CN107085948B - 一种城市道路可见度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市道路可见度监测系统，所述系统包括：多个监测子系统、控制中心，多个监测子系统均与控制中心数据连通，多个监测子系统分别安装固定在城市道路的路灯上，监测子系统用于采集城市道路的可见度信息，并将采集的可见度信息传递给控制中心，解决了现有的城市道路可见度监测存在难实施困难，成本较高的技术问题，实现了城市道路可见度监测系统易于实施，成本较低的技术效果。

Description

一种城市道路可见度监测系统

技术领域

本发明涉及道路环境监测设备领域，具体地，涉及一种城市道路可见度监测系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，越来越多的大气污染引发了城市道路的可见度问题。同时，雾，雨，沙尘等自然天气情况也会影响道路的可见度。了解城市道路的可见度情况，不仅有利于及时调整路灯的照明特性，及介入人工干预降尘，利于交通安全；同时，能作为智能交通的一部分，提供数据给交通管理部门协调交通，为高效安全的实时交通限速作为参考。但随着城市的扩大，对道路可见度进行大范围的实时采样存在困难，同时专用的可见度检测设备存在联网，供电，成本等一系列问题。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的城市道路可见度监测存在实施困难，成本较高的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种城市道路可见度监测系统，解决了现有的城市道路可见度监测存在难实施困难，成本较高的技术问题，实现了城市道路可见度监测系统易于实施，成本较低的技术效果。

为解决在大范围的城市道路上进行可见度监测的问题，本发明提出了一种城市道路可见度监测LED路灯。该系统可通过对现有LED路灯进行改进实现，同时该系统采用的监测与传输方案也能够大大降低系统成本。

本申请提供了一种城市道路可见度监测系统，所述系统包括：

多个监测子系统、控制中心，多个监测子系统均与控制中心数据连通，多个监测子系统分别安装固定在城市道路的路灯上，监测子系统用于采集城市道路的可见度信息，并将采集的可见度信息传递给控制中心。

进一步的，监测子系统包括：采样模块和控制模块，采样模块安装固定在城市道路一侧的路灯A灯柱上，控制模块安装固定在城市道路另一侧的路灯B灯柱上，采集模块用于定向仅采集路灯B的直射光，并将采集到的光照信息传送给控制模块，控制模块用于分析处理光照信息，生成可见度报告，并将报告数据进行存储和传输至控制中心，控制模块还用于基于可见度报告对路灯的光照强度进行调整。其中，本申请的出发点是道路上能见度受到雾霾，沙尘，雨、雾等影响。因此，应该有一个相对恒定的参考值与获得的信息比对，以确定能见度状况，相对恒定的参考值就不能由其他照明设备提供，而必须由我们可控的设备提供。直射可以减小外界环境的干扰，因此，定向仅采集路灯B的直射光是为了保障检测的准确性。

进一步的，所述采样模块具体包括：

定向光敏原件，用于仅接收路灯B的直射光；

采样芯片，用于定时采集定向光敏原件的输出信号，并将采样数据传输给无线信号传输芯片；

无线信号发射芯片，用于将采样数据传输给控制模块。

进一步的，所述控制模块具体包括：

无线信号接收芯片，用于接收来自采样模块的采样数据，并将采样数据传输给控制芯片；

控制芯片，用于控制路灯的亮度，并且同时分析处理采样数据；在一个数据周期，形成一份可见度报告数据，并将该报告数据送至数据记录与上传芯片；

数据记录与上传芯片，用于将可见度报告数据存储，并按预设时间上报发送给控制中心。

进一步的，一个数据周期内控制模块的控制芯片分析处理流程为：

Step1：接收无线信号接收芯片的数据，记为s(t₁)，表示在t₁时刻获得的信号；

Step2：控制芯片控制其所在灯柱上LED路灯的亮度产生的变化，该亮度变化能够被采样模块中所反应，获得该变化产生的数据为Δs；

Step3：获得新一个时刻的数据，记为s(t₂)，重复步骤Step2，并增加时刻的编号，直到获得的数据为s(t_k)，k为系统设定值；

Step4：由以下公式计算光相对衰减常数a；

Step5：基于光相对衰减常数a获得可见度数据。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.该系统通过差分的方式求得光的相对衰减，能够有效反映可见度的情况，同时，系统结构简单，系统具有较低成本，能够大范围安装。

2.该系统可在当前的设备上通过改进实现，改建成本较低易推广普及。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中道路可见度监测系统子系统分布示意图；

图2是本申请中城市道路可见度监测系统组成示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种城市道路可见度监测系统，解决了现有的城市道路可见度监测存在难实施困难，成本较高的技术问题，实现了城市道路可见度监测系统易于实施，成本较低的技术效果。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，本申请提供了一种城市道路可见度监测系统，城市道路可见度监测LED路灯由多个分立的子系统，与一个控制中心构成。

控制中心可以是专门设计的芯片，也可以是电脑终端。子系统通过LED的电力载波与控制中心相连并进行数据传输。每一个子系统为一组LED路灯，子系统分布式的布置在城市道路上。

每一个子系统，包括两个模块，分别为采样模块和控制模块。子系统的位置分布如图1所示。两个模块分别位于两个路灯柱上，由无线信号传输芯片进行信息交互。

采样模块包括一个定向光敏原件，一个采样芯片，一个无线信号传输芯片(发射端)。

其中，定向光敏原件被特殊设计，只能接收对侧LED路灯的直射光。采样芯片用于定时采集光敏原件的输出信号，并将数据传输给无线传输芯片。无线信号传输芯片可以采用蓝牙，也可以采用(其他等等)芯片。

控制模块包括一个控制芯片，一个无线信号传输芯片(接收端)，一个数据记录与上传芯片。控制模块端的无线信号传输芯片收到发射端传来的采样信息，将该信息传递给控制芯片。

控制芯片将控制LED亮度，并且同时分析处理该采样信息。在一个数据周期，形成一份可见度报告数据，将该报告数据送至数据记录与上传芯片。

数据记录与上传芯片将可见度报告数据临时存储，并按系统设计时间上报发送给控制中心。

系统框图如图2所示。

其中，一个数据周期内控制模块的控制芯片分析处理流程如下：

Step1接收无线信号传输芯片的数据，记为s(t₁)，表示在t₁时刻获得的信号。

Step2控制芯片控制其所在灯柱上LED路灯的亮度产生固定的细微变化，该变化能够被光敏原件所反应，在能见度正常时，实验可得该变化产生的数据为Δs。

Step3获得新一个时刻的数据，记为s(t₂)，重复以上步骤，并增加时刻的编号，直到获得的数据为s(t_k)，k为系统设定值。

Step4由以下公式计算光相对衰减常数a：

Step5光相对衰减常数a反映了可见度信息，将这个数据作为可见度的指标。

说明，以上步骤的数据周期是滑动的，即一个新的数据周期会去掉上一个数据周期最早的数据，将t_k改写为t_k-1，并补充最新的采样记作s(t_k)。

说明，固定的细微变化可以是增大LED的亮度，也可以是减小，变化范围在LED亮度调整的线性区域。

说明，取绝对值多次平均是为了降低测量误差，k可根据实际情况设定。

说明，以上公式是基于以下事实，设测量光强信号分别为s₁和s₂，真实光强的信号分别为s₀₁和s₀₂，a为空间中的相对衰减系数，当能见度较低时，衰减系数a较小，则存在：

a*s₀₁＝s₁

a*s₀₂＝s₂

|s₀₂-s₀₁|＝Δs

从而，可以导出基于实验数据下相对衰减a的表达式。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1.该系统通过差分的方式求得光的相对衰减，能够有效反映可见度的情况，同时，系统结构简单，系统具有较低成本，能够大范围安装。

2.该系统可在当前的设备上通过改进实现，改建成本较低易推广普及。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种城市道路可见度监测系统，其特征在于，所述系统包括：

多个监测子系统、控制中心，多个监测子系统均与控制中心数据连通，多个监测子系统分别安装固定在城市道路的路灯上，监测子系统用于采集城市道路的可见度信息，并将采集的可见度信息传递给控制中心；

监测子系统包括：采样模块和控制模块，采样模块安装固定在城市道路一侧的路灯A灯柱上，控制模块安装固定在城市道路另一侧的路灯B灯柱上，采样模块用于定向仅采集路灯B的直射光，并将采集到的光照信息传送给控制模块，控制模块用于分析处理光照信息，生成可见度报告，并将报告数据进行存储和传输至控制中心，控制模块还用于基于可见度报告对路灯的光照强度进行调整；

所述控制模块具体包括：

无线信号接收芯片，用于接收来自采样模块的采样数据，并将采样数据传输给控制芯片；

控制芯片，用于控制路灯的亮度，并且同时分析处理采样数据；在一个数据周期，形成一份可见度报告数据，并将该报告数据送至数据记录与上传芯片；

数据记录与上传芯片，用于将可见度报告数据存储，并按预设时间上报发送给控制中心；

一个数据周期内控制模块的控制芯片分析处理流程为：

Step1：接收无线信号接收芯片的数据，记为s(t₁)，表示在t₁时刻获得的信号；

Step2：控制芯片控制其所在灯柱上LED路灯的亮度产生固定的变化，该变化能够被采样模块所反应，在能见度正常时，实验可得该变化产生的数据为Δs；

Step3：获得新一个时刻的数据，记为s(t₂)，重复步骤Step2，并增加时刻的编号，直到获得的数据为s(t_k)，k为系统设定值；

Step4：由以下公式计算光相对衰减常数a；

Step5：基于光相对衰减常数a获得可见度数据。

2.根据权利要求1所述的城市道路可见度监测系统，其特征在于，所述采样模块具体包括：

定向光敏原件，用于仅接收路灯B的直射光；

采样芯片，用于定时采集定向光敏原件的输出信号，并将采样数据传输给无线信号传输芯片；

无线信号传输芯片，用于将采样数据传输给控制模块。