CN107677595A - 摩擦指数检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种摩擦指数检测装置，属于交通管理领域。该摩擦指数检测装置包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括光发射模块、发射控制模块、无线数传接收模块以及第一电源模块，通过无线数传接收模块接收所述接收装置发送的控制信号，发射控制模块接收所述无线数传接收模块输出的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述光发射模块向路面发送不同波长的光线，再通过接收装置对接收的经所述路面反射回来的所述光线进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值，从而可针对获取的路面摩擦指数值对路面情况进行判定，从而通过检测路面摩擦指数以减少因路面情况不明造成的交通事故的发生。

Description

摩擦指数检测装置

技术领域

本发明涉及交通管理领域，具体而言，涉及一种摩擦指数检测装置。

背景技术

在高速公路的重大交通事故中，绝大多数因为路面湿滑，司机不了解路面状况，超速行驶，在避让车辆时无法正常操控车辆而导致事故。若能对路面湿滑程度实时监测，并及时告知驾乘人员路面湿滑情况，将大大降低交通事故的频率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦指数检测装置，其能够有效检测路面摩擦指数，从而减少因路面情况不明造成的交通事故的发生。

本发明的实施例是这样实现的：

一种摩擦指数检测装置，所述摩擦指数检测装置包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括光发射模块、发射控制模块、无线数传接收模块以及第一电源模块，所述第一电源模块分别与所述光发射模块、所述发射控制模块及所述无线数传接收模块连接，所述光发射模块与所述发射控制模块连接，所述发射控制模块与所述无线数传接收模块连接，所述无线数传接收模块与所述接收装置连接；所述无线数传接收模块，用于接收所述接收装置发送的控制信号；所述发射控制模块，用于接收所述无线数传接收模块输出的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述光发射模块向路面发送不同波长的光线；所述接收装置，用于对接收的经所述路面反射回来的所述光线进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值。

在本发明较佳的实施例中，所述接收装置包括光接收模块、信号选放模块、无线数传发射模块、模数转换模块、收发同步控制模块、数据处理模块及第二电源模块，所述第二电源模块分别与所述光接收模块、所述信号选放模块、所述无线数传发射模块、所述模数转换模块、所述收发同步控制模块及所述数据处理模块连接，所述信号选放模块与所述光接收模块连接，所述模数转换模块与所述信号选放模块连接，所述模数转换模块与所述数据处理模块连接，所述无线数传发射模块与所述收发同步控制模块连接，所述无线数传发射模块与所述无线数传接收模块连接，所述数据处理模块与所述控制模块连接；所述收发同步控制模块，用于输出收发同步信号；所述无线数传发射模块，用于将所述收发同步信号发送至所述无线数传接收模块，以使所述无线数传接收模块输出控制信号至所述发射控制模块；所述光接收模块，用于接收经所述路面反射回来的所述光线，并将所述光线转换为模拟电信号；所述信号选放模块，用于对所述模拟电信号进行放大后获得放大模拟电信号；所述模数转换模块，用于对所述放大模拟电信号转换为数字信号传输至所述数据处理模块；所述数据处理模块，用于对所述数字信号进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值。

在本发明较佳的实施例中，所述第一电源模块为太阳能供电模块。

在本发明较佳的实施例中，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器以及逆变器，所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池板和所述逆变器连接，所述逆变器分别与所述光发射模块、所述发射控制模块及所述无线数传接收模块连接，所述逆变器还分别与所述光接收模块、所述信号选放模块、所述无线数传发射模块、所述模数转换模块、所述收发同步控制模块及所述数据处理模块连接。

在本发明较佳的实施例中，所述太阳能供电模块还包括蓄电池，所述蓄电池和所述太阳能控制器连接。

在本发明较佳的实施例中，所述收发同步控制模块为单片机。

在本发明较佳的实施例中，所述无线数传接收模块采用型号为ZF02的无线数传模块。

在本发明较佳的实施例中，所述无线数传发射模块采用型号为ZF02的无线数传模块。

在本发明较佳的实施例中，所述信号选放模块采用型号为AD8370的对数放大器。

在本发明较佳的实施例中，所述数据处理模块为单片机。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种摩擦指数检测装置，该摩擦指数检测装置包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括光发射模块、发射控制模块、无线数传接收模块以及第一电源模块，通过无线数传接收模块接收所述接收装置发送的控制信号，发射控制模块接收所述无线数传接收模块输出的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述光发射模块向路面发送不同波长的光线，再通过接收装置对接收的经所述路面反射回来的所述光线进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值，从而可针对获取的路面摩擦指数值对路面情况进行判定，从而通过检测路面摩擦指数以减少因路面情况不明造成的交通事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种摩擦指数检测装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的另一种摩擦指数检测装置的结构框图；

图3为本发明实施例提供的又一种摩擦指数检测装置的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种太阳能供电模块的结构框图。

图标：100-摩擦指数检测装置；110-发射装置；111-光发射模块；112-发射控制模块；113-无线数传接收模块；114-第一电源模块；1141-太阳能电池板；1142-太阳能控制器；1143-逆变器；1144-蓄电池；120-接收装置；121-光接收模块；122-信号选放模块；123-无线数传发射模块；124-模数转换模块；125-收发同步控制模块；126-数据处理模块；127-第二电源模块。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

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定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1和图2，所述摩擦指数检测装置100包括发射装置110和接收装置120，所述发射装置110包括光发射模块111、发射控制模块112、无线数传接收模块113以及第一电源模块114，所述第一电源模块114分别与所述光发射模块111、所述发射控制模块112及所述无线数传接收模块113连接，所述光发射模块111与所述发射控制模块112连接，所述发射控制模块112与所述无线数传接收模块113连接，所述无线数传接收模块113与所述接收装置120连接。

所述摩擦指数检测装置100，用于检测路面摩擦指数值。本实施例中，为了提高道路安全性，采用摩擦指数检测装置100对路面情况进行检测，即检测路面摩擦指数值，其检测过程为采用三种不同特定波长的光束对指定区域(如路面)进行扫描，通过路面对三种不同特定波长的光线的衍射及反射情况，对路面光滑度进行数据分析，从而获得路面的摩擦指数值，反馈给控制模块。

其中，根据目标物体表面性质的不同物体的反射大致可分为三种类型：镜面反射、漫反射以及方向反射(实体反射)。镜面反射是指当发生镜面反射时对于不透明物体，其反射能量等于入射能量减去物体吸收的能量；漫反射是指如果入射波波长与物体表面粗糙度为相同数量级时整个物体表面均匀反射入射波，入射到此表面的入射波按朗伯余弦定律反射，这种反射面又称为朗伯面；实际物体表面由于形状不一定在某方向上反射较强，称为方向反射，是介于镜面和朗伯面之间的一种反射。

利用目标物体表面性质不同的反射类型确定物体表面粗糙及各类物质在不同波段的光谱响应特性，不同的物质光谱响应特性也不同，通过对物质光谱响应特性的分析，则可以分辨各类不同的物质。

例如，当路面对光线的反射属于镜面反射时表征路面较光滑或有积水现象的可能，若当时的地表温度在零度或以下就表征有结冰的现象可能，再通过物质的光谱响应特性曲线进行分析，如水对0.45μm～0.56μm的蓝绿光波段透射和反射都很强，但对其他波段光吸收率很强，特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带，反射率几乎为零。沥青路面和混凝土光谱响应特性较平坦无明显的峰谷，若该路面对蓝绿光反射强，对近红外、中红外波段有很强的吸收带，反射率几乎为零就可判断该路面有积水，若该路面的光谱特性较平坦无明显的峰谷，就表明该路面无积水现象，提示该路面本身已很光滑，粗糙度下降摩擦指数降低。所以，通过道路表面对两种光的反射类型、反射系数及呈现的光谱响应特性就可以准确的判断路面的状况，比照下述表1就可得知该路面的摩擦指数。

表1

如上表可知，对于积水路面可判断其摩擦指数为2，结冰路面其摩擦指数为5，摩擦指数越高则表示此时路面摩擦系数越低，路面越光滑，则路面就越危险。

请参照图3，所述接收装置120包括光接收模块121、信号选放模块122、无线数传发射模块123、模数转换模块124、收发同步控制模块125、数据处理模块126及第二电源模块127，所述第二电源模块127分别与所述光接收模块121、所述信号选放模块122、所述无线数传发射模块123、所述模数转换模块124、所述收发同步控制模块125及所述数据处理模块126连接，所述信号选放模块122与所述光接收模块121连接，所述模数转换模块124与所述信号选放模块122连接，所述模数转换模块124与所述数据处理模块126连接，所述无线数传发射模块123与所述收发同步控制模块125连接，所述无线数传发射模块123与所述无线数传接收模块113连接，所述数据处理模块126与所述控制模块连接。

无线数传接收模块113用于接收所述接收装置120的无线数传发射模块123发送的控制信号，发射控制模块112接收无线数传接收模块113输出的控制信息，以控制光发射模块111，在发射控制模块112的控制下光发射模块111依次发生三种不同波长的光线，经路面反射至接收装置120。

收发同步控制模块125用于发出收发同步信息，经无线数传发射模块123发送至发射装置110的无线数传接收模块113接收后，再输出至发射控制模块112，由发射控制模块112控制光发射模块111的光线同步收发，在发射控制模块112的控制下光发射模块111依次发出三种不同波长的光线经路面反射至接收装置120，由接收装置120中的光接收模块121接收后，将光信号转换为模拟电信号，经信号选放模块122进行放大后，有模数转换模块124将放大后的模拟电信号转换为数字信号后，传输至数据处理模块126，数据处理模块126将接收到的数据经分析后输出相应的摩擦指数值。

具体地，所述无线数传接收模块113，用于接收所述接收装置120发送的控制信号。作为一种方式，该无线数传接收模块113可以采用型号为TS832的无线数传模块，或者采用型号为ZF02的无线数传模块。

所述发射控制模块112，用于接收所述无线数传接收模块113输出的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述光发射模块111向路面发送不同波长的光线。作为一种方式，该发射控制模块112可以采用型号为MSP430的单片机。

光发射模块111用于向路面发送不同波长的光线，其可以是一个将包括LD及LD驱动电路和保证LD安全稳定工作的控制电路及其他光学元件集成在一个管壳内并形成光发射功能的组件，其一般采用LED、VCSEL、FP LD、DFB LD等几种多模和单模光源。

所述收发同步控制模块125，用于输出收发同步信号。作为一种方式，所述收发同步控制模块125可以采用型号为MSP430的单片机。

所述无线数传发射模块123，用于将所述收发同步信号发送至所述无线数传接收模块113，以使所述无线数传接收模块113输出控制信号至所述发射控制模块112。作为一种方式，所述无线数传发射模块123可以采用型号为TS832的无线数传模块，或者采用型号为ZF02的无线数传模块。

所述光接收模块121，用于接收经所述路面反射回来的所述光线，并将所述光线转换为模拟电信号，该光接收模块121可以采用光接收器。

所述信号选放模块122，用于对所述模拟电信号进行放大后获得放大模拟电信号。作为一种方式，该信号选放模块122可以采用型号为AD8370的对数放大器对接收到的模拟电信号进行放大。

所述模数转换模块124，用于对所述放大模拟电信号转换为数字信号传输至所述数据处理模块126。所述模数转换模块124可以采用型号为AD8694的AD转换器对信号进行模数转换。

所述数据处理模块126，用于对所述数字信号进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值。作为一种方式，该数据处理模块126可以采用型号为AT91RM9200的单片机，所述数据处理模块126还可以为一种集成电路芯片，具有信号的处理能力的处理器。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

另外，所述第一电源模块114分别为所述光发射模块111、所述发射控制模块112及所述无线数传接收模块113进行供电，第二电源模块127分别为所述光接收模块121、所述信号选放模块122、所述无线数传发射模块123、所述模数转换模块124、所述收发同步控制模块125及所述数据处理模块126进行供电。该第一电源模块114和第二电源模块127均可以采用太阳能供电，或者内部电池进行供电，若第一电源模块114和第二电源模块127采用太阳能供电模块进行供电。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种太阳能供电模块的结构框图，所述包括太阳能电池板1141、太阳能控制器1142以及逆变器1143，所述太阳能控制器1142分别与所述太阳能电池板1141和所述逆变器1143连接，所述逆变器1143分别与与所述光发射模块111、所述发射控制模块112及所述无线数传接收模块113连接，所述逆变器1143还分别与所述光接收模块121、所述信号选放模块122、所述无线数传发射模块123、所述模数转换模块124、所述收发同步控制模块125及所述数据处理模块126连接。

其中，所述接收装置120和发射装置110采用太阳能供电模块能吸收太阳光，将太阳能转换为电能，并为系统中的用电装置提供电能，具体的，在太阳能供电模块中，在有太阳光照射时，太阳能电池板1141可以直接向所述发射装置110和接收装置120中的用电模块供电，同时将一部分电量提供给蓄电池1144，以使蓄电池1144存储电量，在无日照或者阴雨天时，向用电装置供电。

其中，所述太阳能电池板1141的作用是将太阳的辐射能量转换为电能，该电能一方面被传输到蓄电池1144存储起来，另一方面用于推动发射装置110和接收装置120中的用电模块工作。

作为一种方式，所述太阳能控制器1142的作用是控制整个太阳能供电模块的工作状态，并对蓄电池1144起到过充电保护、过放电保护的作用。由于太阳能电池板1141的电能不是按照需求量的进行发电的，而是无法控制的，其中，该蓄电池1144在处于满容量或者基本满容量时，太阳能控制器1142能保护蓄电池1144不过充电和保护太阳能供电模块输出的电压不超过发射装置110和接收装置120中的用电模块允许的电压范围。同时，该蓄电池1144在深度放电后，太阳能电池板1141不会因蓄电池1144需要充电而多发电，从而导致蓄电池1144的使用寿命变短，即该太阳能控制器1142能防止所述蓄电池1144过度放电。

其中，所述蓄电池1144的作用是在有光照时，将太阳能电池板1141所提供的多余的电能存储起来，到需要的时候再释放出来，该蓄电池1144能使其太阳能供电模块实现对发射装置110和接收装置120中的用电模块的不间断供电，可以确保用电装置在阴雨天时仍然有足够的电可用。作为一种方式，该蓄电池1144一般为铅酸电池，小微型系统中，也可以为镍氢电池、镍镉电池或锂电池等等。

其中，所述逆变器1143的作用是将直流电转换成交流电给发射装置110和接收装置120中的用电模块提供不同等级的电压。根据实际需要的耗电量，来确定提供的电压的大小，例如输出220V或者110V等不同电压的交流电。

在上述通过摩擦指数检测装置100对路面进行检测后可获得路面的摩擦指数值，该摩擦指数值可用于对路面情况判定的依据，由此可在路面情况不好时，可提醒驾驶人员减速小心驾驶，从而达到提高道路安全性的目的。

综上所述，本发明实施例提供一种摩擦指数检测装置100，该摩擦指数检测装置100包括发射装置110和接收装置120，所述发射装置110包括光发射模块111、发射控制模块112、无线数传接收模块113以及第一电源模块114，通过无线数传接收模块113接收所述接收装置120发送的控制信号，发射控制模块112接收所述无线数传接收模块113输出的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述光发射模块111向路面发送不同波长的光线，再通过接收装置120对接收的经所述路面反射回来的所述光线进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值，从而可针对获取的路面摩擦指数值对路面情况进行判定，从而通过检测路面摩擦指数以减少因路面情况不明造成的交通事故的发生。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摩擦指数检测装置，其特征在于，所述摩擦指数检测装置包括发射装置和接收装置，所述发射装置包括光发射模块、发射控制模块、无线数传接收模块以及第一电源模块，所述第一电源模块分别与所述光发射模块、所述发射控制模块及所述无线数传接收模块连接，所述光发射模块与所述发射控制模块连接，所述发射控制模块与所述无线数传接收模块连接，所述无线数传接收模块与所述接收装置连接；

所述无线数传接收模块，用于接收所述接收装置发送的控制信号；

所述发射控制模块，用于接收所述无线数传接收模块输出的所述控制信号，根据所述控制信号控制所述光发射模块向路面发送不同波长的光线；

所述接收装置，用于对接收的经所述路面反射回来的所述光线进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值。

2.根据权利要求1所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述接收装置包括光接收模块、信号选放模块、无线数传发射模块、模数转换模块、收发同步控制模块、数据处理模块及第二电源模块，所述第二电源模块分别与所述光接收模块、所述信号选放模块、所述无线数传发射模块、所述模数转换模块、所述收发同步控制模块及所述数据处理模块连接，所述信号选放模块与所述光接收模块连接，所述模数转换模块与所述信号选放模块连接，所述模数转换模块与所述数据处理模块连接，所述无线数传发射模块与所述收发同步控制模块连接，所述无线数传发射模块与所述无线数传接收模块连接，所述数据处理模块与所述控制模块连接；

所述收发同步控制模块，用于输出收发同步信号；

所述无线数传发射模块，用于将所述收发同步信号发送至所述无线数传接收模块，以使所述无线数传接收模块输出控制信号至所述发射控制模块；

所述光接收模块，用于接收经所述路面反射回来的所述光线，并将所述光线转换为模拟电信号；

所述信号选放模块，用于对所述模拟电信号进行放大后获得放大模拟电信号；

所述模数转换模块，用于对所述放大模拟电信号转换为数字信号传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，用于对所述数字信号进行分析，以输出对应的路面摩擦指数值。

3.根据权利要求2所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述第一电源模块为太阳能供电模块。

4.根据权利要求3所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述太阳能供电模块包括太阳能电池板、太阳能控制器以及逆变器，所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池板和所述逆变器连接，所述逆变器分别与所述光发射模块、所述发射控制模块及所述无线数传接收模块连接，所述逆变器还分别与所述光接收模块、所述信号选放模块、所述无线数传发射模块、所述模数转换模块、所述收发同步控制模块及所述数据处理模块连接。

5.根据权利要求4所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述太阳能供电模块还包括蓄电池，所述蓄电池和所述太阳能控制器连接。

6.根据权利要求2所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述收发同步控制模块为单片机。

7.根据权利要求2所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述无线数传接收模块采用型号为ZF02的无线数传模块。

8.根据权利要求2所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述无线数传发射模块采用型号为ZF02的无线数传模块。

9.根据权利要求2所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述信号选放模块采用型号为AD8370的对数放大器。

10.根据权利要求2所述的摩擦指数检测装置，其特征在于，所述数据处理模块为单片机。