CN110954973A - 天气监测传感器及道路照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气象监测设备领域，提供一种天气监测传感器及一种具有该天气监测传感器的道路照明系统，包括光源组件、第一密封构件、第一透光片、光电传感器、第二密封构件以及第二透光片，第一密封构件和第二密封构件分别设置在位于外界环境的待监测空间中。该天气监测传感器结构简单，成本较低，适于批量生产和使用；道路照明系统可根据该天气监测传感器监测得到的空气能见度结果实现白光灯组、黄光灯组的自动启闭，照明效果佳。

Description

天气监测传感器及道路照明系统

技术领域

本发明涉及气象监测技术领域，具体而言，是涉及一种天气监测传感器及一种具有该天气监测传感器的道路照明系统。

背景技术

目前，道路照明采用的照明光源已由传统的黄光钠灯转换为白光LED灯，在能见度高的天气下，白光LED灯的确具有黄光钠灯无可比拟的优势；然而，与传统的黄光钠灯相比，白光LED灯在雨、雾、雪等恶劣天气下的穿透力较差，此时白光LED灯作为道路照明光源则具有重大交通安全隐患；尤其地，白光LED灯作为高速公路照明光源时，路面周边的自然状况和地理条件较为复杂，且车速较快，能见度低时极易造成重大甚至特大交通事故；针对该路面能见度低的状况，一般采取交通管制限制车辆通行的方式以减少交通事故的发生，但封路对各路段造成的经济损失和社会影响难以估算；另外，在交通管制前已经进入高速公路的车辆仍面临着行车安全隐患；同时，雨、雾、雪天气来临的随机性较大，令人防不胜防。

随着科技发展，智能道路照明系统引起广泛重视，其优势颇多，例如，通过智能控制可实现道路照明系统根据外界光线亮暗程度自动开启或关闭，从而以最大程度上节约能源等；针对上述能见度低道路安全隐患大的问题，亦可通过在道路智能照明系统中设置一种监测装置，以改变路面照明光源在能见度差的环境下的穿透力，从而减少交通事故；然而，类似产品仅有应用于汽车上的雨量监测装置、浓雾监测装置等，且上述监测装置均只能用于监测某种特定天气类型，不能同时用于监测雨、雾、雪天气下的空气能见度。某德国公司申请的专利(WO2017016533 A1)涉及一个传感器，该传感器由一个发光二极管和一个光电探测器构成，主要用于汽车自动开启雾灯。该专利公开的传感器与雨量监测传感器类似，该传感器只能用于检测浓雾，不能检测雨和雪，不能满足智能道路照明需求。美国的Liken等人发明了一个基于图像系统的浓雾传感器(WO2014113457 A1)，该传感器主要由图像识别传感器和数据处理器构成，通过图像识别进行辨认。该传感器较复杂，成本高，并且主要针对浓雾的检测。气象监测仪带有能见度测试功能，能够准确测试和计算能见度，但设计复杂、体积庞大并且价格昂贵。而应用于道路智慧照明系统的雨雾雪传感器只需要测出能见度的变化，不需要准确测试其数值，因而气象监测仪不适用于道路智慧照明。另外，该类监测装置结构大多较为复杂，成本较高，无法适用于道路照明系统。因此，需要对现有的智能道路照明系统进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天气监测传感器，旨在解决现有技术中监测装置类别单一、结构复杂、成本高以及利用率低的技术问题。

为达此目的，本发明采用的技术方案是：提供一种天气监测传感器，用于监测外界环境的空气能见度大小，包括：

光源组件；

第一密封构件，用于封装所述光源组件；

第一透光片，设置在所述第一密封构件上且供所述光源组件发出的光线透射至待监测空间；

光电传感器，其具有用以接收光信号的探测端，然后将电信号输出到信号处理器，信号处理器针对预先设置的检测阈值驱动外部照明模块，实现两种或多种照明光线之间切换，所述照明光线由外部照明装置提供；

第二密封构件，用于封装所述光电传感器；以及

第二透光片，设置在所述第二密封构件上且供所述光电传感器的探测端接收由所述第一透光片透射至所述待监测空间中并经由所述待监测空间至所述第二密封构件上的光线，

其中所述光电传感器为光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻或红外传感器。

进一步地，所述第一密封构件和所述第二密封构件间隔设置，所述第一密封构件具有面向所述第二密封构件的第一安装面，所述第一透光片设置在所述第一安装面上；所述第二密封构件具有面向所述第一密封构件的第二安装面，所述第二透光片设置在所述第二安装面上。

进一步地，所述第一密封构件和所述第二密封构件之间的间距为1cm～200cm。

进一步地，所述光源组件包括具有一出光侧的光源和用于控制所述光源开关的开关件，所述第一透光片位于所述光源的出光侧。

进一步地，所述光源为单一波长光源或多波长光源。

进一步地，所述光源为发光二极管、激光二极管、白炽灯或钠灯。

进一步地，所述第一透光片及第二透光片材质相同或者不同，且材质分别为硅酸盐玻璃片、石英玻璃片、蓝宝石玻璃片或有机玻璃片。

进一步地，所述天气监测传感器还包括封装壳体，所述封装壳体具有使所述待监测空间连通至所述外界环境的开口。

另一方面，本发明实施例还提供一种道路照明系统，其包括处理器、照明控制模块、白光灯组、黄光灯组以及上述的天气监测传感器，所述白光灯组与所述黄光灯组分别与所述照明控制模块相连接，所述照明控制模块和所述天气监测传感器分别与所述处理器相连接，所述照明控制模块用于控制所述白光灯组与所述黄光灯组的开启、关闭和相互切换。

本发明提供的天气监测传感器的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种天气监测传感器，包括光源组件、第一密封构件、第一透光片、光电传感器、第二密封构件以及第二透光片，第一密封构件和第二密封构件分别设置在位于外界环境的待监测空间中，光源组件发出的光穿出第一透光片后，将在待监测空间进行反射、吸收，而后透射入第二透光片，到达光电传感器的探测端；光电传感器可将探测端收集的光信号转化成电信号传输至处理器，实现对外界环境能见度的实时监测；该结构及工作原理简单，成本较低，可用于监测雨、雾、雪多种天气状态下的空气能见度，适于批量生产和使用，利用率较高。

本发明提供的道路照明系统的有益效果在于：与现有技术对比，本发明提出的一种道路照明系统，包括处理器、照明控制模块、白光灯组、黄光灯组以及上述的天气监测传感器，白光灯组与黄光灯组分别与照明控制模块相连接，照明控制模块和天气监测传感器分别与处理器相连接，这样，处理器可根据天气监测传感器监测得到的空气能见度结果对照明控制模块进行控制，从而实现白光灯组、黄光灯组的交替启闭，以使得道路照明系统在不同天气条件下均能为道路车辆提供良好的照明环境，控制流程简单快捷，可实施性及可操作性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的天气监测传感器的平面示意图；

图2是本发明实施例提供的道路照明系统的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100：外界环境

1：天气监测传感器 10：待监测空间

11：光源 12：第一密封构件

13：第一透光片 14：光电传感器

15：第二密封构件 16：第二透光片

141：探测端 111：出光侧

17：封装壳体 170：开口

121：第一安装面 151：第二安装面

2：处理器

3：照明控制模块

4：白光灯组

5：黄光灯组

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1及图2所示，为本发明提供的一个具体实施例。

本实施例提供的一种天气监测传感器1，用于监测外界环境100的空气能见度大小，该天气监测传感器1适用于各种领域，例如农业、气象、旅游业等，在本实施例中，该天气监测传感器1应用在智能道路照明领域中，包括光源组件、第一密封构件12、第一透光片13、光电传感器14、第二密封构件15、第二透光片16以及待监测空间10，待监测空间10与外界环境100连通，此处的“连通”是指，待监测空间10即为外界环境100本身的子集空间，也可理解为一中空的封装壳体17，内部具有该待监测空间10，该待监测空间10外露于外界环境100中。

上述天气包括雨、雾、雪等天气及这些天气状况与晴天、阴天和多云等的相互穿插。

一个具体实施例中，该天气监测传感器1包括用于围合形成待监测空间10的封装壳体17，封装壳体17具有使待监测空间10连通至外界环境100的开口170，待监测空间10位于外界环境100即可保证待监测空间10与外界环境100的空气能见度一致，保证了天气监测传感器1监测结果的准确性和有效性；其中，第一密封构件12位于待监测空间10内部且用于封装光源组件；第一透光片13设置在第一密封构件12上且供光源组件发出的光线透射至待监测空间10；光电传感器14具有用以接收光信号的探测端141；第二密封构件15位于待监测空间10中且用于封装光电传感器14；第二透光片16设置在第二密封构件15上且供光电传感器14的探测端141接收由第一透光片13透射至待监测空间10中并经由待监测空间10至第二密封构件15上的光线；通过将第一透光片13设置在用于封装光源组件的第一密封构件12上，第二透光片16设置在用于封装光电传感器14的第二密封构件15上，保证了光源组件和光电传感器14在恶劣环境下的正常工作，降低了二者的失损率，提高了光源组件和光电传感器14的使用寿命。上述开口170可以设置于封装壳体17的上部(如图1所示)，也可以设置于下部，也可以上部下部均设有开口。优选地，该开口170至少设置于封装壳体17的下部，这样便于排除进入整个设备的灰尘或者雨雪等物质。

在第一透光片13和第二透光片16之间没有任何其他装置，便于光线的直接传递。

具体地，光源组件发出的光穿出第一透光片13后，将在待监测空间10进行散射、吸收，而后透射入第二透光片16，到达光电传感器14的探测端141。不同的天气状态下，光在待监测空间10中散射和吸收的程度不同，导致光电传感器14的探测端141接收到的光强大小明显变化，光电传感器14可根据探测端141收集的光强变化转化成电信号传输至处理器2，以实现对外界环境100能见度的实时监测，然后根据能见度的情况来切换发射光为白光还是黄光或者针对其他环境提供特定的照明光线，由此实现对交通照明的智能化控制。该结构及工作原理简单，成本较低，可用于监测雨、雾、雪多种天气状态下的空气能见度，适于批量生产和使用，利用率较高。

在本实施例中，请参阅图1，第一密封构件12和第二密封构件15间隔设置，第一密封构件12具有面向第二密封构件15的第一安装面121，第一透光片13设置在第一安装面121上；第二密封构件15具有面向第一密封构件12的第二安装面151，第二透光片16设置在第二安装面151上，该结构可保证光源组件发出的大部分光线均由第一透光片13散出并透射进第二透光片16内，一方面保证了监测结果的准确性，另一方面避免了光浪费，提高了天气监测传感器1结构设计的合理性。

具体地，第一密封构件12和第二密封构件15之间的间距为1cm～200cm，具体可根据光源组件、光电传感器14、第一透光片13以及第二透光片16选取的类型进行调整。

优选地，请继续参阅图1，第一密封构件12和第二密封构件15可处于同一水平面上，第一透光片13与第二透光片16正对设置，光源组件包括具有一出光侧111的光源11和用于控制光源11开关的开关件(图未示)，第一透光片13位于光源11的出光侧111，即第一透光片13正对光源11的出光侧111，该结构同样避免了光浪费，保证了监测结果的准确性。

可选地，光源11为单一波长光源11或多波长光源11。

可选地，光源11为发光二极管、激光二极管、白炽灯或钠灯。

在本实施例中，光源11优选为波长为880nm的近红外发光二极管，功率可为3～1000mW，该设置可以提高检测灵敏度。其中，选用的发光二极管反射杯可进行指向性设计，使发出的光具有较高指向性，从而保证传感器监测结果的准确性。

需要说明的是，光电传感器14在选用时可考虑选用与上述光源11波长相匹配的传感器；可选地，光电传感器14为光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻或红外传感器。

在本实施例中，光电传感器14优选为与波长为880nm的光源11相适配的基于硫化物半导体的光敏电阻传感器。

需要说明的是，第一透光片13及第二透光片16在选用时可选用针对上述光源11来说吸光系数较小的材料；可选地，第一透光片13及第二透光片16分别为硅酸盐玻璃片、石英玻璃片、蓝宝石玻璃片或有机玻璃片中的一种。

本发明提出的一种道路照明系统，请参阅图2，该道路照明系统包括处理器2、照明控制模块3、白光灯组4、黄光灯组5以及上述的天气监测传感器1，此处的白光灯组4、黄光灯组5可集成于同一路灯上，也可分别设置在同一灯柱的两个灯头上，此处不作唯一限定。白光灯组4与黄光灯组5分别与照明控制模块3相连接，照明控制模块3和天气监测传感器1分别与处理器2相连接。具体地，从光电传感器14输出的电信号可通过有线或者无线的传输方式传输到处理器2，处理器2可根据预设的阈值向照明控制模块3发出切换灯光指令，即当能见度变化到设定阈值时处理器2反馈电信号到照明控制模块3，实现道路照明系统在黄光和白光之间的智能切换；通过上述道路照明系统可实现用于道路照明的白光灯组4和黄光灯组5的交替启闭，以使得道路照明系统在不同天气条件下均能为道路车辆提供良好的照明环境，控制流程简单快捷，可实施性及可操作性强，符合智慧道路照明系统和智能交通的设计理念，自动化程度高。

进一步优选地，上述处理器2中还设置有存储装置和定位装置(图中未显示)，该定位装置用于确定上述天气监测传感器所在的位置，同时该存储装置中可以输入历史天气数据。考虑到不同地方(例如广州和兰州)气候光照等因素差别较大，可以基于定位信息通过调取历史天气数据来进行校正，以实现智能调控。并且随着数据量的增大，通过自我校正功能，对于天气监测准确度也会越来越高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天气监测传感器，包括：

光源组件；

第一密封构件，用于封装所述光源组件；

第一透光片，设置在所述第一密封构件上且供所述光源组件发出的光线透射至待监测空间；

光电传感器，其具有用以接收光信号的探测端，然后将电信号输出到信号处理器，信号处理器针对预先设置的检测阈值驱动外部照明模块，实现两种或多种照明光线之间切换，所述照明光线由外部照明装置提供；

第二密封构件，用于封装所述光电传感器；以及

第二透光片，设置在所述第二密封构件上且供所述光电传感器的探测端接收由所述第一透光片透射至所述待监测空间中并经由所述待监测空间至所述第二密封构件上的光线，

其中所述光电传感器为光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻或红外传感器。

2.根据权利要求1所述的天气监测传感器，其特征在于，所述第一密封构件和所述第二密封构件间隔设置，所述第一密封构件具有面向所述第二密封构件的第一安装面，所述第一透光片设置在所述第一安装面上；所述第二密封构件具有面向所述第一密封构件的第二安装面，所述第二透光片设置在所述第二安装面上。

3.根据权利要求2所述的天气监测传感器，其特征在于，所述第一密封构件和所述第二密封构件之间的间距为1cm～200cm。

4.根据权利要求1所述的天气监测传感器，其特征在于，所述光源组件包括具有一出光侧的光源和用于控制所述光源开关的开关件，所述第一透光片位于所述光源的出光侧。

5.根据权利要求4所述的天气监测传感器，其特征在于，所述光源为单一波长光源或多波长光源。

6.根据权利要求4所述的天气监测传感器，其特征在于，所述光源为发光二极管、激光二极管、白炽灯或钠灯。

7.根据权利要求1所述的天气监测传感器，其特征在于，所述第一透光片及第二透光片材质相同或者不同，且材质分别为硅酸盐玻璃片、石英玻璃片、蓝宝石玻璃片或有机玻璃片。

8.根据权利要求1所述的天气监测传感器，其特征在于，所述天气监测传感器还包括封装壳体，所述封装壳体具有使所述待监测空间连通至所述外界环境的开口。

9.一种道路照明系统，其特征在于，包括处理器、照明控制模块、白光灯组、黄光灯组以及如权利要求1～8任一项所述的天气监测传感器，所述白光灯组与所述黄光灯组分别与所述照明控制模块相连接，所述照明控制模块和所述天气监测传感器分别与所述处理器相连接。

10.根据权利要求9所述的道路照明系统，还包括存储装置和定位装置，所述存储装置用于存储历史天气数据。

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