恶劣天气智能检测显示系统的制作方法
【专利摘要】本发明的一种恶劣天气智能检测显示系统属于恶劣天气检测和交通信息提示【技术领域】。该智能检测显示系统包括中央控制处理单元、智能检测单元和显示单元，中央控制处理单元控制智能检测单元和显示单元。中央控制处理单元包括第一单片机、短信控制模块和无线传输模块；智能检测单元包括第二单片机、信息采集模块、雨雪智能识别模块和雾天能见度检测模块；第二单片机控制信息采集模块、雨雪智能识别模块和雾天能见度检测模块；显示单元包括可变自发光显示牌。该发明可实时检测外面气候条件，当室外天气突变时，外部传感器检测到信号，将信号反馈给主机，并通过显示牌做出限速或信号灯提示，提示过往车辆行人注意安全或减速慢行，进而减少交通事故。
【专利说明】恶劣天气智能检测显示系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及恶劣天气检测和交通信息提示【技术领域】，尤其涉及一种恶劣天气智能 检测显示系统。
【背景技术】
[0002] 我国幅员辽阔，气候复杂多变，交通管制多样，恶劣气候不但对日常交通管理工作 有着巨大的影响，与交通事故的发生之间也有许多内在的联系。恶劣天气对人、车、道路和 交通环境都有不同程度的消极影响。经常诱发重大、特大恶性交通事故。研究恶劣气候条 件与交通事故之间发生的内在联系，采取有针对性的预防措施，从而消除恶劣气候条件对 交通安全的消极影响，对预防交通事故的发生有着十分重要的意义。每年因为恶劣天气状 况如大雪、暴雨、大雾、雾霾、沙尘暴等突发的恶劣气候影响，造成天气突变，司机瞬间视线 不清，车速过快，反应不及时，造成的交通事故多达上万起。
[0003] 目前还没有针对上述恶劣天气对于行车中的司机和行人更有效的解决方案。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种恶劣天气智能检测显示系统， 该智能检测显示系统可以实时检测外面气候条件，当室外天气突变时，外部传感器检测到 信号，将信号反馈给主机系统，并通过显示牌做出限速或信号灯提示，使过往车辆行人及时 注意安全或减速慢行。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种恶劣天气智能检测显示系统，包括中央控制处理单元、智能检测单元和显示 单元，中央控制处理单元控制智能检测单元和显示单元。
[0007] 所述的中央控制处理单元包括第一单片机、短信控制模块和无线传输模块。
[0008] 所述的智能检测单元包括第二单片机、信息采集模块、雨雪智能识别模块和雾天 能见度检测模块；所述的第二单片机控制信息采集模块、雨雪智能识别模块和雾天能见度 检测模块。
[0009] 所述的显示单元包括可变自发光显示牌，所述的可变自发光显示牌为发光二极 管；所述的可变自发光显示牌可根据预先设定更换显示内容。
[0010] 所述的无线传输模块处理智能检测单元和显示单元之间的信息传输。
[0011] 所述的短信控制模块将智能检测单元和显示单元的信息通过短信传输给客户端。
[0012] 所述的信息采集模块设于室外，所述的信息采集模块包括雨雪传感器与能见度传 感器。
[0013] 通过上述本发明的技术方案，本发明的恶劣天气智能检测显示系统安装于室外， 可以实时检测外面气候条件，当室外天气突变时，外部传感器检测到信号，将信号反馈给第 二单片机（从机）和第一单片机（主机），并通过可变自发光显示牌做出限速或信号灯提 示，提示过往车辆行人注意安全或减速慢行。这样就不会因为能见度突然降低或道路突然 变得湿滑，车速过快，制动距离变长等原因造成交通事故，本发明可以极大的提高在恶劣气 候条件下行人与车辆的行驶安全，降低事故发生率，可以及时有效的发出警示。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的智能检测显示系统结构示意图；
[0015] 图2为本发明的信息采集模块和加热单元结构示意图；
[0016] 图3为本发明的智能检测单元的一种实施方式结构示意图；
[0017] 图4为本发明的中央控制处理单元电路结构图；
[0018] 图5为智能检测单元与显示单元电路结构图；
[0019] 其中，图5a为显示接口电路结构图；
[0020] 图5b为电源电路结构图；
[0021] 图5c为外部接口电路结构图；
[0022] 图5d为3. 3V电源电路结构图；
[0023] 图5e为反向电源电路结构图；
[0024] 图5f为放大信号电路结构图；
[0025] 图5g为驱动信号牌与加热电路结构图；
[0026] 图5h为设定值调节电路结构图；
[0027] 图5i为12V电源电路结构图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明：
[0029] 如图1、图2和图3所示，一种恶劣天气智能检测显示系统，包括中央控制处理单元 10、智能检测单元20和显示单元30,中央控制处理单元10控制智能检测单元20和显示单 元30,即所述的中央控制处理单元10接收智能检测单元20和显示单元30传来的数据（信 息）并进行处理，中央控制处理单元10向智能检测单元20和显示单元30发送指令（信 息）控制智能检测单元20和显示单元30的工作。
[0030] 如图1所示，所述的中央控制处理单元10包括第一单片机（即主机）11、短信控制 模块12和无线传输模块13。短信控制模块12可实现将有关该智能检测显示系统提示信息 通过短信方式发送给预先设定的客户端。无线传输模块13控制各单元或模块之间的无线 传输。
[0031] 所述的无线传输模块13可控制和处理智能检测单元20和显示单元30之间的信 息传输。
[0032] 所述的短信控制模块12将智能检测单元20和显示单元30的信息通过短信传输 给客户端，告知预先设定的客户有关恶劣天气状况的信息。
[0033] 如图1所示，所述的智能检测单元20包括第二单片机21、信息采集模块22、雨雪 智能识别模块23和雾天能见度检测模块25。所述的第二单片机21控制信息采集模块22、 雨雪智能识别模块23和雾天能见度检测模块24,即所述的第二单片机（从机）21接收信息 采集模块22、雨雪智能识别模块23和雾天能见度检测模块24传来的数据（信息）并进行 处理，第二单片机21向信息采集模块22、雨雪智能识别模块23和雾天能见度检测模块24 发送指令（信息）控制信息采集模块22、雨雪智能识别模块23和雾天能见度检测模块24 的工作。
[0034] 所述的显示单元30包括可变自发光显示牌，所述的可变自发光显示牌为发光二 极管。所述的可变自发光显示牌可根据预先设定更换显示内容。
[0035] 如图2所示，所述的信息采集模块22设于室外，所述的信息采集模块22包括雨雪 传感器221与能见度传感器222。
[0036] 如图2所示，为了实现在冬季工作，本智能检测显示系统还包括加热单元40,所述 的加热单元40设于信息采集模块22上。加热单元40的设置是为了解决雨天雪天的检测及 冬天恶劣条件下传感器防冻的问题。因为考虑到冬天严寒天气，雪大，容易造成设于室外的 信息采集模块22被覆盖、结冰的问题，在雨雪信息采集模块22上（可以设于该模块下面） 加装特殊低电压加热单元40,该智能检测显示系统可以根据雨雪传感器221采集回来的连 续数据对传感器结冰或雨雪覆盖等情况做出判断，并发布指令进而启动加热单元40发热， 融化积雪积冰，保证该智能检测显示系统正常使用。
[0037] 如图3所示，所述的智能检测单元20还包括手动短信控制模块25,客户可以根据 主观要求实施强制变换。即该系统有两组控制模式，一种为自动控制模式，即系统自动检 测，自动反应，自动提示过往行人车辆；第二种是手动短信控制模式，即客户可以根据主观 要求通过手动短信控制模块25实施强制变换。该系统在自动控制模式下完全智能检测，智 能转换，每次检测结果都会通过短信形式发送到客户手机，告知客户显示牌当前显示的内 容。
[0038] 所述的手动短信控制模块25切换到手动模式的时候，通过短信给客户手机发送 转换命令或者客户用手机在远端直接发送命令让显示单元30的显示内容强制变化，客户 在发送强制变换以后，所述的智能检测单元20将客户的短信命令设为第一优先级，所述的 显示单元30优先显示客户命令，屏蔽自动检测显示内容。
[0039] 所述的可变自发光显示牌设于室外。该可变自发光显示牌可在低温条件下正常工 作，模拟显示屏的字体，采用高亮度的发光二极管（LED)，耗电量极低。
[0040] 所述的能见度传感器222每分钟对天气状况自动检测一次，并将采集的信号报告 回第二单片机21及第一单片机11，第一单片机11进而将判断结果传递至外部显示单元 30,外部显示单元30显示相应的结果。采集的信号报告回第二单片机21，第二单片机21将 数据传递给第一单片机11。
[0041] 所述的雨雪传感器221为带有模拟量信号输出的电感雨雪湿度检测传感器。
[0042] 为了保证整个智能检测显示系统的正常工作，本发明的技术方案还包括系统供电 单元，所述的系统供电单元选用太阳能蓄电池。
[0043] 所述的无线传输模块采用高频信号，传输距离最远可达300米。智能检测单元20 与显示单元30之间采用了中距离无线传输模块13,无线控制，无线变化，采用高频信号，抗 干扰强，传输准确，传输最远距离可达300米。
[0044] 所述的信息采集模块22设置在雾气频发路段，用无线信号控制。发送信号到相距 150m处的显示牌上，给车辆预留减速制动时间，采用无线控制可以有效的解决道路施工拉 线成本高的问题。
[0045] 图4和图5公开了本发明的中央控制处理单元10、智能检测单元20和显示单元 30的部分功能电路结构图。
[0046] 本发明的技术方案主要应用在市内道路、城市快速干道、公路、高速公路上，可起 到对来往车辆因为天气突变等恶劣天气原因造成交通拥堵及交通事故的智能警示作用。本 恶劣天气智能检测显示系统为内部单片机控制，可选用太阳能蓄电池供电，并可根据设定 更换警示内容，采用高亮度，低能耗发光二极管，符合当前节约型社会要求，低碳环保，节能 减排。
[0047] 本发明的技术方案还具有如下技术效果：
[0048] (1)本系统可以在室外低寒天气下工作，不需要人为的监控，节省人力，检测信息 时时传回。能见度传感器222每分钟对天气状况自动检测一次，对可能出现的天气，如雨 天，雪天，雾天或者是此较恶劣的天气，包括雾霾天气、沙尘暴等天气都可以进行智能检测， 当测出外面天气异常时，第一时间会把采集的信号报告回系统主机，主机在瞬间识别以后， 马上做出判断，调整外部显示标牌，以便提示过往车辆注意安全行驶。该系统的优异之处在 于，体积小，功耗小，节能环保，不需要市电工作，完全依靠太阳能电池就可以正常工作。本 发明采用工业级模块及单片机电路，完全能够胜任东北的严寒天气。目前市场上有的天气 状况检测设备都动辄几万，进口的动辄几十万，而且都是气象上专用的大型设备，在交通设 备不合适大面积应用。造价高，结构复杂，可以说本发明的恶劣天气智能检测显示系统填补 了警示交通设备的一项空白，对行车，行人安全有着重大意义。
[0049] (2)短信控制，实时信号自动采集，自动发射返回。该系统显示标牌内容可以根据 客户主观意愿手动控制。因为雨雪雾可变标志为系统自动识别控制，所以每次切换到手动 模式的时候都会给客户手机发送转换命令，客户也可以用手机在远端直接发送命令让标牌 强制变化，客户在发送强制变换以后，恶劣环境检测显示系统会将客户的短信命令设为第 一优先级，优先显示客户命令，屏蔽自动检测。
[0050] 智能检测单元工作原理如下：
[0051] 1、雾天能见度检测模块工作原理
[0052] 雾天能见度检测模块主要用于检测天气中的雾天及雾霾天气，主要原理如下：
[0053] 利用红外激光发射和接收过程中被空气中的颗粒或水雾阻挡的程度值来判断是 否出现异常天气（雾天或雾霾天），即发射端为红外激光头，距离600_处为接收端光敏电 阻。正常天气下，接收端接收的红外光线信号为固定值，当出现阻挡时，（有雾或雾霾）接 收端接收的红外光线信号开始衰减，当光线衰减到规定数值时，即能见度检测模块认为雾 天（雾霾天）出现，然后将雾天（雾霾天）信号反馈给主程序，主程序经过单片机处理，将 信号放大，启动LED。
[0054] 2、雨雪智能识别模块工作原理
[0055] 雨雪智能识别模块主要用于检测和识别天气中出现的雨天和雪天，主要检测原理 如下：
[0056] 利用"带有模拟量信号输出的电感雨雪湿度检测传感器（即探头）"，即当雨水或 雪水落到该模块的"雨雪电感湿度检测探头"上时，电阻值升高。在没有雨水或冰雪的天 气时，该检测数值为固定值，当有一定量的雨水或雪水落到检测探头上时，电阻值超过固定 值，模块即认为天气下雪或下雨，雨雪天检测模块将采集的信号反馈给主程序，主程序经过 单片机处理，将信号放大，启动可变自发光显示牌。
[0057] 当冬天室外温度处于零摄氏度以下时，防止因为雪天或冻雨将电感湿度检测探头 冻上，造成一直报警的假象，通过加热单元可解决上述问题。即该加热单元每小时启动一 次，每次启动保证将被雪水冻住的电感湿度检测探头化开，防止误报警。
[0058] 综上所述，恶劣天气智能检测显示系统在经过雨雪传感器与能见度传感器的采集 与反馈信息，经过单片机内部逻辑运算，智能分析，信号放大传导到继电器，实现了 LED警 示显示单元的智能切换，实现了无人操作，无人实时检测，该系统具有简单准确，误报率低 等特点。
[0059] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
【权利要求】
1. 一种恶劣天气智能检测显示系统，包括中央控制处理单元、智能检测单元和显示单 元，中央控制处理单元控制智能检测单元和显示单元，其特征在于， 所述的中央控制处理单元包括第一单片机、短信控制模块和无线传输模块； 所述的智能检测单元包括第二单片机、信息采集模块、雨雪智能识别模块和雾天能见 度检测模块；所述的第二单片机控制信息采集模块、雨雪智能识别模块和雾天能见度检测 模块； 所述的显示单元包括可变自发光显示牌，所述的可变自发光显示牌为发光二极管；所 述的可变自发光显示牌可根据预先设定更换显示内容； 所述的无线传输模块处理智能检测单元和显示单元之间的信息传输； 所述的短信控制模块将智能检测单元和显示单元的信息通过短信传输给客户端； 所述的信息采集模块设于室外，所述的信息采集模块包括雨雪传感器与能见度传感 器。
2. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，还包括加热单元， 所述的加热单元设于信息采集模块上。
3. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的智能检测 单元还包括手动短信控制模块，客户可以根据主观要求实施强制变换。
4. 根据权利要求3所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的手动短信 控制模块切换到手动模式的时候，通过短信给客户手机发送转换命令或者客户用手机在远 端直接发送命令让显示单元的显示内容强制变化，客户在发送强制变换以后，所述的智能 检测单元将客户的短信命令设为第一优先级，所述的显示单元优先显示客户命令，屏蔽自 动检测显示内容。
5. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的可变自发 光显不牌设于室外。
6. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的能见度传 感器每分钟对天气状况自动检测一次，并将采集的信号报告回第二单片机及第一单片机， 第一单片机进而将判断结果传递至外部显示单元，外部显示单元显示相应的结果。
7. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的雨雪传感 器为带有模拟量信号输出的电感雨雪湿度检测传感器。
8. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，还包括系统供电 单元，所述的系统供电单元选用太阳能蓄电池。
9. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的无线传输 模块采用高频信号，传输距离最远可达300米。
10. 根据权利要求1所述的恶劣天气智能检测显示系统，其特征在于，所述的信息采集 模块设置在雾气频发路段，用无线信号控制。
【文档编号】G08G1/0967GK104091459SQ201410334444
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】祁东 申请人:沈阳翼飞达交通设施有限公司