主动式红外路面结冰监测系统研究

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在气候严峻寒冷的条件下路面极易出现由水蒸气冷凝致冰或雨雪致冰的现象,结了冰的马路表面十分湿滑,车辆轮胎与路面摩擦变小,极容易发生侧滑,同时驾驶司机刹车的制动时间会变长,造成交通事故的概率会在冰雪天气明显升高。所以,针对路面结冰情况的实时监测具有十分重要的意义,及时地对路面情况进行判断,同时针对出现的预警情况做出快速的响应和应急方案就可以很大程度上避免事故的发生。目前,美国、瑞典等一些国外的学者针对这一领域的研究得出了一些成果并研发出了相应的测量设备,有些已经投入到使用当中。国内由于对结冰检测的研究起步较晚,当前大部分研究还处于实验室试验阶段,所以,研发一套能够对路面状况实时监测的系统至关重要。本课题设计的研究系统以近红外激光器为基础,应用光强法,采用非接触式测量的方式通过选取合适的角度和距离使用对应的光电探测器对待测路面的反射信号进行测量和处理,包括放大、滤波等,然后应用数据采集卡将数据采集到上位机进行进一步的处理和计算,根据测量值的不同来判断路面所处状态,从而实现对路面结冰情况的精确监测。系统的上位机控制程序通过LabVIEW2013开发平台在嵌入式工控主板PC104上实现,能够实现对测量系统开关和工作方式的控制并且将测量结果显示出来。本课题系统的设计包含硬件设计和软件设计两部分,其中硬件系统中又包含光学系统搭建、信号处理电路设计、A/D转换及信号采集三个模块。硬件设备调试联通后与软件设计联合调试并进行实验,实验证明本课题系统符合设计的预期,能够对路面情况进行判断并进行区分。
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