CN201392408Y - 交通气象综合观测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交通气象综合观测装置，包括前向散射能见度测量单元、激光降水测量单元和控制单元，所述前向散射能见度测量单元和激光降水测量单元分别和控制单元电连接；进一步地，所述前向散射能见度测量单元包括分别和控制单元电连接的红外光源发射机和光电接收机，所述激光降水测量单元包括分别和控制单元电连接的激光发射器和光电接收器，所述控制单元包括发射驱动电路、信号采集电路、信号处理电路和通信接口，另外还配接有交通气象监测设备接口。本实用新型能见度测量与天气现象测量集于一体，并提供配接其它交通气象监测设备的接口，不仅能够独立工作，而且可以很容易、低成本地配置成更复杂的监测站型。

Description

交通气象综合观测装置

技术领域

本实用新型涉及一种气象观测装置，尤其涉及一种集成了前向散射型能见度测量和降水实时测量的交通气象综合观测装置。

背景技术

当前，气象信息已成为交通出行需要知道的主要信息之一，影响道路交通安全的主要气象因素是能见度和综合天气实况，而人们对综合天气实况的理解是通过天气现象来达到的。目前交通气象监测领域对天气现象的观测主要是能见度观测加风向、风速、雨量等其它常规气象监测要素。而天气现象的测量是通过在能见度传感器上添加感雨器，并配合能见度测量获得天气现象代码。这种测量方式虽然能够获得天气实况信息，但种类少，测量精度不够，不能满足对道路交通天气现象的精细观测。

大气能见度，也称作大气光学能见度(MOR)，测量的主要依据是悬浮在大气中的固体、液体微粒引起的大气消光系数(或大气的光衰减系数)。消光系数是大气气溶胶和分子的散射和吸收作用而造成的光的衰减，它等于吸收系数与散射系数之和。大气对光的吸收与散射相比一般都很小，因此可通过测量有限体积空气对光的散射系数估计大气消光系数。当光程有限、可忽略大气对光的吸收时，在一定范围内，可认为所测的散射系数与消光系数成线性关系。散射系数与消光系数成线性关系，散射强度的大小又由散射系数决定，因此通过测量散射强度，估计大气消光系数，进而就可确定大气的能见距离。通常使用Koschmeider公式转换所接收的信号的强度(消光系数s)来计算MOR，在公式中MOR(Km)＝3/s。

公告日2006年9月13日，专利号为200520104065.7的中国专利公开了一种“前向散射能见度测量仪”，其特征是包括发射器、接收器、控制箱、微机和电源，利用前向散射原理，采用红外发射光源和电路检测反馈技术，获得能见度测量结果。其缺点是对雨中能见度的测量精度不够，不能配接其它交通气象监测设备接口。

发明内容

本实用新型的目的是：针对现有技术存在的不足，新设计一种在前向散射测量能见度的基础上进一步集成降水粒径大小和速度实时测量，从而提高雨中能见度的测量精度，并提供配接其它交通气象监测设备接口的交通天气现象综合观测装置。

本实用新型的技术方案是：一种交通气象综合观测装置，其特征在于，包括前向散射能见度测量单元、激光降水测量单元和控制单元，所述前向散射能见度测量单元和激光降水测量单元分别和控制单元电连接。

进一步地，所述前向散射能见度测量单元包括分别和控制单元电连接的红外光源发射机和光电接收机，该红外光源发射机发出的光照射采样体积，该光电接收机接收散射信号并将其转换成电信号送到控制单元进行采集处理。

所述激光降水测量单元包括分别和控制单元电连接的激光发射器和光电接收器，该激光发射器产生发射水平激光光束穿过测量区域，该光电接收器接收激光束并将其转换成电信号送到控制单元进行采集处理。

所述的控制单元包括发射驱动电路、信号采集电路、信号处理电路和通信接口，另外还配接有交通气象监测设备接口；信号处理电路分别和其它电路、接口连接。

本实用新型与现有技术比较，具有如下优点：

1、本实用新型通过测量降水粒径的大小和速度，获取天气实况信息(天气现象)，通过前向散射测量获得能见度数据，两种测量集成在一起可以互补，通过测量雨中消光系数对前向能见度雨中测量数据加以校正，从而提高了雨中能见度的测量精度。

2、本实用新型预留了配接其它交通气象测量传感器接口，能够方便配接其他要素的传感器，在保证并提高测量精度的同时，可以很容易、低成本地配置成更复杂的监测站型，设备轻巧，安装方便。

3、本实用新型能见度测量与天气现象测量集于一体，天气现象输出更准确，种类更多，能提供集中天气现象代码，这些监测信息能够给道路交通管理部门和驾车人员提供方便。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构原理框图；

图2为本实用新型的前向散射能见度测量单元的结构原理框图；

图3为本实用新型的激光降水测量单元的结构原理框图；

图4为本实用新型的控制单元的结构原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1，本实用新型的交通气象综合观测装置，包括前向散射能见度测量单元、激光降水测量单元和控制单元，前向散射能见度测量单元和激光降水测量单元分别和控制单元电连接。

参照图2，本实用新型的前向散射能见度测量单元，包括分别和控制单元电连接的红外光源发射机和光电接收机，该红外光源发射机发出的光照射采样体积，该光电接收机接收散射信号并将其转换成电信号送到控制单元进行采集处理。

参照图3，本实用新型的激光降水测量单元，包括分别和控制单元电连接的激光发射器和光电接收器，该激光发射器产生发射水平激光光束穿过测量区域，该光电接收器接收激光束并将其转换成电信号送到控制单元进行采集处理。

参照图4本实用新型的控制单元，包括分别和信号处理电路连接的发射驱动电路、信号采集电路、通信接口和交通气象监测设备接口。

本实用新型在实施中，前向散射能见度测量单元的红外光源发射机可采用峰值波长为930nm的红外发光二极管LED，光电接收机为PN光电二极管，接收波长范围550～1050nm，当红外光源发射机发出的光照射采样体积，采样体积中的气体分子，固态、液态颗粒等对光产生散射，散射角可采用30～33°，散射信号进入光电接收机的光敏二极管转换成电信号送到控制单元，根据二极管接收信号的强弱，建立前向散射能量与能见度的联系。本装置的能见度测量范围10～5000m，分辨率1m，能分辨轻雾、雾、大雾和浓雾。

激光降水测量单元的激光发射器可采用半导体激光二极管，光电接收器采用光电二极管。单片机控制激光发射器发射650nm的一束水平红光激光穿过降雨区，利用消光测量原理，在测量区域内的任意位置，当降水颗粒物降落穿过光束时，信号会发生变化，亮度变暗的程度反映空气颗粒物粒径的大小，根据信号的持续时间推导出下降速度。光电接收器将接收到的光信号转换成电信号后送入控制单元，利用控制单元信号采集、处理电路内嵌处理程序分析处理，得到测量的基本参数粒径和速度，并进一步推导出粒径分布、降水量、能见度、降水动能和降水类型。通过对降雨进行定性分析，可以得到降雨或降雪的强度，区分毛毛雨、大雨、冰雹、雪花、雪球以及各种介于雪花和冰雹之间的降水，根据不同粒径大小区间和不同速度区间的粒子的数目，绘制出雨谱图。装置测量粒径范围0.～25mm，粒子速度范围0.～20m/s，可区分22种降水类型。此外，还可根据控制单元存储器中存储的不同标准的天气现象代码如SYNOP/METAR电报码等，确定天气现象和降水类型，通过RS485接口或RS232接口输出到记录仪或计算机。

本实用新型的控制单元包括发射驱动电路、信号采集电路和通信接口，另外还配接有交通气象监测设备接口，上述电路、接口分别和信号处理电路连接。信号处理电路可采用带存储器、内嵌数据处理软件的单片机，可存储至少10幅谱图，720条历史数据，此外，还存储提供集中天气现象代码，这些监测信息能够给道路交通管理部门和驾车人员提供方便。单片机输出信息可用通信接口1个RS485，1个RS232。发射驱动电路、信号采集电路采用常规电路，分别驱动两个发光二极管工作，采集两个接收二极管输出的电信号，进行转换后送入单片机。另外还配接有交通气象监测设备接口，不仅能够独立工作，而且可以很容易、低成本地配置成更复杂的监测站型，可配接气温、风向、风速等气象要素传感器。

Claims (4)

1、一种交通气象综合观测装置，其特征在于，包括前向散射能见度测量单元、激光降水测量单元和控制单元，所述前向散射能见度测量单元、激光降水测量单元分别和控制单元电连接。

2、根据权利要求1所述的一种交通气象综合观测装置，其特征在于，所述的前向散射能见度测量单元包括分别和控制单元电连接的红外光源发射机和光电接收机，该红外光源发射机发出的光照射采样体积，该光电接收机接收散射信号并将其转换成电信号送到控制单元进行采集处理。

3、根据权利要求1所述的一种交通气象综合观测装置，其特征在于，所述的激光降水测量单元包括分别和控制单元电连接的激光发射器和光电接收器，该激光发射器产生发射水平激光光束穿过测量区域，该光电接收器接收激光束并将其转换成电信号送到控制单元进行采集处理。

4、根据权利要求1所述的一种交通气象综合观测装置，其特征在于，所述的控制单元包括发射驱动电路、信号采集电路、信号处理电路和通信接口，另外还配接有交通气象监测设备接口；信号处理电路分别和其它电路、接口连接。

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