一种公路综合气象检测装置的制作方法

本申请涉及交通气象检测领域，尤其涉及一种公路综合气象检测装置。

背景技术：

雨、雪、雾是高速公路安全驾驶的三大隐患，如何快速监测一条高速公路沿线的气象状况，就是目前高速公路管理部门面临的现实问题。

目前在高速公路上常用的检测设备有摄像头、微气象站、能见度测试仪、路面状况检测仪。高速公路加装摄像头的最初目的是监控交通状况，识别违法车辆，近几年在摄像头的后端加装图像识别软件，这样就可以检测到雨雪雾等气象状况，但是由于环境复杂，很难实现雨雪雾定量分析。高速公路微气象站能够精确检测风的大小和降雨强度，能见度检测设备主要是对雾和雾霾的测试，但是上述设备造价昂贵，不适合密集装配。路面状况检测设备可以检测路面积水、积雪、结冰等状况，该设备造价也非常昂贵，也不适合密集装配。

因此，设计一种廉价的分布式检测装置，可以灵活装配，能够实现对雨、雪、雾、霾定量检测十分必要。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种公路综合气象检测装置，以解决现有的气象检测设备造价昂贵，不适合密集装配以及很难实现雨雪雾定量分析的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种公路综合气象检测装置，包括：设置在公路上的多个气象测试单元、远程计算机以及云端服务器，其中：

设置在公路上的多个气象测试单元，用于接收上一级气象测试单元发出的测试指令、测试信号，得出测试数据，同时将所述测试指令、测试信号和测试数据发送给下一级气象测试单元；其中气象测试单元前后依次通信，多个气象测试单元只有首末端的气象测试单元配有无线调制器，首端气象测试单元接收远程计算机发出的测试指令，末端气象测试单元将所述测试指令、测试信号和测试数据发送给云端服务器；

远程计算机，用于发出测试指令给多个气象测试单元首末两端的气象测试单元；

云端服务器，用于接收多个气象测试单元组成的整个测试链路的测试数据，并得出最终气象结果。

进一步地，所述气象测试单元包括安装在公路上的支架，所述支架上安装信号接收模块、信号处理模块、信号发射模块、电源模块，所述信号处理模块与信号接收模块、信号发射模块、电源模块电性连接。

进一步地，所述信号发射模块发射30ghz～60ghz的微波信号以及4种光信号作为测试信号。

进一步地，所述多个气象测试单元之间以微波或者远红外光波为载波进行通信。

进一步地，所述气象测试单元还内置一个发射光强检测传感器，所述发射光强检测传感器与信号处理模块电性连接。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

1、快速、全面、精确了解公路沿线的综合气象状况，这里的气象状况包括雨雪雾霾，针对降雨可以了解沿线不同地点的能见度指标，降雨强度指标；针对降雪，可以了解沿线不同地点的能见度指标，降雪强度指标；针对雨夹雪，可以了解沿线不同地点的能见度指标，降水强度指标；针对大雾，可以了解沿线不同地点的能见度指标，大气含水量指标，随测试点配置密集程度的增加，对团雾也有较好的识别能力；针对雾霾天气，可以了解沿线不同地点的能见度指标，大气含水量指标；针对霾天气，可以了解沿线不同地点的能见度指标。

2、整个系统能够把数据或命令从链路的一端传到另外一端，仅需在端点单元配置无线调制解调器来接连物联网，实现测试数据的上传和测试维护等命令的下发，成本较低。气象测试单元的密集程度可以方便调整，希望精确监控时，可以让单元之间距离小一些，也就是说多配置一些测试单元，若是资金不足，则可以把单元之间距离调大一些，也可以先少配置一些，以后再增加配置。

3、实现了对降雨、降雪、雾或霾等气象天气的定量测试，解决了现有技术难以实现定量识别的不足。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中分布式综合气象测量装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例中分布式综合气象测量装置具体测试步骤示意图。

图3为本实用新型实施例中光信号发射和接收结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

首先声明，本实用新型的气象测试单元的信号接收模块、信号处理模块、信号发射模块、电源模块均为现有技术的成型电路模块的组装。信号接收模块、信号发射模块可以是电信运营商的gsm模块、cdma模块、wcdma模块、4g模块，lte模块、lora模块，也可以是wlan模块、zigbee模块，不限于某个具体型号。信号处理模块为微处理器mcu，电源模块为锂电池或者太阳能电池供电。发射光强检测传感器也为现有技术的成型电路板模块，不限于某个具体型号。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

实施例1

一种公路综合气象检测装置，包括：设置在公路上的多个气象测试单元、远程计算机以及云端服务器，其中：

设置在公路上的多个气象测试单元，用于接收上一级气象测试单元发出的测试指令、测试信号，得出测试数据，同时将所述测试指令、测试信号和测试数据发送给下一级气象测试单元；其中气象测试单元前后依次通信，多个气象测试单元只有首末端的气象测试单元配有无线调制器，首端气象测试单元接收远程计算机发出的测试指令，末端气象测试单元将所述测试指令、测试信号和测试数据发送给云端服务器；

远程计算机，用于发出测试指令给多个气象测试单元首末两端的气象测试单元；

云端服务器，用于接收多个气象测试单元组成的整个测试链路的测试数据，并得出最终气象结果。

其中，气象测试单元包括安装在公路上的支架，支架上安装信号接收模块、信号处理模块、信号发射模块、电源模块，信号处理模块与信号接收模块、信号发射模块、电源模块电性连接。其中，信号接收模块用于接收上一级气象测试单元发出的测试指令、测试信号，得出测试数据，信号处理模块根据上一级气象测试单元发出的测试信号、测试数据得出基于本气象测试单元的新测试数据，信号发射模块将测试指令、测试信号和新测试数据发送给下一级气象测试单元。

如图1所示，从整体看，本实用新型就是一组具有同样功能的单元构成，这些单元按照一定的间隔装配到高速公路沿线，相邻单元之间一方发射信号，另一方接收信号，通过对信号的分析可以得出这一段路程中的降雨强度、降雪强度、雾气或霾造成的能见度等气象指标，测到的数据和结果还可以传到下一个单元。

如图1，这里画的是一条公路，公路上每隔一段距离就配一个测试单元，这里共画了4个测试单元，两端的测试单元配有无线调制器，可以连接互联网。需要测试时，远程计算机发出指令给两端的测试单元，左侧的测试单元接到测试指令后就发起测试，右端的测试单元接到测试指令后就会等待其左侧单元传来的信号。测试从最左侧的端点单元开始，它先向右侧的单元发送测试请求，然后发送供右侧单元测试的信号，最后将系统发出的测试命令连同数据也发给右边的单元，接下去就是右侧的单元重复这一过程，需注意的是这中间产生的测试结果也会一并发给下一个单元，整个链路最后端点单元完成测试并接收所有数据后，就会根据远程计算机的要求，把数据汇总并上报到云端服务器。

通过本实施例上述技术手段，只需要两端的测试单元配有无线调制器，可以连接互联网，解决相邻单元的通信问题。不需要对整条线路都配备昂贵的气象监测设备，大大降低了成本。气象测试单元的密集程度可以方便调整，希望精确监控时，可以让单元之间距离小一些，也就是说多配置一些测试单元，若是资金不足，则可以把单元之间距离调大一些，也可以先少配置一些，以后再增加配置，灵活性好。

实施例2

本实用新型实施例2提供一种公路综合气象检测装置，在上述实施例1基础上，信号发射模块发射30ghz～60ghz的微波信号以及4种光信号作为测试信号。

对雨雪雾霾的定量测试是通过不同气象状况对不同频段电磁波的衰减不一致计算出来的，本实用新型的每个测试单元都可以发射30ghz～60ghz的微波信号，另外还可以发射4种光信号，微波用于检测下雨或下雪，在30ghz～60ghz波段内选择一些氧气、水汽、二氧化碳的窗口频率进行测试，根据不同频点的衰减值，可以区分出是下雨还是下雪，并且可以根据单元间距离计算出下雨或下雪的强度，微波还被用于单元之间的通信。4种光信号用于解决雾和霾的测定。单纯靠一种光信号可以测出能见度指标，但无法区分是雾还是霾造成的能见度下降，这里利用四种光信号，再配合微波信号，这样就可以轻松区分是雾还是霾。

如图2所示，测量包括三步，第一步就是发射不同信号(先是微波，再后面是4种光信号)，接收端计算出对应的衰减系数，比如，监测点共有11个，11个监测点之间的10端监测区域对应的信号衰减系数分别为k1-k10；第二步就是根据衰减系数判断出气象状况(气象状况包括降雨、降雪、雨夹雪、雾、霾、雾加霾)；第三步再根据气象状况计算出最终结果：降雨强度和能见度、降雪强度和能见度、雨夹雪的降水强度和能见度、雾的含水量和能见度、霾的能见度、雾和霾的水量和能见度。

另外，相邻单元之间的通信有两种方式，一种是以微波为载波的通信，另一种是以远红外光波为载波的通信，前一种方式成本较高，但是可以满足所有气象条件下的通信，基于远红外的通信在下雨或下雪条件下基本无法工作，当然针对那些不考虑下雨或下雪的应用时，整个系统可以去掉微波，这时就可以利用远红外进行通信了。

如图3所示，接收单元也可以发射光信号，发射单元也可以接收光信号，这样设计的目的是为了实现信令的传送与握手。为方便描述，称发射单元到接收单元为前向信道，接收单元到发射单元为反向信道。前向与反向都可以通信，前向除通信外还可实现要求的衰减测定，反向不可以。衰减测定需要知道发射光信号强度，故而在发射单元内放置了一个发射光强检测传感器，如图中所示，该传感器测到的数值会通过前向信道告诉接收单元，这样接收单元依据接收信号强度，并参照发射光强度以及空间距离和收发双方的波束特征即可计算出空间衰减系数。

通过本实施例的技术手段，实现了对降雨、降雪、雾或霾等气象天气的定量测试，解决了现有技术难以实现定量识别的不足。

综上，本实用新型具有以下优点：

1、快速、全面、精确了解公路沿线的综合气象状况，这里的气象状况包括雨雪雾霾，针对降雨可以了解沿线不同地点的能见度指标，降雨强度指标；针对降雪，可以了解沿线不同地点的能见度指标，降雪强度指标；针对雨夹雪，可以了解沿线不同地点的能见度指标，降水强度指标；针对大雾，可以了解沿线不同地点的能见度指标，大气含水量指标，随测试点配置密集程度的增加，对团雾也有较好的识别能力；针对雾霾天气，可以了解沿线不同地点的能见度指标，大气含水量指标；针对霾天气，可以了解沿线不同地点的能见度指标。

2、整个系统能够把数据或命令从链路的一端传到另外一端，仅需在端点单元配置无线调制解调器来接连物联网，实现测试数据的上传和测试维护等命令的下发，成本较低。气象测试单元的密集程度可以方便调整，希望精确监控时，可以让单元之间距离小一些，也就是说多配置一些测试单元，若是资金不足，则可以把单元之间距离调大一些，也可以先少配置一些，以后再增加配置。

3、实现了对降雨、降雪、雾或霾等气象天气的定量测试，解决了现有技术难以实现定量识别的不足。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。