CN112286092A - 一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置 - Google Patents

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万鑫梅
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Abstract

本发明公开了一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置属于电子检测技术领域，包括：数字温湿度传感器、压力检测模块、光线检测模块、按键液晶显示模块、信号传输模块和太阳能电池模块。主要由单片机控制器电路，太阳能电池模块与整个环境监测体系连接，通过温湿度传感器检测路网温湿度数据，通过光线检测模块监测路网的PM2.5与光线强度，通过压力检测模块监测路网的压力情况，通过信号传输模块及时获取高速路网上车辆的信息与所获得的气象参数进行向上传输，通过按键液晶显示模块将各类数据直观显示。本发明考虑单个个体车辆的运动以及发生道路交通状况时车辆的行为与实时监测天气检测状况，可有效降低车祸发生的概率，有助于路网改造。

Description

一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置
技术领域
本发明涉及电子检测技术领域，特别是涉及一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置。
背景技术
目前，由于高速公路汽车行驶速度较快，受极端天气影响，容易发生各种意外事故，给事故车辆和事主带来生命财产安全损失。目前各类传感器一般是分开的，只单独测试某项参数，对于传感器协同控制监测同一对象方法缺失，高速路网气象多变，环境复杂，对于高速路网环境和天气情况检测状况明显不足。
发明内容
为了克服所述现有技术的不足，本发明提供了一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置。此收发装置做到及时综合监测和收听、改善高速路网环境、以便提前做好预防的高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，可以监测高速路网温度、湿度、PM2.5以及光线强度的参数，使驾驶员能及时知道当前环境参数，传感器使用太阳能电池供电，具有电池低压报警作为本发明的进一步创新。其结构简单、安装方便、适用于高速路网气象数据监测、降低了极端天气情况下交通事故发生的概率。
本发明所采用的技术方案是一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，由单片机控制器电路、按键液晶显示模块、太阳能电源电路、自校对时钟电路、电源电路、信号传输模块、温湿度传感器，光线检测传感器、大气压力传感器、无线模块组成，按键液晶显示模块、太阳能电源电路、自校对时钟电路、电源电路、信号传输模块、温湿度传感器，光线检测传感器、大气压力传感器、无线模块与单片机控制器电路之间通过电源线、信号控制线相接。
进一步的，所述按键液晶显示模块中还设有警报装置。
进一步的，单片机控制器电路通过所述信号传输模块将温湿度传感器、光线检测传感器、大气压力传感器检测的实时数据传送到云端人机交互界面。
进一步的，所述无线模块将数据与路网司机进行实时传输，路网温度超出限定范围通过无线模块会向司机发出预警，车辆发生异常时发出信号本装置会通过无线模块接收异常信息进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.基于高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，此发明同时
检测气压、光照强度、温度、湿度等量，所以其所获取的数据种类与已有的设备获取的数据相比较种类更多，用途更广；
2. 基于高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，此发明
用基本公式对数据进行处理，排除了数据的偶然性，减小误差，计算结果更精准，不必运用高级计算设备，简便计算。将数据层层递推，清晰明了，避免大型存储器；
3.基于高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，数据能独立于应用程序，如果当缺失的数据占总体数据比例不大时，不影响整体检测系统与收发装置；
4.基于高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，实时进行交通监控，有助于各上级部门及时发现并改善路网中的交通问题；
5.基于高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，考虑单个个体车辆的运动以及发生道路交通状况时车辆的行为，可有效降低车祸发生的概率；
6.基于高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，基于路网，将路网检测与天气预报相结合，扩大了数据网的规模，扩充了数据，相比于建立基站，加快了工程进度,节省了成本。
附图说明
图1为高速路网环境监测及天气预报信息收发装置的结构框图；
图2为高速路网环境监测及天气预报信息收发装置电路连接图；
图3为高速路网环境监测及天气预报信息收发装置的光线检测模块的电原理图；
图4为高速路网环境监测及天气预报信息收发装置的压力检测模块的电原理图；
图5为高速路网环境监测及天气预报信息收发装置的无线模块的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，电路中各芯片之间的连接都是标准的单片机控制连接方式，只要按电路图接线即可工作。电路中所使用的集成电路传感器型号可用不限于以下几种：单片机CPU型号为AT89C52、数字温湿度传感器型号为DHT11、压力检测模块型号为BMP180、光线检测模块型号为BH1750FVI、按键液晶显示模块型号为LCD1602；
高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，由单片机控制器电路1、按键液晶显示模块2太阳能电源电路3、自校对时钟电路4、电源电路5、信号传输模块6、温湿度传感器7，光线检测传感器8、大气压力传感器9、无线模块10组成，按键液晶显示模块2、太阳能电源电路3、自校对时钟电路4、电源电路5、信号传输模块6、温湿度传感器7，光线检测传感器8、大气压力传感器9、无线模块10与单片机控制器电路1之间通过电源线、信号控制线相接。
如图2所示，单片机控制器电路1是由集成电路U1、石英晶体X1、电容C1-C2、电容C3、电阻R1组成，石英晶体X1与U1的18、19脚相接，电容C1、C2分别接在U1的19、18脚与地线之间，电阻R1一端接电源VCC，一端与电容C3、U1的9脚相接，电容C3的另一端接地，U1的29脚、30脚接地，U1的20脚接电源VCC，U1的1-8脚、U1的10-17脚、U1的21-28脚、U1的32-39脚分别与同名的端口相接；
按键液晶显示模块2是由液晶屏LCD、排阻RP1，电阻R，按键KEY组成，1脚接地GND，2脚，3脚接VCC，4-6脚接U1的21-23脚，排阻1脚接VCC，U1的32-39脚经排阻2-9脚上拉后与LCD的7-14脚相接，U1的5-8脚接按键开关和电阻；所述按键液晶显示模块2中还设有警报装置；
温湿度传感器7是由传感器模块组成，传感器模块输出接口相同，1脚接VCC，4脚接GND，2脚接U1的17脚；
大气压力传感器9是由传感器模块组成，传感器模块输出接口相同，3脚接VCC，5脚经电阻上拉接U1的1脚，6脚经电阻上拉接U1的2脚；
如图5所示，无线模块10是由CPU芯片U8、无线收发模块U9、电池BT、开关K1组成，U8的第1脚与U9的第1脚、传感器的第3脚、电池BT的负极相接，U8的第2脚与传感器的信号输入端第2脚相接，U8的第3脚与U9的第3脚相接，U8的第4脚与U9的第5脚相接，U8的第5脚与U9的第6脚相接，U8的第12脚与U9的第7脚相接，U8的第13脚与U9的第8脚相接，U8的第14脚与U9的第9脚相接，U8的第15脚、第16脚与U9的第10脚、传感器的第1脚相接，电池BT的正极与开关K1的一端相接；
数字温湿度传感器7检测到周围环境温度时，通过串行接口将数据输入到单片机中（数据格式为:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据 +8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和）。用户MCU发送一次开始信号后,数字温湿度传感器从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,数字温湿度传感器发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集, 用户可选择读取部分数据.从模式下,数字温湿度传感器接收到开始信号触发一次温湿度采集, 如果没有接收到主机发送开始信号,数字温湿度传感器不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式；
如图4所示，压力检测模块9检测到周围环境气压时，模拟信号在芯片中转换为数字量。单片机便通过I2C总线读取芯片中经过了A/D转换的数值结果；
如图3所示，光线检测模块8检测到周围环境光强与PM2.5时，模拟信号在芯片中转换为数字量。单片机便通过I2C总线读取芯片中经过了A/D转换的数值结果；
单片机读取了各个芯片的数值后，将数值通过按键液晶显示模块2中的液晶屏LCD显示出来。打开测试软件，将单片机连接到计算机的串口，选择合适的波特率57600（此为WIFI模块内部串口默认的波特率），建立TCP连接后，通过信号传输模块将数据传送到云端人机交互界面。
高速路网环境监测及天气预报信息收发装置工作过程如下：高速路网环境监测及天气预报信息收发装置通电后，单片机控制器电路1中单片机CPU控制器首先对各个模块芯片进行初始化，自校对时钟电路工作，校对系统时钟与当前时间保持一致，当初始化完成后，单片机控制器电路1中的单片机检测各个传感器的状态是否正常，协同控制各个传感器与单片机的数据传输，并通过串口读取实时数据，数据读取完成后，首先甄别数据的有效性，如果数据无效，重新读取数据，在设定的机器周期内，数据读取完成后，通过信号传输模块将单片机控制器电路1中单片机监测到的数据传到云端的人机交互界面；即，将温湿度传感器、光线检测传感器、大气压力传感器检测的实时数据传送到云端人机交互界面。
所述无线模块10将数据与路网司机进行实时传输，路网温度超出限定范围通过无线模块10会向司机发出预警，车辆发生异常时发出信号本装置会通过无线模块10接收异常信息进行处理，即本装置将信息传送到云端人机交互界面上，通过操作人员进行后续处理。
单片机的源程序中会对温湿度的数值和上下限数值进行比较，即当温度超出40摄氏度或低于15摄氏度、湿度高于90%RH或低于20%RH时，通过按键液晶显示模块中设置的警报装置进行报警，报警装置对应的警报灯会亮起。

Claims (4)

1.一种高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，其特征在于:由单片机控制器电路(1)、按键液晶显示模块(2)、太阳能电源电路(3)、自校对时钟电路(4)、电源电路(5)、信号传输模块(6)、温湿度传感器(7)，光线检测传感器(8)、大气压力传感器(9)、无线模块(10)组成，按键液晶显示模块(2)、太阳能电源电路(3)、自校对时钟电路(4)、电源电路(5)、信号传输模块(6)、温湿度传感器(7)，光线检测传感器(8)、大气压力传感器(9)、无线模块(10)与单片机控制器电路(1)之间通过电源线、信号控制线相接。
2.根据权利要求1所述的高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，其特征在于：所述按键液晶显示模块(2)中还设有警报装置。
3.根据权利要求1所述的高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，其特征在于：单片机控制器电路（1）通过所述信号传输模块（6）将温湿度传感器(7)、光线检测传感器(8)、大气压力传感器(9)检测的实时数据传送到云端人机交互界面。
4.根据权利要求1所述的高速路网环境监测及天气预报信息收发装置，其特征在于：所述无线模块(10)将数据与路网司机进行实时传输，路网温度超出限定范围通过无线模块(10)会向司机发出预警，车辆发生异常时发出信号本装置会通过无线模块(10)接收异常信息进行处理。
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