CN103197359A - 公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法 - Google Patents

公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法 Download PDF

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Abstract

一种公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法。预警装置包括总控制器和若干个采集终端，其中总控制器安装在控制室内；若干个采集终端安装在室外，包括包括风机、分子筛式转轮、空气冷凝液化器、两个重量传感器、固体颗粒收集器、温度传感器和分控制器，分控制器通过网络与总控制器相接。本发明提供的公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法具有如下优点：1、动态性，可全天候不间断分析雾害形成条件。2、准确性，监控局部区域，在接近雾害的形成条件时，做出准确预警。3、智能性，预警装置运行后无需工作人员监督，系统自动运行并根据设定条件发出报警信号。

Description

公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法
技术领域
本发明属于道路工程检测设施技术领域，特别是涉及一种公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法。
背景技术
飞机起降安全与机场周边天气状况有很大关系。近年来，国内外的飞行安全事故以及航班延误等都和机场周边天气状况有关。雾是一种常见的诱发航班事故的天气因素，根据雾的成因不同可分为9类：辐射雾、平流雾、蒸发雾、上坡雾、锋面雾、混合雾、烟雾、谷雾和冰雾。每种雾的成因都与当地的地理环境、气候特点有关系，在特定的温度、水分含量和空气中固体颗粒含量的共同作用下，雾的浓度也有所不同，因此对航班安全起降的威胁也不同。可根据雾的浓度和能见度的关系将雾的危害分为高、中和低三类。与民航领域相类似，公路交通安全在很大程度上也受到雾的影响，尤其是近年来危害颇大的高速公路上的团雾。
虽然天气预报的准确程度在不断提高，但是往往是针对一个大范围的地区而言，比如在市、县，乡一级的行政区域内，天气预报的准确程度就会存在差异。有些气候条件复杂的地区甚至是十里不同天，因此，依靠天气预报对小范围内的天气情况，尤其是对雾的危害做出预警是不现实的。
由于雾的特殊成因，结合上述分析，研发一种公路、机场用雾害预警装置，通过分析空气温度、水分含量和固体颗粒含量，结合当地区域气候特点，依据概率分析方法对雾害的出现以及危害程度进行预警具有十分重要的实践意义，可大大提高公路行车安全，提高航班正点率，保障民航运输的安全。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够动态采集、分析空气组分的公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法。
为了达到上述目的，本发明提供的公路、机场用雾害预警装置包括一个总控制器和若干个采集终端，其中，总控制器安装在控制室内；若干个采集终端安装在室外；所述的采集终端包括风机、分子筛式转轮、空气冷凝液化器、两个重量传感器、固体颗粒收集器、温度传感器和分控制器，其中，分子筛式转轮的出风口与风机的进气口之间同时通过第一密封管道和第二密封管道相连；空气冷凝液化器安装在第一密封管道内，并且其底部安装有一个重量传感器；固体颗粒收集器安装在第二密封管道内，并且其底部也安装有一个重量传感器；温度传感器安装在分子筛式转轮的表面；重量传感器、温度传感器分别与分控制器相连；分控制器则通过网络与总控制器相接。
所述的固体颗粒收集器内设有多道分子筛，用以吸附分子筛式转轮解吸后释放的固体颗粒。
所述的第一密封管道和第二密封管道与风机进气口之间的连接处分别设有一个单向阀，用以控制上述密封管道内空气的流动。
本发明提供的公路、机场用雾害预警装置的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
1)系统上电自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控制器和分控制器中运行的雾害预警软件，检测主控制器和分控制器的网络连接是否建立，然后进入S2阶段；
2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，风机、分子筛式转轮、重量传感器和温度传感器开始通电，等待进行下一步操作；
3)判断是否启动空气组分信息采集的S3阶段；在此阶段中，分控制器将判断用户是否点击主控制器显示屏上的“空气组分信息采集启动”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；
4)进行空气组分信息采集的S4阶段；在此阶段中，主控制器通过分控制器控制采集终端中各设备工作，获取包括空气水分、空气温度在内的相关信息，并将相关信息经由分控制器上传给主控制器，然后进入S5阶段；
5)判断空气组分信息采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控制器显示屏上的“空气组分信息采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行采集。
利用上述公路、机场用雾害预警装置进行的雾害评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据主控制器显示屏上显示的结果判断同多个采集终端中分控制器连接是否正常、采集终端上各硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；
2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；
3)判断采集终端是否运行S203阶段；在此阶段中，主控制器将判断用户是否点击其显示屏上的“雾害危险等级评价启动”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S204阶段，否则返回S203阶段；
4)空气组分信息采集的S204阶段；在此阶段中，在分控制器的控制下利用分子筛式转轮将外部空气中的固体颗粒与含水空气分离，然后利用空气冷凝液化器将空气中的水分分离出来并利用其底部的重量传感器称重，之后利用固体颗粒收集器将分子筛式转轮解吸再生的固体颗粒吸入其内的分子筛上并利用其底部的重量传感器称重，最后通过分控制器将两个重量传感器和温度传感器采集到的空气中水分质量、固体颗粒质量和室外空气温度通过网络传输给主控制器；然后进入S205阶段；
5)判断采集终端运行是否终止的S205阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控制器显示屏上的“雾害危险等级评价结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S206阶段；否则将返回到S204阶段的入口处，重复执行S204阶段；
6)雾害危险等级评价的S206阶段；在此阶段中，主控制器将多个采集终端中各分控制器上传的空气组分信息汇总分析，根据采集点位置、气温、固体颗粒含量和水分含量信息绘制分析曲线，并结合当地气候特点，利用系统内的雾害评价功能模块分析公路或机场待评估区域的雾害危险，并将雾害危险等级的评价结果以短信形式发送到相关管理人员的移动电话上，至此整个评价过程结束。
本发明提供的公路、机场用雾害预警装置可以动态采集一定范围内的室外空气样品，结合本发明提供的雾害评价方法，通过分析室外空气样品中的各种组分含量，结合当地区域气候特点，对可能出现的雾害进行评价，为公路和机场管理的科学决策提供理论依据。本发明提供的公路、机场用雾害预警装置采用的分子筛式转轮属绿色环保材料，分子筛每次使用过程中可解吸再生，而固体颗粒收集器内的多道分子筛则不必每次都解吸再生，因为重量传感器反馈的是采集前后的质量差，因此空气组分信息采集速度快，可间断采样，也可以24小时不间断采样分析，对雾害的评价能结合当提区域气候特点，评价结果更准确，且具有实时性、动态性、智能性的特点。另外，控制及评价方法简单、易行。
附图说明
图1为本发明提供的公路、机场用雾害预警装置组成示意图。
图2为本发明提供的公路机场用雾害预警装置中采集终端部分结构示意图。
图3为本发明提供的公路机场用雾害预警装置控制方法流程图。
图4为利用本发明提供的公路机场用雾害预警装置进行的雾害评价方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的公路、机场用雾害预警装置及控制评价方法进行详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供的公路、机场用雾害预警装置包括一个总控制器1和若干个采集终端2，其中，总控制器1安装在控制室内；若干个采集终端2安装在室外；所述的采集终端2包括风机4、分子筛式转轮5、空气冷凝液化器6、两个重量传感器7、固体颗粒收集器8、温度传感器9和分控制器10，其中，分子筛式转轮5的出风口与风机4的进气口之间同时通过第一密封管道3和第二密封管道11相连；空气冷凝液化器6安装在第一密封管道3内，并且其底部安装有一个重量传感器7；固体颗粒收集器8安装在第二密封管道11内，并且其底部也安装有一个重量传感器7；温度传感器9安装在分子筛式转轮5的表面；重量传感器7、温度传感器9分别与分控制器10相连；分控制器10则通过网络与总控制器1相接。
所述的固体颗粒收集器8内设有多道分子筛12，用以吸附分子筛式转轮5解吸后释放的固体颗粒。
所述的第一密封管道3和第二密封管道11与风机4进气口之间的连接处分别设有一个单向阀13，用以控制上述密封管道3，11内空气的流动。
现将本发明提供的公路、机场用雾害预警装置工作原理阐述如下：在使用时，管理人员首先通过主控制器1向多个分控制器10发出采集空气组分信息的指令，分控制器10控制采集终端2中各组成硬件工作，在分控制器10的控制下将第一密封管道3内的单向阀13打开，同时将第二密封管道11内的单向阀13关闭，然后分控制器10控制风机4和分子筛式转轮5开始工作，这时外部空气将从分子筛式转轮5的进风口被吸入到其内部，该空气中的固体颗粒将被分子筛式转轮5中的分子筛吸附，继而含水空气流入第一密封管道3，在经过空气冷凝液化器6时空气中的水分将被分离出来并利用其底部的重量传感器7称重，剩余空气则经风机4排出；启动10分钟后，在分控制器10的控制下风机4和分子筛式转轮5将停止运行，然后将第一密封管道3内的单向阀13关闭，同时将第二密封管道11内的单向阀13打开，将分子筛式转轮5再次开启而进行解吸再生，使固体颗粒与分子筛脱离，解吸再生完成后，将分子筛式转轮5进风口关闭，通过分控制器10控制风机4工作，通过第二密封管道11内的空气循环将分子筛式转轮5解吸释放的固体颗粒吸入固体颗粒收集器8内并吸附于多道分子筛12上，同时利用其底部的重量传感器7称重；运行10分钟后，在分控制器10的控制下风机4将停止运行，与分控制器10相连接的两个重量传感器7和温度传感器9分别将采集到的空气中水分质量、固体颗粒质量和室外空气温度传输给分控制器10，分控制器10通过网络将上述数据传输给主控制器1；主控制器1利用系统内的雾害评价功能模块分析待评估区域的雾害危险，并将雾害危险等级的评价结果以短信形式发送到相关管理人员的移动电话上。
如图3所示，本发明提供的公路、机场用雾害预警装置的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
1)系统上电自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控制器1和分控制器10中运行的雾害预警软件，检测主控制器1和分控制器10的网络连接是否建立，然后进入S2阶段；
2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，风机4、分子筛式转轮5、重量传感器7和温度传感器9开始通电，等待进行下一步操作；
3)判断是否启动空气组分信息采集的S3阶段；在此阶段中，分控制器10将判断用户是否点击主控制器1显示屏上的“空气组分信息采集启动”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；
4)进行空气组分信息采集的S4阶段；在此阶段中，主控制器1通过分控制器10控制采集终端2中各设备工作，获取包括空气水分、空气温度在内的相关信息，并将相关信息经由分控制器10上传给主控制器1，然后进入S5阶段；
5)判断空气组分信息采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控制器1显示屏上的“空气组分信息采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行采集。
如图4所示，利用上述公路、机场用雾害预警装置的雾害评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据主控制器1显示屏上显示的结果判断同多个采集终端2中分控制器10连接是否正常、采集终端2上各硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；
2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；
3)判断采集终端是否运行S203阶段；在此阶段中，主控制器1将判断用户是否点击其显示屏上的“雾害危险等级评价启动”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S204阶段，否则返回S203阶段；
4)空气组分信息采集的S204阶段；在此阶段中，在分控制器10的控制下将空气冷凝液化器6所在的第一密封管道3内的单向阀13打开，同时将固体颗粒收集器8所在的第二密封管道11内的单向阀13关闭，然后通过分控制器10控制风机4和分子筛式转轮5开始工作，这时外部空气将被吸入分子筛式转轮5，该空气中的固体颗粒将被分子筛式转轮5中的分子筛吸附，继而含水空气将流入第一密封管道3，在经过空气冷凝液化器6时空气中的水分将被分离出来，并利用其底部的重量传感器7称重，剩余空气则经风机4排出；运行10分钟后，通过分控制器10控制风机4和分子筛式转轮5停止运行，之后将空气冷凝液化器6所在的第一密封管道3内的单向阀13关闭，同时将固体颗粒收集器8所在的第二密封管道11内的单向阀13打开，将分子筛式转轮5再次开启而解吸再生，使固体颗粒与分子筛脱离，解吸再生完成后，将分子筛式转轮5的进风口关闭，通过分控制器10控制风机4工作，通过第二密封管道11内的空气循环将分子筛式转轮5解吸释放的固体颗粒吸入固体颗粒收集器8内并吸附于多道分子筛12上，同时利用其底部的重量传感器7称重；运行10分钟后，通过分控制器10控制风机4停止工作，将与分控制器10相连接的两个重量传感器7和温度传感器9采集到的空气中水分质量、固体颗粒质量和室外空气温度传输给分控制器10，分控制器10再通过网络将上述数据传递给主控制器1；然后进入S205阶段；
5)判断采集终端运行是否终止的S205阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控制器1显示屏上的“雾害危险等级评价结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S206阶段；否则将返回到S204阶段的入口处，重复执行S204阶段；
6)雾害危险等级评价的S206阶段；在此阶段中，主控制器1将多个采集终端2中各分控制器10上传的空气组分信息汇总分析，根据采集点位置、气温、固体颗粒含量和水分含量等信息绘制分析曲线，并结合当地气候特点，利用系统内的雾害评价功能模块分析公路或机场待评估区域的雾害危险，并将雾害危险等级的评价结果以短信形式发送到相关管理人员的移动电话上，至此整个评价过程结束。

Claims (5)

1.一种公路、机场用雾害预警装置，其特征在于：所述的雾害预警装置包括一个总控制器(1)和若干个采集终端(2)，其中，总控制器(1)安装在控制室内；若干个采集终端(2)安装在室外；所述的采集终端(2)包括风机(4)、分子筛式转轮(5)、空气冷凝液化器(6)、两个重量传感器(7)、固体颗粒收集器(8)、温度传感器(9)和分控制器(10)，其中，分子筛式转轮(5)的出风口与风机(4)的进气口之间同时通过第一密封管道(3)和第二密封管道(11)相连；空气冷凝液化器(6)安装在第一密封管道(3)内，并且其底部安装有一个重量传感器(7)；固体颗粒收集器(8)安装在第二密封管道(11)内，并且其底部也安装有一个重量传感器(7)；温度传感器(9)安装在分子筛式转轮(5)的表面；重量传感器(7)、温度传感器(9)分别与分控制器(10)相连；分控制器(10)则通过网络与总控制器(1)相接。
2.根据权利要求1所述的公路、机场用雾害预警装置，其特征在于：所述的固体颗粒收集器(8)内设有多道分子筛(12)。
3.根据权利要求1所述的公路、机场用雾害预警装置，其特征在于：所述的第一密封管道(3)和第二密封管道(11)与风机(4)进气口之间的连接处分别设有一个单向阀(13)。
4.一种如权利要求1所述的公路、机场用雾害预警装置的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
1)系统上电自检的S1阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件的上电自检，并启动在主控制器(1)和分控制器(10)中运行的雾害预警软件，检测主控制器(1)和分控制器(10)的网络连接是否建立，然后进入S2阶段；
2)空闲模式的S2阶段；在此阶段中，风机(4)、分子筛式转轮(5)、重量传感器(7)和温度传感器(9)开始通电，等待进行下一步操作；
3)判断是否启动空气组分信息采集的S3阶段；在此阶段中，分控制器(10)将判断用户是否点击主控制器(1)显示屏上的“空气组分信息采集启动”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回到S2阶段的入口处；
4)进行空气组分信息采集的S4阶段；在此阶段中，主控制器(1)通过分控制器(10)控制采集终端(2)中各设备工作，获取包括空气水分、空气温度在内的相关信息，并将相关信息经由分控制器(10)上传给主控制器(1)，然后进入S5阶段；
5)判断空气组分信息采集是否结束的S5阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控制器(1)显示屏上的“空气组分信息采集结束”按钮，如果判断结果为“是”，结束采集过程，否则返回到S4阶段的入口处，继续进行采集。
5.一种利用权利要求1所述的公路、机场用雾害预警装置进行的雾害评价方法，其特征在于：所述的雾害评价方法包括按顺序执行的下列步骤：
1)判断硬件设备是否正常的S201阶段；在此阶段中，系统首先进行硬件设备的自检，然后用户根据主控制器(1)显示屏上显示的结果判断同多个采集终端(2)中分控制器(10)连接是否正常、采集终端(2)上各硬件设备是否正常，如果判断结果为“是”，则点击显示屏上的“继续”按钮进入S203阶段；否则，点击“返回”按钮跳转到异常处理的S202阶段；
2)异常处理的S202阶段；用户在手工排除硬件设备异常、故障后点击“重新检测”按钮再次进入S201阶段；
3)判断采集终端是否运行S203阶段；在此阶段中，主控制器(1)将判断用户是否点击其显示屏上的“雾害危险等级评价启动”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S204阶段，否则返回S203阶段；
4)空气组分信息采集的S204阶段；在此阶段中，在分控制器(10)的控制下利用分子筛式转轮(5)将外部空气中的固体颗粒与含水空气分离，然后利用空气冷凝液化器(6)将空气中的水分分离出来并利用其底部的重量传感器(7)称重，之后利用固体颗粒收集器(8)将分子筛式转轮(5)解吸再生的固体颗粒吸入其内的分子筛(12)上并利用其底部的重量传感器(7)称重，最后通过分控制器(10)将两个重量传感器(7)和温度传感器(9)采集到的空气中水分质量、固体颗粒质量和室外空气温度通过网络传输给主控制器(1)；然后进入S205阶段；
5)判断采集终端运行是否终止的S205阶段；在此阶段中，系统将判断用户是否点击主控制器(1)显示屏上的“雾害危险等级评价结束”按钮，如果判断结果为“是”，则进入S206阶段；否则将返回到S204阶段的入口处，重复执行S204阶段；
6)雾害危险等级评价的S206阶段；在此阶段中，主控制器(1)将多个采集终端(2)中各分控制器(10)上传的空气组分信息汇总分析，根据采集点位置、气温、固体颗粒含量和水分含量信息绘制分析曲线，并结合当地气候特点，利用系统内的雾害评价功能模块分析公路或机场待评估区域的雾害危险，并将雾害危险等级的评价结果以短信形式发送到相关管理人员的移动电话上，至此整个评价过程结束。
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