信号采集装置及路面状况监测装置的制作方法

本实用新型涉及路面状况监测技术领域，尤其是涉及一种信号采集装置及路面状况监测装置。

背景技术：

随着交通行业的高速发展，准确掌握道路状况对交通安全越来越重要。因为当出现降雨、降雪、下冰雹等降水天气情况时，恶劣的路面状况对道路交通安全造成巨大威胁。实现实时采集路面状况信息并且将采集到的路面状况信息上传到管理中心，是保障道路交通安全、提高交通运输效率的关键。

现有的路面状况信号采集装置只是采集如路面破损、弯沉、平整度和抗滑指数等路面现状信息，而同时需要采集其他环境信息(例如：空气温度信息、空气湿度信息、地面温度信息和大气压力信息等)时，还要另外指定工作人员将空气温湿度采集仪器、地面温度采集仪器和大气压力采集仪器放置到被采集路面现场，耗费工作人员大量的时间和精力，因此，造成数据采集过程效率低下的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种信号采集装置及路面状况监测装置，以缓解现有技术中存在的数据采集过程效率低下的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种信号采集装置，包括：处理器、路面信号采集模块、空气温湿度采集模块、地面温度采集模块、大气压力采集模块和通信模块；

所述路面信号采集模块与所述处理器连接，用于接收外部设备监测路面状况生成的电压信号，以及将根据所述电压信号生成的数字信号发送给所述处理器；

所述空气温湿度采集模块与所述处理器连接，用于将采集到的所述信号采集装置所在区域的空气温度信息和空气湿度信息，发送给所述处理器；

所述地面温度采集模块与所述处理器连接，用于将采集到的所述信号采集装置所在区域的地面温度信息，发送给所述处理器；

所述大气压力采集模块与所述处理器连接，用于将采集到的所述信号采集装置所在区域的大气压力信息发送给所述处理器；

所述处理器，用于将获取到的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息发送给所述通信模块；

所述通信模块的输入端与所述处理器连接，所述通信模块的输出端与远程服务器进行通讯连接，用于将接收到的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息发送给所述远程服务器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：电源模块、状态指示模块、存储模块、时钟模块和激光发射模块；

所述电源模块与所述处理器连接，用于为所述处理器供电；

所述状态指示模块与所述处理器连接，用于当接收到所述处理器发送的指示状态控制指令时，指示所述处理器的运行状态；

所述处理器，还用于将获取到的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息发送给所述存储模块；

所述存储模块与所述处理器连接，用于存储所述处理器发送的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息；

所述时钟模块与所述处理器连接，用于为所述处理器提供实时时钟；

所述处理器，还用于根据所述实时时钟每隔预设时间间隔发送发射激光控制指令给所述激光发射模块；

所述激光发射模块与所述处理器连接，用于当接收到所述处理器发送的所述发射激光控制指令时，向所述信号采集装置所在区域的地面发射激光信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述路面信号采集模块包括：ADC基准电压电源和ADC 电压采集单元；

所述ADC基准电压电源的输出端与所述ADC电压采集单元的第一输入端连接，用于为所述ADC电压采集单元提供基准电压；

所述ADC电压采集单元的第二输入端与所述外部设备连接，用于接收所述电压信号，所述ADC电压采集单元的输出端与所述处理器连接，用于发送所述数字信号给所述处理器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述激光发射模块包括：脉冲宽度调制驱动电路、激光二极管驱动芯片和激光二极管；

所述脉冲宽度调制驱动电路的输入端与所述处理器连接，以及输出端与所述激光二极管驱动芯片的输入端连接，用于当接收到所述发射激光控制指令时，发送脉冲信号给所述激光二极管驱动芯片；

所述激光二极管驱动芯片的输出端与所述激光二极管连接，用于当接收到所述脉冲信号时，发送恒定电流给所述激光二极管；

所述激光二极管，用于当接收到所述恒定电流时，向待监测对象发射激光信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述状态指示模块包括：指示灯驱动单元；

所述指示灯驱动单元的输入端与所述处理器连接，用于根据接收到的所述指示状态控制指令发送指示灯控制信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述状态指示模块还包括：正常运行状态指示灯和报错运行状态指示灯；

所述正常运行状态指示灯与所述指示灯驱动单元的输出端连接，用于当接收到所述指示灯控制信号时，亮起；

所述报错运行状态指示灯与所述指示灯驱动单元的输出端连接，用于当接收到所述指示灯控制信号时，亮起。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述ADC电压采集单元使用24位高精度ADC采集芯片，分辨率为0.15uV。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述存储模块使用容量为4G的TF卡，可以存储100万条数据。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述通信模块可以采用GPRS通讯方式、4G通讯方式和北斗卫星通讯方式与所述远程服务器进行通讯。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种路面状况监测装置，包括如第一方面任一所述的信号采集装置。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例中的信号采集装置包括：路面信号采集模块、空气温湿度采集模块、地面温度采集模块和大气压力采集模块，路面信号采集模块用于接收外部设备监测路面状况生成的电压信号，以及根据电压信号生成数字信号，空气温湿度采集模块用于采集信号采集装置所在区域的空气温度信息和空气湿度信息，地面温度采集模块用于采集信号采集装置所在区域的地面温度信息，大气压力采集模块用于采集信号采集装置所在区域的大气压力信息，所以，信号采集装置不仅能够采集反映路面状况的数字信号，而且能够采集与数字信号同时间的空气温度信息、空气湿度信息、地面温度信息和大气压力信息，这样就不需要额外的工作人员将空气温湿度采集仪器、地面温度采集仪器和大气压力采集仪器放置到被采集路面现场，避免由于工作人员要将多种环境信息采集仪器放置到被采集路面现场而耗费大量的时间和精力，进而导致的数据采集过程效率低下的问题，因此，缓解了现有技术中存在的数据采集过程效率低下的技术问题，达到了提高数据采集过程效率的效果。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的信号采集装置的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的信号采集装置的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的信号采集装置的第三种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的信号采集装置的第四种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的信号采集装置的第五种结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

现有的路面状况信号采集装置只是采集如路面破损、弯沉、平整度和抗滑指数等路面现状信息，而同时需要采集其他环境信息(例如：空气温度信息、空气湿度信息、地面温度信息和大气压力信息等)时，还要另外指定工作人员将空气温湿度采集仪器、地面温度采集仪器和大气压力采集仪器放置到被采集路面现场，耗费工作人员大量的时间和精力，因此，造成数据采集过程效率低下的问题，基于此，本实用新型实施例提供的一种信号采集装置及路面状况监测装置，可以缓解现有技术中存在的数据采集过程效率低下的技术问题，达到提高数据采集过程效率的效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种信号采集装置进行详细介绍，如图1所示，包括：处理器11、路面信号采集模块13、空气温湿度采集模块14、地面温度采集模块15、大气压力采集模块16和通信模块12；

路面信号采集模块13与处理器11连接，用于接收外部设备监测路面状况生成的电压信号，以及将根据所述电压信号生成的数字信号发送给处理器11。

如图3所示，路面信号采集模块13包括：ADC基准电压电源31和ADC 电压采集单元32。

ADC基准电压电源31的输出端与ADC电压采集单元32的第一输入端连接，用于为ADC电压采集单元32提供基准电压。

ADC电压采集单元32的第二输入端与所述外部设备连接，用于接收所述电压信号，ADC电压采集单元32的输出端与处理器11连接，用于发送所述数字信号给处理器11。

示例性的，ADC电压采集单元32根据所述基准电压，确定接收到的所述电压信号的准确幅值，从而生成所述数字信号，发送所述数字信号给处理器11。ADC电压采集单元32可以使用24位高精度的分辨率为0.15uV 的ADC采集芯片AD7799。所述ADC采集芯片内置一个低噪声24位Σ- Δ型ADC，并且含有3个差分模拟输入，还集成了片内低噪声仪表放大器。因此，ADC电压采集单元32可以直接输入小信号。因此，路面信号采集模块13可以接收到微小电压信号，保证了路面状况信息采集的充分性和准确性。

空气温湿度采集模块14与处理器11连接，用于将采集到的所述信号采集装置所在区域的空气温度信息和空气湿度信息，发送给处理器11。

示例性的，空气温湿度采集模块14可以内置空气温度传感器和空气湿度传感器，所述空气温度传感器将采集到的所述信号采集装置所在区域的空气温度信息发送给处理器11。所述空气湿度传感器将采集到的所述信号采集装置所在区域的空气湿度信息发送给处理器11。

地面温度采集模块15与处理器11连接，用于将采集到的所述信号采集装置所在区域的地面温度信息，发送给处理器11。

示例性的，地面温度采集模块15可以内置红外传感器，所述红外传感器将采集到的所述信号采集装置所在区域的地面温度信息发送给处理器 11。

大气压力采集模块16与处理器11连接，用于将采集到的所述信号采集装置所在区域的大气压力信息发送给处理器11。

示例性的，大气压力采集模块16可以内置大气压力传感器，所述大气压力传感器将采集到的所述信号采集装置所在区域的大气压力信息发送给处理器11。

处理器11，用于将获取到的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息发送给通信模块12。

通信模块12的输入端与处理器11连接，通信模块12的输出端与远程服务器进行通讯连接，用于将接收到的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息发送给所述远程服务器。

示例性的，通信模块12可以采用GPRS通讯方式、4G通讯方式和北斗卫星通讯方式与所述远程服务器进行通讯。

本实用新型实施例中，所述信号采集装置包括：路面信号采集模块13、空气温湿度采集模块14、地面温度采集模块15和大气压力采集模块16，路面信号采集模块13用于接收外部设备监测路面状况生成的电压信号，以及根据电压信号生成数字信号，空气温湿度采集模块14用于采集信号采集装置所在区域的空气温度信息和空气湿度信息，地面温度采集模块15用于采集信号采集装置所在区域的地面温度信息，大气压力采集模块16用于采集信号采集装置所在区域的大气压力信息，所以信号采集装置不仅能够采集反映路面状况的数字信号，而且能够采集与数字信号同时间的空气温度信息、空气湿度信息、地面温度信息和大气压力信息，这样就不需要额外的工作人员将空气温湿度采集仪器、地面温度采集仪器和大气压力采集仪器放置到被采集路面现场，避免由于工作人员要将多种环境信息采集仪器放置到被采集路面现场而耗费大量的时间和精力，进而导致的数据采集过程效率低下的问题，因此，缓解了现有技术中存在的数据采集过程效率低下的技术问题，达到了提高数据采集过程效率的效果。

在本实用新型的又一实施例中，如图2所示，所述信号采集装置还包括：电源模块21、状态指示模块22、存储模块23、时钟模块24和激光发射模块25。

电源模块21与处理器11连接，用于为处理器11供电。

状态指示模块22与处理器11连接，用于当接收到处理器11发送的指示状态控制指令时，指示处理器11的运行状态。

示例性的，处理器11的运行状态可以包括：正常运行状态和报错运行状态。

如图5所示，状态指示模块22包括：指示灯驱动单元51。

指示灯驱动单元51的输入端与处理器11连接，用于根据接收到的所述指示状态控制指令发送指示灯控制信号。

状态指示模块22还包括：正常运行状态指示灯52和报错运行状态指示灯53。

正常运行状态指示灯52与指示灯驱动单元51的输出端连接，用于当接收到所述指示灯控制信号时，亮起。

示例性的，如果当前时刻处理器11正常运行，处理器11发送指示状态控制指令给指示灯驱动单元51。指示灯驱动单元51根据指示状态控制指令包含的正常运行的信息发送指示灯控制信号给正常运行状态指示灯52。正常运行状态指示灯52接收到所述指示灯控制信号时，亮起。工作人员根据亮起的正常运行状态指示灯52判断处理器11当前的工作状态是正常运行。

报错运行状态指示灯53与指示灯驱动单元51的输出端连接，用于当接收到所述指示灯控制信号时，亮起。

示例性的，如果当前时刻处理器11报错运行，处理器11发送指示状态控制指令给指示灯驱动单元51。指示灯驱动单元51根据指示状态控制指令包含的报错运行的信息发送指示灯控制信号给报错运行状态指示灯53。报错运行状态指示灯53接收到所述指示灯控制信号时，亮起。工作人员根据亮起的报错运行状态指示灯53判断处理器11当前的工作状态是报错运行。

处理器11，还用于将获取到的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息发送给存储模块 23。

存储模块23与处理器11连接，用于存储处理器11发送的所述数字信号、所述空气温度信息、所述空气湿度信息、所述地面温度信息和所述大气压力信息。

示例性的，存储模块23使用容量为4G的TF卡，可以存储100万条数据。当没有电源供应的时候，存储模块23已经存储的数据不会丢失。

时钟模块24与11处理器连接，用于为处理器11提供实时时钟。

处理器11，还用于根据所述实时时钟每隔预设时间间隔发送发射激光控制指令给激光发射模块25。

示例性的，所述预设时间间隔可以设置为1分钟。处理器11根据所述实时时钟每隔1分钟发送发射激光控制指令给激光发射模块25。

激光发射模块25与处理器11连接，用于当接收到处理器11发送的所述发射激光控制指令时，向所述信号采集装置所在区域的地面发射激光信号。

如图4所示，激光发射模块25包括：脉冲宽度调制驱动电路41、激光二极管驱动芯片42和激光二极管43。

脉冲宽度调制驱动电路41的输入端与处理器11连接，以及输出端与激光二极管驱动芯片42的输入端连接，用于当接收到所述发射激光控制指令时，发送脉冲信号给激光二极管驱动芯片42。

激光二极管驱动芯片42的输出端与激光二极管43连接，用于当接收到所述脉冲信号时，发送恒定电流给激光二极管43。

示例性的，激光二极管驱动芯片42可以是DS4531。

激光二极管43，用于当接收到所述恒定电流时，向待监测对象发射激光信号。

示例性的，脉冲宽度调制驱动电路41当接收到所述发射激光控制指令时，发送脉冲信号给激光二极管驱动芯片42。激光二极管驱动芯片42当接收到所述脉冲信号时，发送恒定电流给激光二极管43，进而控制激光二极管43的发光强度。

本实用新型实施例中，状态指示模块22可以用来指示处理器11当前时刻的运行状态，使得工作人员可以直接了解信号采集装置当前时刻的工作状态。因此，提高了信号采集装置工作过程的安全性和便利性。时钟模块24为处理器11提供实时时钟，使得处理器11能够每隔预设时间间隔控制激光发射模块25来发射激光信号，保证了数字信号采集过程的实时性和便利性。

在本实用新型的又一实施例中，对本实用新型实施例所公开的一种路面状况监测装置进行详细介绍，包括上述实施例任一所述的信号采集装置。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本实用新型的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本实用新型的多个实施例的系统和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/ 或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM， Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。