一种高速公路能见度及降水量检测设备的制作方法

1.本实用新型涉及高速公路环境检测领域，具体为一种高速公路能见度及降水量检测设备。


背景技术：

2.高速公路行车环境关系着车辆行驶安全，能见度过低时驾驶员无法及时判断道路情况，降水量过大时会造成路面湿滑且能见度下降，这种情况下行驶存在相当大的安全隐患，所以道路管理部门要及时关闭高速公路；本实用新型提供的能见度及降水量检测装置可以准确测量高速公路气象环境，为道路管理部门提供准确的管理依据。
3.目前，高速公路气象能见度检测的方法有摄像机视频检测和散射式光学检测法，视频法由于收到使用条件限制(镜头易污染、晃动造成失焦)原因不是主流检测方法；目前的主流检测方法是散射式光学检测法检测尘埃对光线的消散程度计算数值，红外发射模块发射的红外线照射到空气中尘埃，尘埃散射红外线到红外接收模块，当空气中尘埃浓度大时(低能见度)接收模块收到的红外线强度高，反之，则收到的红外线强度低；在使用时红外发射和接收模块虽然由镜头封闭在设备内部，但镜头容易被污染(积灰或雨水溅射)，造成测量不准确。
4.降水量的检测多是通过雨量桶累计检测方式，只有当降水积累到一定重量时才会触发机械核心产生信号，不是实时的降水检测，为此，本领域的工作人员提出了一种高速公路能见度及降水量检测设备。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高速公路能见度及降水量检测设备，解决了设备安装方便、可自动校准、检测结果输出稳定、可及时上报镜头污染程度的问题。
6.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种高速公路能见度及降水量检测设备，包括红外能见度检测器、红外降水量检测器，所述红外能见度检测器包括第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器和第二红外接收器，所述红外降水量检测器包括红外降水量发射器和红外降水量接收器，所述红外降水量检测器的一侧安装有mcu控制器，所述mcu控制器的后侧安装有安装抱箍，所述第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器、第二红外接收器、红外降水量发射器和红外降水量接收器的内部均设置有温度传感器，所述第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器、第二红外接收器、红外降水量发射器和红外降水量接收器的一侧均安装有镜头。
7.作为本实用新型进一步的技术方案，所述第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器和第二红外接收器的形状相同。
8.作为本实用新型进一步的技术方案，所述温度传感器和mcu控制器之间为电性连接，所述第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器和第二红外接收器均与mcu控
制器之间为电性连接，所述红外降水量发射器和红外降水量接收器均与mcu控制器之间为电性连接。
9.作为本实用新型进一步的技术方案，所述第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器、第二红外接收器、红外降水量发射器和红外降水量接收器均与温度传感器之间为电性连接。
10.作为本实用新型进一步的技术方案，所述mcu控制器和安装抱箍之间通过螺栓进行连接，所述安装抱箍为半圆环结构。
11.作为本实用新型进一步的技术方案，所述镜头为透明结构，所述镜头为圆形结构。
12.有益效果
13.本实用新型提供了一种高速公路能见度及降水量检测设备。与现有技术相比具备以下有益效果：
14.1、一种高速公路能见度及降水量检测设备，设备在实际使用时，由于设备体积小在检测能见度的同时可以测量降水量，检测光路不受空间限制，安装方便。
15.2、一种高速公路能见度及降水量检测设备，使用了第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器和第二红外接收器，两套型号性能相同的红外发射器和红外接收器，可以自动校准，避免了红外检测器使用一段时间或温度过高、过低对检测精度的干扰，使检测结果输出稳定，并可长期稳定工作。
16.3、一种高速公路能见度及降水量检测设备，使用了第一红外发射器、第一红外接收器、第二红外发射器和第二红外接收器两套型号性能相同的红外发射器和红外接收器，可以检测发射、接收端镜头污染程度，当镜头污染严重时可以及时上报需要清洁维护信息给上位机。
17.4、一种高速公路能见度及降水量检测设备，使用了红外光学法实时测量降水量，不受外界环境影响，测量结果准确，红外降水量检测器也通过温度传感器测得温度对降水量检测结果进行补偿。
附图说明
18.图1为一种高速公路能见度及降水量检测设备的整体结构示意图；
19.图2为一种高速公路能见度及降水量检测设备的能见度检测光路及校准光路原理示意图；
20.图3为一种高速公路能见度及降水量检测设备的降水量检测光路原理示意图。
21.图中：1、红外能见度检测器；11、第一红外发射器；12、第一红外接收器；13、第二红外发射器；14、第二红外接收器；2、红外降水量检测器；21、红外降水量发射器；22、红外降水量接收器；3、mcu控制器；4、安装抱箍；5、镜头；6、温度传感器。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.请参阅图1-3，本实用新型提供一种高速公路能见度及降水量检测设备技术方案：一种高速公路能见度及降水量检测设备，包括红外能见度检测器1、红外降水量检测器2，红外能见度检测器1包括第一红外发射器11、第一红外接收器12、第二红外发射器13和第二红外接收器14，红外降水量检测器2包括红外降水量发射器21和红外降水量接收器22，红外降水量检测器2的一侧安装有mcu控制器3，mcu控制器3的后侧安装有安装抱箍4，第一红外发射器11、第一红外接收器12、第二红外发射器13、第二红外接收器14、红外降水量发射器21和红外降水量接收器22的内部均设置有温度传感器6，第一红外发射器11、第一红外接收器12、第二红外发射器13、第二红外接收器14、红外降水量发射器21和红外降水量接收器22的一侧均安装有镜头5。
24.需要说明的，红外能见度检测器1使用红外前散射原理检测能见度，检测时，由第一红外发射器11发射的红外线照射到空气中颗粒物，颗粒物散射红外线到第一红外接收器12，当空气中颗粒物含量高时(低能见度)第一红外接收器12收到的红外线强度高，反之，则收到的红外线强度低。
25.请参阅图2，第一红外发射器11、第一红外接收器12、第二红外发射器13和第二红外接收器14的形状相同，图2中a为镜头5散射红外线、b为校准红外线、c为检测红外线、d为散射红外线，其中c和d的交叉区域为采样区域。
26.请参阅图1-3，温度传感器6和mcu控制器3之间为电性连接，第一红外发射器11、第一红外接收器12、第二红外发射器13和第二红外接收器14均与mcu控制器3之间为电性连接，红外降水量发射器21和红外降水量接收器22均与mcu控制器3之间为电性连接，第一红外发射器11、第一红外接收器12、第二红外发射器13、第二红外接收器14、红外降水量发射器21和红外降水量接收器22均与温度传感器6之间为电性连接，图3中f为测量降水强度红外线、e为测量降水颗粒物速度红外线。
27.需要说明的，红外能见度检测器1(即能见度检测)使用了两套型号性能相同的红外发射器和红外接收器，其中第一红外发射器11与第一红外接收器12用于检测使用，第二红外发射器13与第二红外接收器14作为红外校准器，根据时间和温度的变化间断开启，作为校准检测结果使用，当红外能见度检测器1使用一段时间或温度过高、过低时，第二红外发射器13和第二红外接收器14开启，将当前的红外检测信息读取分析并存储为参考数据，第一红外发射器11与第一红外接收器12检测到的数据信息与校准时参考数据作比较得到最终检测结果。
28.需要说明的，红外降水量检测器2(即降水量检测)使用了红外光学法，降水颗粒在下落过程中,重力和空气阻力逐渐达到平衡，使降水颗粒下降速度达到匀速，下降速度与颗粒尺寸成正比关系，颗粒尺寸越大下降速度越大，颗粒尺寸越小下降速度越小；通过红外降水量发射器21发射红外线照射到颗粒，红外降水量接收器22并接收颗粒反射的红外线，连续测量得到降水颗粒下降速度可计算出颗粒尺寸，再通过测量单位时间内通过检测区域的颗粒数量可测得降水类型和强度，达到降水量检测目的。
29.需要说明的，温度传感器6用来测量红外能见度检测器1、红外降水量检测器2的工作温度，随着设备使用时间增长，红外能见度检测器1、红外降水量检测器2温度上升会使测量信号发生漂移，此时mcu控制器3根据测量结果进行修正，当温度过高时mcu控制器3关闭红外能见度检测器1、红外降水量检测器2，并进行散射降温处理，当温度下降后再继续开
启，使检测结果输出稳定，并可长期稳定工作；同时第二红外发射器13与第二红外接收器14还能检测发射和接收端镜头5污染程度，及时将镜头5污染需要清洁维护信息上报给上位机。
30.请参阅图1-2，mcu控制器3和安装抱箍4之间通过螺栓进行连接，安装抱箍4为半圆环结构，镜头5为透明结构，镜头5为圆形结构。
31.本实用新型的工作原理：
32.参照图2，能见度检测过程中，红外能见度检测器1发射端由第一红外发射器11发射的红外线穿过镜头5后照射到采样区域，还有一部分红外线由镜头5散射到第二红外线接收器14，当镜头5污染严重时散射的红外线强度高，此时第二红外接收器14收到的信号就高，反之，当镜头5污染轻微时散射的红外线强度弱，此时第二红外接收器14收到的信号就低，以此检测发射端镜头5污染程度。
33.在采样区域内的颗粒物如果浓度高(低能见度)，颗粒物散射的红外线强度高，第一红外接收器12收到的信号就高，反之，采样区域内的颗粒物如果浓度低(高能见度)，颗粒物散射的红外线强度高，第一红外接收器12收到的信号就高，以此检测能见度情况。
34.第二红外发射器13间歇性开启，开启时第一红外发射器11关闭，此时第二红外发射器13发射的校准红外线照射到接收端镜头5上后散射，散射的红外线强度与接收端镜头5污染程度成正比，当镜头5污染严重时散射的红外线强度高，此时第一红外接收器12收到的信号就高，反之，当镜头5污染轻微时散射的红外线强度弱，此时第一红外接收器12收到的信号就低，以此检测接收端镜头5污染程度。
35.参照图3，降水量检测过程中，红外降水量发射器21发射两组相互垂直的红外线检测扇面，降水颗粒物在穿过速度检测扇面时不断反射红外线，红外降水量接收器22接收这些反射信号，速度检测扇面尺寸固定，通过测量颗粒物穿过扇面的时间可以计算出颗粒物的速度，再根据速度计算出对应颗粒物尺寸，降水强度红外线扇面用来检测同一时间内穿过扇面的颗粒物数量，由于扇面尺寸固定，就可以计算出单位面积内的降水强度。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。