一种车载式公路交通气象综合探测系统的制作方法

1.本技术涉及气象观测技术领域，尤其是涉及一种车载式公路交通气象探测系统。


背景技术：

2.随着公路里程的不断增长，道路交通安全风险交织叠加，特别是低能见度、低温冰冻等天气的出现，极大地影响了出行体验和通行效率，给道路交通恶劣天气监测预警工作提出了更高要求。
3.传统的交通气象观测手段以建站为主，在道路沿线需要观测的地点建设交通气象站，对当地的风向、风速、气温、湿度、雨量、能见度等进行自动监测。然而，受自然、经济等条件制约，交通气象站的建设间距通常不小于十几甚至几十公里，导致局地性浓雾和道路暗冰缺测时有发生，严重地不能满足道路交通预警处置对精细化气象监测的需求。因此，为了提高公路突发事件的气象应急保障能力，防御浓雾、雨雪冰冻等恶劣天气所造成的不利影响，迫切需要实现公路交通气象灾害的移动、连续观测，提高道路交通恶劣天气的综合监测能力。


技术实现要素：

4.为了应对道路交通恶劣天气监测预警和突发事件的现场气象应急保障服务，本技术提供一种车载式公路交通气象探测系统。
5.本技术提供的一种车载式公路交通气象探测系统，包括气象探测模块、路况巡检模块、视频图像采集模块、网络通讯模块、主控模块、显示模块以及供电模块；所述的气象探测模块用于雨、雾等视程障碍发生时气象要素的定点探测；所述的路况巡检模块用于路面状况、路面温度以及位置坐标的移动探测；所述的视频图像采集模块用于现场图像的采集；所述的网络通讯模块用于数据的交换及传输；所述的显示模块用于系统各类数据的显示；所述的主控模块用于各模块子设备工作状态的控制及数据的处理和存储；所述的供电系统用于各个模块的供电。
6.通过上述技术方案，通过气象探测模块进行气象要素的探测，包括大气温度、相对湿度、风速风向、能见度、雨滴谱、雾滴谱等，通过路况巡检系统测量路面温度、道路表面的干、潮、湿、冰、雪等状态及其所对应的位置信息；通过视频图像采集模块能够实现天气实景及公路路面的图像采集；通过网络通讯模块能够实现各模块的通讯以及数据的传输；可应用于道路交通恶劣天气监测预警、气象应急保障服务及科学实验研究。
7.可选的，所述的气象探测模块包括自动气象站、能见度仪、雨滴谱仪以及雾滴谱仪；所述的自动气象站、能见度仪、雨滴谱仪以及雾滴谱仪均与串口服务器连接，所述的串口服务器与交换机连接，所述的交换机与主控模块连接，将数据送入主控模块。
8.通过上述技术方案，采用自动气象站观测温度、气压、湿度、风速、风向等常规气象要素；通过能见度仪测量大气消光系数，并输出大气能见度；通过雨滴谱仪测量降水粒子的直径和速度等参量，并由雨滴谱推算雨滴粒子的消光系数；通过雾滴谱仪测量雾滴粒子的
粒径、数浓度、含水量等微物理结构，并由雾滴谱推算雾滴粒子的消光系数；能够进一步完善视程障碍的综合监测能力，为低能见度的致灾机理分析提供基础研究数据。
9.可选的，所述的路况巡检模块包括路面状态传感器、路面温度传感器、温湿探头以及gnss接收机；所述的路面状态传感器、路面温度传感器、温湿探头、gnss接收机与主控模块相连接。
10.通过上述技术方案，通过路面状态传感器探测道路表面的干、潮、湿、冰、雪等状态；通过路面温度传感器测量道路表面温度数据；通过温湿探头采集空气温度和湿度，并计算露点温度作为道面是否凝露或者结霜的辅助判断；通过gnss接收机采集经度、纬度及海拔高度等位置信息；能够进一步提升路面状况的移动监测能力，有助于道路结冰隐患路段的排查。
11.可选的，所述的供电模块包括配电箱供电系统以及底盘供电系统；所述的配电箱供电系统为气象探测模块以及ups配电电路供电；所述的底盘供电系统为路况巡检模块以及ups配电电路供电；所述的ups配电电路为视频图像采集模块、网络通讯模块、显示模块以及主控模块供电。
12.通过上述技术方案，配电箱供电系统采用外接电力给气象探测模块供电；底盘供电采用车载的蓄电池进行供电，适合在行驶的过程中给路况巡检模块供电。
13.可选的，所述的配电箱供电系统包括电源孔口以及配电箱，所述的电源孔口用于连接市电电缆或者油机电缆，所述的配电箱与电源孔口连接，所述的配电箱用于给气象探测模块以及ups配电电路供电。
14.通过上述技术方案，通过电源孔口连接市电电缆或者油机电缆，从而可以连接市电或者油机发的电，并通过配电箱进行供电管理。
15.可选的，所述的ups配电电路包括ups主机、ups电池组以及电源转接板，电源转接板连接视频图像采集模块、网络通讯模块、显示模块以及主控模块的各个设备。
16.通过上述技术方案，通过输出ups电源转接板给视频图像采集模块、网络通讯模块、显示模块以及主控模块供电，能够保证供电的稳定性，防止设备使用的过程中突然断电。
17.可选的，所述的视频图像采集模块包括车顶云台摄像机以及车尾后置网络摄像机。
18.通过上述技术方案，云台摄像机配合气象探测模块使用，后置网络摄像机配合路况巡检模块使用，定点观测时，通过云台摄像机采集雨、雾等视程障碍发生的实况影像；移动观测时，通过后置网络摄像机采集公路路面图像。
19.可选的，所述的显示模块包括多个显示器，各个显示器通过vga矩阵与所述的主控模块连接。
20.通过上述技术方案，主控模块通过vga矩阵与各个显示器连接，可以将不同的信息送入到不同的显示器进行显示。
21.可选的，所述的网络通讯模块包括4g路由器、串口服务器、交换机、桌面信息盒以及外接信号孔口，所述的4g路由器通过串口服务器与交换机连接。
22.通过上述技术方案，通过设置4g路由器，能够将探测的数据通过4g路由器发回到监控中心进行显示。
23.可选的，所述的外接信号孔口包括vga接口、串口接口以及网络接口；所述的vga接口与vga矩阵连接，所述的串口接口与串口服务器连接，所述的网络接口与交换机连接。
24.通过上述技术方案，通过设置包含vga接口、串口接口以及网络接口的外接信号孔口，能够便于外部数据输入。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术的车载式公路交通气象探测系统，可通过车辆机动部署，独立完成交通气象探测任务，弥补道路沿线交通气象站建设密度不足的缺陷，进一步完善道路交通恶劣天气的综合监测能力。
26.2.本技术的车载式公路交通气象探测系统具备市电、油机、底盘和ups多种供电方式，既可以完成低功耗路况巡检模块的移动探测任务，又能满足高功耗气象探测模块的定点观测需求。
27.3.本技术的车载式公路交通气象探测系统通过串口服务器、交换机、主控模块与vga矩阵之间的连接和交互，实现不同探测设备多种要素的同时采集及多源数据的综合显示，使应急保障人员在车内就可做出交通气象服务决策判断。
附图说明
28.图1是本技术实施例的系统连接示意图。
29.图2是本技术实施例的配电箱供电系统的连接图。
30.图3是本技术实施例的ups配电电路的连接图。
31.图4是本技术实施例的底盘供电系统的连接图。
具体实施方式
32.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
33.参照图1，本技术实施例公开了一种车载式公路交通气象探测系统，包括气象探测模块、路况巡检模块、视频图像采集模块、网络通讯模块、主控模块、显示模块以及供电模块。所述的气象探测模块用于雨、雾等视程障碍发生时气象要素的定点探测；所述的路况巡检模块用于路面状况、路面温度以及位置坐标的移动探测；所述的视频图像采集模块用于现场图像的采集；所述的网络通讯模块用于数据的交换及传输；所述的显示模块用于系统各类数据的显示；所述的主控模块用于各模块子设备工作状态的控制及数据的处理和存储；所述的供电系统用于各个模块的供电。
34.气象探测模块包括自动气象站、能见度仪、雨滴谱仪以及雾滴谱仪，自动气象站、能见度仪、雨滴谱仪以及雾滴谱仪均通过串口连接到串口服务器，串口服务器通过网口与交换机连接，交换机通过网口连接到主控模块，也就是工控机。自动气象站采用维萨拉wxt520，用于观测大气温度、气压、湿度、风向、风速等要素；能见度仪采用维萨拉pwd52，能够连续测量大气能见度10-35000米，并自动判断有无降水及识别雨、雪、雾等天气现象。雨滴谱仪采用ott parsivel2，用于测量降水粒子直径、速度、分布密度、雨强、累积雨量等参数；雾滴谱仪采用dmt fm120，用于实时连续测量雾滴粒子的粒径、数浓度、含水量等微物理结构。气象探测模块适用于定点探测，一般是在服务区或收费站采集影响能见度的物理要素，提高视程障碍的应急监测能力的同时，还为低能见度预测算法提供基础研究数据。
35.路况巡检模块包括路面状态传感器、路面温度传感器、温湿探头以及gnss接收机；所述的路面状态传感器、路面温度传感器、温湿探头、gnss接收机与主控模块的工控机ⅲ相连接。路面状态传感器用于探测道路表面是否有水或冰晶的成分；路面温度传感器用于测量路面温度数据；温度探头用于测量空气温度和湿度数据，并计算露点温度作为道面是否凝露或者结霜的辅助判断；gnss接收机用于采集经度、纬度及海拔高度等位置信息。路况巡检模块适用于移动探测，在行驶的过程中采集路面状况、路面温度以及位置坐标，可以帮助排查道路结冰隐患路段，并为养护人员撒布融雪剂提供作业指导。
36.视频图像采集模块包括车顶云台摄像机以及车尾后置网络摄像机，云台摄像机配合气象探测模块使用，用于定点采集雨、雾等天气的实况影像；后置网络摄像机配合路况巡检模块使用，用于移动采集公路路面图像，后置网络摄像机直接与工控机ⅲ连接。
37.显示模块中的硬盘录像机与云台摄像机连接，用于存储拍摄的实时影像，并通过hdmi接口连接到主显示器，此外，硬盘录像机还通过vga接口与vga矩阵连接。vga矩阵的输出源有三个，分别是主显示器、辅显示器ⅰ和辅显示器ⅱ，同时，vga矩阵还与主控模块的工控机ⅰ、工控机ⅱ连接，作为视频的输入源，这样可以将不同探测设备的监测信息同时送入主显示器或者辅显示器，实现多源数据的同步显示，方便应急保障人员在车内做出交通气象服务决策判断。
38.显示模块还包括一台平板电脑，该平板电脑装有路况巡检显示软件，通过蓝牙与工控机ⅲ连接。在移动探测的过程中，操作人员在驾驶室通过手持平板就可以查询车辆所处位置及该位置的露点温度、路面温度及路面状态，直观地看到采集路段的路面温度空间分布情况。
39.网络通讯模块包括4g路由器、串口服务器、交换机、桌面信息盒以及外接信号孔口。4g路由器通过串口服务器与交换机连接，实现车载系统与互联网的连接，能够将系统探测的数据和影像传回到上级监控中心进行实时显示。
40.信号孔口布设在车壁外侧，外接信号孔口包括vga接口、串口接口以及网络接口；vga接口与vga矩阵连接，串口接口与串口服务器连接，网络接口与交换机连接。通过设置包含vga接口、串口接口以及网络接口的外接信号孔口，增强系统的可扩展性，其他新增的探测仪器也可以通过此信号孔口接入车载系统。
41.桌面信息盒布设在车壁内侧，桌面信息盒设置有固定的网络接口、vga接口，分别通过交换机和vga矩阵接入系统，桌面信息盒上的固定网络接口以及vga接口用于连接视频会议设备，使作业人员能方便地与外界进行视频、音频等多媒体信息的互通，实现指令的上通下达、指挥现场办公。同时，桌面信息盒上还设置有插座。
42.定点探测雨、雾等视程障碍时，一般开启气象探测模块、视频图像采集模块、网络通讯模块、显示模块以及主控模块，采用配电箱供电系统进行供电，参照图2和图3，配电箱供电系统包括电源孔口以及配电箱，电源孔口用于连接市电电缆或者油机电缆，所述的配电箱与电源孔口连接。
43.电源孔口具有市电电缆和油机电缆两种电力供应途径，在车载式公路交通气象探测系统无法取得市电的情况下，可通过配置发电机实现应急自主发电；电源孔口上还设置有接地端子，系统的设备通过接地线连接车内接地铜排，再通过接地端子与车外的接地桩连接，保障系统的可靠接地。
44.配电箱是电源输入输出控制单元，具备输入电源电压指示、输出电源频率指示、电源总开关及各分路开关的功能。配电单位包括照明灯、油机舱照明灯、车载空调、顶置换气排风扇、桌面信息盒上的插座、安装自动气象站的升降杆、ups配电电路以及气象探测模块的设备，操作人员可以按需选择为某个配电单位进行独立的供电开启和关闭。
45.ups配电电路包括ups主机、ups电池组以及电源转接板，电源转接板连接ups主机，通过输出ups电池组电流给视频图像采集模块、网络通讯模块、显示模块以及主控模块的各个设备供电。ups配电电路的连接图如图3所示。采用ups给工控机组、交换机、路由器、串口服务器、vga矩阵、显示器、摄像机等设备供电，在接受定点观测转场或转为移动探测任务时，不需要关闭整个车载系统，只需关闭气象探测模块四个设备的电源，其他设备仍处于正常工作状态，使系统能够快速响应机动部署要求。
46.移动探测路面状况、路面温度时，通常开启路况巡检模块、视频图像采集模块、网络通讯模块、显示模块以及主控模块，采用底盘供电系统进行供电，参照图4，底盘供电系统包括汽车电瓶以及与汽车电瓶连接的底盘供电控制盒，为保护底盘电瓶，并方便对各路负载进行过载保护及控制，所述的底盘供电控制盒通过断路器对路况巡检模块、支撑腿控制盒和ups配电电路进行电源控制。
47.汽车电瓶的直流电通过底盘供电控制盒，直接为路面状态传感器、路面温度传感器、温湿探头和gnss接收机供电，而车尾后置网络摄像机、工控机ⅲ、交换机、路由器、串口服务器等配合路况巡检模块移动采集使用的设备通过ups配电电路供电。其中，ups配电电路具有双电路开关，行驶过程中，汽车电瓶的直流电也可通过正弦波逆变器为ups配电电路供电，保障供电稳定。
48.当车载公路交通气象探测系统需要开展长期野外定点观测任务时，可通过控制键盘调整电动支撑腿向下伸出触地，实现整车平衡支撑，从而减轻车辆悬挂系统和轮胎的负荷。
49.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。