专利名称：公路气候监测与报警系统的制作方法
技术领域：
本发明属于气象监测与报警装置类，尤其涉及高速公路、封闭式汽车专用道路的气候监测与报警系统。
背景技术：
目前，自然界的雾、雨、雪和沙尘暴等是威胁现代交通安全，导致重大财产损失和人员伤亡的气候因素。中国专利第ZL 99228225.X号公开了一种雾天行车诱导机，该实用新型在道路两侧设置排列分布的诱导灯组，采用湿度传感器来检测是否有大雾的出现，进而控制诱导灯组的开、闭，以引导车辆慢速通过。但是，该系统难以检测大雪和团雾(局部大雾)的出现，同时并未给高速行驶的车辆提供足够的报警时间和距离，因而难以在高速公路、封闭式汽车专用道路中装置使用。
中国专利申请第01107966.5号公开了一种机动车遥控变光及雾天报警装置，中国专利申请第00261434号公开的一种雾天行车指示灯，中国专利申请第00244535号公开了一种汽车雾天行使安全警示装置，中国专利申请第99228038号公开了一种雾天传感控制装置，中国专利申请第99114163号公开了一种雾天传感控制装置，中国专利中请第99227242号公开了一种汽车雾天行驶安全提醒器，中国专利申请第94206180号公开了一种超声波雨雾行车自动测距报警仪等，其技术都由于其作用距离太近等原因，无法给高速行驶的车辆提供足够的报警时间和距离，因而同样也不适合在高速公路上装置使用。
中国专利申请第99227242号还公开了一种超声波雨雾行车自动测距报警仪，但其结构复杂，需要在每个车辆上进行改装，同时驾驶员在高速公路上驾驶行车时难以兼顾。
发明内容
本发明的目的是提供一种公路气候监测与报警系统，解决上述难题，以满足雾、雨、雪和沙尘暴等恶劣天气给公路通行带来的影响视线，驾驶预警时间，安全行车等多方面的需要。
本发明的目的是这样实现的一种公路气候监测与报警系统，它包括；1，数个传感装置，用于监测是否有影响视线的气候，并将采集的气候信号发送到中央监控器；2，中央监控器，用于将传感装置采集的影响视线的气候信号进行处理，并向声光报警装置发出报警指令；3，数个声光报警装置，用于执行中央监控器发出的报警指令，在有影响视线的气候出现的区域发出报警信号，警告车辆慢行；所述的中央监控器由电源通讯导线与数个传感装置，及数个声光报警装置连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，因而具有以下的优点
1，公路气候监测与报警系统采用新颖的激光传感技术，可靠性高。
2，传感装置中的半导体激光二极管和光敏二极管之间相距数百至数千米，在出现大雾或雨、雪等影响视线、可能导致行车事故的气候出现时，声光报警装置发出报警信号，驾驶员有充足的时间和行车距离，采取应急驾驶措施，保证驾驶行车安全。
3，整个系统构造简单，易制，自动控制；装置数量少，控制范围大，经济适用，社会和经济效益巨大。
图1是本发明的一种公路气候监测与报警系统的构成示意图；图2是图1中的一种传感装置的原理示意框图。
图中1，传感装置 2，声光报警装置3，电源通讯导线 4，中央监控器5，驱动电路 6，半导体激光二极管7，扩束镜 8，聚焦镜9，光敏二极管10，放大与处理电路 11，比较与控制电路具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述在图1中，公路气候监测与报警系统由数个传感装置1、中央监控器4、数个声光报警装置2构成。中央监控器4由电源通讯导线3与数个传感装置1，及数个声光报警装置2连接。数个传感装置1与数个声光报警装置2设置在相距S为数百至数千米的高速公路，或封闭式汽车专用道路的一侧或两侧。传感装置1设在高速公路，或封闭式汽车专用道路沿线监测是否有影响视线的气候，并将采集的气候信号，通过电源通讯导线3发送到中央监控器4。其中，中央监控器4，将传感装置1采集的影响视线的气候信号进行处理，并向声光报警装置2发出报警指令。中央监控器4其可采用PC计算机或工控计算机。
声光报警装置2，执行中央监控器4发出的报警指令，在有影响视线的气候出现的区域发出报警信号，警告车辆慢行。声光报警装置2其可采用通用型的声光报警器。
电源通讯导线3，用于公路气候监测与报警系统中的电源、通讯信号的传输。其可分别采用供电电力线和通讯信号线；也可采用MODEM方式，在供电电力线中利用电力线载波传输通讯信号，一般以后者为好。
在图2中，传感装置1由驱动电路5、半导体激光二极管6、扩束镜7、聚焦镜8、光敏二极管9、放大与处理电路10、比较与控制电路11构成。驱动电路5由导体与半导体激光二极管6连接，半导体激光二极管6发出的激光光束经扩束镜7、聚焦镜8传送到光敏二极管9，光敏二极管9由导体与放大与处理电路10、比较与控制电路11和电源通讯导线3连接。其中，驱动电路5，用于产生、发出一定的频率信号驱动半导体激光二极管6；其可采用集成电路MAX3263。
半导体激光二极管6，用于发出检测影响视线的气候信号的激光光束。为进一步提高抗干扰能力和检测灵敏度，半导体激光二极管6采用红外波段的器件，其可为通用型的半导体激光二极管。
扩束镜7。用于将半导体激光二极管6发出检测的激光进行光束，经过数百至数千米的距离照射到聚焦镜8；可采用5倍的扩束镜。
聚焦镜8，用于将扩束镜7光束后接收到的激光光束聚焦到光敏二极管9。为进一步提高抗干扰能力和检测灵敏度，可对聚焦镜8进行镀滤光、增透膜处理，也可以在聚焦镜8前加设滤光保护镜。
光敏二极管9，用于将聚焦镜8输入的聚焦激光检测信号的光束转为电信号，输送到放大与处理电路10；其可采用2CU或2DU型光敏二极管。
放大与处理电路10，用于将光敏二极管9输入的电信号进行放大和处理后，输送到比较与控制电路11。为了提高抗干扰能力，放大与处理电路10可采用锁相放大电路对光敏二极管9接收到的信号进行放大处理，可以有效地防止车灯、闪电等产生的干扰；其可采用OPT301型。
控制电路11，用于将放大与处理电路10输入的电信号，进行分类、判断及存储，如果出现影响行车安全的气候，则经电源通讯导线3向中央监控器4发出报警信息。
本发明在实际使用和控制中，公路气候监测与报警系统利用激光对雾、雨、雪和沙尘暴等气候进行监测。传感装置1将采集到是否有影响视线的气候出现的信号，通过电源通讯导线3发送到中央监控器4，中央监控器4反过来通过电源通讯导线3控制有影响视线的气候出现的区域中的声光报警装置2，及向两个方向紧邻的声光报警装置2发出报警信号，警告车辆慢行。
传感装置1是利用激光来检测是否有影响视线的气候出现的。驱动电路5以一定的频率信号驱动半导体激光二极管6，半导体激光二极管6发出的激光光束经过扩束镜7扩束，扩束后的光束经过数百至数千米的距离后照射到聚焦镜8，聚焦镜8将接收到的激光光束聚焦到光敏二极管9，光敏二极管9把检测到的信号经过放大与处理电路10放大和处理后，经比较与控制电路11判断后，如果出现影响行车安全的气候，则由电源通讯导线3向中央监控器4发出报警信息。中央监控器4在接到报警信号后，通过电源通讯导线3向出现影响行车安全气候区域中的声光报警装置2，及其邻近的声光报警装置2发出报警的控制信号，使这些声光报警装置2发出声、光报警信号。
如果在半导体激光二极管6和光敏二极管9之间数百至数千米的光路上出现大雾或雨、雪等影响视线、可能导致行车事故的气候出现时，光敏二极管9接收到的信号幅值必定会受到衰减、甚至不能接收到半导体激光二极管6发出的激光光束，比较与控制电路11可以据此判断是否有影响视线的气候出现。
传感装置1中的光敏二极管9实际上是接收前一个传感装置1中的半导体激光二极管6发出的激光光束。传感装置1在公路两侧根据实际路况依次排列，可以将整条公路监护起来。
各传感装置1和声光报警装置2与中央监控器4之间的通讯通过电源通讯导线3传输。电源通讯导线3采用电力线整个系统供电，通讯则利用电力线MODEM方式在电力线上实现，这样可以降低架设、安装工作量和成本。需要时，也可以将供电电力线与通讯线分开，此时系统内部的通讯仍然采用串行总线方式。
权利要求
1.一种公路气候监测与报警系统，它包括1)数个传感装置，用于监测是否有影响视线的气候，并将采集的气候信号发送到中央监控器；2)中央监控器，用于将传感装置采集的影响视线的气候信号进行处理，并向声光报警装置发出报警指令；3)数个声光报警装置，用于执行中央监控器发出的报警指令，在有影响视线的气候出现的区域发出报警信号，警告车辆慢行；所述的中央监控器由电源通讯导线与数个传感装置，及数个声光报警装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种公路气候监测与报警系统，其特征在于，传感装置由驱动电路、半导体激光二极管、扩束镜、聚焦镜、光敏二极管、放大与处理电路、比较与控制电路组成，驱动电路由导体与半导体激光二极管连接，半导体激光二极管发出的激光光束经扩束镜、聚焦镜传送到光敏二极管，光敏二极管由导体与放大与处理电路、比较与控制电路顺序连接。
3.根据权利要求2所述的一种公路气候监测与报警系统，其特征在于，半导体激光二极管为红外波段的半导体激光二极管。
4.根据权利要求2所述的一种公路气候监测与报警系统，其特征在于，聚焦镜前设置有镀制滤光、增透膜的保护镜。
5.根据权利要求1所述的一种公路气候监测与报警系统，其特征在于，电源通讯导线为供电电力线，通讯设置为MODEM方式，利用电力线载波传输。
全文摘要
公路气候监测与报警系统，它包括数个传感装置、中央监控器、数个声光报警装置，所述的中央监控器由电源通讯导线与数个传感装置，及数个声光报警装置连接。具有1，公路气候监测与报警系统采用新颖的激光传感技术，可靠性高。2，传感装置中的半导体激光二极管和光敏二极管之间相距数百至数千米，在出现大雾或雨、雪等影响视线、可能导致行车事故的气候出现时，声光报警装置发出报警信号，驾驶员有充足的时间和行车距离，采取应急驾驶措施，保证驾驶行车安全。3，整个系统构造简单，易制，自动控制；装置数量少，控制范围大，经济适用，社会和经济效益巨大。
文档编号G01W1/00GK1412576SQ0212411
公开日2003年4月23日 申请日期2002年7月12日 优先权日2002年7月12日
发明者林凌, 李刚 申请人:天津大学