一种应用于交通气象环境实时监测系统的制作方法

本实用新型方案涉及交通信息监控与数据传输领域，具体为一种应用于交通气象环境实时监测系统。

背景技术：

恶劣气象环境严重威胁交通行车安全，主要表现为：恶劣气象环境对车辆本身、路面状况、驾驶人员在行车过程中的判断和反映能力、以及司乘人员乘车环境等方面的影响，这些在很大程度上决定了道路的行车条件和交通安全状况。

目前，市面上气象环境监测设备可实时观测交通天气现象情况，包括雨、雪、雾、霾、冰等，并将监测信息及时传送到监控中心，主要用于及时发现各路段及关键点的各种异常交通环境因素变化和气象状况，为气象服务和交管部门提供实时的决策科学依据。现有技术方案如图1所示，只是满足了基本的气象信息进行预报的需求，在实际应用中并不能有效、准确、及时的对交通道路的使用者进行预报、告警的功能，也没有对车辆信息状况进行监测的需求。

近年来，随着互联网+、智能硬件等理念的发展，根据该理念揉和现有的硬件和软件平台，基于物联网的交通网络对公路、铁路、高速等等交通运输道路和交通道路沿线各种气象状态进行实时监测，实现对大雾能见度的实时测量；探测道路积水、结冰、积雪等状况；有效判别公路光照条件，长期、可靠地保证交通气象参数测量。获得实时的公路气象信息对公路行驶限速、管控，保障人民生命安全等都具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型旨在根据实际需求优化现有技术方案，提供一种应用于交通气象环境实时监测系统，可实现多信号源的检测，多项信息检测与数据远传，具有实时性好、信息更准确的技术特点。

一种应用于交通气象环境实时监测系统，包括用于实现交通环境检测的信息采集系统，接收采集系统信息并将检测到的信息传输到主控系统的传输系统；所述主控系统包括控制器，与控制器连接的信息处理单元及存储单元，所述主控系统还通过网口与服务端上位机进行通讯，并实时地发送数据给客户端；所述应用于交通气象环境实时监测系统还包括分别与主控系统连接的显示系统与被控系统，所述显示系统用于实时显示交通气象环境信息，所述被控系统通过I/O口用于接收所述主控系统的控制命令，并用集成的I/O来监视和控制现场设备。

进一步的方案，所述信息采集系统包括信息采集传感器以及用于监测交通路况的摄像单元。

进一步的方案，所述信息采集传感器包括能见度传感器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、降雨量传感器与光照传感器。

进一步的方案，所述能见度传感器为光散射传感器，所述风速风向传感器为压差风速传感器，所述光照传感器为光电转化传感器，所述摄像单元为工业相机。

进一步的方案，所述主控系统包括PLC控制器，所述显示系统包括LCD 显示器。

进一步的方案，所述被控系统包括用于接收所述主控系统控制信号的执行单元，所述执行单元与信息采集系统连接。

进一步的方案，所述执行单元包括步进电机。

进一步的方案，所述传输系统包括交换机与路由器。

进一步的方案，所述客户端包括手机客户端或电脑客户端。

本方案的有益效果体现在：

本方案一种应用于交通气象环境实时监测系统，包括用于实现交通环境检测的信息采集系统，接收采集系统信息并将检测到的信息传输到主控系统的传输系统；所述主控系统包括控制器，与控制器连接的信息处理单元及存储单元，所述主控系统还通过网口与服务端上位机进行通讯，并实时地发送数据给客户端；所述应用于交通气象环境实时监测系统还包括分别与控制系统连接的显示系统与被控系统，所述显示系统用于实时显示交通气象环境信息，所述被控系统通过I/O口用于接收所述主控系统的控制命令，并用集成的I/O来监视和控制现场设备。实际应用环境中能有效、准确、及时的对交通道路的使用者进行预报、告警的功能，对交通车辆信息、交通道路环境状况、交通道路的运行情况、交通拥堵状况进行监测和控制、缓解。本方案的交通气象环境实时监测系统采用嵌入式技术，可用于测量能见度、路面状况、风速、风向、气温、气湿、气压、全辐射、雨量、蒸发、等各类气象数据。系统采用模块化设计，可根据用户需要(测量的气象要素)灵活增加或减少相应的模块和传感器，任意组合，方便、快捷的满足各类用户的需求。系统自带显示、自动保存、实时时钟、数据通讯等功能。该自动气象站有技术先进，测量精度高，数据容量大，遥测距离远，人机界面友好，可靠性高的优点，广泛用于气象、环境、机场、港口、高速公路、铁路等等交通等领域，也适合公安和交警使用。整个系统满足数据采集、远程控制、数据存储、数据转发、数据管理。具备远程更新维护功能，能够实现系统的远程维护升级。同时，具有故障诊断功能，按照要求存储，并提供给上位机。

附图说明

图1为本实用新型现有技术示意图；

图2为本实用新型系统原理框图；

图3为本实用新型系统原理示意图；

图4为本实用新型数据交互传输示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2-3所示，一种应用于交通气象环境实时监测系统，包括用于实现交通环境检测的信息采集系统1接收采集系统1信息并将检测到的信息传输到主控系统3的传输系统2；所述传输系统2包括交换机21与路由器22。所述主控系统3包括控制器，控制器采用PLC控制器，与控制器连接的信息处理单元及存储单元，信息处理单元包括对采集信号的转化、放大及滤波去燥处理，所述主控系统3还通过网口与服务端上位机4进行通讯，并实时地发送数据给客户端5；其间通过远传信息网络如GPRS、红外以及ZigBee等数据网络，所述客户端5包括手机客户端51或电脑客户端52。所述应用于交通气象环境实时监测系统还包括分别与主控系统3连接的显示系统6与被控系统，所述显示系统6用于实时显示交通气象环境信息，所述被控系统通过I/O口用于接收所述主控系统3的控制命令，并用集成的I/O来监视和控制现场设备。可以实现信号监控，也可以实现远程控制及故障维护等功能，所述信息采集系统1包括信息采集传感器以及用于监测交通路况的摄像单元。所述信息采集传感器包括能见度传感器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、降雨量传感器与光照传感器。所述能见度传感器为光散射传感器，光散射传感器是利用光照在颗粒力度较小的固体颗粒上发生散射而降低光照强度的原理，实现能见度的检测，所述风速风向传感器为压差风速传感器，所述光照传感器为光电转化传感器，所述摄像单元为工业相机。所述主控系统3包括PLC控制器，所述显示系统6包括LCD显示器。所述被控系统包括用于接收所述主控系统控制信号的执行单元，所述执行单元与信息采集系统1连接。所述执行单元包括步进电机。

如图4所示，本方案实现了交通路况信息的数据采集：包括数据接收、计算、启动判断和事件标记。在信息采集阶段要求实时性强、速度快，不能有数据丢失；文件生成和保存，利用存储单元进行数据存储，分析和用户界面：这一任务可在独立的PC机上完成。同时具有故障分析、实时显示、设备控制、参数设置、结果显示和曲线绘制等终端用户功能。本系统担负着控制、检测和查询保护站内设备和接入设备的任务。

本方案可实现户外24小时连续工作；消除温度、日光对光电设备的影响；弱光高灵敏度探测；长期高可靠性。针对已有技术在雨雪环境下能见度测量误差较大的缺陷点，研究雨雪环境大气激光粒子散射模型，修正测量值，精度从±5％提高到±2％。高精度：激光PID控制、温度控制、数据处理、机械结构，保证激光功率长期涨落≤0.1％,低成本锁相放大探测弱光<nW量级。系统周期性地检查系统软硬件本身的健康状态和各个外部模块的工作状态。需要用户立即知道并采取措施的信息通过指示灯或软件界面提示用户。系统级的状态在装置前面板上用4个指示灯显示给用户。主控系统3应该根据硬件设计和调试的需要在本板后端以LED显示该板的硬件状态。此外，设备上的程序初始化、数据更新出现故障时，除了前面板指示灯显示响应状态外，软件用户界面也要有相应显示，使得远程用户及时了解系统运行状况；数据采集就是按配置文件提供的类型和数量、采样率将数据通过485口将接收到的气象瞬时值存入ARM可读取的缓冲区,然后将采集数据的计算和启动判断. 这项任务由采集+计算协同完成。采样率：根据配置文件输入配置信息的不同允许不同的采样率。输入路数越多，装置可配置的最高采样率越低。这主要是因为处理器和内存资源限制所至。掉电保持：装置可靠记录掉电前2s采样数据。主要是计算出气象观测需要的数值，如一个或多个时段内的极值数据、专门时段内的总量、不同时段内的平均值以及累计量等；

系统要求能够实时监测设备的运行状态，本模块负责向上位机端周期性的发送实时数据，客户端接收到数据后进行进一步的分析处理。当传输过程中为保护数据的安全性、可靠性，资源的独享性等，需要在传输中使用数据加密算法MD5，上传到服务器解密后再进行使用。

系统的通信主要有以下几个方面：

1)接收各个气象传感器采集的气象信息瞬时值，发送要显示的气象信息数据到LCD。主要使用RS232/RS485的方式。

2)系统根据设定的参数通过网口与服务端上位机通讯实时地发送数据给客户端；

3)系统通过IO向被控单元发送控制命令；

支持断点续传：设备因任何原因使得数据传输中断，下次调用该中断的数据不需从新开始，而是只传送未完成的数据。

过程控制：

远程控制就是根据原始采样值进行分析和判断来进行各种模块的工作状态，用于切换外设的工作状态。远程控制，用集成的I/O来监视和控制现场设备。一般以其应用的通道数，也就是I/O的数量。控制器通常被要求监视和控制数字与模拟量输入输出(I/O)。输入和输出包括传送并指示电平、模拟、脉冲、接点以及其他信号。

远程管理：

远程管理指设备具备远程更新维护功能，能够实现系统的远程维护升级。同时，具有故障诊断功能，按照通信协议进行数据存储并提供给上位机。

目前所指的设备智能化程度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。