一种地面雪冰厚度检测装置及方法与流程

本发明涉及一种地面雪冰厚度检测装置及方法，属于机场和山区道路交通安全监测。

背景技术：

1、高原盘山公路或北方冬季盘山公路会因路面雪冰造成车辆打滑，致使公路发生交通事故，同样，机场跑道也存在这样问题，这种安全隐患轻者造成飞机或车辆失控，重者可能造成人员伤亡和重大经济损失。因此，通过监测路面雪冰厚度，提高交通管理水平，即可避免上述灾难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种地面雪冰厚度检测装置及方法，在北方山区或高原山区的雪天对盘山公路或机场跑道进行雪冰厚度监测，对雪冰引起的路面摩擦力减小所造成的风险进行评估，并采取如除雪、停航、断交等措施，避免造成交通事故引起的人员伤亡和经济损失，解决背景技术存在的上述问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种地面雪冰厚度检测装置，包含外筒，外筒埋设在被监测路面内，内筒设置在外筒内，内筒的内部设有升降机构和电路板，升降机构推动内筒在外筒内部上下升降，升降机构上设有行程位移传感器，用于测量升降机构的行程；所述内筒的顶部设有电池仓，电池仓顶部设有传感器支撑臂，传感器支撑臂的端部设有传感器壳体，传感器壳体内设有雪层检测传感器和冰层检测传感器，行程位移传感器、雪层检测传感器和冰层检测传感器均与电路板连接，雪层检测传感器用于测量雪层厚度，冰层检测传感器用于检测冰层厚度；电池仓内设有电池，电池为升降机构、升降行程传感器、雪层检测传感器和冰层检测传感器供电。

4、进一步地，所述雪层检测传感器为非接触测距传感器，安装在传感器壳体底部；所述冰层检测传感器为位移传感器，安装在传感器壳体底部。

5、进一步地，所述冰层检测传感器包含触冰锥安装座、触冰锥、触冰锥滑腔、触冰锥滑杆和触冰传感器，所述传感器壳体内设有触冰锥安装座，触冰锥安装座上设有触冰锥滑腔，触冰锥滑杆滑动设置在触冰锥滑腔内，触冰锥滑杆顶部设有卡台并与触冰传感器匹配接触，触冰锥滑杆的底部为触冰锥，触冰传感器与电路板连接。

6、进一步地，所述升降机构包含电动拉杆、配重和轴承，所述行程位移传感器为拉绳位移传感器；所述内筒底部设有开口，配重插入设置在开口处，配重上设有轴承，拉绳位移传感器固定在内筒内部，电动拉杆的顶端与拉绳位移传感器连接，电动拉杆的底端与轴承连接，拉绳位移传感器的拉绳与拉绳位移传感器架连接，拉绳位移传感器架安装在电动拉杆的推杆下部，拉绳位移传感器与电路板连接。

7、进一步地，所述内筒的上部外侧设有外护罩，外护罩的外护罩底部法兰盘固定在外筒的外筒顶部法兰盘上，整体形成封闭式外壳，将内筒罩住，外护罩的侧壁上设有滑槽，传感器支撑臂自滑槽内伸出外护罩，滑槽的高度允许传感器支撑臂达到最高位置，滑槽的顶端朝一侧倾斜。

8、所述传感器支撑臂在外护罩的滑槽内上下滑动，当传感器支撑臂滑动至滑槽顶部时，滑槽顶部倾斜，传感器支撑臂带动内筒侧转，内筒中的电池仓以及电动拉杆等部件随之转动，因配重与内筒活动连接插接，内筒旋转时配重不动。

9、当下雪后，由于传感器支撑臂及传感器壳体的阻挡，会出现传感器支撑臂及传感器壳体下方积雪较少的情况，造成测量数据不准确，因此，本发明将滑槽顶部设置为倾斜状态，当传感器支撑臂上升到滑槽顶部时，会发生侧转，传感器支撑臂及传感器壳体绕开被遮挡位置，雪层检测传感器和冰层检测传感器能够准确测量。

10、进一步地，所述外筒底部设有排水管，用于排水。

11、进一步地，所述非接触测距传感器为超声波或雷达。

12、进一步地，所述外护罩的顶部或外护罩旁边的路面上设有l型立杆，l型立杆顶部横杆的端部匹配有雷达测距传感器，l型立杆的底部设有法兰盘，法兰盘将l型立杆固定在外护罩的顶部或外护罩旁边的路面上，雷达测距传感器通过电缆与电路板连接。

13、进一步地，所述l型立杆上安装太阳能供电系统，太阳能供电系统为雷达测距传感器供电。

14、所述的电路板为本领域公知公用的控制电路，根据需要控制和驱动相应的部件器件是本领域技术人员公知的技能。

15、本发明所涉及的电动拉杆、行程位移传感器、雪层检测传感器、冰层检测传感器、电动拉杆、拉绳位移传感器、非接触测距传感器、雷达测距传感器和太阳能供电系统等，均为本领域公知公用的技术。

16、一种地面雪冰厚度检测方法，采用上述地面雪冰厚度检测装置，其步骤如下：

17、①在被监测地面上打孔，将地面雪冰厚度检测装置安装到孔洞中；此时传感器支撑臂向外伸出，传感器壳体上的雪层检测传感器和冰层检测传感器正对被监测路面；

18、②通过测量电动拉杆在内筒的最高点，设定拉绳位移传感器的上限值，同时校准非接触测距传感器与地面的距离；通过电动拉杆使内筒下移，内筒带动传感器支撑臂以及传感器壳体下移，触冰锥滑杆底部的触冰锥与地面接触被压，触冰锥滑杆上移，触冰锥滑杆顶部卡台与触冰传感器接触，使触冰传感器动作设定为拉绳位移传感器的下限值，地面为测距基准点；

19、③当需要测量被监测路面上雪层和冰层厚度时，非接触测距传感器测量地面雪层厚度；电动拉杆动作使内筒下移，内筒带动传感器支撑臂以及传感器壳体下移，触冰锥滑杆底部的触冰锥插入到雪层，直至与冰面接触被压，触冰锥滑杆顶部卡台与触冰传感器接触，触冰传感器传递信号至电路板，电动拉杆停止动作，拉绳位移传感器测量电动拉杆行程，将信号传递至电路板，计算冰层厚度。

20、为测量暴雪时厚雪层的厚度，在外护罩的顶部或外护罩旁边的路面上设置l型立杆，l型立杆顶部横杆的端部匹配有雷达测距传感器，雷达测距传感器经电缆连接内筒内的电路板，雷达测距传感器量程不小于8米，波束角不大于8度，精确测量路面上厚雪层的厚度。

21、本发明的有益效果：技术中没有使用昂贵的传感器及器件，成本较低，便于普及，可及时、准确监测机场和山区公路的雪层和冰层厚度，提高交通安全性。

技术特征：

1.一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：包含外筒（4），外筒（4）埋设在被监测路面内，内筒（3）设置在外筒（4）内，内筒（3）的内部设有升降机构（1）和电路板（11），升降机构（1）推动内筒（3）在外筒（4）内部上下升降，升降机构（1）上设有行程位移传感器，用于测量升降机构（1）的行程；所述内筒（3）的顶部设有电池仓（14），电池仓（14）顶部设有传感器支撑臂（7），传感器支撑臂（7）的端部设有传感器壳体（16），传感器壳体（16）内设有雪层检测传感器（5）和冰层检测传感器（6），行程位移传感器、雪层检测传感器（5）和冰层检测传感器（6）均与电路板（11）连接，雪层检测传感器（5）用于测量雪层厚度，冰层检测传感器（6）用于检测冰层厚度；电池仓（14）内设有电池，电池为升降机构、升降行程传感器、雪层检测传感器（5）和冰层检测传感器（6）供电。

2.根据权利要求1所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述雪层检测传感器（5）为非接触测距传感器，安装在传感器壳体（16）底部；所述冰层检测传感器（6）为位移传感器，安装在传感器壳体（16）底部。

3.根据权利要求2所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述冰层检测传感器（6）包含触冰锥安装座（15）、触冰锥（17）、触冰锥滑腔（18）、触冰锥滑杆（19）和触冰传感器（20），所述传感器壳体（16）内设有触冰锥安装座（15），触冰锥安装座（15）上设有触冰锥滑腔（18），触冰锥滑杆（19）滑动设置在触冰锥滑腔（18）内，触冰锥滑杆（19）顶部设有卡台（22）并与触冰传感器（20）匹配接触，触冰锥滑杆（19）的底部为触冰锥（17），触冰传感器（20）与电路板（11）连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述升降机构（1）包含电动拉杆（8）、配重（12）和轴承（13），所述行程位移传感器为拉绳位移传感器（9）；所述内筒（3）底部设有开口，配重（12）插入设置在开口处，配重（12）上设有轴承（13），拉绳位移传感器（9）固定在内筒（3）内部，电动拉杆（8）的顶端与拉绳位移传感器（9）连接，电动拉杆（8）的底端与轴承（13）连接，拉绳位移传感器（9）的拉绳与拉绳位移传感器架（10）连接，拉绳位移传感器架（10）安装在电动拉杆（8）的推杆下部，拉绳位移传感器（9）与电路板（11）连接。

5.根据权利要求4所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述内筒（3）的上部外侧设有外护罩（23），外护罩（23）的外护罩底部法兰盘（21）固定在外筒（4）的外筒顶部法兰盘（30）上，整体形成封闭式外壳，将内筒（3）罩住，外护罩（23）的侧壁上设有滑槽（24），传感器支撑臂（7）自滑槽（24）内伸出外护罩（23），滑槽（24）的高度允许传感器支撑臂（7）达到最高位置，滑槽（24）的顶端朝一侧倾斜。

6.根据权利要求1或2所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述外筒（4）底部设有排水管（2）；所述非接触测距传感器为超声波或雷达。

7.根据权利要求1或2所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述外护罩（23）的顶部或外护罩旁边的路面上设有l型立杆（25），l型立杆（25）顶部横杆的端部匹配有雷达测距传感器（26），l型立杆（25）的底部设有法兰盘（27），法兰盘（27）将l型立杆（25）固定在外护罩（23）的顶部或外护罩（23）旁边的路面上，雷达测距传感器（26）通过电缆（29）与电路板（11）连接。

8.根据权利要求7所述的一种地面雪冰厚度检测装置，其特征在于：所述l型立杆上（25）安装太阳能供电系统（28），太阳能供电系统（28）为雷达测距传感器（26）供电。

9.一种地面雪冰厚度检测方法，基于权利要求3-8任意一项所述一种地面雪冰厚度检测装置，其步骤如下：

10.根据权利要求9所述的一种地面雪冰厚度检测方法，其特征在于：为测量暴雪时厚雪层的厚度，在外护罩（23）的顶部或外护罩（23）旁边的路面上设置l型立杆（25），l型立杆（25）顶部横杆的端部匹配有雷达测距传感器（26），雷达测距传感器（26）经电缆连接内筒（3）内的电路板（11），雷达测距传感器（26）量程不小于8米，波束角不大于8度，精确测量路面上厚雪层的厚度。

技术总结
本发明涉及一种地面雪冰厚度检测装置及方法，属于机场和山区道路交通安全监测技术领域。技术方案为：内筒（3）的内部设有升降机构（1）和电路板（11），升降机构（1）推动内筒（3）在外筒（4）内部上下升降，升降机构（1）上设有行程位移传感器，用于测量升降机构（1）的行程；所述内筒（3）的顶部设有电池仓，电池仓顶部设有传感器支撑臂，传感器支撑臂的端部设有传感器壳体，传感器壳体内设有雪层检测传感器和冰层检测传感器，雪层检测传感器用于测量雪层厚度，冰层检测传感器用于检测冰层厚度。本发明没有使用昂贵的传感器及器件，成本较低，便于普及，可及时、准确监测机场和山区公路的雪层和冰层厚度，提高交通安全性。

技术研发人员：张喜,白子建,贾玉璐
受保护的技术使用者：唐山元月科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9