CN103345843A - 接触式路况检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接触式路况检测系统，包括集成在一个机座中的两个光源、探测器、温度传感器，两个光源分别发射光线，探测器用于接收两个光源发射并经过路面散射的反射光；还包含设置在温度传感器旁边的正、负电极，正、负电极分别安装在机座中，并且均有一端露出至路面；光源、探测器、温度传感器、正负电极均与一微处理器连接。本发明采用双光源、单探测器结构，简单紧凑，方便拆卸维修、检测、升级，降低生产成本；通过正负电极检测路表面水的盐度；通过在电极旁安装有温度传感器一方面可以测量出环境温度，另一方面也可以作为电导率测量的环境监控，进行温度补偿，使盐度的测量更加准确，功能更加全面。
Description
技术领域
本发明属于路面状况检测设备技术领域，涉及一种接触式路面雨、雪、冰等状况的自动检测装置。
背景技术
雨、雪、雾等不利天气下，会出现诸如能见度低、路面结冰（积水）打滑等恶劣路况，蕴藏着交通事故隐患，并常常引发重大安全事故，有必要采用智能交通技术与手段进行不利天气路况预警与控制，以保障不利天气下高速公路行车安全。
不利天气路况信息的采集是预警与控制的基础，常用的道路交通路况检测方法一般是人工或运用传感器仪器设备检测。人工检测误差大，且容易漏检；路面传感器使用与维护不便利且价格高。国内高速公路普遍存在沿线路况监测设备不完备、检测密度和要素达不到要求等问题。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种用来监测公路当前路面状况、积水冰层厚度、水的盐度、路面冰点计算的微型测量系统，接触式路况检测系统。
为实现上述目的，本发明提供一种接触式路况检测系统，其特征是，包括集成在一个机座中的两个光源、探测器、温度传感器，所述两个光源分别发射光线，探测器用于接收两个光源发射并经过路面散射的反射光；
还包含设置在温度传感器旁边的正、负电极，正、负电极分别安装在机座中，并且均有一端露出至路面；
所述光源、探测器、温度传感器、正负电极均与一微处理器连接。
本发明应用光入射到不同物质表面将产生不同作用进而得到不同强度的散射光的原理来检测路面状况以及水、冰的厚度；应用双电层理论利用电极电位测量积水的盐度；使用温度传感器测量环境温度。
为了能够使该系统实现判断水、冰、雪等多种路况的功能，系统采用双光源、单探测器的结构，对于光源的选择参照水、雪的光谱吸收曲线。
所述两个红外光源其中一个发射的红外光波长在水的吸收峰值波段，另一个发射的红外光波长在雪的吸收峰值波段。
所述两个红外光源发射的红外光波长其中一个为水吸收波段900nm-1100nm，另一个为雪吸收波段700nm-1100nm。较佳地，两个红外光源发射的红外光波段为950nm和880nm。
所述机身安装于路面中，安装完成后与路面平齐，两个光源、探测器均朝向上方的路表面方向设置。
在探测器接收光线的前表面装有滤色片。
所述两个光源朝向路面发射平行的两束红外光线。
本发明所达到的有益效果：
（1）结构简单紧凑，将多种功能集成在一个圆盘机座中，方便检测；
（2）双光源单探测器结构的选择，一方面能准确的判断出多种路况信息，一方面集成在一个机身中，降低成本，使用方便；
（3）通过正负电极检测路表面水的盐度；通过在电极旁安装有温度传感可以测量地表温度；通过路面盐度和地表温度的测量可以计算出路面冰点温度，对于下雪之后的撒盐除雪有很好的调控功能；
（4）独特的机械构造，使接触式路况检测系统能方便的安装拆卸，优于传统的埋在地下的接触式路检装置，解决了不方便维修、升级等不利之处。
附图说明
图1是接触式路况检测系统俯视图；
图2是接触式路况检测系统侧视图；
图3是典型的雪的光谱吸收曲线图；
图4是典型的水面吸收谱的曲线图；
图5是典型的冰的光谱吸收曲线图；
图6是接触式路况检测系统的电路图；
图中，1、盐度、温度测量系统；2、两个光源；3、探测器；4、仪器底座；
5、光源探测器模块电路板；6、光源、探测器安装位置；7、温度传感器；8、主控制电路板；9、正负电极安放位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、2所示，接触式路况检测系统包括集成在一个圆盘机身中的两个光源2、探测器3，盐度、温度测量系统1。圆盘机身安装于路面沥青或混凝土中，安装完成后与路面平齐，两个光源2、探测器3均朝向上方的路表面方向设置。其成熟的模块化和可拆卸设计，不但保证了使用的安全与测量的准确性，更使外壳和内部电路部分更换工作仅需要数分钟，便于系统的升级及维护。
在探测器3前表面装有滤色片，能阻碍住环境中大部分光的干扰。实际工作时，两个光源2分别发射光线，探测器3分别接收两个光源发射经过路面的反射光，通过比较两个光源2反射回的光强大小，判断路面状况。因为该检测系统安装在路表面，光源入射到路面再反射回探测器3的整个过程光程很短，信号很强，所以对于水的厚度、冰的厚度变化敏感，通过探测器3接收到的信号变化，能准确测量出水、雪、冰的厚度。
通过盐度、温度测量系统1可以测量路面上水的盐度和路面温度。其中，使用正负电极来测量路面上水的盐度。如图2所示，安装时将正、负电极压入仪器底座4内壳中正负电极安放位置9，一端微微露出路面，这样当路面有水时，两个电极之间形成回路，根据盐度不同电导率大小不同的原理，通过电导测试来测量水的盐度。
在电极旁安装有温度传感器7，可以测量出地表温度。通过地表温度和盐度的测量值，可以推算出路面的冰点温度。
在光源、探测器安装位置6下方的仪器底座4内设有一个光源探测器模块电路板5用以控制两个光源2的发射和探测器3信号的接收。在仪器底部设有一个主控制电路板8，主控制电路板8上包括温度测试模块、电导测试模块、电源模块和CPU主控模块。温度检测模块主要通过温度传感器实现对温度的测量。电导测试模块通过电极回路的信号探测实现盐度的测量。
电路的一具体实施例框图如图6所示。由单片机控制两个光源1、2的发射，探测器接收的信号经过一、二级放大、AD转换后传递至单片机进行处理。电极回路的信号经阻抗转换后传递至单片机，根据电导测试信号计算出水的盐度。单片机还可将检测信息经DA转换后输出。
图3为典型的雪的光谱反射曲线，图4为1mm深的水面吸收谱的曲线，图5为冰的光谱反射曲线。
综上，最终选择水吸收波段900nm-1100nm和雪吸收波段700nm-1100nm的两个光源2，在这两个波段下，冰均无明显吸收。而选择的探测器3在两个波段下均有比较高的响应。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1. 一种接触式路况检测系统，其特征是，包括集成在一个机座中的两个光源、探测器、温度传感器，所述两个光源分别发射光线，探测器用于接收两个光源发射并经过路面散射的反射光；
还包含设置在温度传感器旁边的正、负电极，正、负电极分别安装在机座中，并且均有一端露出至路面；
所述光源、探测器、温度传感器、正负电极均与一微处理器连接。
2.根据权利要求1所述接触式路况检测系统，其特征是，所述机身安装于路面中，安装完成后与路面平齐，两个光源、探测器均朝向上方的路表面方向设置。
3.根据权利要求1所述接触式路况检测系统，其特征是，在探测器接收光线的前表面装有滤色片。
4.根据权利要求1所述接触式路况检测系统，其特征是，所述两个光源朝向路面发射平行的两束红外光线。
5.根据权利要求1所述接触式路况检测系统，其特征是，所述两个红外光源其中一个发射的红外光波长在水的吸收峰值波段，另一个发射的红外光波长在雪的吸收峰值波段。
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