[发明专利]非接触式路况检测系统

说明书

 

技术领域

本发明属于路面状况检测设备技术领域，涉及一种可以安装在道路两旁的电线杆上的非接触式路面雨、雪、冰等状况的自动检测装置。

背景技术

雨、雪、雾等不利天气下，会出现诸如能见度低、路面结冰（积水）打滑等恶劣路况，蕴藏着交通事故隐患，并常常引发重大安全事故，有必要采用智能交通技术与手段进行不利天气路况预警与控制，以保障不利天气下高速公路行车安全。

不利天气路况信息采集是预警与控制的基础，常用的道路交通路况检测方法一般是人工或者运用传感器仪器设备检测。人工检测误差大，且容易漏检；路面传感器使用与维护不便利且价格偏高。国内高速公路普遍存在沿线路况监测设施不完备，监测密度和要素达不到要求等问题。许多路口和事故多发地段虽然逐渐安装了视频摄像装置，也基本依靠人机交互；危险天气条件下，高速公路通行管理中还多采用传统的人工监测。由于不能及时掌握高速公路上的天气状况信息、向驾驶员提供实时天气及路况信息，经常是在管理部门采取措施之前就已经有严重事故发生。大部分气象检测设备价格昂贵，技术水平较高，但因管理使用不当，缺乏必要的维护和计量，致使相当数量的设备长期处于闲置状态。

缺少高效准确又方便可行的实时路面检测系统，是我国现在面临的重大问题。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构新颖、功能齐全、操作方便、检测方面全、精度高、以非接触式实时检测路面雨、雪、冰等路面状况的检测仪器。

为实现上述目的，本发明基于光入射到不同物质表面将产生不同作用进而得到不同强度的散射光的原理，所采用的技术方案原理是：使用LED红外光源，由箱体内的电路控制向地面发射平行的红外光束，通过比较探测器接收到的散射光强的电压信号，判断出路面状况，并在与箱体相连的PC机上实时显示出路面状况。

本发明采取的技术方案是提供一种非接触式路况检测系统，其特征是，包括

用于朝向路面发射两束平行的红外光线的发射器，

一接收经过地面漫反射后的反射光线的探测器，所述探测器前端设有锥形聚光元件，反射光线经所述锥形聚光元件较大一端汇聚至较小一端，所述锥形聚光元件较小一端朝向所述探测器；

还包含控制发射器进行光线发射、对探测器接收的信号进行处理的控制电路板。

锥形聚光元件为圆锥体状或棱锥体状。

所述锥形聚光元件前端设置一平凸透镜，所述透镜平面侧靠近所述锥形聚光元件较大一端，所述透镜凸面侧远离所述锥形聚光元件。

所述探测器前端在锥形聚光元件与平凸透镜之间设置一滤色片。

所述发射器包含两个红外光源，每个红外光源的光线出射前方设置一平凸透镜，光源设置于透镜的焦点处。

所述发射器、探测器、控制电路板均布置在一箱体中，且在发射器、探测器的前侧箱体表面设置平面抛光玻璃。

在箱体内还设有一个与所述发射器同一朝向的红外测温传感器，所述红外测温传感器前端在箱体表面上设置一个硒化锌窗口。

为了实现上述目的，需选择合适的红外光源，对于不同的路面状况有特定的吸收系数。根据两个红外光源的光波长，对冰、雪有特殊的吸收反射值，用以判断路面的不同状况。经过分析，所述两个红外光源其中一个发射的红外光波长在水的吸收峰值波段，另一个发射的红外光波长在雪的吸收峰值波段。

所述两个红外光源发射的红外光波长其中一个为水吸收波段900nm-1100nm，另一个为雪吸收波段700nm-1100nm。在两个波段下，冰均无明显吸收。较佳地，两个红外光源发射的红外光波段为950nm和880nm，探测器在这两个波段下均有比较高的响应。

与现有技术相比，本发明具有的显著优点是：

（1）选用独特的双发射、单接收的光学结构，结合探测器对于两个发射光束漫反射光信号的比较，可以全面的判断出路面雨、雪、冰或是干燥的状况，具有独立的测温部分，结构简单，但是功能齐全，实现各种路面环境的全面检测；

（2）在探测器前端独特的锥形聚光元件即光锥设计，能够自动调整成像点，增加探测器接收到的光强，弥补了在探测器前端仅使用透镜的弊端，光线的汇聚作用要优于使用单个透镜，使接收到的光信号不受光斑位置的影响，检测结果更准确；

（3）独特的箱体设计，使发射接收装置及电路控制均集成于一个箱体内，箱体可以方便的安装在道路两旁电线杆上，设置灵活，通过电缆与PC机通信，完全实现非接触式路况检测；