冰雪路面安全检测装置

本发明属于冰雪路面安全检测，尤其涉及冰雪路面安全检测装置。

背景技术：

1、目前，冰雪路面监测方法有很多，比较常见的非接触式有激光遥感式的路面检测，也有基于视频数据、构建模型的冰雪路面附着系数的估计，后者需要视频检测、且须对视屏数据进行复杂的训练、分割、提取、构建模型，其实时性比较差，激光遥感式的路面检测根据水冰雪的红外光谱特性，通过红外发射部发射红外光源到目标位置，红外接收部接收红外光源转换为电信号，控制器处理测量出路面积水、冰、雪深度的，安装维修简单、方便，但其受环境光干扰影响，红外光源衰减、衰竭损坏影响，测量结果不够精确，因此，需提供冰雪路面安全检测装置，确保冰雪路面覆盖类型和覆盖厚度的检测准确性和实时性。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供冰雪路面安全检测装置，有效的解决了冰雪路面覆盖类型和覆盖厚度的检测，不够准确性和及时的问题。

2、其技术方案是，包括红外发射部、红外接收部、控制器，所述控制器控制红外发射部发射光源能量信号，红外接收部接收光源能量信号转换为电信号，控制器处理测量出路面积水、冰、雪深度，还包括环境光检测传感器、红外光源驱动补偿电路，红外光源驱动补偿电路接收发射光源能量信号、接收光源能量信号采用差动放大器计算出红外光源衰减信号，红外光源衰减信号与发射光源能量信号耦合得出所需发射器光源能量信号，去控制器，由控制器据此输出补偿后驱动信号到红外发射部，红外光源衰减信号的大小并由控制器输出的冰雪路面测距指令信号控制，环境光检测传感器检测的环境光强度控制，环境光检测传感器检测的环境光强度峰值，传送到控制器，由控制器根据检测出环境光强度峰值时间，找出环境光强度峰值对应的位置信号，由控制器调节红外发射部发射光源能量信号的角度。

3、优选的，所述红外光源驱动补偿电路包括红外光源衰减计算电路、测距指令接入电路、环境光强度接入电路，所述测距指令接入电路、环境光强度接入电路均连接红外光源衰减计算电路，红外光源衰减计算电路连接控制器；

4、所述红外光源衰减计算电路包括电感l4、电阻r6、电解电容e3，电感l4的一端连接发射光源能量信号，电感l4的另一端分别连接电解电容e2的正极、电感l5的一端，电解电容e2的负极连接地，电感l5的另一端连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端分别连接电阻r18的一端、运算放大器ar2的同相输入端、电位器rp4的左端，接地电阻r6的一端、电解电容e3的负极连接接收器光源能量信号，电解电容e3的正极分别连接电阻r5的一端、电阻r4的一端，电阻r4的另一端连接电源+5v，电阻r5的另一端连接开关jp1的公共端，开关jp1的常闭触点连接运算放大器ar1的同相输入端，开关jp1的常开触点分别连接电容c10的一端、电容c11的一端，电容c11的另一端分别连接电阻r8的一端、接地电阻r10的一端、二极管d4的正极，电容c10的另一端分别连接电阻r7的一端、接地电阻r9的一端、二极管d3的负极，电阻r7的另一端、电阻r8的另一端连接电源+5v，运算放大器ar1的反相输入端和输出端分别连接二极管d4的负极、二极管d3的正极、电阻r11的一端，电阻r11的另一端分别连接接地电位器rp5的上端、运算放大器ar2的反相输入端和输出端连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接稳压管z1的负极，稳压管z1的正极分别连接接地电阻r14的一端、三极管q1的基极、三极管q2的发射极，三极管q1的集电极连接地，三极管q1的发射极连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极和电容c5的一端输出所需发射器光源能量信号去控制器，电容c3的另一端连接电阻r18的一端，电阻r18的另一端连接电阻r3的另一端。

5、本发明的有益效果：1，发射光源能量信号、接收光源能量信号采用差动放大器计算出红外光源衰减信号，红外光源衰减信号与发射光源能量信号耦合得出所需发射器光源能量信号去控制器，由控制器据此输出补偿后驱动信号到红外发射部，以补偿红外光源能量的衰减，当所需发射器光源能量信号幅值高接近或等于发射器应发射光源能量信号时，红外光源衰竭损坏，控制器提示进行更换，通过补偿红外光源能量的衰减，红外光源衰竭损坏，控制器提示进行更换，提高了测量结果准确性；

6、2，红外光源衰减信号的大小并由控制器输出的冰雪路面测距指令信号控制，使得信号在线性范围内，避免过饱和或过低的信号，提高差动放大器ar2输出红外光源衰减信号的准确性；

7、3，红外光源衰减信号的大小并由环境光检测传感器检测的环境光强度控制，环境光检测传感器检测的环境光强度峰值，传送到控制器，由控制器找出环境光强度最高峰值及其相应的云台旋转角度，以及环境光强度最低峰值及其相应的云台旋转角度，由控制器调节红外发射部发射光源能量信号的角度，降低环境光的影响。

技术特征：

1.冰雪路面安全检测装置，包括红外发射部、红外接收部、控制器，所述控制器控制红外发射部发射光源能量信号，红外接收部接收光源能量信号转换为电信号，控制器处理测量出路面积水、冰、雪深度，其特征在于，还包括环境光检测传感器、红外光源驱动补偿电路，红外光源驱动补偿电路接收发射光源能量信号、接收光源能量信号采用差动放大器计算出红外光源衰减信号，红外光源衰减信号与发射光源能量信号耦合得出所需发射器光源能量信号，去控制器，由控制器据此输出补偿后驱动信号到红外发射部，红外光源衰减信号的大小并由控制器输出的冰雪路面测距指令信号控制，环境光检测传感器检测的环境光强度控制，环境光检测传感器检测的环境光强度峰值，传送到控制器，由控制器根据检测出环境光强度峰值时间，找出环境光强度峰值对应的位置信号，由控制器调节红外发射部发射光源能量信号的角度。

2.如权利要求1所述的冰雪路面安全检测装置，其特征在于，所述红外光源驱动补偿电路包括红外光源衰减计算电路、测距指令接入电路、环境光强度接入电路，所述测距指令接入电路、环境光强度接入电路均连接红外光源衰减计算电路，红外光源衰减计算电路连接控制器；

3.如权利要求2述的冰雪路面安全检测装置，其特征在于，所述测距指令接入电路包括l1，电感l1连接控制器输出的测距指令信号，电感l1的另一端分别连接接地电容c1的一端、二极管d1的正极，二极管d1的负极连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端连接电感l4的一端，电感l4的另一端分别连接接地电解电容e1的负极、电感l3的一端，电感l3的另一端连接场效应管m1的栅极，场效应管m1的漏极连接电感l2的一端，电感l2的另一端和接地电容c7的一端连接电源+5v，场效应管m1的源极分别连接二极管d2的负极、接地电阻r2的一端、电位器rp4的可调端。

4.如权利要求2述的冰雪路面安全检测装置，其特征在于，所述环境光强度接入电路包括二极管d7，二极管d7的正极连接环境光信号，二极管d7的负极分别连接运算放大器ar3的反相输入端、电解电容e4的负极、电阻r15的一端，运算放大器ar3的同相输入端连接地，运算放大器ar3的输出端分别连接电解电容e4的正极、电阻r12的一端，电阻r12的另一端分别连接电位器rp5的可调端、稳压管z2的负极，稳压管z2的正极连接双向二极管sd2的左端，双向二极管sd2的右端连接晶闸管vt1的g端，晶闸管vt1的t1端连接电源+5v，晶闸管vt1的t2端连接开关jp1的控制端，电阻r15的另端连接运算放大器ar4的同相输入端，运算放大器ar4的反相输入端分别连接二极管d4的正极、电阻r16的一端，运算放大器ar4的输出端分别连接二极管d5的负极、二极管d6的正极，二极管d6的负极分别连接接地电解电容e5的正极、接地电阻r17的一端、运算放大器ar5的同相输入端，运算放大器ar5的反相输入端和输出端、电阻r16的另一端输出光强度峰值到控制器。

5.如权利要求1述的冰雪路面安全检测装置，其特征在于，所述红外发射部、红外接收部、环境光检测传感器配置云台，调节红外发射、接收光源的角度，以及环境光检测的角度。

技术总结
本发明冰雪路面安全检测装置，发射光源能量信号、接收光源能量信号采用差动放大器计算出红外光源衰减信号，与发射光源能量信号耦合得出所需发射器光源能量信号去控制器，由控制器据此输出补偿后驱动信号到红外发射部，以补偿红外光源能量的衰减，提高了测量结果准确性，红外光源衰减信号的大小并由控制器输出的冰雪路面测距指令信号控制，使得信号在线性范围内，并由环境光检测传感器检测的环境光强度控制，环境光检测传感器检测的环境光强度峰值，传送到控制器，由控制器找出环境光强度最高峰值及其相应的云台旋转角度，以及环境光强度最低峰值及其相应的云台旋转角度，由控制器调节红外发射部发射光源能量信号的角度，降低环境光的影响。

技术研发人员：贾文超,杜先君,巩彬,余萍,石耀科,安爱民,曹正,程生毅,魏小源
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25