多参数分析遥感式路面气象状况检测仪及检测方法技术

本发明专利技术涉及一种多参数分析遥感式路面气象状况检测仪及检测方法，检测仪采用辅助测量近路面大气温度T、湿度Hum分析环境参数，分析露点温度T0变化，判断结露条件；采用遥感式红外辐射测温原理测量路表温度Tr参数变化，判断分析路面结冰及积雪条件；综合多参数的测量，设计识别判断算法，分析判断路面干燥、潮湿、积水、结冰、积雪、冰水混合物等的路面气象状况；所有部件由微控制器控制和数据采集，微控制器内置多参数分析判断算法，通过计算分析多参数数据后将测量的数据通过RS232/485串口发送出去；所有部件安装在一个全天候、耐久的外壳中，可承受恶劣天气，在任何天气条件下能提供精准数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
多参数分析遥感式路面气象状况检测仪及检测方法


[0001]本专利技术属于专业交通气象、道路交通安全设施
，具体涉及一种用于测量公路路面气象状况的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪及采用多参数分析遥感式路面气象状况检测仪实现公路路面气象状况检测的检测方法。

技术介绍

[0002]道路天气环境实时监测是高速公路科学运营的一个重要依据，尤其是路面积水、结冰、积雪等情况对高速公路的安全运营有直接的影响，由此造成的事故率居高不下。随着国家交通大发展，高速公路、国省道干线公路、快速道路等里程越来越长，桥梁隧道占比也越来越大，道路因积水、结冰、积雪等引起的交通事故概率占比也急剧增大。同时，公路部门冬季道路养护活动非常频繁，除冰除雪任务艰巨，增强对路面积水、结冰、积雪导致的湿滑、凝冰等路面气象状况进行监测、预警，并采取有效合理的应对措施，能很好的保证道路的通畅与安全、确保公路运输更好地为经济发展和公众出行服务。
[0003]目前对道路积水、结冰、积雪等气象状况主要采用人工巡逻方式，耗时耗力，而且容易疏漏，自身也面临巨大的安全风险。随着车辆增多以及高等级公路里程越来越多，对于公路管理提出了越来越高的要求。因此，急需要依托科技手段对道路气象状况进行自动化、实时分析与监测，提高公路安全管理效率，保障公路安全通行。
[0004]目前也有一些采用埋入式路面传感器技术进行接触方式判断路面积水、结冰、积雪等的技术应用，但据了解，此类技术多采用测量路面温度，覆盖物厚度等方式，测量参数少，误差大，安装时需要封路，在路面上开安装槽，而且传感器长期受到车辆的碾压破坏,后期维护困难等，不适应目前交通安全需求的智能化仪器需求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于测量公路路面气象状况的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪及采用多参数分析遥感式路面气象状况检测仪实现公路路面气象状况检测的检测方法，通过辅助测量近路面大气温度T、湿度Hum分析环境参数，分析露点温度T0变化，判断结露条件；通过遥感式红外辐射测温原理测量路表温度Tr参数变化，判断分析路面结冰及积雪条件；通过综合多参数的测量，设计识别判断算法，分析判断路面干燥、潮湿、积水、结冰、积雪、冰水混合物等的路面气象状况；所有部件由微控制器控制和数据采集，微控制器内置多参数分析判断算法，通过计算分析多参数数据后将测量的数据通过 RS232/485串口发送出去；所有部件安装在一个全天候、耐久的外壳中，可承受恶劣天气，在任何天气条件下能提供精准数据。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0007]本专利技术的用于测量公路路面气象状况的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，包括仪器外壳并内置多束激光光谱分析测量部件、红外辐射测路表温度部件、温湿度测量部件和微控制器；所述微控制器内置多参数分析判断算法模块；所述多束激光光谱分析测
量部件、红外辐射测路表温度部件、温湿度测量部件分别连接微控制器，采集到的测量数据经微控制器计算分析后，通过与微控制器相连接的RS232/485串口通信模块发送出去。
[0008]优选的是，所述多束激光光谱分析测量部件包括激光发射器和激光接收器，用于测量不同波长激光照射下路面表面光学反射系数的变化。
[0009]在上述任一技术方案中优选的是，所述激光发射器包括四个不同波长的半导体激光器，所述半导体激光器连接激光器控制电路与发射透镜。
[0010]在上述任一技术方案中优选的是，所述激光接收器包括光电接收器，所述光电接收器一端连接有接收透镜和滤光片I，另一端连接有信号放大电路和A/D转换电路。
[0011]在上述任一技术方案中优选的是，所述红外辐射测路表温度部件包括红外温度传感器，所述红外温度传感器连接有滤光片II，用于测量路表温度变化。
[0012]在上述任一技术方案中优选的是，所述红外辐射测路表温度部件还包括热电堆测量芯片，热电堆测量芯片连接红外温度传感器与微控制器。
[0013]在上述任一技术方案中优选的是，所述温湿度测量部件包括温度传感器和湿度传感器，用于辅助测量近路面大气温度、湿度。
[0014]在上述任一技术方案中优选的是，所述温度传感器采用铂电阻温度测量传感器。
[0015]在上述任一技术方案中优选的是，所述湿度传感器采用湿敏电容原理湿度传感器。
[0016]本专利技术还提供一种多参数分析遥感式路面气象状况检测方法，该方法采用如上任一项所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪实现公路路面气象状况检测，该方法包括以下步骤：
[0017]步骤一，采用4束激光光谱分析技术，测量路面覆盖物为水、冰、冰水混合、雪的状态下，在不同波长激光照射下其表面的光学反射系数的变化，分析反演出水、冰、冰水混合、雪的覆盖类型，并通过4路激光反射强度变化与覆盖厚度有关系，反演出覆盖物厚度信息；同时，由于激光光谱受环境光线影响，尤其受阳光强反射会产生数据误判，并且特殊天气情况也可能产生数据误判，采用辅助测量近路面大气温度T、湿度Hum分析环境参数，并分析露点温度T0变化，判断可能的发生的结露条件；采用遥感式红外辐射测温原理测量路表温度 Tr参数变化，判断分析路面结冰及积雪条件；综合以上多参数的测量，设计识别判断算法，分析判断路面干燥、潮湿、积水、结冰、积雪、冰水混合物的路面气象状况；检测仪设置多束激光光谱分析部件、温湿度测量部件、红外辐射测路表温度部件，所有部件由微控制器控制和数据采集，微控制器内置多参数分析判断算法，通过计算分析多参数数据后将测量的数据通过RS232/485串口发送出去；所有部件安装在一个全天候、耐久的仪器外壳中，以保证承受恶劣天气，使得检测仪在任何天气条件下能提供精准数据；
[0018]步骤二，多束激光光谱分析测量部件由激光发射器、激光接收器组成，其中激光发射器是由四个不同波长的半导体激光器Laser1、Laser2、Laser3、Laser4，以及激光器控制电路和发射透镜组成；激光接收器由光电接收器和信号放大电路及A/D转换电路，以及接收透镜和滤光片组成；
[0019]步骤三，温湿度测量部件由铂电阻温度测量传感器和湿敏电容原理湿度传感器组成；
[0020]步骤四，红外辐射测路表温度部件采用热电堆测量芯片，具有高精度的非接触温
度测量，适应遥感式测量要求；
[0021]步骤五，通过反射系数的变化分析反演出水、冰、冰水混合、雪的覆盖类型方法，首先选取半导体激光器Laser1、Laser2、Laser3、Laser4的红外光波长分别为
[0022]λ1＜λ2＜λ3＜λ4[0023]激光波长选择范围为
[0024]1000nm＜λ＜2000nm
[0025]当路面为干燥时，接收到的四路不同波长光强信号为dp1、dp2、dp3、dp4，当路面有其他覆盖物时，覆盖物的不同，反射回的光信号强度也不同，通过建立红外光谱分析，即可初步计算出路面的覆盖物类型；
[0026]通过4路激光测量返回光强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，用于测量公路路面气象状况，其特征在于，所述检测仪包括仪器外壳并内置多束激光光谱分析测量部件、红外辐射测路表温度部件、温湿度测量部件和微控制器；所述微控制器内置多参数分析判断算法模块；所述多束激光光谱分析测量部件、红外辐射测路表温度部件、温湿度测量部件分别连接微控制器，采集到的测量数据经微控制器计算分析后，通过与微控制器相连接的RS232/485串口通信模块发送出去。2.如权利要求1所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述多束激光光谱分析测量部件包括激光发射器和激光接收器，用于测量不同波长激光照射下路面表面光学反射系数的变化。3.如权利要求2所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述激光发射器包括四个不同波长的半导体激光器，所述半导体激光器连接激光器控制电路与发射透镜。4.如权利要求2所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述激光接收器包括光电接收器，所述光电接收器一端连接有接收透镜和滤光片I，另一端连接有信号放大电路和A/D转换电路。5.如权利要求1所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述红外辐射测路表温度部件包括红外温度传感器，所述红外温度传感器连接有滤光片II，用于测量路表温度变化。6.如权利要求5所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述红外辐射测路表温度部件还包括热电堆测量芯片，热电堆测量芯片连接红外温度传感器与微控制器。7.如权利要求1所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述温湿度测量部件包括温度传感器和湿度传感器，用于辅助测量近路面大气温度、湿度。8.如权利要求7所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述温度传感器采用铂电阻温度测量传感器。9.如权利要求7所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，所述湿度传感器采用湿敏电容原理湿度传感器。10.一种多参数分析遥感式路面气象状况检测方法，采用如权利要求1至9任一项所述的多参数分析遥感式路面气象状况检测仪，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，采用4束激光光谱分析技术，测量路面覆盖物为水、冰、冰水混合、雪的状态下，在不同波长激光照射下其表面的光学反射系数的变化，分析反演出水、冰、冰水混合、雪的覆盖类型，并通过4路激光反射强度变化与覆盖厚度有关系，反演出覆盖物厚度信息；同时，由于激光光谱受环境光线影响，尤其受阳光强反射会产生数据误判，特殊天气情况也可能产生数据误判，采用辅助测量近路面大气温度T、湿度Hum分析环境参数，并分析露点温度T0变化，判断可能的发生的结露条件；采用遥感式红外辐射测温原理测量路表温度Tr参数变化，判断分析路面结冰及积雪条件；综合以上多参数的测量，设计识别判断算法，分析判断路面干燥、潮湿、积水、结冰、积雪、冰水混合物的路面气象状况；检测仪设置多束激光光谱分析部件、温湿度测量部件、红外辐射测路表温度部件，所有部件由微控制器控制和数据采集，微控制器内置多参数分析判断算法，通过计算分析多参数数据后将测量的数据通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广辉，高林，罗江，黄敏，陈昭彰，喻恺，
申请(专利权)人：江西方兴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：