专利名称：一种桥面结冰监控预警系统的制作方法
技术领域：
一种桥面结冰监控预警系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种桥面结冰监控预警系统。
背景技术：
[0002]每年冬季，我国都要发生多起因桥面结冰、汽车打滑而相撞的严重交通事故，预防这种事故的有效方法是降低车速和小心驾驶。然而由于桥体是悬空的，周围空气流动快，桥体的热量散发也很快，桥面温度随空气温度升降都很快，又没有地温的补偿，所以桥面路段较路基路段更容易结冰，在空气湿度较大的低温地区这种情况下尤其明显。正是因为桥梁和路面的结构此方面差异，很多在正常路基路段行驶的驾驶员往往并不知道前方桥面已经结冰。目前，专门监控桥梁面结冰并为驾驶员预警的系统还比较少见。发明内容[0003]针对上述现有交通运输中的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种桥面结冰监控预警系统，该系统能够快捷、准确地监控桥面实时结冰厚度和面积，并提出安全的行驶速度，为即将驶入桥梁范围的车辆提前做出警报，提醒驾驶员提前做好减速准备和注意路况。本实用新型结构简单、使用方便、操作安全、数据精确、稳定可靠、社会效益高，便于推广使用。[0004]为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案予以解决:[0005]一种桥面结冰监控预警系统，包括监控系统和预警系统；其中，所述监控系统包括多个安装在桥面上的结冰传感器、开关按钮和信号发射器，结冰传感器的输出端连接信号发射器，监控系统的开关按钮与信号发射器相连接；所述预警系统包括开关按钮、信号接收器、A/D转换器、单片机和显示器，其中，信号接收器通过A/D转换器连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示器，预警系统的开关按钮连接单片机；所述信号发射器与信号接收器相连。[0006]本实用新型还包括如下其他技术特征:[0007]所述结冰传感器采用平膜式结冰传感器。[0008]所述结冰传感器共有6个，6个结冰传感器均匀安装在桥面上，且结冰传感器的结冰检测面与桥面相平。[0009]所述信号发射器采用光纤模拟信号发射器。[0010]所述信号接收器采用光 纤模拟信号接收器。[0011]所述A/D转换器采用高速12位A/D转换器。[0012]所述单片机采用STC8051单片机。[0013]所述显示器采用LED显示牌。[0014]本实用新型术相比具有以下优点:[0015]1、可即时检测桥面结冰情况，数据精确、操作方便安全，大量节省人力和物力。[0016]2、结构简单、安装方便，设计新颖合理，易于安装和维修，使用寿命较长。[0017]3、可及时将桥面结冰信息反馈给驾驶员，并能智能定义危险等级，分析安全行驶速度，安全可行性高，可有效的降低交通事故，社会效益高。
图1为本实用新型的桥面结冰监控预警系统的结构框图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步解释说明。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的桥面结冰监控预警系统，包括监控系统和预警系统；其中，所述监控系统包括多个安装在桥面上的结冰传感器、开关按钮和信号发射器，结冰传感器的输出端连接信号发射器，监控系统的开关按钮与信号发射器相连接；所述预警系统包括开关按钮、信号接收器、A/D转换器、单片机和显示器，其中，信号接收器通过A/D转换器连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示器，预警系统的开关按钮连接单片机；所述信号发射器通过光纤与所述信号接收器相连。 所述结冰传感器用于测量桥面的冰层厚度。本实施例中结冰传感器采用基于压电效应的平膜式结冰传感器，它们采用扁平安装方式均匀设置在桥面上，即每个结冰传感器的检测面和桥面平齐，以准确感知桥面结冰情况。在桥的横向上，每条车道的中心线上和硬路肩中心线各安装一个结冰传感器；在桥的纵向上，每隔五十米安装一个结冰传感器。所述信号发射器采用光纤模拟信号发射器。所述信号接收器采用光纤模拟信号接收器，其型号需要与信号发射器型号相适应。 所述A/D转换器采用高速12位A/D转换器，用于将信号接收器接收到的模拟量转换成数字量并发送给单片机。所述单片机用于分析和处理接收到的数据，并根据处理后的结果向显示器发送指令。本实施例中，采用STC8051单片机。所述显示器用于显示提示或警示信息。本实施例中，显示器采用LED显示牌，其尺寸和字高根据相应道路的设计速度和布设条件确定。由于桥面结冰危险等级采用颜色标识，因此LED显示牌采用黑底以突出预警字体颜色；所述监控系统开关按钮设于桥头，所述预警系统通过安装架安装在桥头，安装架采用不锈钢焊接而成，显示器镶嵌到安装架上端，预警系统开关按钮设于安装架下部以方便人工操作。本实用新型实时监控桥面结冰厚度和面积，确定桥面结冰危险等级，为即将驶入桥梁的车辆提前预警，并提出安全的行驶速度，提醒驾驶员提前做好减速准备和注意路况。首先工作的是监控系统，根据桥梁的宽度和长度将多个结冰传感器均匀布置到桥面表层下，安装方式采用扁平安装，即结冰检测面和桥面平齐，这样传感器表面和桥面的环境因素相同，能够更准确地感知物体表面结冰情况。结冰传感器均匀分布于桥面，根据结冰传感器的个数以及桥面面积估算出桥面的结冰面积，估算数值的精确度随结冰传感器的布设密度的增加而增大。高频信号发射器将接收到的电压信号采用正弦波的形式发送到预警系统。[0030]预警系统的安装位置应根据道路的设计速度、交通量、线形条件和道路周围环境综合考虑决定，既能为驾驶员提供良好的视认性，又能保证驾驶员有足够的距离做出反应动作提前减速。操作时，应先打开警报系统背后的开关，保证系统供电正常。信号接收器会即时接收监控系统发射的数据，并传输给高速12位A/D信号转换器。高速12位信号转换器通过采样、保持和量化、编码几个步骤将从信号接收器接收到的模拟信号转变为数字信号后发送给单片机。单片机根据各结冰传感器的数值和桥面面积计算结冰面积和结冰厚度，并根据以上数据确定桥面结冰危险等级，根据危险等级确定汽车行驶的安全速度并向LED显示牌发送指令。最后，LED显示牌根据更改指令即时更给字体的颜色和数值，其中不同颜色代表不同的桥面结冰危险等级，危险等级采用天气预警里面的红橙黄蓝白五个等级，以满足普通驾驶员的认知要求。显示牌内容使用“前方桥面结冰，请减速慢行”，字体上方显示限速标志，并显示安全速度。内容的布局和字体的大小综合考虑正常路段的设计速度和驾驶员心生理影响因素并参考《公路交通标志和标线设置规范》(JTG D82-2009)后决定。根据合理的内容布局和字体大小计算显示屏的高宽，选择合理的设置方式(包括显示牌为减少驾驶员眩光而设置的角度、显示牌的支撑方式和安装高度等)。[0031]以上所述， 仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的内容作限制。
权利要求1.一种桥面结冰监控预警系统，其特征在于，包括监控系统和预警系统；其中，所述监控系统包括多个安装在桥面上的结冰传感器、开关按钮和信号发射器，结冰传感器的输出端连接信号发射器，监控系统的开关按钮与信号发射器相连接；所述预警系统包括开关按钮、信号接收器、A/D转换器、单片机和显示器，其中，信号接收器通过A/D转换器连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示器，预警系统的开关按钮连接单片机；所述信号发射器与信号接收器相连。
2.如权利要求1所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，所述结冰传感器采用平膜式结冰传感器。
3.如权利要求2所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，每个所述结冰传感器的结冰检测面与桥面相平。
4.如权利要求1所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，所述信号发射器采用光纤模拟信号发射器。
5.如权利要求1所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，所述信号接收器采用光纤模拟信号接收器。
6.如权利要求1所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，所述A/D转换器采用高速12位A/D转换器。
7.如权利要求1所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，所述单片机采用STC8051单片机。
8.如权利要求 1所述的桥面结冰监控预警系统，其特征在于，所述显示器采用LED显示牌。
专利摘要本实用新型公开了一种桥面结冰监控预警系统，包括监控系统和预警系统；其中，监控系统包括多个的安装在桥面上的结冰传感器、开关按钮和信号发射器，结冰传感器的输出端连接信号发射器，监控系统的开关按钮与信号发射器相连接；预警系统包括开关按钮、信号接收器、A/D转换器、单片机和显示器，信号接收器通过A/D转换器连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示器，预警系统的开关按钮连接单片机。该系统能够快捷、准确地监控桥面实时结冰厚度和面积，并提出安全的行驶速度，为即将驶入桥梁范围的车辆提前做出警报，提醒驾驶员提前做好减速准备和注意路况。本实用新型结构简单、使用方便、操作安全、数据精确、稳定可靠，便于推广使用。
文档编号G08G1/048GK203118225SQ20132011205
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者潘兵宏, 王云泽 申请人:长安大学