一种高速公路团雾检测系统及方法与流程

文档序号:11107256阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高速公路团雾检测系统,其特征在于:包括团雾传感器、单片机信号处理系统、上位机通信系统;

所述团雾传感器包括玻璃管(11)、前导气管(12)、后导气管(13)、输气泵(14)、激光头(15)、光电二极管(16);

玻璃管(11)的前端和后端均设有端壁;玻璃管(11)的前部侧面开设有内外贯通的前导气孔;玻璃管(11)的后部侧面开设有内外贯通的后导气孔;前导气管(12)贯穿固定于前导气孔内;后导气管(13)贯穿固定于后导气孔内;输气泵(14)的出气口与前导气管(12)的外端管口连通;激光头(15)的出射端与玻璃管(11)的前端端壁相互正对;光电二极管(16)的入射端与玻璃管(11)的后端端壁相互正对;

所述单片机信号处理系统包括限流电阻(21)、负载电阻(22)、电容(23)、单片机(24)、锁存器(25)、数码管(26)、RS232收发器(27)、下级RS232/RS485转换器(28)、电位器(29);

限流电阻(21)的一端与光电二极管(16)的阴极连接,另一端与电源端连接;负载电阻(22)的一端与光电二极管(16)的阳极连接,另一端接地;电容(23)的一端与光电二极管(16)的阴极连接,另一端接地;单片机(24)的信号输入端与光电二极管(16)的阳极连接;锁存器(25)的信号输入端与单片机(24)的信号输出端连接;数码管(26)的信号输入端与锁存器(25)的信号输出端连接;RS232收发器(27)与单片机(24)双向连接;下级RS232/RS485转换器(28)与RS232收发器(27)双向连接;电位器(29)的电源输入端与单片机(24)的电源输出端连接;电位器(29)的电源输出端与激光头(15)的电源输入端连接;

所述上位机通信系统包括总线(31)、上级RS232/RS485转换器(32)、上位机(33);上级RS232/RS485转换器(32)通过总线(31)与下级RS232/RS485转换器(28)双向连接;上位机(33)与上级RS232/RS485转换器(32)双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路团雾检测系统,其特征在于:所述玻璃管(11)采用长度为20cm、内径为10mm的石英玻璃管;所述前导气孔的孔径、后导气孔的孔径均为3mm;所述激光头(15)采用长度为20mm、直径为9mm、激光波长为650nm、出光功率为5mW、工作电压为DC2.5-5V的可调焦距的激光头;所述光电二极管(16)采用FDS100型硅光电二极管,其检测波长范围为350-1100nm、感光区域为3.6mm*3.6mm;所述限流电阻(21)的阻值为1KΩ;所述负载电阻(22)的阻值为2.2KΩ;所述电容(23)的容量为0.1μF;所述单片机(24)采用STC12C5A60S2型单片机;所述锁存器(25)采用7HC573型锁存器;所述数码管(26)采用4393AH型数码管;所述RS232收发器(27)采用MAX232型RS232收发器;所述下级RS232/RS485转换器(28)、上级RS232/RS485转换器(32)均采用UT-2216型RS232/RS485转换器;所述上位机(33)采用PC机。

3.一种高速公路团雾检测方法,该方法是基于如权利要求1所述的一种高速公路团雾检测系统实现的,其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的:

a.在高速公路沿线每隔1200m安装一个团雾传感器和一个单片机信号处理系统;在高速公路监控中心安装一个上位机通信系统;各个团雾传感器与各个单片机信号处理系统一一对应连接;各个单片机信号处理系统均与上位机通信系统连接;

b.启动各个输气泵(14);各个输气泵(14)持续抽吸高速公路沿线各处的团雾,并通过各个前导气管(12)将团雾持续送入各个玻璃管(11)内;各个玻璃管(11)内的团雾自前向后持续流动,并通过各个后导气管(13)持续排出;此时,启动各个激光头(15);各个激光头(15)发出的激光穿透各个玻璃管(11)内的团雾后入射到各个光电二极管(16),使得各个光电二极管(16)产生反向电流,由此使得各个光电二极管(16)的阳极产生电压;在此过程中,各个单片机(24)通过各个电位器(29)向各个激光头(15)持续供电,通过各个电位器(29)可以调节各个激光头(15)的工作电压,由此调节各个激光头(15)发出的激光光强;

c.各个单片机(24)实时检测各个光电二极管(16)的阳极电压,并根据各个光电二极管(16)的阳极电压计算出各个光电二极管(16)的反向电流;然后,各个单片机(24)根据各个光电二极管(16)的反向电流计算出入射到各个光电二极管(16)的激光光强,并根据入射到各个光电二极管(16)的激光光强和各个激光头(15)发出的激光光强计算出各个激光头(15)发出的激光透射率;然后,各个单片机(24)根据各个激光头(15)发出的激光透射率计算出各个玻璃管(11)内的团雾分子数密度,并根据各个玻璃管(11)内的团雾分子数密度计算出各个玻璃管(11)内的团雾浓度,由此检测出高速公路沿线各处的团雾浓度;

d.各个单片机(24)通过各个锁存器(25)将高速公路沿线各处的团雾浓度发送至各个数码管(26)进行就地显示,以提醒过路司机注意;同时,各个单片机(24)依次通过各个RS232收发器(27)、各个下级RS232/RS485转换器(28)、总线(31)、上级RS232/RS485转换器(32)将高速公路沿线各处的团雾浓度发送至上位机(33)进行显示,以供监控人员观察。

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