CN102636260B - 一种户外环境光亮度实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种户外环境光亮度实时监测装置，包括光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块和通讯模块，所述光亮度传感器和所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述控制系统连接，所述控制系统分别与所述存储模块、显示模块和通讯模块连接。与现有技术相比，本发明提供的户外环境光亮度实时监测装置，能够实现对户外电子显示屏的光亮度进行长时间段的实时监测，而且能够实时数据存储与远程传输，并通过显示模块实时显示测量到的光亮度值。

Description

一种户外环境光亮度实时监测装置

技术领域

本发明涉及光污染监测领域，确切地说是指一种户外环境光亮度实时监测装置。

背景技术

光污染是指过量的光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象，包括可见光、红外线和紫外线造成的污染。城市夜景照明产生的光污染的主要来源有户外显示屏、商铺的广告招牌、大型建筑物的彩光装饰照明等。随着城市经济的发展，户外显示屏越来越多见于城市的各个角落和高楼大厦上，许多城市的光亮工程也将户外显示屏设置的公开招标和管理作为了一项重要的政府工作，但由于其设置位置的分散，也成为了光污染投诉的主要来源。

目前，随着我国环境保护工作的发展，对于人居环境的保护越来越受到重视，“以人为本”的理念越来越体现在政府的各项工作中。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》也把城市化及环境污染防治作为重点领域及优先主题，以保障城市的健康持续发展。光污染作为一种新的环境污染的体现形式，越来越受到关注。随着经济的发展，人民自身维权意识的加强，国内由于光污染产生的民事纠纷和环保投诉也越来越多见诸于报道。2007年3月第十届全国人民代表大会第五次会议通过的《中华人民共和国物权法》第九十条：不动产权利人不得违反国家规定弃置固体废物，排放大气污染物、水污染物、噪声、光、电磁波辐射等有害物质。该条文首次在国家层面的法例中明确列举了“光”这种侵入形式。山东、上海、江西等省市以及珠海等地级市也都先后将对于光污染的控制纳入了地方环境保护条例中。建设部2009年发布了城市夜景照明设计规范，其中对于城市夜景照明的环境光亮度提出了限值标准。天津市在2004年颁布了《天津市城市景观照明工程技术规范》，对城市景观照明工程的亮度提出了要求。上海、北京等城市也颁布了地方城市照明规范。上海在2004年发布了《城市环境装饰照明规范》(上海市地方标准)，对商业中心区内的广告、招牌的允许亮度值提出了规范要求；重庆市也在2006年颁布了《重庆市城市夜景照明技术规范》；北京在2008年发布了《室外照明光干扰限制规范》，提出了限制室外照明光干扰的指标值。

然而，与城市环境噪声污染一样，光污染也是一种能量污染，具有时间上的瞬时性和空间上的不连续性，监测的难度大。目前，光污染的监测只能采取手工监测方法，即利用便携式光亮度计(如柯尼卡美能达LS-100光亮度计)对光源(户外电子显示屏)进行光亮度的测量。类似于早期开展城市噪声源监测时，只能安排环保人员手持声级计在现场对声源进行定时定点的测量。现有的便携式光亮度计需要技术人员在现场进行定点的某一时刻的测量，而且只能测量某一时刻的亮度，并需要人手工操作和记录某时刻的测量值，根本无法满足将来对光污染进行监控的目的，而如果需要进行较长时间的监控，则需要耗费大量的人力，实际上，利用便携式光亮度计对光源进行长时间监控也是不现实的。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种户外环境光亮度实时监测装置，能够实现对户外电子显示屏的光亮度进行长时间段的实时监测，而且能够实时数据存储与远程传输，并通过显示模块实时显示测量到的光亮度值。

为了解决以上的技术问题，本发明提供的户外环境光亮度实时监测装置，包括光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块和通讯模块，所述光亮度传感器和所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述控制系统连接，所述控制系统分别与所述存储模块、显示模块和通讯模块连接；其中，

光亮度传感器：由光电探头和光电转换电路组成，光电探头感应到可见光并将光亮度信号传递给光电转换电路，光电转换电路将光亮度信号转换为电信号并输出；

数据采集模块：用于从光亮度传感器测量的电信号进行A/D转换，计算出测量到的电信号，以数字信号的形式传输给控制系统；

存储模块：用于存储数据及配置信息；

显示模块：用于实时显示光亮度强度；

通讯模块：为数据传输单元，与中心服务器建立有线或无线的连接；

控制系统：与数据采集模块连接，实时读取光亮度传感器的数据，并根据测量要求设定读取频率；将数据采集模块传输的数字信号计算成光亮度强度，并进行统计计算，结合时间保存于存储模块并在显示模块中显示；控制通讯模块连接中心服务器，定时发送数据并响应中心服务器指令设置。

优选地，所述光亮度传感器输出的电信号为电压值、电流值或者电频率中的一种。

优选地，所述数据采集模块通过RS-232接口、USB接口或RJ-45接口中的一种与所述控制系统连接。

优选地，所述通讯模块为专线网络、电话拨号网络、GPRS网络、自组无线电网络、RS-485通讯网络中的一种。

优选地，所述存储模块为SD卡、CF卡或硬盘中的一种。

优选地，所述显示模块为液晶显示屏或LED数字显示屏。

优选地，所述户外环境光亮度实时监测装置还包括电源模块，所述电源模块与所述系统各模块连接，所述电源模块采用220V交流市电供电。

优选地，所述户外环境光亮度实时监测装置还包括备用的UPS电源，所述UPS电源与所述系统各模块连接。

优选地，所述户外环境光亮度实时监测装置还包括监控模块，所述监控模块与所述控制系统连接，所述监控模块对整个装置的正常运行做监控，如出现异常情况，以声音，显示或网络数据的形式报警。

优选地，所述户外环境光亮度实时监测装置还包括机箱，所述光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块、电源模块和通讯模块设置在所述机箱内。

本发明提供的户外环境光亮度实时监测装置，光亮传感器感应光强度，将光强度转换为对应的电信号输出到数据采集系统，数据采集模块对电信号做A/D转换为数字信号数据，并将数字信号数据传输到控制系统，控制系统定时读取光强度数字信号数据并进行计算，换算出对应的光亮强度，与时间对应后保存在存储模块中并在显示模块上显示；控制系统根据预先的设置，经通讯模块定时与中心服务器通讯，上传数据和运行状态并响应中心服务器的指令。与现有技术相比，本发明提供的户外环境光亮度实时监测装置，具有以下优点：

1、能够起到对于户外电子显示屏的光亮度值进行长时间的实时监控的目的；

2、能够存储长时间段的光亮度测量值，并能够对数据进行远程传输；

3、能将实时监测到的光亮度值通过显示模块实时显示，方便周围居民实时了解户外显示屏的亮度值。

附图说明

图1为本发明实施例中户外环境光亮度实时监测装置的模块结构图，部分模块未在图中标示。

具体实施方式

为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进行阐述。

请参见图1，该图为本发明实施例中户外环境光亮度实时监测装置的模块结构图，部分模块未在图中标示。

本发明实施例提供的户外环境光亮度实时监测装置，包括光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块和通讯模块，光亮度传感器和数据采集模块连接，数据采集模块与控制系统连接，控制系统分别与存储模块、显示模块和通讯模块连接；其中，

光亮度传感器：由光电探头和光电转换电路组成，光电探头感应到可见光并将光亮度信号传递给光电转换电路，光电转换电路将光亮度信号转换为电信号并输出；光亮度传感器输出的电信号为电压值，其随光亮度的改变，输出电信号会有一定幅度的变化，测量输出的电压值可计算出当前的光亮度，光亮度传感器的精度要求高于0.1cd/m²；

数据采集模块：用于从光亮度传感器测量的电信号进行A/D转换，计算出测量到的电信号，以数字信号的形式传输给控制系统；数据采集模块通过RS-232接口与控制系统连接；

存储模块：为SD卡，用于存储数据及配置信息；

显示模块：为LED数字显示屏，用于实时显示光亮度强度；

通讯模块：为数据传输单元，与中心服务器建立有线或无线的连接；通讯模块为GPRS网络，通讯模块的功能是建立与中心服务器的通讯链路，实现控制系统能够与中心服务器通讯并进行数据传输与控制；

控制系统：与数据采集模块连接，实时读取光亮度传感器的数据，并根据测量要求设定读取频率；将数据采集模块传输的数字信号计算成光亮度强度，并进行统计计算，结合时间保存于存储模块并在显示模块中显示；控制通讯模块连接中心服务器，定时发送数据并响应中心服务器指令设置。

中心服务器收集各地监测到的光亮度数据，并统一进行汇总、整理和分析。

户外环境光亮度实时监测装置还包括电源模块，电源模块与系统各模块连接，电源模块采用220V交流市电供电，220V交流市电由变压器转换为24V、12V和5V直流电源供装置使用。户外环境光亮度实时监测装置还包括备用的UPS电源，UPS电源与系统各模块连接，以避免市电不稳定和临时断电对装置的影响。

户外环境光亮度实时监测装置还包括监控模块，监控模块与控制系统连接，监控模块对整个装置的正常运行做监控，如出现异常情况，以声音，显示或网络数据的形式报警。

户外环境光亮度实时监测装置还包括机箱，光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块、电源模块和通讯模块设置在机箱内。由于处于室外，所以防风、防雨、防尘及防雷都必须要考虑到，所以本装置采用防水密封金属箱作为装置的机箱，并做好系统电源线和数据线的接地，可在各种天气条件下长期运行。

本发明提供的户外环境光亮度实时监测装置的工作原理如下：

光亮传感器感应光强度，将光强度转换为对应的电信号输出到数据采集系统，数据采集模块对电信号做A/D转换为数字信号数据，并将数字信号数据传输到控制系统，控制系统定时读取光强度数字信号数据并进行计算，换算出对应的光亮强度，与时间对应后保存在存储模块中并在显示模块上显示；控制系统根据预先的设置，经通讯模块定时与中心服务器通讯，上传数据和运行状态并响应中心服务器的指令。

与现有技术相比，本发明提供的户外环境光亮度实时监测装置，具有以下优点：

1、能够起到对于户外电子显示屏的光亮度值进行长时间的实时监控的目的；

2、能够存储长时间段的光亮度测量值，并能够对数据进行远程传输；

3、能将实时监测到的光亮度值通过显示模块实时显示，方便周围居民实时了解户外显示屏的亮度值。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，包括光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块和通讯模块，所述光亮度传感器和所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述控制系统连接，所述控制系统分别与所述存储模块、显示模块和通讯模块连接；其中，

光亮度传感器：由光电探头和光电转换电路组成，光电探头感应到可见光并将光亮度信号传递给光电转换电路，光电转换电路将光亮度信号转换为电信号并输出；

数据采集模块：用于从光亮度传感器测量的电信号进行A／D转换，计算出测量到的电信号，以数字信号的形式传输给控制系统；

存储模块：用于存储数据及配置信息；

显示模块：用于实时显示光亮度强度；

通讯模块：为数据传输单元，与中心服务器建立有线或无线的连接；

控制系统：与数据采集模块连接，实时读取光亮度传感器的数据，并根据测量要求设定读取频率；将数据采集模块传输的数字信号计算成光亮度强度，并进行统计计算，结合时间保存于存储模块并在显示模块中显示；控制通讯模块连接中心服务器，定时发送数据并响应中心服务器指令设置；

还包括监控模块，所述监控模块与所述控制系统连接，所述监控模块对整个装置的正常运行做监控，如出现异常情况，以声音，显示或网络数据的形式报警。

2.根据权利要求1所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，所述光亮度传感器输出的电信号为电压值、电流值或者电频率中的一种。

3.根据权利要求1所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，所述数据采集模块通过RS-232接口、USB接口或RJ-45接口中的一种与所述控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，所述通讯模块为专线网络、电话拨号网络、GPRS网络、自组无线电网络、RS-485通讯网络中的一种。

5.根据权利要求1所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，所述存储模块为SD卡、CF卡或硬盘中的一种。

6.根据权利要求1所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，所述显示模块为液晶显示屏或LED数字显示屏。

7.根据权利要求1所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述系统各模块连接，所述电源模块采用220V交流市电供电。

8.根据权利要求7所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，还包括备用的UPS电源，所述UPS电源与所述系统各模块连接。

9.根据权利要求8所述的户外环境光亮度实时监测装置，其特征在于，还包括机箱，所述光亮度传感器、数据采集模块、控制系统、存储模块、显示模块、电源模块和通讯模块设置在所述机箱内。

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