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公路交通氣象站的數(shù)據(jù)采集與傳輸是保障氣象信息實時性與準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其設(shè)計需兼顧多參數(shù)同步采集、高可靠性傳輸及低功耗運行需求。
數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)以傳感器網(wǎng)絡(luò)為核心，覆蓋能見度、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、路面狀況等核心參數(shù)。能見度儀采用前向散射技術(shù)，通過紅外光束與大氣顆粒物的散射作用，每秒采集10組數(shù)據(jù)并取平均值，消除瞬時波動干擾;風(fēng)速風(fēng)向儀的超聲波探頭以10Hz頻率交替發(fā)射聲波，通過測量傳播時間差計算風(fēng)速與風(fēng)向，精度達0.1m/s和1°;溫濕度傳感器集成鉑電阻與電容式元件，同步輸出溫度(-40℃至+85℃)與濕度(0-100%RH)數(shù)據(jù)，響應(yīng)時間小于5秒;路面狀況檢測器利用紅外遙感與多光譜分析，每分鐘掃描一次路面，識別干燥、潮濕、積雪、結(jié)冰等6種狀態(tài)，檢測結(jié)果與溫度數(shù)據(jù)交叉驗證，確保準(zhǔn)確性。所有傳感器通過RS485或CAN總線連接至數(shù)據(jù)采集模塊，該模塊內(nèi)置16位ADC與低功耗微處理器，支持16路模擬量與8路數(shù)字量輸入，可同步處理多傳感器數(shù)據(jù)并添加時間戳與地理位置標(biāo)簽。
數(shù)據(jù)傳輸采用無線與有線雙通道備份機制。主傳輸通道為4G/5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持TCP/IP協(xié)議與MQTT協(xié)議雙模式，數(shù)據(jù)包大小控制在512字節(jié)以內(nèi)，確保在弱信號環(huán)境下仍能穩(wěn)定傳輸。當(dāng)主通道故障時，系統(tǒng)自動切換至LoRa無線自組網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)采用跳頻擴頻技術(shù)，通信距離達3公里，抗干擾能力強，適合山區(qū)或隧道等復(fù)雜地形。有線傳輸作為應(yīng)急備份，通過光纖或RS232接口連接至就近的交通監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)傳輸速率可達115200bps。所有傳輸通道均支持數(shù)據(jù)加密，采用AES-128算法對關(guān)鍵字段加密，防止數(shù)據(jù)篡改或泄露。
為降低功耗，傳輸策略采用動態(tài)調(diào)整機制。在無觸發(fā)事件時，數(shù)據(jù)上傳間隔設(shè)為5分鐘;當(dāng)能見度低于500米、風(fēng)速超過15m/s或路面溫度接近0℃時，系統(tǒng)自動縮短上傳間隔至30秒，確保管理部門及時獲取關(guān)鍵信息。此外，數(shù)據(jù)采集模塊支持休眠模式，在非采集時段功耗降至0.5W以下，延長設(shè)備續(xù)航時間。
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