專利名稱：高亮度交通可變情報板的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于交通信息發布與顯示領域，具體涉及一種在低能見度條件下應用的高亮度交通情報板。
背景技術：
交通可變情報板(Variable Message Sign, VMS)是動態交通標志板的一種,通常布設在道路口、大橋、隧道、高架、高速道路等交通設施上，提供可見的交通誘導信息顯示，用于指示駕駛員前方的交通狀況、道路情況和偶發性事件等信息。交通可變情報板與交通信息廣播和車載導行系統一道成為當前重要的交通信息發布手段。交通可變情報板能夠向司機及時發布不同路段的不同路面情況及各類交通信息，并進行交通法規，交通知識的宣傳，達到減少公路重現性阻塞，減少公路非重現性事故的影響，提高行車安全，從而有效疏導交通，提高公路的使用效率。可變情報板由控制中心控制，配合交通監控系統可對交通流進行誘導和控制。常用的交通可變情報板是以發光二極管(Light Emitting Diode, LED)為基本顯示單元的交通信息顯示設備，具有圖形及文字等顯示功能，發光顏色有紅色、黃色、紅綠黃色、紅黃雙色以及紅綠藍全彩色等。目前基于LED的交通可變情報板在大霧能見度較低時存在可視性下降、指示作用降低的不足，這對公路行車安全非常不利。眾所周知大霧低能見度條件會對公路行車安全帶來很大影響，極易發生交通事故或擁堵，有效的交通信息提示在此條件下具有重要意義。而目前基于LED的交通可變情報板在低能見度情況下閱讀效果欠佳，解決該問題有兩種實現方法，一種是通過不斷提高LED發光亮度來實現，使用高亮度LED制作高亮度交通情報板，達到滿足低能見度條件應用的要求。目前LED技術滿足不了應用要求，只有通過提升LED技術、降低LED器件成本來達到應用要求。同時LED材料并不環保，在未來應用中存在缺陷。在LED發光燈中包含有銻、砷、鉻、鉛以及其他多種金屬元素。其中，部分LED燈的有毒元素含量已經超過了監管部門制定的標準。比如在低亮度紅色LED燈中，研究人員發現其鉛含量超標達到8倍，鎳含量也超標2.5倍。實際上在美國加州法律中，絕大多數LED燈都已經被明確定義為有毒垃圾，如果使用普通填埋的辦法處理將會污染土壤和地下水。而如果LED燈破碎，還可能會對直接接觸的人體健康造成損害。
實用新型內容為解決背景技術中存在的上述缺陷，本實用新型提供一種高亮度交通可變情報板及其實現方法，該設備發光亮度高，可在能見度低于100米的條件下有效發布交通信息，提高行車安全性。本實用新型的基本技術方案如下:高亮度交通可變情報板，包括交通情報顯示面板、激光二極管陣列、電源系統、發光控制系統以及通信模塊；所述激光二極管陣列是由多個激光二級管組成的發光點陣結構，多個激光二級管的出光端分別通過光纖連接至交通情報顯示面板上預置的發光點位；發光控制系統通過所述通信模塊獲取需要顯示的交通信息，發光控制系統輸出控制信號至電源系統，控制電源系統對所述多個激光二級管分別供電。基于上述基本技術方案，本實用新型還可作如下優化限定和改進:該高亮度交通可變情報板還包括環境能見度探測器，發光控制系統采集環境能見度探測器獲得的能見度信息用以調節合適的發光亮度。上述多個激光二級管對應的多根光纖封裝構成光纖束。上述預置的發光點位覆蓋了表達交通情報的各種圖案，也可以是標準的點陣陣列(這樣通過設置發光控制系統支持文字編/解碼，交通情報顯示面板可以顯示文字信息)。采用上述高亮度交通可變情報板實現交通情報發布的方法，包括以下步驟:(I)通信模塊接收需要發布的交通信息，送入發光控制系統；(2)發光控制系統對需要發布的交通信息進行編碼，形成控制信號輸出至電源系統；(3)電源系統根據控制信號調整激光二極管陣列中各個激光二極管的注入電流；(4)各個激光二極管分別耦合入對應的光纖，通過光纖導出，在各個激光二極管對應的交通情報顯示面板上預置的發光點位出射激光，共同形成表達相應交通情報的發光圖案。上述步驟(I)中，可以通過設置能見度探測器，獲得周圍環境的能見度信息并送入發光控制系統，發光控制系統根據能見度信息，在所述控制信號中增加對電源系統輸出功率的控制參數，以調節合適的激光二極管發光亮度。本實用新型具有以下優點:1、使用激光二級管做光源，光束更集中，穿霧特性好。2、使用高亮度光纖，光源不直接外露，受戶外溫度變化沖擊小，大大提高壽命；同時防水性好，不會出現老化浸水。3、系統高亮度，可在低能見度條件下有效顯示交通信息。4、系統功耗低。
圖1為本實用新型的系統結構示意圖。
具體實施方式
大霧低能見度條件下，交通可變情報板光源發光的傳輸損耗增大，因此傳輸距離比正常能見度條件下要小很多。特別當能見度小于100米甚至更低時，可變情報板有效可視距離縮短，交通信息不能有效發布，行車安全帶來嚴重影響。激光是一種相干光源，LED為非相干光源，相對于LED非相干光源，激光具有更好的光束指向性，光束在相同功率條件下能夠傳輸得更遠，因此可以選用激光作為交通可變情報板光源。唯一需要注意的是光源功率的安全性，防止其對人眼的影響。因此激光光源的輸出功率需要實現隨外界能見度變化自動調節，以保證可變情報板既具有良好的穿霧特性，又具有可視安全性。同時當前激光二極管技術已經很成熟，輸出功率毫瓦量級的紅光波長激光二極管價格已較低，可以逐漸實用化。不過，若可變情報板直接使用激光二極管作為發光源存在兩個缺點，首先是前述工作安全性原因；其次是光源發散角非常小使得多個發光點組成的陣列圖案時，對每個發光點的指向性要求增加，實際生產加工難度增大。因此，使用光纖束作為發光末端。光纖輸出光具有一定發散角，激光輸出地安全性提高；同時光纖改變光源均勻性與集中度，還可任意改變發光角度，其安裝使用方便。另外光纖束還具有可彎曲，可塑性強，抗沖擊性強等特點，能適應惡劣環境，可連續長時間使用，節省長期更換成本。本實用新型的高亮度交通可變情報板，采用激光光源組成發光顯示結構，并通過高亮度光纖束傳光組成發光顯示點陣，形成高亮度交通可變情報板。光源可使用激光二極管作為發光源，排布成陣列結構，通過控制系統實現對陣列每個發光點的發光控制，從而實現交通顯示信息的可變更換，再通過高透光率的高亮度光纖將激光二極管發射的激光引導出去，實現交通信息的實時發布。本實用新型交通可變情報板結構由光纖束組成的顯示面板、激光管陣列、電源系統、發光控制系統、環境能見度探測、通信端等部分構成。光纖材料選取:目前常用的光纖按材料分有石英光纖、玻璃光纖、聚合物(塑料)光纖。石英材料在傳輸損耗與耐用性上要好于玻璃光纖、聚合物(塑料)光纖，但其價格相對昂貴。玻璃光纖在短距離使用上傳輸損耗較小，容易排絲形成傳光束。聚合物(塑料)光纖在米量級長度具有較好的傳光特性，其價格最便宜，但耐用性相對較差。根據可變情報板最終工作方式及應用場合，選取不同類型的光纖來制作可變情報板。交通可變情報板實際制作時必須考慮激光二極管陣列和高透光率光纖束之間的光束整形和耦合問題，以減少能量損耗。可變情報板發光亮度自適應調節:根據環境不同能見度，為了使可變情報板顯示的信息在各種環境背景光下都能以合適的亮度顯示，提高顯示效果，可變情報板的發光亮度自適應調節技術。可變情報板裝有能見度感知器，在能見度較低時開啟光纖束工作模式，通過調節光源供電的功率，實現可變情報板發光亮度自適應調節。實際應用中本實用新型可以和普通LED交通可變情報板共同使用，日常能見度條件下使用普通可變情報板進行交通指示，在能見度降低時，開啟本實用新型基于高亮度光纖束的可變情報板，達到低能見度條件下的信息指示。這樣既可兼顧日常的信息顯示，又可降低使用成本，提高現有技術的應用延續性。目前紅、綠、藍三種顏色波長的激光二極管都有生產，紅光波長的激光二極管技術成熟，價格較低，如果其它兩種顏色波長的激光二極管技術成熟后，可以制作彩色交通可變情報板。所顯示的圖形、字數規格、外形、安裝等都與常見交通情報板一致，滿足交通可變情報板使用標準。本實用新型實現交通情報發布的過程如下:(I)通信模塊接收需要發布的交通信息，送入發光控制系統；能見度探測器獲得周圍環境的能見度信息也送入發光控制系統；(2)發光控制系統對需要發布的交通信息進行編碼，并根據能見度信息設置關于電源系統輸出功率的參數(以調節合適的激光二極管發光亮度)，形成控制信號輸出至電源系統；(3)電源系統根據控制信號調整激光二極管陣列中各個激光二極管的注入電流；(4)激光二極管陣列的各個激光二極管整體耦合入光纖束，通過光纖束導出，在各個激光二極管對應的交通情報顯示面板上預置的發光點位出射激光，共同形成表達相應交通情報的發光圖案。本實用新型可在能見度低于100米的情況下使用，發光亮度能根據環境光的變化自適應調節以滿足不同能見度條件下的安全使用。與目前已有的交通情報板設備相比，本實用新型的情報板設備穿霧特性更好、性能更為齊全、價格更為低廉、安裝維護更為簡便，因此具備較大的性價比優勢，應用推廣前景良好，適用于大霧多發公路、水運段，起到在低能見度條件下交通誘導信息的有效顯示功能，滿足交通管理部門在惡劣天氣條件下進行交通誘導的需求。本實用新型可以為交通管理部門采取限速、限量或者封閉等措施提供依據與支撐，從而減少交通事故的發生，提高行車安全和運輸效率。
權利要求1.高亮度交通可變情報板，其特征在于:包括交通情報顯示面板、激光二極管陣列、電源系統、發光控制系統以及通信模塊；所述激光二極管陣列是由多個激光二級管組成的發光點陣結構，多個激光二級管的出光端分別通過光纖連接至交通情報顯示面板上預置的發光點位；發光控制系統通過所述通信模塊獲取需要顯示的交通信息，發光控制系統輸出控制信號至電源系統，控制電源系統對所述多個激光二級管分別供電。
2.根據權利要求1所述的高亮度交通可變情報板,其特征在于:該高亮度交通可變情報板還包括環境能見度探測器，發光控制系統采集環境能見度探測器獲得的能見度信息用以調節合適的發光亮度。
3.根據權利要求2所述的高亮度交通可變情報板，其特征在于:所述多個激光二級管對應的多根光纖封裝構成光纖束。
4.根據權利要求2所述的高亮度交通可變情報板，其特征在于:所述預置的發光點位覆蓋了表達交通情報的各種 圖案，或者組成標準的點陣陣列。
專利摘要本實用新型提供一種高亮度交通可變情報板及其實現方法，該情報板包括交通情報顯示面板、激光二極管陣列、電源系統、發光控制系統以及通信模塊，激光二極管陣列是由多個激光二級管組成，多個激光二級管的出光端分別通過光纖連接至交通情報顯示面板上預置的發光點位，發光控制系統通過通信模塊獲取需要顯示的交通信息，發光控制系統輸出控制信號至電源系統，控制電源系統對所述多個激光二級管分別供電。本實用新型使光源不直接外露，受戶外溫度變化沖擊小，從而提高壽命，同時防水性好，不會出現老化浸水，并且光束集中，穿霧特性好，系統亮度高，功耗低，可在低能見度條件下有效顯示交通信息。
文檔編號G09F9/33GK203085089SQ201220720629
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者阮馳, 孫有群, 王允韜, 徐松松 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所