难度增加等问题，此外，zigbee还存在致命缺陷，即抗干扰能力差，因其使用2.4gism频段且无跳频功能，当处于2.4g设备较多的网络环境下，zigbee的通信会被严重干扰，导致出现控制指令延迟，丢失甚至网络瘫痪。而lora作为低功耗广域物联网技术，虽然具有距离远、功耗低、网络容量大等特点，但是对于高频次、对传输时延要求高的应用仍有很大的局限性。
技术实现要素：
为了解决现有技术中所存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供基于短距离无线通信技术的智能道钉，该智能道钉根据网关获取的交通信号灯的状态信息，远程控制节点的三色led灯，通过led灯组的颜色变化、闪烁、跑马灯等方式，实时更新人行道的状态显示，为路口人行道带来耳目一新的特性，同时也大大提高了司机夜间及雨雾行车和行人过人行道的安全。
本实用新型采用的技术方案为：一种基于短距离物联网通信技术的智能道钉，包括智能道钉和网关，智能道钉包括底壳、上壳、控制板、三色led灯组、太阳能板、锂电池，上壳安装在底壳上方，上壳采用透明塑料，天线、太阳能板和三色led灯组通过支架安装在上壳上，为避免影响天线信号衰减，太阳能板避开天线安装位置，三色led灯组通过杜邦线和控制板连接，锂电池安装于底壳底部电池槽内，太阳能板和充电管理模块相连，充电管理模块和锂电池相连，锂电池和无线通信soc模块相连，天线和无线通信soc模块相连，天线和无线通信soc模块之间设有功率放大器，无线通信soc模块和三色led灯组相连，无线通信soc模块采用集成芯片，集成芯片为nordic超低功耗多协议soc单芯片和2.4gpa芯片的集成，集成芯片上系统内嵌32位armcortex-m4fcpu，具有192kbflash及24kbram，集成芯片上集成2.4ghz无线收发器支持ant及2.4ghz私有协议栈，集成芯片具有输入电压过低锁存、自动再充电、电池温度监控、充电状态指示等功能，可以方便的通知系统进行充电切换；功率放大器为rfx2401c，rfx2401c是一个完全集成的前端模块，包含ieee所需的所有rf功能802.15.4、无线传感器网络和任何其他无线2.4ghzism频段的系统。
三色led灯组的控制采用pwm脉宽调制方式，通过软件调整对应输出通道的占空比控制led的输出电流，实现三色led灯的点亮、熄灭及亮度调整、跑马灯等。
智能道钉采用太阳能板为单节铅酸铁锂电池充电，充电管理模块能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，可以在不同光照强度下，最大限度地利用太阳能电池板的电流输出能力。
三色led灯组和网关构成基于短距离无线通信技术的自主星形网络，网关为系统提供多个接口和远程网络管理功能，网关包括直流电源、模块电源dc-dc、线性稳压器ldo、核心板、以太网接口电路、信号输入接口和以太网接口，网关可实现各节点网络与以太网高速透传，实现节点信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制和联动控制等功能；直流电源和模块电源dc-dc相连，模块电源dc-dc和线性稳压器ldo、核心板相连，核心板和基站模块相连，以太网接口电路和核心板、线性稳压器ldo相连，核心板和信号输入接口相连，以太网接口电路和以太网接口相连。
网关具有以下特点：1.供电支持5～28v直流宽电压输入；2.具有标准的以太网接口和wifi接口，用户可以通过pc、手机、平板电脑实现本地和远程对网络中的节点进行监测和控制；3.通过客户端软件监测当前已接入网络中的节点设备，并且对传输数据进行加密处理，提供高效、安全的数据传输；4.采用增强型无线射频功效，有效加强信号的强度和穿透力，覆盖半径可达70m。
本实用新型的工作方式如下：网关上电初始化后智能道钉通过通信模块自动建立自组网络，实现各节点的智能互联，组成智能道钉集控群，利用自主开发的无线组网通信协议，可以控制智能道钉节点的工作模式，查询智能道钉的工作状态，当节点通过网关收到和交通信号灯同步的远程控制信号后，所有自组网络内的智能道钉按照设定的逻辑实时做出相应的控制。
有益效果：
1.本实用新型不同于现有的智能道钉方案，实现了更可靠、更及时、更低成本的组网及智能控制方案，同时采用了自适应充电芯片和太阳能电池板组成的太阳能充电系统，充电芯片可根据电压源的输出电流能力自动调整充电电流，最大限度地在环境能源中获取电能，为无线应用产品提供了更实用高效的供电解决方案。
2.本实用新型利用无线自组网通信技术，实现了道钉的智能互联、对道钉三色led灯的集中控制、远程控制及联动控制，实现了led灯的点亮、熄灭及亮度调整、跑马灯等各种显示效果。
3.本实用新型采用自主开发的自组网通信技术使用了跳频技术和多址技术，相比zigbee、lora等方式有以下优势：数据传输更安全更可靠、采用低成本的phy，硬件成本更低、传输速率更快：可达1mbps、组网容量更大：实测>255、功耗更低：在网功耗可低至5ua，远远低于其他同类协议。
4.本实用新型采用自适应充电管理芯片，根据电压源的输出电流能力自动调整充电电流，提供高效节能的供电解决方案。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的无线通信soc模块系统框图；
图3为本实用新型的网关系统框图；
如图所示：底壳1、上壳2、天线3、太阳能板4、三色led灯组5、控制板6、锂电池7、充电管理模块8、无线通信soc模块9、直流电源10、模块电源dc-dc11、线性稳压器ldo12、以太网接口电路13、核心板14、基站模块15、信号输入接口16、以太网接口17。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种基于短距离物联网通信技术的智能道钉，包括智能道钉和网关，智能道钉包括底壳1、上壳2、控制板6、三色led灯组5、太阳能板4、锂电池7，上壳2安装在底壳1上方，上壳2采用透明塑料，天线3、太阳能板4和三色led灯组5通过支架安装在上壳2上，为避免影响天线3信号衰减，太阳能板4避开天线3安装位置，三色led灯组5通过杜邦线和控制板6连接，锂电池7安装于底壳1底部电池槽内，太阳能板4和充电管理模块8相连，充电管理模块8和锂电池7相连，锂电池7和无线通信soc模块9相连，天线3和无线通信soc模块9相连，天线3和无线通信soc模块9之间设有功率放大器，无线通信soc模块9和三色led灯组5相连，无线通信soc模块9采用集成芯片，集成芯片为nordic超低功耗多协议soc单芯片和2.4gpa芯片的集成，集成芯片上系统内嵌32位armcortex-m4fcpu，具有192kbflash及24kbram，集成芯片上集成2.4ghz无线收发器支持ant及2.4ghz私有协议栈，集成芯片具有输入电压过低锁存、自动再充电、电池温度监控、充电状态指示等功能，可以方便的通知系统进行充电切换；功率放大器为rfx2401c，rfx2401c是一个完全集成的前端模块，包含ieee所需的所有rf功能802.15.4、无线传感器网络和任何其他无线2.4ghzism频段的系统。
三色led灯组5的控制采用pwm脉宽调制方式，通过软件调整对应输出通道的占空比控制led的输出电流，实现三色led灯组5的点亮、熄灭及亮度调整、跑马灯等。
智能道钉采用太阳能板4为单节铅酸铁锂电池7充电，充电管理模块8能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，可以在不同光照强度下，最大限度地利用太阳能电池板的电流输出能力。
三色led灯组5和网关构成基于短距离无线通信技术的自主星形网络，网关为系统提供多个接口和远程网络管理功能。网关包括直流电源10、模块电源dc-dc11、线性稳压器ldo12、核心板14、以太网接口电路13、信号输入接口16和以太网接口17，网关可实现各节点网络与以太网高速透传，实现节点信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制和联动控制等功能；直流电源10和模块电源dc-dc11相连，模块电源dc-dc11和线性稳压器ldo12、核心板14相连，核心板14和基站模块15相连，以太网接口电路13和核心板14、线性稳压器ldo12相连，核心板14和信号输入接口16相连，以太网接口电路13和以太网接口17相连。
网关具有以下特点：1.供电支持5～28v直流宽电压输入；2.具有标准的以太网接口17和wifi接口，用户可以通过pc、手机、平板电脑实现本地和远程对网络中的节点进行监测和控制；3.通过客户端软件监测当前已接入网络中的节点设备，并且对传输数据进行加密处理，提供高效、安全的数据传输；4.采用增强型无线射频功效，有效加强信号的强度和穿透力，覆盖半径可达70m。
本实用新型的工作方式如下：网关上电初始化后智能道钉通过通信模块自动建立自组网络，实现各节点的智能互联，组成智能道钉集控群，利用自主开发的无线组网通信协议，可以控制智能道钉节点的工作模式，查询智能道钉的工作状态，当节点通过网关收到和交通信号灯同步的远程控制信号后，所有自组网络内的智能道钉按照设定的逻辑实时做出相应的控制。
当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
本实施例中的左右上下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种基于短距离物联网通信技术的智能道钉，其特征在于：包括智能道钉和网关，所述智能道钉包括底壳、上壳、控制板、三色led灯组、太阳能板、锂电池，所述上壳安装在底壳上方，所述上壳采用透明塑料，天线、太阳能板和三色led灯组通过支架安装在上壳上，所述三色led灯组通过杜邦线和控制板连接，所述锂电池安装于底壳底部电池槽内，所述太阳能板和充电管理模块相连，所述充电管理模块和锂电池相连，所述锂电池和无线通信soc模块相连，所述天线和无线通信soc模块相连，所述天线和无线通信soc模块之间设有功率放大器，所述无线通信soc模块和三色led灯组相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于短距离物联网通信技术的智能道钉，其特征在于：所述无线通信soc模块采用集成芯片，所述集成芯片为nordic超低功耗多协议soc单芯片和2.4gpa芯片的集成，所述集成芯片上系统内嵌32位armcortex-m4fcpu。
3.根据权利要求1所述的一种基于短距离物联网通信技术的智能道钉,其特征在于：所述三色led灯组和网关构成基于短距离无线通信技术的自主星形网络，所述网关包括直流电源、模块电源dc-dc、线性稳压器ldo、核心板、以太网接口电路、信号输入接口和以太网接口，所述直流电源和模块电源dc-dc相连，所述模块电源dc-dc和线性稳压器ldo、核心板相连，所述核心板和基站模块相连，所述以太网接口电路和核心板、线性稳压器ldo相连，所述核心板和信号输入接口相连，所述以太网接口电路和以太网接口相连。
技术总结