[發(fā)明專(zhuān)利]基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710028184.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106781230B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉智銳;李勝利;許躍如
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州因特力交通科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G08B19/02
• 分類(lèi)號(hào): G08B19/02;G08G1/09;G01N21/3563
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發(fā)明公開(kāi)了基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其方法，包括上位機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字控制模塊、光發(fā)送模塊、光接收模塊和信息發(fā)布模塊。光發(fā)送模塊在上位機(jī)系統(tǒng)與數(shù)字控制模塊的控制下，發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光脈沖，光接收模塊可以探測(cè)到此光脈沖在被測(cè)物體界面的反射光，通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線(xiàn)通訊方式與數(shù)字控制模塊對(duì)接，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)，然后評(píng)價(jià)當(dāng)前路面狀況并通過(guò)信息發(fā)布模塊實(shí)時(shí)顯示路面狀態(tài)，當(dāng)路面存在結(jié)冰趨勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出結(jié)冰報(bào)警。本發(fā)明可以有效的檢測(cè)不同路面狀況，包括干燥、水、冰和積雪。更加靈活準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)路面狀況的動(dòng)態(tài)預(yù)警，減少惡劣天氣條件下因?qū)β访鏍顩r判斷不及時(shí)或者發(fā)布信息沒(méi)有到位而引發(fā)的交通事故。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通安全及智能交通領(lǐng)域，尤其是基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

每年高速公路因路面結(jié)冰引起的重大交通事故屢見(jiàn)報(bào)端，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大損失。高速公路網(wǎng)是支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)群眾生活、保障應(yīng)急疏散的生命線(xiàn)及保障國(guó)家安全的重要戰(zhàn)略資源設(shè)施，具有車(chē)速快、車(chē)流密集、封閉等特點(diǎn)。高速公路上的橋梁、隧道、高架、樞紐等重點(diǎn)路段，低溫時(shí)路面極易覆蓋冰雪層，導(dǎo)致交通環(huán)境復(fù)雜，存在引發(fā)重特大交通事故的隱患，極易造成區(qū)域性交通擁堵，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。要盡量減少冰雪路面導(dǎo)致的重特大交通事故頻率，降低事故的嚴(yán)重程度，就必須對(duì)高速公路潛在安全隱患作預(yù)判斷，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)及時(shí)采取防范措施。

目前，我國(guó)在惡劣天氣條件下路面狀況預(yù)警的相關(guān)研究較少，本發(fā)明基于紅外光譜技術(shù)能精準(zhǔn)的分析道路及橋梁的路面狀況，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)路面積水的結(jié)冰趨勢(shì)，并及時(shí)預(yù)警。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)惡劣天氣條件下路面狀況的檢測(cè)及結(jié)冰趨勢(shì)時(shí)的預(yù)警。

具體地，本發(fā)明提出的方案為：一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，包括：

信息發(fā)布模塊，設(shè)置在預(yù)警中心或區(qū)域控制中心，用于顯示路面狀況信息和發(fā)送短消息；

光發(fā)送模塊，用于發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光脈沖；

光接收模塊，設(shè)置在待檢測(cè)的道路和橋梁上，用于采集光反射信號(hào)；

控制模塊，通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線(xiàn)通訊方式與光發(fā)送模塊和光接收模塊相連，用于將光接收模塊采集的信息轉(zhuǎn)換后傳遞給數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)，與光發(fā)送模塊、控制模塊和信息發(fā)布模塊相連，通過(guò)分析數(shù)字控制模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前路段的路面狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)所述的信息發(fā)布模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警。

優(yōu)選的，所述光發(fā)送模塊可發(fā)送至少兩種波長(zhǎng)的紅外光脈沖。所述的上位機(jī)還包括時(shí)間模塊，所述的時(shí)間模塊與數(shù)據(jù)控制模塊相連，并控制信息發(fā)送模塊發(fā)射紅外線(xiàn)脈沖的間隔時(shí)間。控制模塊將光接收模塊的紅外光脈沖信號(hào)處理后發(fā)送到數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)計(jì)算不同波長(zhǎng)紅外光的反射率，并計(jì)算反射率的比值，根據(jù)上述反射率和反射率的比值，判斷路面的狀況。所述紅外光脈沖的波長(zhǎng)為2900nm和3050nm；所述數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)用于計(jì)算波長(zhǎng)為2800nm紅外線(xiàn)的反射率和波長(zhǎng)為3050nm紅外線(xiàn)的反射率，計(jì)算兩者的比值，根據(jù)該比值判斷路面狀況。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警方法，包括以下步驟：

步驟1、通過(guò)光發(fā)送模塊分別發(fā)出第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖和第二波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖；

步驟2、利用光接收模塊接收反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖和第二波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖，計(jì)算反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖的強(qiáng)度；同時(shí)，利用不同角度的反射透鏡將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖分離，計(jì)算反射的第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的強(qiáng)度；