CN204679658U - 一种主动式红外探测路面结冰系统 - Google Patents

一种主动式红外探测路面结冰系统 Download PDF

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张佳鹏
贾磊
周晓旭
郭晓澎
白磊
邵利军
曹桂芳
刘志英
杨莹
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Shanxi Communications New Technology Development Co.,Ltd.
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Abstract

本实用新型属于道路监测技术领域，具体来说，涉及到一种主动式红外探测路面结冰系统。该主动式红外探测路面结冰系统包括供电系统、光源系统、测光系统、微处理系统、信息平台和预警显示屏；所述供电系统由市电供给，为光源系统、测光系统、微处理系统以及预警显示屏提供电源。与现有技术相比，本实用新型所述的主动式红外探测路面结冰系统结构简单可靠，抗干扰性强，检测精度高，没有机械运动结构，能够不分昼夜一直监测路面状况，统计交通量，实时处理和分析数据，及时发布有关的道路情况，辅助驾驶员选择合理路线，减少了因道路结冰引起的不利影响，提高了行车安全，为交通运输管理提供了有力的手段。

Description

一种主动式红外探测路面结冰系统
技术领域
本实用新型属于道路监测技术领域，具体来说，涉及到一种主动式红外探测路面结冰系统。
背景技术
国民经济的快速增长积极地推动了公路运输业的发展，我国公路总里程数在逐年迅猛增加，交通量也在逐年猛增。然而近年来，我国道路交通频繁遭受恶劣天气的影响，路面结冰现象时有发生，导致路面摩察系数的降低，出现车辆打滑、侧滑或车轮空转。此外，交通量的大幅增加导致某些路段出现严重堵塞问题，这些因素都极易引发重大安全事故。因此对于交通管理部门来说，需不断统计路面结冰情况以及交通量，及时发布交通相关信息，辅助驾驶员出行。
目前我国道路结冰预警采用的主要措施是道路气象站监测的方法，但是这些气象站较少，路面数据采集简单，只能做大范围的评估，不能实时监测路面结冰情况。现使用的路面传感器往往铺设于路基下面，属接触式传感器，更换和维护较为困难。此外，车流量统计也是实现智慧交通一项重要的参数。因此，发明一种非接触式的兼顾路面结冰检测及车流量统计系统是非常有必要的。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种实时、简易的主动式红外探测路面结冰系统。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述主动式红外探测路面结冰系统包括供电系统、光源系统、测光系统、微处理系统、信息平台和预警显示屏；所述供电系统为光源系统、测光系统、微处理系统以及预警显示屏提供电源。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述供电系统包括供电模块20；所述光源系统包括光源体1和供电外接接口A7；所述光源体1设在安装架B6上，其包括卤素光源8和聚焦镜头9；所述测光系统包括传感组2、放大电路17、滤波器18和A/D转化器19；所述传感组2设在安装架A3上，其包括传感器A12、传感器B13和传感器C15；所述传感组2与放大电路17连接；所述放大电路17包含运算放大器，其与滤波器18相连；所述A/D转化器19与滤波器18相连；所述微处理系统包含时钟模块21、微处理器22、通讯模块23、数据存储模块24；所述微处理器22分别与A/D转化器19、时钟模块21、通讯模块23、数据存储模块24以及供电模块20相连；所述信息平台与通讯模块23连接；所述预警显示屏包括电源接口和信息输入接口，其电源接口与供电模块20相连，其信息输入接口与信息平台相连。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述传感器A12由光电二极管10与偏振片A11组成。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述传感器B13由独立的光电二极管组成。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述传感器C15由光电二极管14与偏振片B16组成。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述供电模块20包含整流器、电压转化芯片和供电外接接口B。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述微处理系统、供电系统、放大电路17、滤波器18以及A/D转化器19均设在控制柜4中的电路板25上。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述控制柜4设在安装架A3上。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述光源体1向路面5发射具有光斑、波长在1000-2000nm的无偏振近红外光。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，所述传感器A12、传感器B13和传感器C15位于同一高度，具有相同间距和对地倾斜角。
本实用新型所述的一种主动式红外探测路面结冰系统的工作流程为：卤灯光源以一定角度向路面发射近红外光，传感组实时检测来自路面的反射光强；反射光强经过光电转化、放大、滤波以及数模转化后进入微处理器；微处理器按照一定的算法对光强信号进行处理比较，计算出路面的实际状况；此外，通过统计总反射光强中离散点的数据量可以计算出道路在一段时间内的交通量；然后将这些路面信息通过通讯模块发到交管部门中的信息平台，由信息平台进行决策是否向预警显示屏发布路面信息。
与现有技术相比，本实用新型所述的主动式红外探测路面结冰系统结构简单可靠，抗干扰性强，检测精度高，没有机械运动结构，能够不分昼夜一直监测路面状况，统计交通量，实时处理和分析数据，及时发布有关的道路情况，辅助驾驶员选择合理路线，减少了因道路结冰引起的不利影响，提高了行车安全，为交通运输管理提供了有力的手段。
附图说明
图1：主动式红外探测路面结冰系统流程图；图2：主动式红外探测路面结冰系统现场布置图；图3：光源系统装置示意图；图4：测光系统装置示意图；图5：控制柜电路布置；光源体-1、传感组-2、安装架A-3、控制柜-4、路面-5、安装架B-6、供电外接接口A-7、卤素光源-8、聚焦镜头-9、光电二极管-10、偏振片A-11、传感器A-12、传感器B-13、光电二极管-14、传感器C-15、偏振片B-16、放大电路-17、滤波器-18、A/D转化器-19、供电模块-20、时钟模块-21、微处理器-22、通讯模块-23、数据存储模块-24、电路板-25。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型所述的主动式红外探测路面结冰系统做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例1
一种主动式红外探测路面结冰系统，所述主动式红外探测路面结冰系统包括供电系统、光源系统、测光系统、微处理系统、信息平台和预警显示屏；所述供电系统由市电供给，为光源系统、测光系统、微处理系统以及预警显示屏提供电源，其包括电模块20；所述光源系统包括光源体1和供电外接接口A7；所述光源体1设在安装架B6上，其包括卤素光源8和聚焦镜头9；所述测光系统包括传感组2、放大电路17、滤波器18和A/D转化器19；所述传感组2设在安装架A3上，其包括传感器A12、传感器B13和传感器C15；所述传感组2与放大电路17连接；所述放大电路17包含运算放大器，其与滤波器18相连；所述A/D转化器19与滤波器18相连，其中A/D转化器19包含高性能的A/D芯片；所述微处理系统包含时钟模块21、微处理器22、通讯模块23、数据存储模块24；所述微处理器22分别与A/D转化器19、时钟模块21、通讯模块23、数据存储模块24以及供电模块20相连；所述信息平台与通讯模块23连接，主要完成路况信息和控制命令的传递；所述预警显示屏包括电源接口和信息输入接口，其电源接口与供电模块20相连，其信息输入接口与信息平台相连；所述传感器A12由光电二极管10与偏振片A11组成，用于检测反射光在TM方向上的光强；所述传感器B13由独立的光电二极管组成，按照较高的采集频率来检测反射光强；所述传感器C15由光电二极管14与偏振片B16组成，用于检测反射光在TE方向上的光强；所述传感器12和15按照较低的采集频率进行光强信号的采集；所述供电模块20包含整流器、电压转化芯片和供电外接接口B；所述微处理系统、供电系统、放大电路17、滤波器18以及A/D转化器19均设在控制柜4中的电路板25上；所述控制柜4具有较好的绝缘、抗干扰和密封作用，设在安装架A3上；所述光源体1向路面5发射具有光斑、波长在1000-2000nm的无偏振近红外光，为整个监测系统提供主动光源；所述传感器A12、传感器B13和传感器C15位于同一高度，具有相同间距和对地倾斜角。

Claims (9)

1.一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述主动式红外探测路面结冰系统包括供电系统、光源系统、测光系统、微处理系统、信息平台和预警显示屏；所述供电系统为光源系统、测光系统、微处理系统以及预警显示屏提供电源；
所述供电系统包括供电模块(20)；所述光源系统包括光源体(1)和供电外接接口A(7)；所述光源体(1)设在安装架B(6)上，其包括卤素光源(8)和聚焦镜头(9)；所述测光系统包括传感组(2)、放大电路(17)、滤波器(18)和A/D转化器(19)；所述传感组(2)设在安装架A(3)上，其包括传感器A(12)、传感器B(13)和传感器C(15)；所述传感组(2)与放大电路(17)连接；所述放大电路(17)包含运算放大器，其与滤波器(18)相连；所述A/D转化器(19)与滤波器(18)相连；所述微处理系统包含时钟模块(21)、微处理器(22)、通讯模块(23)、数据存储模块(24)；所述微处理器(22)分别与A/D转化器(19)、时钟模块(21)、通讯模块(23)、数据存储模块(24)以及供电模块(20)相连；所述信息平台与通讯模块(23)连接；所述预警显示屏包括电源接口和信息输入接口，其电源接口与供电模块(20)相连，其信息输入接口与信息平台相连。
2.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述传感器A(12)由光电二极管(10)与偏振片A(11)组成。
3.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述传感器B(13)由独立的光电二极管组成。
4.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述传感器C(15)由光电二极管(14)与偏振片B(16)组成。
5.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述供电模块(20)包含整流器、电压转化芯片和供电外接接口B。
6.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述微处理系统、供电系统、放大电路(17)、滤波器(18)以及A/D转化器(19)均设在控制柜(4)中的电路板(25)上。
7.根据权利要求6所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述控制柜(4)设在安装架A(3)上。
8.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述光源体(1)向路面(5)发射具有光斑、波长在1000-2000nm的无偏振近红外光。
9.根据权利要求1所述的一种主动式红外探测路面结冰系统，其特征在于，所述传感器A(12)、传感器B(13)和传感器C(15)位于同一高度，具有相同间距和对地倾斜角。
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