一种可移动式高速公路交通气象实时监测装置的制作方法

本发明涉及一种可移动式高速公路交通气象实时监测装置，属于交通气象监测技术领域。

背景技术：

近年来，我国高速公路建设的发展非常迅速，自1988年建成我国第一条高速公路以来，目前我国高速公路总里程已接近2万公里，仅次于美国，跃居世界第二位。高速公路的发展对国民经济产生了越来越重要的影响。纵观我国有关高速公路气象环境监测的情况，存在以下几个特点：一是我国关于高速公路雾天通行的管理发展迅速，指标先进，但因种种原因，保障措施跟不上，故管理被动、滞后。二是我国几乎每条高速公路建设时，虽然安装了一些气象站、能见度监测仪，这些设施大部分为进口设备，价格昂贵，起点指标技术先进，但数量偏少、使用不当，缺少像气象部门那样的专业化的维护保障同时都是固定安装不能进行移动作业。三是应用水平偏低，造成设备发挥不了应有的效益，在实际工作中仍然采用传统的人工雾情报告、人工疏导等管理技术和措施。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可移动式高速公路交通气象实时监测装置，以用于高速公路的交通气象实时监测。

本发明的技术方案是：一种可移动式高速公路交通气象实时监测装置，包括万向轮1、太阳能电池板2、百叶箱外壳3、保护壳4、固定轴承底座5、固定轴承ⅰ6、能见度传感器7、扇叶8、固定柱头9、风向标固定螺母10、风向标11、控制模块12、蓄电池13、电量检测模块14、固定轴承ⅱ15、风速传感器16、气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18、进气管道ⅱ19、进气管道ⅰ20、防腐蚀隔板21、温度传感器22、湿度传感器23、气体浓度传感器ⅰ24、进气口25、进气口过滤网26、气体浓度传感器ⅱ27和显示电路28；

所述万向轮1安装在装置底部，百叶箱外壳3位于万向轮1上方，蓄电池13和电量检测模块14分别位于百叶箱外壳3的下方，保护壳4位于百叶箱外壳3上方，蓄电池13和电量检测模块14通过导线连接，控制模块12位于保护壳4内部，太阳能电池板2固定在保护壳4上，太阳能电池板2通过导线与蓄电池13相连，固定轴承底座5位于保护壳4上方，固定轴承底座5通过固定轴承ⅰ6与安装在固定轴承ⅱ15上的固定柱头9连接，能见度传感器7安装在固定轴承ⅰ6上，扇叶8安装在固定轴承ⅱ15一端，固定轴承ⅱ15另一端通过风向标固定螺母10安装风向标11，风速传感器16也位于固定轴承ⅱ15上；

所述进气口25与位于百叶箱外壳3外侧的进气口过滤网26相连，位于百叶箱外壳3内部的气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18分别与进气口过滤网26相连，进气管道ⅱ19接气动阀门ⅱ18，进气管道ⅰ20接气动阀门ⅰ17，位于百叶箱外壳3内部中间的防腐蚀隔板21用于将进气管道ⅱ19、进气管道ⅰ20中进入的气体进行隔离，温度传感器22和湿度传感器23分别位于防腐蚀隔板21两侧，气体浓度传感器ⅰ24和气体浓度传感器ⅱ27分别位于防腐蚀隔板21两侧；

通过太阳能电池板2给蓄电池13充电，蓄电池13用于供电，通过电量检测模块14检测蓄电池13电量，能见度传感器7、电量检测模块14、风速传感器16、温度传感器22、湿度传感器23、气体浓度传感器ⅰ24和气体浓度传感器ⅱ27测得的数据传输给控制模块12，控制模块12与显示电路28连接且通过显示电路28显示数据，控制模块12与气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18连接，用于控制气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18的开启或关闭。

所述电量检测模块14包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、放大器op1、放大器op2；其中蓄电池13连接电阻r1一端，电阻r1另一端接电阻r2一端，电阻r2另一端接电阻r4一端、放大器op2的同相输入端，电阻r4另一端、电阻r3一端接地，电阻r3另一端接电阻r1另一端、放大器op1的同相输入端，放大器op1的反相输入端接电阻r7、电阻r8一端，电阻r7另一端接5v电压，电阻r8另一端接地，放大器op2的反相输入端接电阻r5、电阻r6一端，电阻r5另一端接5v电压，电阻r6另一端接地，放大器op1输出端接电阻r9一端，电阻r9另一端接5v电压，放大器op2输出端接电阻r10一端，电阻r10另一端接5v电压，电阻r10和电阻r9并联接电阻r11一端，电阻r11另一端接控制模块12。

所述显示电路28包括电阻r12、电阻r13、电容c1、芯片max7219、8位共阴极led数码管；其中芯片max7219的管脚12接电阻r12一端，电阻r12另一端接控制模块12，芯片max7219的管脚13和管脚1接控制模块12，芯片max7219的管脚18与电阻r13一端相连并接入5v电压，电阻r13另一端与电容c1一端相连，电容c1另一端与芯片max7219的管脚4相连并接地，芯片max7219与8位共阴极led数码管相连。

本发明的有益效果是：结构简单、成本低廉，可以根据风速传感器、风向标、能见度传感器以及百叶箱外壳内的温湿度传感器、气体浓度传感器等对高速公路环境气象进行实时检测，同时还可以移动作业，能够及时获得高速公路气象信息，方便交通部门进行道路防护和保护，减少了交通事故的发生。

附图说明

图1为本发明的装置图；

图2为本发明百叶箱外壳内部结构图；

图3为本发明的控制模块连接结构框图；

图4为本发明电量检测电路图；

图5为本发明的显示电路图；

图中各标号：1-万向轮，2-太阳能电池板，3-百叶箱外壳，4-保护壳，5-固定轴承底座，6-固定轴承ⅰ，7-能见度传感器，8-扇叶，9-固定柱头，10-风向标固定螺母，11-风向标，12-控制模块，13-蓄电池，14-电量检测模块，15-固定轴承ⅱ，16-风速传感器，17-气动阀门ⅰ，18-气动阀门ⅱ，19-进气管道ⅱ，20-进气管道ⅰ，21-防腐蚀隔板21，22-温度传感器，23-湿度传感器，24-气体浓度传感器ⅰ，25-进气口，26-进气口过滤网，27-气体浓度传感器ⅱ，28-显示电路。

具体实施方式

实施例1：如图1-5所示，一种可移动式高速公路交通气象实时监测装置，包括万向轮1、太阳能电池板2、百叶箱外壳3、保护壳4、固定轴承底座5、固定轴承ⅰ6、能见度传感器7、扇叶8、固定柱头9、风向标固定螺母10、风向标11、控制模块12、蓄电池13、电量检测模块14、固定轴承ⅱ15、风速传感器16、气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18、进气管道ⅱ19、进气管道ⅰ20、防腐蚀隔板21、温度传感器22、湿度传感器23、气体浓度传感器ⅰ24、进气口25、进气口过滤网26、气体浓度传感器ⅱ27和显示电路28；

所述万向轮1安装在装置底部，百叶箱外壳3位于万向轮1上方，蓄电池13和电量检测模块14分别位于百叶箱外壳3的下方，保护壳4位于百叶箱外壳3上方，蓄电池13和电量检测模块14通过导线连接，控制模块12位于保护壳4内部，太阳能电池板2固定在保护壳4上，太阳能电池板2通过导线与蓄电池13相连，固定轴承底座5位于保护壳4上方，固定轴承底座5通过固定轴承ⅰ6与安装在固定轴承ⅱ15上的固定柱头9连接，能见度传感器7安装在固定轴承ⅰ6上，扇叶8安装在固定轴承ⅱ15一端（扇叶8用于测量是否有风，也可用于后续的风能发电等），固定轴承ⅱ15另一端通过风向标固定螺母10安装风向标11（风向标11用于测量风向），风速传感器16也位于固定轴承ⅱ15上；

所述进气口25与位于百叶箱外壳3外侧的进气口过滤网26相连，位于百叶箱外壳3内部的气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18分别与进气口过滤网26相连，进气管道ⅱ19接气动阀门ⅱ18，进气管道ⅰ20接气动阀门ⅰ17，位于百叶箱外壳3内部中间的防腐蚀隔板21用于将进气管道ⅱ19、进气管道ⅰ20中进入的气体进行隔离，温度传感器22和湿度传感器23分别位于防腐蚀隔板21两侧，气体浓度传感器ⅰ24和气体浓度传感器ⅱ27分别位于防腐蚀隔板21两侧；

通过太阳能电池板2给蓄电池13充电，蓄电池13用于供电，通过电量检测模块14检测蓄电池13电量，能见度传感器7、电量检测模块14、风速传感器16、温度传感器22、湿度传感器23、气体浓度传感器ⅰ24和气体浓度传感器ⅱ27测得的数据传输给控制模块12，控制模块12与显示电路28连接且通过显示电路28显示数据，控制模块12与气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18连接，用于控制气动阀门ⅰ17、气动阀门ⅱ18的开启或关闭。

所述电量检测模块14可以为：包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、放大器op1、放大器op2；其中蓄电池13连接电阻r1一端，电阻r1另一端接电阻r2一端，电阻r2另一端接电阻r4一端、放大器op2的同相输入端，电阻r4另一端、电阻r3一端接地，电阻r3另一端接电阻r1另一端、放大器op1的同相输入端，放大器op1的反相输入端接电阻r7、电阻r8一端，电阻r7另一端接5v电压，电阻r8另一端接地，放大器op2的反相输入端接电阻r5、电阻r6一端，电阻r5另一端接5v电压，电阻r6另一端接地，放大器op1输出端接电阻r9一端，电阻r9另一端接5v电压，放大器op2输出端接电阻r10一端，电阻r10另一端接5v电压，电阻r10和电阻r9并联接电阻r11一端，电阻r11另一端接控制模块12的单片机at89c51芯片的管脚p2.1。

所述显示电路28可以为：包括电阻r12、电阻r13、电容c1、芯片max7219、8位共阴极led数码管；其中芯片max7219的管脚12接电阻r12一端，电阻r12另一端接控制模块12的单片机at89c51芯片的p1.0脚，芯片max7219的管脚13和管脚1接控制模块12的单片机at89c51芯片的p1.2脚和p1.3脚，芯片max7219的管脚18与电阻r13一端相连并接入5v电压，电阻r13另一端与电容c1一端相连，电容c1另一端与芯片max7219的管脚4相连并接地，芯片max7219管脚2、管脚11、管脚6、管脚7、管脚3、管脚10、管脚5、管脚9、管脚14、管脚16、管脚20、管脚23、管脚21、管脚15、管脚17、管脚22分别与8位共阴极led数码管的相应段相连。

本发明的工作原理是：

本设备主要应用于高速公路收费站进站口和出站口。本装置采用蓄电池13和太阳能电池板2进行供电，当电量检测模块14检测到蓄电池13有电时，本装置开始进行测量气象环境。风速传感器16和能见度传感器7开始进行测量实时风速和实时的能见度。同时单片机发送信号将气动阀门打开，气体通过气动阀门进入百叶箱后温度传感器22和湿度传感器23开始进行测量气体的温湿度，同时将测得结果发送给单片机，单片机接收到结果后进行数据显示和数据保存。

具体工作原理为：太阳能电池板2与蓄电池13通过接线连接为蓄电池13进行供电。蓄电池13与电量检测模块14通过接线连接，其中蓄电池13连接输入信号p，然后信号通过电阻r1将信号分为两路，一路通过电阻r2从放大器op2进行信号放大，另一路通过放大器op1进行信号放大，经两次放大后通过电阻r11从输出信号端输出，接入单片机at89c51芯片的p2.1管脚，单片机at89c51芯片在接收信号后会进行自动识别，（比如：如果低于预设值电量（预设值电量为蓄电池的10%），装置不启动，如果超出预设值本装置开始进行气象测量）。风速传感器16开始实时测量当前风速，并将测得数据通过单片机at89c51芯片进行显示和保存。同时能见度传感器7也开始进行测量工作，并将测得数据通过控制模块12的单片机at89c51芯片进行显示和保存。其中显示电路28工作原理为，当传感器将测得的数据发送给单片机at89c51芯片时，单片机at89c51芯片通过管脚p1.0、管脚p1.2、管脚p1.3将信号发送给芯片max7219，芯片max7219接收信号后会通过自身管脚将信号发送到led显示屏进行显示。

同时，单片机at89c51芯片在接收到风速传感器16和能见度传感器7发送过来的数据和信号后，单片机at89c51芯片会控制气动阀门ⅰ17和气动阀门ⅱ18打开，外界气体从进气口25通过过滤网26后，分别从进气管道ⅱ19和进气管道ⅰ20进入百叶箱外壳3，气体进入百叶箱外壳3后，位于百叶箱外壳3内的气体浓度传感器ⅰ24和气体浓度传感器ⅱ27开始工作，当测得气体浓度达到预设浓度时预设气体浓度为15%，单片机at89c51芯片再次控制气动阀门ⅰ17和气动阀门ⅱ18关闭，位于百叶箱外壳3内的温度传感器22和湿度传感器23分别开始实时测量当前气体的温度和湿度，并将测得数据通过控制模块12的单片机at89c51芯片进行显示和保存。

本发明所述构成元件均为市售元件。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。