專利名稱：高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)警系統(tǒng)，更具體地說是應(yīng)用在高速公路上的團(tuán)霧監(jiān)測安全預(yù)警
系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，高速公路建設(shè)得到空前發(fā)展。而高速公路在為經(jīng)濟(jì)騰 飛插上翅膀的同時，頻繁的交通事故也極大地威脅著人民的生命財產(chǎn)安全，影響著社會經(jīng) 濟(jì)的和諧發(fā)展，其中由團(tuán)霧等突發(fā)性小區(qū)域低能見度氣候引起的多車連續(xù)追尾、群死群傷 重特大交通事故的影響尤為突出。因此，對高速公路沿線團(tuán)霧進(jìn)行全天候?qū)崟r監(jiān)測，并采取 有效的預(yù)警，對消除由隨機(jī)團(tuán)霧等突發(fā)性短時低能見度氣象引起的交通事故有著非常重要 的意義。 我國現(xiàn)有的高速公路團(tuán)霧監(jiān)測設(shè)備只能對大范圍區(qū)域性大霧進(jìn)行預(yù)報，而對團(tuán)霧 這種突發(fā)性小區(qū)域氣象難以實現(xiàn)實時監(jiān)測預(yù)警，迄今未見高速公路團(tuán)霧監(jiān)測安全預(yù)警系統(tǒng) 的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種安裝方便、穩(wěn)定可靠、 全自動控制的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，以期有效解決高速公路團(tuán)霧的實時監(jiān)測和 安全預(yù)警問題，減少或避免團(tuán)霧引起的高速公路交通事故。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是系統(tǒng)組成包括 —具有嵌入式工控機(jī)的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀，用于獲得并輸出被監(jiān)測區(qū)域的
能見度數(shù)據(jù)信息，以所述能見度數(shù)據(jù)信息為系統(tǒng)預(yù)警信息； —無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，由安裝在所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀上的無線數(shù)據(jù)發(fā)射 模塊和安裝在安全預(yù)警信息顯示模塊上的無線數(shù)據(jù)接收模塊組成，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊 和高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀通過USB接口連接，所述無線數(shù)據(jù)接收模塊與安全預(yù)警信息顯 示模塊的單片機(jī)處理系統(tǒng)通過串口 RS232連接；所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的輸出能見 度數(shù)據(jù)信息由USB接口發(fā)送至無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，在所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與無線數(shù)據(jù)接 收模塊之間是以無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，所述無線數(shù)據(jù)接收模塊將接收的能見度數(shù) 據(jù)信息經(jīng)串口 RS232輸入在安全預(yù)警信息顯示模塊中； —安全預(yù)警信息顯示模塊，由顯示屏和單片機(jī)處理系統(tǒng)組成，所述單片機(jī)處理系 統(tǒng)以串口的形式分別與顯示屏及無線數(shù)據(jù)接收模塊相連；以所述單片機(jī)處理系統(tǒng)接收無線 數(shù)據(jù)接收模塊的輸出信息，在經(jīng)與設(shè)定值判斷后相應(yīng)輸出能見度預(yù)警信息，所述能見度預(yù) 警信息和能見度數(shù)據(jù)信息在顯示屏中顯示； —GSM通訊模塊，封裝在所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的內(nèi)部，由單片機(jī)控制器 和GSM模塊構(gòu)成，所述單片機(jī)控制器通過串口線RS232分別和所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的嵌入式工控機(jī)以及GSM模塊相連；所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀檢測的當(dāng)前能見度數(shù) 據(jù)信息通過串口線傳送給GSM通訊模塊中的單片機(jī)控制器，所述單片機(jī)控制器在判斷當(dāng)前 能見度值小于報警閾值時，控制GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送實時預(yù)警信息至通訊基站及中 心控制室，所述通訊基站采用手機(jī)短信發(fā)送預(yù)警信息在預(yù)警區(qū)域。 本發(fā)明高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點也在于所述具有嵌入式工控 機(jī)的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)組成包括 —激光發(fā)射/接收模塊，是由激光器、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、小孔光闌和 窄帶濾光片構(gòu)成；所述激光器輸出光束經(jīng)發(fā)射光學(xué)鏡頭準(zhǔn)直、擴(kuò)束處理后發(fā)出激光；經(jīng)大 氣散射的激光回波信號通過由接收光學(xué)鏡頭接收并匯聚，再依次經(jīng)過小孔光闌和窄帶濾光 片獲得光檢測信號； —探測器及信號采集模塊，是由單光子光電探測器、光子計數(shù)器、總線轉(zhuǎn)換器以及
所述嵌入式工控機(jī)構(gòu)成；激光發(fā)射/接收模塊中窄帶濾光片的輸出光檢測信號聚焦在單光
子光電探測器的光敏面上，經(jīng)光電信號轉(zhuǎn)換獲得電檢測信號；所述電檢測信號在光子計數(shù)
器中進(jìn)行數(shù)字計數(shù)；計數(shù)結(jié)果通過USB總線存儲到嵌入式工控機(jī)中，并在所述嵌入式工控
機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理信號通過總線轉(zhuǎn)換器傳遞至高速公路光纖網(wǎng)； —激光器驅(qū)動及時序控制模塊，是由激光器驅(qū)動電路和時序控制電路構(gòu)成；由所
述時序控制電路產(chǎn)生激光器工作所需的脈沖序列，并經(jīng)激光器驅(qū)動電路驅(qū)動激光器工作；
時序控制電路同時產(chǎn)生單光子光電探測器的工作門控信號及光子計數(shù)器的采集控制信號，
并通過數(shù)據(jù)線控制單光子光電探測器及光子計數(shù)器按時間序列采集信號。 本發(fā)明可實施高速公路能見度值的全天候?qū)崟r監(jiān)測，在有團(tuán)霧出現(xiàn)即通過無線數(shù)
據(jù)傳輸模塊向安全預(yù)警信息顯示模塊發(fā)送預(yù)警信息，并根據(jù)能見度值大小判斷顯示預(yù)警內(nèi) 容；同時通過GSM通訊模塊將信號發(fā)送至通訊基站和中心控制室，然后由通訊基站將能見
度值或團(tuán)霧預(yù)警信息采用手機(jī)短信形式發(fā)送至預(yù)警區(qū)域，提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在 1、本發(fā)明中無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將高速公路上各個區(qū)域的能見度值通過無線數(shù)據(jù) 傳輸模塊組成一個大范圍內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)，提前通知駕駛員高速公路前方能見度情況， 安全性高、速度快、范圍廣、系統(tǒng)構(gòu)建成本低。 2、本發(fā)明中安全預(yù)警信息顯示模塊中設(shè)有單片機(jī)處理系統(tǒng)，可根據(jù)能見度值判斷 當(dāng)前天氣情況，并為駕駛員提供前方能見度值和直觀的提示信息，直觀、醒目、人性化。
3、本發(fā)明采用GSM通訊網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍廣、技術(shù)成熟、移動通訊基站分布范圍廣， 只要有高速公路的地方，都可以接收到GSM信號，帶手機(jī)的駕駛員均能收到信息，信息發(fā)布 渠道穩(wěn)定可靠。 4、本發(fā)明將高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀、無線數(shù)據(jù)傳輸以及GSM通訊相結(jié)合，使得 高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)具有監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、數(shù)據(jù)傳輸快、信息發(fā)布渠道廣、預(yù) 警信息可靠穩(wěn)定、時效性強等優(yōu)點，適合在高速公路全線布設(shè)。 5、本發(fā)明中高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀基于激光探測方法，相應(yīng)配備溫控電路和氣 動吹掃機(jī)構(gòu)，其監(jiān)控范圍大、可實現(xiàn)全天候?qū)崟r監(jiān)測，不受任何氣象條件限制；時效性好、測 量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，安裝方便，無需專業(yè)人員操作值守。 6、本發(fā)明系統(tǒng)搭建的數(shù)據(jù)信息傳輸平臺和預(yù)警信息顯示平臺可與現(xiàn)有的高速公
4路通訊系統(tǒng)兼容，通過預(yù)留數(shù)據(jù)接口 ，以易于拓展氣象監(jiān)測、測速、攝像等其他輔助功能，大 幅提升高速公路信息化、自動化管理水平。


圖1為本發(fā)明中高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為本發(fā)明中高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀激光發(fā)射/接收模塊結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明系統(tǒng)組成框圖 圖4為本發(fā)明中GSM通訊控制模塊框圖 圖5為本發(fā)明中安全預(yù)警顯示模塊單片機(jī)處理系統(tǒng)軟件流程圖 圖6為本發(fā)明中GSM通訊控制流程圖 圖7為本發(fā)明中GSM通訊數(shù)據(jù)打包格式 以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施例方式
參見圖l，本實施例中設(shè)置高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)組成包括激光學(xué)發(fā)射
/接收模塊、探測器及信號采集模塊、激光器驅(qū)動及時序控制模塊，其中 激光發(fā)射/接收模塊包括有激光器、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、小孔光闌和窄
帶濾光片；激光器輸出光束經(jīng)發(fā)射光學(xué)鏡頭準(zhǔn)直、擴(kuò)束處理后發(fā)出激光；經(jīng)大氣散射的激
光回波信號由接收光學(xué)鏡頭接收并匯聚，再依次經(jīng)過小孔光闌和窄帶濾光片獲得光檢測信號。 激光器輸出光束經(jīng)發(fā)射光學(xué)鏡頭做光學(xué)準(zhǔn)直、擴(kuò)束處理，以改善激光的準(zhǔn)直度，降
低發(fā)散角，在使發(fā)射鏡頭的激光光斑能量分布更加均勻的同時，儀器可獲得理想的長程測
量效果；小孔光闌放置在接收光學(xué)鏡頭匯聚光的焦平面前；為降低來自太陽光的散射和背
景輻射等帶來的背景光噪聲，提高儀器接收信噪比，經(jīng)接收光學(xué)鏡頭匯聚的光信號通過窄
帶濾光片以濾除激光工作波長以外的背景光，在確保窄帶濾光片光學(xué)透過率的前提下，濾
光片帶寬應(yīng)盡量窄；激光發(fā)射/接收模塊中發(fā)射光學(xué)鏡頭和接收光學(xué)鏡頭采用分置離軸的
結(jié)構(gòu)形式，激光發(fā)射/接收模塊整體安裝在一個有平整度要求的基板上。 具體實施中，激光器采用微寶石Nd:YAG激光器，單脈沖發(fā)射能量為lii J，發(fā)射波
長為532nm，發(fā)射光學(xué)鏡頭口徑為20mm，經(jīng)發(fā)射光學(xué)鏡頭后，激光發(fā)散角為0. lmrad ;接收光
學(xué)鏡頭口徑為30mm，小孔光闌孔徑為0. 2mm，窄帶濾光片帶寬為lnm。 探測器及信號采集模塊包括單光子光電探測器、光子計數(shù)器、嵌入式工控機(jī)和總 線轉(zhuǎn)換器；激光發(fā)射/接收模塊中經(jīng)窄帶濾光片的輸出光檢測信號聚焦在單光子光電探測 器光敏面上，經(jīng)光電信號轉(zhuǎn)換獲得電檢測信號，電檢測信號在光子計數(shù)器中進(jìn)行數(shù)字計數(shù)； 數(shù)字計數(shù)的結(jié)果通過USB總線存儲到嵌入式工控機(jī)中，并在嵌入式工控機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的反 演、處理，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果通過總線轉(zhuǎn)換器與高速公路光纖網(wǎng)連接。 具體實施中，單光子光電探測器采用日本Perkin-Elmer公司的單光子探測器，光 子計數(shù)器采用國產(chǎn)KU01單路USB接口模塊，這一結(jié)構(gòu)設(shè)置是采用脈沖甄別和數(shù)字計數(shù)，可 實現(xiàn)將極其微弱的信號識別并提取出來，提高信號測量結(jié)果的信噪比，輸出的數(shù)字信號， 適合與計算機(jī)接口連接，以便進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理；嵌入式工控機(jī)采用研華公司的
5ARK3370 ;總線控制器為RS232/485轉(zhuǎn)換器。 激光器驅(qū)動及時序控制模塊包括激光器驅(qū)動電路及時序控制電路。時序控制電路 產(chǎn)生激光器工作所需的脈沖序列，經(jīng)激光器驅(qū)動電路驅(qū)動激光器工作；時序控制電路同時 產(chǎn)生單光子光電探測器的工作門控信號及光子計數(shù)器的采集控制信號，通過數(shù)據(jù)線控制單 光子光電探測器及光子計數(shù)器按時間序列采集信號； 激光器驅(qū)動電路對時序控制電路產(chǎn)生的脈沖序列進(jìn)行處理，使其達(dá)到滿足驅(qū)動激 光器工作的要求脈沖為TTL電平。其中上升沿《20ns (幅度10% 90% )，且在幅度《IV， 上升時間《5n。時序控制電路采用CPLD器件GAL22V10預(yù)以實現(xiàn)，基于ABEL硬件描述語言 合理設(shè)計時序控制方案。該技術(shù)路線可先通過計算機(jī)進(jìn)行仿真，再實際投人使用，降低了設(shè) 計風(fēng)險性，同時該方案跟分立元件設(shè)計相比，具有速度快、容量大、功耗小、集成度高、可靠 性強等優(yōu)點。 本實施例中的各組成部分封裝在一個密閉的殼體中，在其殼體上開有一個玻璃窗 體，為發(fā)射及接收光學(xué)信號提供通道。 激光發(fā)射/接收模塊結(jié)構(gòu)示意如圖2所示，Nd:YAG激光器1發(fā)出光經(jīng)發(fā)射光學(xué)鏡 頭2射出，回波信號通過接收光學(xué)鏡頭4接收。發(fā)射光學(xué)鏡頭2與接收光學(xué)鏡頭4是采用分 置離軸的方式布設(shè)，模塊整體平行安裝在基板8上。正對著激光發(fā)射光學(xué)鏡頭2和接收光 學(xué)鏡頭4，在封裝殼體上開有玻璃窗體3，保障光路的暢通。激光接收鏡頭4接收到的光束 經(jīng)小孔光闌5，并通過窄帶濾光片6除去背景光的信號干擾匯聚到單光子光電探測器7上。
圖1示出，具體實施中，設(shè)置系統(tǒng)輔助單元，由氣動吹掃機(jī)構(gòu)、溫/濕度采集電路、 控制電路和太陽能供電模塊，其中 氣動吹掃機(jī)構(gòu)由微型真空泵在殼體外部對其玻璃窗體外進(jìn)行吹氣，防止玻璃窗體 3上附著水滴、霧氣及灰塵。 溫/濕度采集電路及控制電路是由溫度傳感器、濕度傳感器、半導(dǎo)體制冷器、單片
機(jī)及外圍電路組成。以單片機(jī)控制溫度傳感器和濕度傳感器分別采集本監(jiān)測儀內(nèi)部及外部
溫度和濕度信息，并根據(jù)儀器內(nèi)部溫度信息啟動溫控電路進(jìn)行相應(yīng)的加熱或制冷，保證激
光器及單光子光電探測器具有一個恒定的工作溫度。單片機(jī)通過RS232串口與嵌入式工控
機(jī)連接，將溫度傳感器、濕度傳感器采集到的信息發(fā)送給嵌入式工控機(jī)。 太陽能供電模塊包括有太陽能電池板、蓄電池及DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中DC/DC轉(zhuǎn)換器
把蓄電池輸出的24V電壓轉(zhuǎn)換成監(jiān)測儀供電電壓12V。 參見圖3，本實施例中的系統(tǒng)組成包括 具有嵌入式工控機(jī)的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀，用于檢測并輸出被監(jiān)測區(qū)域的能 見度數(shù)據(jù)信息，以所述能見度數(shù)據(jù)信息為系統(tǒng)預(yù)警信息； 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，由安裝在所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀上的無線數(shù)據(jù)發(fā)射模 塊和安裝在安全預(yù)警信息顯示模塊上的無線數(shù)據(jù)接收模塊組成，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和 高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀通過USB接口連接，所述無線數(shù)據(jù)接收模塊與安全預(yù)警信息顯示 模塊的單片機(jī)處理系統(tǒng)通過串口 RS232連接；所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的輸出能見度 數(shù)據(jù)信息由USB接口發(fā)送至無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，在所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與無線數(shù)據(jù)接收 模塊之間是以無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，所述無線數(shù)據(jù)接收模塊將接收的能見度數(shù)據(jù) 信息經(jīng)串口 RS232輸入在安全預(yù)警信息顯示模塊中；
安全預(yù)警信息顯示模塊，由顯示屏和單片機(jī)處理系統(tǒng)組成，所述單片機(jī)處理系統(tǒng) 以串口的形式分別與顯示屏及無線數(shù)據(jù)接收模塊相連；以所述單片機(jī)處理系統(tǒng)接收無線數(shù) 據(jù)接收模塊的輸出信息，在經(jīng)與設(shè)定值判斷后相應(yīng)輸出能見度預(yù)警信息，所述能見度預(yù)警 信息和能見度數(shù)據(jù)信息在顯示屏中顯示； 圖4所示，GSM通訊模塊，封裝在所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的內(nèi)部，由單片機(jī) 控制器和GSM模塊構(gòu)成，所述單片機(jī)控制器通過串口線RS232分別和所述高速公路團(tuán)霧實 時監(jiān)測儀的嵌入式工控機(jī)以及GSM模塊相連；所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀檢測的當(dāng)前能 見度數(shù)據(jù)信息通過串口線傳送給GSM通訊模塊中的單片機(jī)控制器，所述單片機(jī)控制器在判 斷當(dāng)前能見度值小于報警閾值時，控制GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送實時預(yù)警信息至通訊基 站及中心控制室，通訊基站采用手機(jī)短信發(fā)送預(yù)警信息在預(yù)警區(qū)域。 具體實施中，相互通信的無線數(shù)據(jù)接收模塊和無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊必須設(shè)置為同
一波特率和載波頻率。其中的波特率可以設(shè)置為1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、
19200bps、38400bps ;載波頻率可以設(shè)置為429. 0325MHZ、430. 0325MHZ、431. 0325MHZ、
432. 0325MHZ、433. 0325MHZ、434. 0325MHZ、435. 0325MHZ、436. 0325MHZ。 圖5所示為安全預(yù)警顯示模塊單片機(jī)處理系統(tǒng)軟件流程。無線接收模塊將能見度
值以二進(jìn)制字節(jié)的形式通過串口發(fā)送至單片機(jī)處理系統(tǒng)，單片機(jī)處理系統(tǒng)一旦檢測到有數(shù)
據(jù)后，將產(chǎn)生中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序接收數(shù)據(jù)，單片機(jī)處理系統(tǒng)將接收到的能見度字節(jié)
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后判斷數(shù)據(jù)的大小，根據(jù)能見度值的大小在顯示屏上顯示相應(yīng)
的預(yù)置預(yù)警信息。 圖6所示為GSM通訊控制流程圖，GSM通訊模塊接收到當(dāng)前的能見度值信息后，單 片機(jī)控制器軟件首先判斷是否低于設(shè)定報警閾值，此設(shè)定報警閾值是一個高速公路能見度 與行車安全結(jié)合統(tǒng)計的一個經(jīng)驗值。當(dāng)能見度值高于設(shè)定值時，認(rèn)為此時行車安全，不需要 短信警示，繼續(xù)從高速公路團(tuán)霧監(jiān)測儀接收能見度數(shù)據(jù)；當(dāng)能見度值低于設(shè)定值時，此時存 在安全隱患，需要將當(dāng)前能見度值及預(yù)警信息發(fā)送出去。 圖7所示，GSM通訊模塊在向通訊基站和高速公路監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)之前，需要對 數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理。具體數(shù)據(jù)格式一共由四個域組成，包括起始域，數(shù)據(jù)域，校驗域和幀結(jié) 束域。起始域由一個字節(jié)組成，是字母"V"，代表能見度；數(shù)據(jù)域由四個字節(jié)組成，是能見度 值；校驗域由兩個字節(jié)組成，這兩個字節(jié)值是由CRC校驗算法對數(shù)據(jù)域計算得出的值；幀結(jié) 束域由兩個字節(jié)組成，包括回車和換行符；最后整個數(shù)據(jù)以回車換行符結(jié)束。其中能見度值 用四個字節(jié)表述，也就是可以表達(dá)四百萬公里的能見度，對于本系統(tǒng)來說范圍足夠，不會產(chǎn) 生溢出問題。后兩個字節(jié)(CRC檢驗字)是對前四個字節(jié)能見度值的CRC檢驗和計算。通訊 基站和高速公路監(jiān)控中心接收到短信后，需要按此格式解析數(shù)據(jù)。CRC域是兩個字節(jié)，包含 一 16位的二進(jìn)制值，由傳輸設(shè)備計算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計算收到消息的CRC， 并與接收到的CRC域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。
權(quán)利要求
高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)組成包括一具有嵌入式工控機(jī)的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀，用于獲得并輸出被監(jiān)測區(qū)域的能見度數(shù)據(jù)信息，以所述能見度數(shù)據(jù)信息為系統(tǒng)預(yù)警信息；一無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，由安裝在所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀上的無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和安裝在安全預(yù)警信息顯示模塊上的無線數(shù)據(jù)接收模塊組成，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀通過USB接口連接，所述無線數(shù)據(jù)接收模塊與安全預(yù)警信息顯示模塊的單片機(jī)處理系統(tǒng)通過串口RS232連接；所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的輸出能見度數(shù)據(jù)信息由USB接口發(fā)送至無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，在所述無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與無線數(shù)據(jù)接收模塊之間是以無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，所述無線數(shù)據(jù)接收模塊將接收的能見度數(shù)據(jù)信息經(jīng)串口RS232輸入在安全預(yù)警信息顯示模塊中；一安全預(yù)警信息顯示模塊，由顯示屏和單片機(jī)處理系統(tǒng)組成，所述單片機(jī)處理系統(tǒng)以串口的形式分別與顯示屏及無線數(shù)據(jù)接收模塊相連；以所述單片機(jī)處理系統(tǒng)接收無線數(shù)據(jù)接收模塊的輸出信息，在經(jīng)與設(shè)定值判斷后相應(yīng)輸出能見度預(yù)警信息，所述能見度預(yù)警信息和能見度數(shù)據(jù)信息在顯示屏中顯示；一GSM通訊模塊，封裝在所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的內(nèi)部，由單片機(jī)控制器和GSM模塊構(gòu)成，所述單片機(jī)控制器通過串口線RS232分別和所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的嵌入式工控機(jī)以及GSM模塊相連；所述高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀檢測的當(dāng)前能見度數(shù)據(jù)信息通過串口線傳送給GSM通訊模塊中的單片機(jī)控制器，所述單片機(jī)控制器在判斷當(dāng)前能見度值小于報警閾值時，控制GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送實時預(yù)警信息至通訊基站及中心控制室，所述通訊基站采用手機(jī)短信發(fā)送預(yù)警信息在預(yù)警區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述具有嵌入式 工控機(jī)的高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)組成包括一激光發(fā)射/接收模塊，是由激光器、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、小孔光闌和窄帶 濾光片構(gòu)成；所述激光器輸出光束經(jīng)發(fā)射光學(xué)鏡頭準(zhǔn)直、擴(kuò)束處理后發(fā)出激光；經(jīng)大氣散 射的激光回波信號通過由接收光學(xué)鏡頭接收并匯聚，再依次經(jīng)過小孔光闌和窄帶濾光片獲 得光檢測信號；一探測器及信號采集模塊，是由單光子光電探測器、光子計數(shù)器、總線轉(zhuǎn)換器以及所述 嵌入式工控機(jī)構(gòu)成；激光發(fā)射/接收模塊中窄帶濾光片的輸出光檢測信號聚焦在單光子光 電探測器的光敏面上，經(jīng)光電信號轉(zhuǎn)換獲得電檢測信號；所述電檢測信號在光子計數(shù)器中 進(jìn)行數(shù)字計數(shù)；計數(shù)結(jié)果通過USB總線存儲到嵌入式工控機(jī)中，并在所述嵌入式工控機(jī)中 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理信號通過總線轉(zhuǎn)換器傳遞至高速公路光纖網(wǎng)；一激光器驅(qū)動及時序控制模塊，是由激光器驅(qū)動電路和時序控制電路構(gòu)成；由所述時 序控制電路產(chǎn)生激光器工作所需的脈沖序列，并經(jīng)激光器驅(qū)動電路驅(qū)動激光器工作；時序 控制電路同時產(chǎn)生單光子光電探測器的工作門控信號及光子計數(shù)器的采集控制信號，并通 過數(shù)據(jù)線控制單光子光電探測器及光子計數(shù)器按時間序列采集信號。
全文摘要
高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)組成包括一高速公路團(tuán)霧實時監(jiān)測儀，用于獲得并輸出被監(jiān)測區(qū)域的能見度數(shù)據(jù)信息，以能見度數(shù)據(jù)信息為系統(tǒng)預(yù)警信息；一無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，在其無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和無線數(shù)據(jù)接收模塊之間以無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸；一安全預(yù)警信息顯示模塊，將能見度預(yù)警信息和能見度數(shù)據(jù)信息在顯示屏中顯示；一GSM通訊模塊，在判斷當(dāng)前能見度值小于報警閾值時，通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送實時預(yù)警信息至通訊基站及中心控制室，通訊基站采用手機(jī)短信發(fā)送預(yù)警信息在預(yù)警區(qū)域。本發(fā)明監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)傳輸快，信息發(fā)布渠道廣，預(yù)警信息可靠穩(wěn)定、時效性強，適合在高速公路全線布設(shè)，可解決高速公路團(tuán)霧的實時監(jiān)測和安全預(yù)警問題，減少或避免團(tuán)霧引起的高速公路交通事故。
文檔編號G08G1/09GK101694748SQ20091018484
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者孫東松, 戚俊, 李季, 王旗志, 王月琴 申請人:合肥霍金光電科技有限公司;