[0001] 本发明涉及交通设施技术领域，具体而言，尤其涉及一种自驱动智能减速带装置。

[0002] 在现有交通环境中，为保护各大高速道路、桥梁等重要交通运输建筑，往往在各个收费站或监测站设立货车测重环节，并对超重超载的货车进行处罚。现有交通体系中，通过类似测重减速带等设施需要让货车停车并进行测重，极大的降低了运输效率与延长了运输时间，并且，现有所有测重装置价格极高，并需要人为操作操控测重装置进行检测，耗费人力物力资源。

[0003] 当前市场现有的车辆测重测量设备，例如收费口处的地磅，单价较高，且所需人力资源较多，并且若使用现有的车辆测重测量设备其装置进行数据测量，例如汽车测重、空气检测等均需提供外部电源支持。并且，在应用过程中，会降低效率。例如在测量汽车重量过程中，需要货车停车并排队接受检查，极大的降低了运输过程中的效率。

[0040] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0041] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0042] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0043] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0044] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0045] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0046] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0047] 在现有交通环境中，为保护各大高速道路、桥梁等重要交通运输建筑，往往在各个收费站或监测站设立货车测重环节，并对超重超载的货车进行处罚。现有交通体系中，通过类似测重减速带等设施需要让货车停车并进行测重，极大的降低了运输效率与延长了运输时间，并且，现有所有测重装置价格极高，并需要人为操作操控测重装置进行检测，耗费人力物力资源。

[0048] 为解决现有存在的问题，本发明提供了一种自驱动智能减速带装置。更重要的是本发明装置一个突出的地方就是自驱动。在改造一处测速点或货车质量测量点，自驱动能够省去改造路面铺设相关电路等繁琐的过程。因此，本发明结合先进纳米发电技术，设计一款自驱减速带完成一系列检测任务，在保证交通安全的基础上提高了交通运输效率。同时，也能够减少人力耗费。本发明以测重传感器为例子，展示了本发明在结合测重传感器时的应用，同理，本发明同样可以兼容例如测温传感器、湿度传感器、定位传感器等环境监测传感器，本发明的保护不仅限于测重传感器，所有使用本发明自驱动发电原理进行驱动处理的传感器均为专利保护范围内。

[0049] 本发明适用于在交通执法或检测过程中所需的数据获取装置，例如汽车重量、空气湿度和车流量等路况数据。并且，本装置可以在不搭载任何传感器或其他负载情况下进行发电，将汽车压过减速带产生的能量转换为电能并储存到外部容器中，并在之后供给电量需求量更高的装置，例如测速传感器，高清摄像头等，满足自给自足节能环保的要求。

[0050] 本发明的一种自驱动智能减速带装置包括：发电装置、压力计4、两个减速带斜面体7和减速带下壳8，压力计4安装在减速带下壳8内，发电装置安装在减速带下壳8的上方且与压力计4的顶部接触，两个减速带斜面体7安装在减速带下壳8的两侧，发电装置的上表面为平面，两个减速带斜面体7的上表面为斜面，整个减速带装置的截面形状呈梯形；车辆经一侧的减速带斜面体7行驶到发电装置上，再经另一侧减速带斜面体7驶出，其中从发电装置的上表面压过时，同时进行发电和测重。

[0051] 优选的，发电装置包括壳体、外壳2、内芯、电池盒5和开发板盒6，壳体安装在减速带下壳8内，壳体的内部设有一个外壳2，外壳2的内部安装有若干内芯，通过内芯与外壳2之间的相互作用进行发电，内芯通过导线与压力计4相连(外壳2上的导线接地)；壳体的顶板为上方隔板1，车辆行驶到上方隔板1的上表面进行测重，壳体的底板为下方隔板3，下方隔板3与压力计4接触。电池盒5和开发板盒6均安装在减速带下壳8的内部且均位于发电装置的下方，电池盒5中设有电池，开发板盒6中设有开发板，开发板的作用有两个，其一，开发板通过使用发电获得的电力来进行数据收集，即收集四个压力传感器测量的数据，开发板在收集到数据后使用相关的计算函数(现有计算函数)计算出真实的压力数据，并根据相关的车型转化为重力。同时，开发板的存在为外设的扩展提供了可能。例如将数据远程传输到系统上的外设，报警的外设，相关警示灯外设等。其二，开发板的使用可以有效节省所发出的电能，可以控制在无汽车通过时自动转换为待机模式，提高能量的利用效率。电池和开发板均通过导线与内芯相连。外壳2的内壁贴有一层铜箔，该层铜箔的外部贴有一层聚四氟乙烯；内芯的外表面贴有铜箔，贴有铜箔的内芯与外壳2内壁的聚四氟乙烯发生接触分离式发电。在非压缩状态下(无外力)，聚四氟乙烯层和铜箔层之间具有一定的距离，约为1mm，此时不接触，因此，此时不产生发电效益。在受到外力压力下，二者接触，并在挤压瞬间产生一定的电能供整个装置使用。当车轮在上方隔板1上方时，由于上方隔板1使用的是高强度金属材料，所以上方隔板1产生的微小形变可以忽略，而外壳2使用的是导电的TPU材料，具有良好的导电性与弹性，非刚性零件，因此，在上方隔板1的作用下，减速带受压压力方向为正压力，此时所有的刚性内芯上的铜箔均与弹性外壳2上的聚四氟乙烯相接触，实现最大发电效益。

[0052] 具体地，本发明发电装置为摩擦纳米发电装置，图11中的内芯安装在图10的TENG发电装置(摩擦纳米发电装置)的外壳2的内孔中。由于铜箔与聚四氟乙烯这两种材料容易得失电子。因此，本发明选择在内芯的外表面贴上铜箔，在外壳2的内孔内壁上贴上一层铜箔，该层铜箔的外部再贴上一层聚四氟乙烯。使得贴上铜箔的内芯与外壳2内孔内壁上的聚四氟乙烯发生接触分离式发电。最终由导线将产生的电导入图3的压力计4中和图6中开发板盒6内的开发板直接使用，将多余的电存入图5中电池盒5的电池中。图2中下方隔板3与图3的压力计4相接触，当车辆从减速带上方隔板1压过去时，可以做到发电与测重同时进行。
本发明的内芯整体呈柱形，可由上下两个对称的梯形结构一体式形成，内芯的左右两侧开槽，槽的截面形状呈V型。

[0053] 优选的，压力计4设有四个，布置在减速带下壳8的底部四角，电池盒5位于一侧两个压力计4之间，开发板盒6位于另一侧两个压力计4之间。压力计4包括上方橡胶9、下方橡胶11、连接块12、上方限位片10、下方限位片13、基座14和压力传感器15，基座14的上方具有容纳腔体，上方橡胶9安装在容纳腔体内，上方橡胶9的上方伸出基座14的顶部，下方隔板3与上方橡胶9的顶部相接触，且上方橡胶9的上方外壁与基座14的顶部内壁之间具有与容纳腔体连通的空隙，经空隙处向容纳腔体中注入水；下方橡胶11安装在基座14的下方，下方橡胶11的下方通过连接块12与压力传感器15相连，压力传感器15固定在基座14的底部。上方橡胶9(上方橡胶9的外圈具有螺旋结构，使得内部仪器在承受巨大压强的情况下可以保障内部液体不溢出，使得仪器完全可以承受巨大重量。上方橡胶9的下方可为锥形体结构，也可为平面结构。基座14可设置为圆柱体结构，上方限位片10可呈圆环状结构，下方限位片13可呈圆盘状结构。

[0054] 具体地，在图3的压力计4中，上方限位片10通过多组螺栓固定在基座14的顶部，将上方橡胶9固定在基座14的上方，其中上方限位片10的中部开有贯通孔，上方橡胶9的顶部经贯通孔穿出上方限位片10。下方限位片13固定压力传感器15(下方限位片13与基座14之间通过螺丝连接固定，下方限位片13具有固定压力传感器15的卡槽，通过卡槽使得压力传感器15固定)。连接块12放置在压力传感器15上方作为下方橡胶11和压力传感器15的连接件。下方橡胶11上也设有与上方橡胶9类似的螺旋结构，螺纹状结构起到的作用相同，均是使得内部仪器在承受巨大压强的情况下可以保障内部液体不溢出，使得仪器完全可以承受巨大重量。下方橡胶11的上方同样可以是平的或锥形体结构。其中基座14的下方设有横梁，横梁将基座14的内部分成上下两部分，上部分即为液体容纳腔体。横梁的中部开有与液体容纳腔体连通的阶梯状通孔，下方橡胶11和连接块12置于通孔中，下方限位片13通过多组螺栓固定在基座14的底部，压力传感器15固定在横梁和下方限位片13之间。压力传感器15与连接块12之间通过一个压力传感器15上的弹性垫片相连接，实现压力的均匀下压。压力传感器15的导线伸出至基座14外，压力传感器15可采用压阻式传感器，即压力会改变内部电阻的大小，本发明通过检测电阻大小来测定重量。上方橡胶9、下方橡胶11、基座14之间形成的上半部分空腔中为液压液体所存在的位置，上方橡胶9在受到外部压力后，将压力转化成液体压强，此液体压强作用在下方橡胶11上。下方橡胶11再将这种力传到连接块12上，连接块12最终作用在压力传感器15上，实现数据测量。本发明在上方橡胶9与基座14的上方空隙处注入水，利用液压原理将压力计4的示数放大。

[0055] 优选的，每个减速带斜面体7的斜面均为弧面，其中左侧减速带斜面体7的斜面的高度从右向左呈逐渐减小的趋势，右侧减速带斜面体7的斜面的高度从左向右呈逐渐减小的趋势。两个减速带斜面体7关于减速带下壳8呈对称布置。可在减速带下壳8的两侧设置凸块，减速带斜面体7插接在凸块上。

[0056] 本发明在主体层面上提供了一种新型的结合先进纳米发电的减速带装置，在无任何负载(指没有使用重量测量单元和开发板等损耗电能的设备，在本装置下可以理解为将内部的开发板全部去掉，图3的测重单元全部去掉，将外壳2变得更高，填满减速带下壳8内部全部的空间，并插上发电芯)情况下，本装置可以进行一定程度上的大规模发电(发电量取决于发电单元的数量，一个发电芯以及外面那一圈TPU材料的外壳2为一个发电单元)，将汽车损失的动能转换为电能(汽车通过减速带时，造成一定的速度损失，这一部分速度损失变成了车轮抬高的势能，此势能一部分用于了本装置的摩擦发电)，提高了能量利用效率。在有负载下(有相关的耗电设施)可以实现自驱测重、检测空气湿度(通过添加湿度传感器，添加例如图3的测重模块等方式，在本发明装置中使用的非市场上所提供的测重模块，而是使用3d打印与传统制造相结合的低成本的测重模块，实现在不损失功能的情况下实现低成本测重)等测定路况的功能，一定程度上代替了现有路面上的检测装置，并且本产品使用范围更加广泛。

[0057] 本发明装置通过防水处理可以转换为自驱水面检测装置，将减速带下壳8完全封闭，去除减速带斜面体7，将上方隔板1上添加高浮力的物品，去除压力计4、电池盒5、开发板盒6，将整个装置完全翻转，使得上方隔板1上的大浮力物品接触海面，减速带下壳8的底部与不可移动的固定物体相连(例如木板桥底面等)，例如水面天气质量，检测洋流运动(通过添加相关的传感器和使用相关的现有算法来检测)等，为数据收集提供途径。还可以将其发电原理与结构应用于船舶的防腐处理。

[0058] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。