前向散射式能見度檢測與預警系統(tǒng)的設計.pdf

1、大氣能見度是重要的氣象要素之一，它對航空、航海、陸上交通以及軍事活動等都有很大影響。近年來，我國高速公路事業(yè)取得了長足的進步，在為經濟發(fā)展做出巨大貢獻的同時，高速公路交通事故的發(fā)生次數(shù)也在逐年增多，而低能見度天氣，特別是由瞬時、突發(fā)團霧引起的能見度突降一直是造成高速公路交通事故的主要原因之一。為提高高速公路安全性，本文設計了一種新型前向散射式能見度檢測與預警系統(tǒng)。本系統(tǒng)同時還可應用于江河航道等交通運輸領域。
　　系統(tǒng)主要由能見度檢

2、測模塊與GPRS無線傳輸模塊組成。能見度檢測模塊實時檢測大氣能見度，再由GPRS無線傳輸模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁咚俟窔庀蟊O(jiān)測中心，監(jiān)測中心通過沿線信息顯示屏、手機和收音機等終端發(fā)布實時路況信息，從而實現(xiàn)對高速公路能見度的全天候實時檢測與預警。
　　本文首先介紹了開發(fā)能見度檢測與預警系統(tǒng)的背景及實現(xiàn)意義，通過對目前存在的幾種能見度測量方式的分析比較，闡述了前向散射法對于高速公路應用領域的可行性和優(yōu)越性。然后根據(jù)能見度測量的基本理論，提出

3、了一種前向散射式能見度儀的設計方案和具體實現(xiàn)方法。能見度檢測系統(tǒng)由發(fā)射端、接收端和信號控制處理器組成，發(fā)射端和接收端裝有透鏡以增強散射光強，接收端還裝有窄帶濾光片消除雜散光對有用信號的干擾。發(fā)射端光源采用近紅外發(fā)光二極管，設計了相應的大電流驅動電路和光強穩(wěn)定電路。接收端裝有與發(fā)射端光源匹配的光電轉換集成放大器，將微弱的散射光信號轉換為相應的電信號，并經過前級放大后輸出。在信號處理中，設計了帶通濾波電路和鎖相放大電路，實現(xiàn)在強噪聲干擾下對

4、微弱信號的提取。在能見度信號采集方面，使用了程控增益電路和高精度A/D轉換器，實現(xiàn)大動態(tài)范圍下能見度信號的精確采集。以FPGA構成的主控制器對能見度檢測系統(tǒng)的各個單元進行控制，并完成與無線傳輸模塊單片機的通信。通過與參照能見度儀對比測試，該系統(tǒng)達到高速公路對能見度檢測的精度要求。
　　本文還設計了基于GPRS網絡的預警系統(tǒng)，系統(tǒng)將實時檢測的能見度數(shù)據(jù)通過GPRS網絡發(fā)送到監(jiān)控中心，借助高速公路現(xiàn)有的路況發(fā)布與預警系統(tǒng)，實現(xiàn)低能見度