本發(fā)明涉及交通標(biāo)牌，更具體地說，它涉及一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)前，道路交通管理系統(tǒng)中的標(biāo)識信息主要依靠傳統(tǒng)的靜態(tài)交通標(biāo)牌和道路指示牌來傳達相關(guān)的路況信息。然而，這些傳統(tǒng)標(biāo)牌存在顯著的局限性，特別是在面對動態(tài)變化的路況時，難以滿足實時更新的需求。具體到道路積水這一問題，現(xiàn)有技術(shù)無法有效實時顯示積水信息。
2、傳統(tǒng)的道路標(biāo)牌通?；诠潭ǖ膬?nèi)容和符號進行顯示，且標(biāo)牌內(nèi)容更新較為緩慢。尤其是在惡劣天氣條件下，如暴雨或大雨，積水狀況可能在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化，傳統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)牌無法對道路積水的實時變化作出及時反應(yīng)，導(dǎo)致駕駛員無法提前獲得有效的積水警示。這種信息傳遞方式無法應(yīng)對快速變化的道路狀況，也無法提供精準(zhǔn)、實時的道路積水信息，極大地影響了道路交通安全。目前，盡管有部分地方已開始嘗試通過電子顯示屏等方式提供動態(tài)交通信息，但這些系統(tǒng)仍面臨著許多問題，如信息更新的滯后性、設(shè)備維護困難等。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，包括積水檢測單元1、標(biāo)牌顯示單元2和主控單元4，其特征在于：
3、所述積水檢測單元1包括超聲波傳感器和溫濕度傳感器，與主控單元4電平控制，通過超聲波傳感器與溫濕度傳感器組合，實時監(jiān)控道路積水狀況并傳輸數(shù)據(jù)至主控單元4；
4、所述標(biāo)牌顯示單元2包括標(biāo)牌顯示屏，主控單元4串口連接，通過標(biāo)牌顯示屏顯示道路積水信息、道路名稱、當(dāng)前日期和溫濕度信息。
5、優(yōu)選的，所述超聲波傳感器由高低電平控制，傳感器觸發(fā)引腳輸入高電平信號為30us，發(fā)出的超聲波脈沖為30khz；
6、所述積水檢測單元1采用所述超聲波傳感器進行非接觸式道路積水檢測，通過超聲波傳播時間計算道路積水的深度；
7、所述溫濕度傳感器用于對超聲波聲速進行實時矯正。
8、優(yōu)選的，所述積水檢測單元1中通過超聲波傳播時間計算道路積水的深度方法為根據(jù)傳感器返回的超聲波往返時間t計算得到水面高度h；
9、使用溫濕度傳感器實時測量環(huán)境溫度t和濕度h，根據(jù)空氣溫度和濕度的變化動態(tài)修正超聲波的傳播速度c'；
10、設(shè)置一個最近10次測量結(jié)果的緩沖區(qū)，存儲每次測量的原始反射時間數(shù)據(jù)t_i和測量深度h_i；
11、通過移動平均濾波窗口計算最近n次測量值的平均值havg，
12、
13、當(dāng)前測量結(jié)果與平均值的差異超過設(shè)定閾值時，進行以下處理：
14、s1：通過歷史數(shù)據(jù)分析設(shè)定最大差異閾值為δh_max，如果當(dāng)前測量結(jié)果的變化超過此閾值，系統(tǒng)判定為噪聲數(shù)據(jù)；
15、s2：在經(jīng)過多次測量后，對數(shù)據(jù)進行平滑處理，調(diào)整新測量數(shù)據(jù)對歷史數(shù)據(jù)的影響程度，經(jīng)過濾波后的數(shù)據(jù)hsmooth＝α·hnew+(1-α)·havg，其中hnew為新的測量值，α為濾波平滑系數(shù)，表示新的測量值對歷史數(shù)據(jù)的權(quán)重；
16、s3：如果經(jīng)過濾波后的數(shù)據(jù)h_smooth與設(shè)定的正常水深范圍0-25cm不匹配，則標(biāo)記為異常數(shù)據(jù)，并丟棄該測量值，此時如果當(dāng)前數(shù)據(jù)被判定為異常，使用歷史上最近有效的測量值h_last_valid代替；
17、若連續(xù)3個測量值被判定為異常，系統(tǒng)觸發(fā)警報或進入“待修復(fù)”模式，通知管理人員進行設(shè)備檢查；
18、s4：對原始數(shù)據(jù)進行處理后，系統(tǒng)輸出最終的積水深度值hfinal，
19、
20、如果連續(xù)的幾個測量值都通過了濾波算法的檢查，最終計算出一個平均積水深度，作為系統(tǒng)輸出的積水深度。
21、優(yōu)選的，所述積水檢測單元1中的溫濕度傳感器根據(jù)空氣溫度和濕度的變化動態(tài)修正超聲波的傳播速度c'＝331.3+(0.606·t)+(0.0124·h)，其中t為實時測量的環(huán)境溫度，h為實時測量的環(huán)境濕度。
22、優(yōu)選的，所述主控單元4還與遠程監(jiān)控平臺3串口連接；
23、所述遠程監(jiān)控平臺3包括nb-iot模塊，通過nb-iot模塊將道路積水信息上傳至云平臺。
24、優(yōu)選的，所述主控單元4向遠程監(jiān)控平臺3發(fā)送道路水位信息、gps信號狀態(tài)、標(biāo)牌所在的地理位置信息、標(biāo)牌的位置狀態(tài)(是否被移動)和溫濕度數(shù)值；
25、所述遠程監(jiān)控平臺3下發(fā)命令為標(biāo)牌顯示單元2中的標(biāo)牌顯示屏開/關(guān)、亮度調(diào)節(jié)和積水檢測單元1中的水位報警值設(shè)置。
26、優(yōu)選的，所述標(biāo)牌顯示單元2工作時當(dāng)水深大于25cm時，顯示屏上第一行顯示“當(dāng)前道路積水過深，請謹慎駕駛！”，第二行顯示“積水為：xxcm”；當(dāng)水深小于25cm時，第一行顯示“當(dāng)前道路名稱”，第二行顯示溫濕度信息；當(dāng)水深大于40cm時，顯示屏顯示更高級別的警示信息：“當(dāng)前道路積水過深，禁止通行！”。
27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：
28、1、本發(fā)明通過設(shè)置非接觸式超聲波傳感器，利用超聲波反射原理測量水位，無需與水面直接接觸，避免了傳統(tǒng)接觸式水位計因長期浸泡而產(chǎn)生的污染、腐蝕及維護困難的問題。同時可靈活部署于道路積水區(qū)域的任意位置，如橋梁下方、低洼區(qū)域等，不受積水中雜物或污染物的影響，適用于各種復(fù)雜的道路環(huán)境。
29、2、本發(fā)明通過設(shè)置溫濕度傳感器對環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測，并結(jié)合超聲波驅(qū)動程序?qū)Τ暡曀龠M行精準(zhǔn)矯正，有效減少因氣溫、濕度變化對超聲波傳播速度產(chǎn)生的偏差。同時，通過信號處理濾除積水中漂浮物、車輛行駛等外部干擾因素，確保測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，滿足復(fù)雜交通環(huán)境下對積水深度監(jiān)測的高精度要求。
1.一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，包括積水檢測單元(1)、標(biāo)牌顯示單元(2)和主控單元(4)，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述超聲波傳感器由高低電平控制，傳感器觸發(fā)引腳輸入高電平信號為30us，發(fā)出的超聲波脈沖為30khz；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述積水檢測單元(1)中通過超聲波傳播時間計算道路積水的深度方法為根據(jù)傳感器返回的超聲波往返時間t計算得到水面高度h；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述積水檢測單元(1)中的溫濕度傳感器根據(jù)空氣溫度和濕度的變化動態(tài)修正超聲波的傳播速度c'＝331.3+(0.606·t)+(0.0124·h)，其中t為實時測量的環(huán)境溫度，h為實時測量的環(huán)境濕度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述主控單元(4)還與遠程監(jiān)控平臺(3)串口連接；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述主控單元(4)向遠程監(jiān)控平臺(3)發(fā)送道路水位信息、gps信號狀態(tài)、標(biāo)牌所在的地理位置信息、標(biāo)牌的位置狀態(tài)(是否被移動)和溫濕度數(shù)值；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種道路積水信息實時顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述標(biāo)牌顯示單元(2)工作時當(dāng)水深大于25cm時，顯示屏上第一行顯示“當(dāng)前道路積水過深，請謹慎駕駛！”，第二行顯示“積水為：xxcm”；當(dāng)水深小于25cm時，第一行顯示“當(dāng)前道路名稱”，第二行顯示溫濕度信息；當(dāng)水深大于40cm時，顯示屏顯示更高級別的警示信息：“當(dāng)前道路積水過深，禁止通行！”。