一种高速公路路面结冰监控装置和监控方法与流程

本发明涉及一种高速公路路面结冰监测与控制领域，具体地，本发明涉及一种高速公路路面结冰监控装置和监控方法。

背景技术：

近年来，由于全球性气候变化，突发性冰雪天气在各地频发，而高速公路又容易受到气象条件的影响。根据对世界主要大中城市进行调查得出的结论，因道路结冰造成的交通事故占冬季交通事故总量的35％以上。据美国玛奎塔大学的统计表明，有效的结冰预警和除冰雪能降低事故发生率87%之多。世界上地处高纬地区的各国都在研究预防性的结冰预警方法。

目前高速公路上结合气象监测需求，已有气温、空气湿度、风速、风向等常规的气象信息，信息量不多，并且无法实现对采集到的气象信息进行分析与监测，无法准确、实时地反映冰雪天气下高速公路路面状况。

有鉴于此，有必要提出一种高速公路路面结冰监控装置，能够对采集到的气象信息进行分析与监测，准确、实时地反映冰雪天气下高速公路路面状况。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高速公路路面结冰监控装置和监控方法，能够对采集到的气象信息进行分析与监测，准确、实时地反映冰雪天气下高速公路路面状况，进而为及时建立冰雪天气的应急响应机制以及除冰雪应急措施提供技术支持，为高速公路行车安全提供预警信息，降低高速公路事故率。

本发明是采用以下技术方案来实现上述发明目的的。

本发明提出的一种高速公路路面结冰监控装置，包括路面气象数据监测模块、主控模块、数据存储模块、预警模块；所述路面气象数据监测模块用于监测高速公路路面的气象数据，并将所述气象数据发送给所述数据存储模块；所述数据存储模块接收并评估所述路面气象数据监测模块发送的气象数据，存储所述气象数据和评估结果，并将所述评估结果发送给所述预警模块；所述预警模块用于根据接收到的评估结果发出相应的预警信息；所述主控模块用于发送控制指令给所述路面气象数据监测模块、所述数据存储模块以及所述预警模块。

所述的评估过程为：（1）各传感器监测路面的温度、湿度、冰点、水膜厚度、冰雪厚度、盐浓度等数据信息，（2）通过通信技术将数据信息发送给数据存储模块，（3）通过数据存储模块中嵌入式微处理（ARM）技术的凝冰预测预警算法，准确地感知路面状态、结冰情况，实时计算出结冰概率等数据，（4）将评估结果发送给所述预警模块。

进一步地，所述高速公路路面结冰监控装置还包括显示单元，用来获取并显示所述预警信息和所述评估结果。

进一步地，所述主控模块还用于调取所述数据存储模块存储的气象数据和评估结果。

进一步地，所述路面气象数据监测模块包括结冰监测单元和信号发射器，所述结冰监测单元用于监测高速公路路面的气象数据，所述信号发射器用于将所述气象数据发送给所述数据存储模块。

进一步地，所述结冰监测单元包括路面温度传感器、路面湿度传感器、冰点传感器、水膜传感器、压电平膜传感器、光纤传感器、融雪剂-冰雪混合物盐度传感器。

进一步地，所述路面温度传感器和所述路面湿度传感器分别用来监测路面的温度和湿度，所述冰点传感器用来监测路面冰雪的冰点，所述水膜传感器用来监测路面的水膜厚度，所述压电平膜传感器和光纤传感器用来监测冰雪厚度，所述融雪剂-冰雪混合物盐度传感器用来监测融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度。所述气象数据包括所述路面温度传感器和所述路面湿度传感器分别监测的路面的温度和湿度、所述冰点传感器监测的路面冰雪的冰点、所述水膜传感器监测的路面的水膜厚度、所述压电平膜传感器和光纤传感器监测的冰雪厚度、以及所述融雪剂-冰雪混合物盐度传感器监测到的融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度。

优选地，所述压电平膜传感器的监测范围为0～2mm，精度为0.2mm；所述光纤传感器的监测范围为2～10mm，精度为0.5mm。

本发明还提供了一种高速公路路面结冰监控方法，应用于上述的高速公路路面结冰监控装置，高速公路路面结冰监控方法包括以下步骤：

S10：设置高速公路路面结冰判断阈值；

S20：获取高速公路路面气象数据；

S30：将S20步骤中获得的气象数据与S10步骤中设置的结冰判断阈值对应进行比较；若超过阈值，则执行S40；若未超过阈值，则执行S20、S30；

S40：输出路面结冰预警信息。

进一步地，在S30步骤中还包括存储所述高速公路路面气象数据。

进一步地，所述高速公路路面结冰判断阈值包括路面的温度，路面的湿度，路面冰雪的冰点，水膜厚度，冰雪厚度，融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度的判断阈值；所述高速公路路面气象数据包括路面的温度，路面的湿度，路面冰雪的冰点，水膜厚度，冰雪厚度，融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度。

相比于现有技术，本发明提供的一种高速公路路面结冰监控装置和监控方法，能够对采集到的气象信息进行分析与监测，准确、实时地反映冰雪天气下高速公路路面状况，进而为及时建立冰雪天气的应急响应机制以及除冰雪应急措施提供技术支持，为高速公路行车安全提供预警信息，降低高速公路事故率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高速公路路面结冰监控装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的模拟前端电路中阻抗匹配单元的电气示意图；

图3为本发明实施例提供的模拟前端电路中差分放大器的电气示意图；

图4为本发明实施例提供的模拟前端电路中幅度检测判断单元的电气示意图一；

具体实施方式

请参见图1，本发明实施例给出一种高速公路路面结冰监控装置10，包括路面气象数据监测模块110、主控模块120、数据存储模块130、预警模块140；所述路面气象数据监测模块110用于监测高速公路路面的气象数据，并将所述气象数据发送给所述数据存储模块130；所述数据存储模块130接收并评估所述路面气象数据监测模块110发送的气象数据，存储所述气象数据和评估结果，并将所述评估结果发送给所述预警模块140；所述预警模块140用于根据接收到的评估结果发出相应的预警信息；所述主控模块120用于发送控制指令给所述路面气象数据监测模块110、所述数据存储模块130以及所述预警模块140。

路面气象数据监测模块110包括结冰监测单元和信号发射器，结冰监测单元用于监测高速公路路面的气象数据，信号发射器用于将所述气象数据发送给所述数据存储模块。

进一步地，所述结冰监测单元包括路面温度传感器、路面湿度传感器、冰点传感器、水膜传感器、压电平膜传感器、光纤传感器、融雪剂-冰雪混合物盐度传感器；所述路面温度传感器和所述路面湿度传感器分别用来监测路面的温度和湿度，所述冰点传感器用来监测路面冰雪的冰点，所述水膜传感器用来监测路面的水膜厚度，所述压电平膜传感器和光纤传感器用来监测冰雪厚度，所述融雪剂-冰雪混合物盐度传感器用来监测融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度。

所述气象数据包括所述路面温度传感器和所述路面湿度传感器分别监测的路面的温度和湿度、所述冰点传感器监测的路面冰雪的冰点、所述水膜传感器监测的路面的水膜厚度、所述压电平膜传感器和光纤传感器监测的冰雪厚度、以及所述融雪剂-冰雪混合物盐度传感器监测到的融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度。

优选地，所述压电平膜传感器的监测范围为0～2mm，精度为0.2mm；所述光纤传感器的监测范围为2～10mm，精度为0.5mm。

进一步地，如图2所述，本发明实施例提供的高速公路路面结冰监控装置10还包括显示模块150，用来获取并显示预警信息和评估结果，还可进一步获取并显示上述各传感器采集的气象数据。

优先地，如图3所示，预警模块140和显示模块150安装于监测路段、桥段前合适距离，显示模块150显示各传感器监测的气象数据及路面结冰情况的评估结果、预警信息，所述预警模块140在出现路面结冰时，可发出警报，提示工作人员采取一定的防护措施或者提示驾驶员小心驾驶。

进一步地，所述主控模块还用于调取所述数据存储模块存储的气象数据和评估结果。

请参见图4，本发明实施例还提供了一种高速公路路面结冰监控方法，应用于上述的高速公路路面结冰监控装置，高速公路路面结冰监控方法包括以下步骤：

S10：设置高速公路路面结冰判断阈值；

S20：获取高速公路路面气象数据；

S30：将S20步骤中获得的气象数据与S10步骤中设置的结冰判断阈值对应进行比较；若超过阈值，则执行S40；若未超过阈值，则执行S20、S30；

S40：输出路面结冰预警信息。

进一步地，在S30步骤中还包括存储所述高速公路路面气象数据。

进一步地，所述高速公路路面结冰判断阈值包括路面的温度，路面的湿度，路面冰雪的冰点，水膜厚度，冰雪厚度，融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度的判断阈值；所述高速公路路面气象数据包括路面的温度，路面的湿度，路面冰雪的冰点，水膜厚度，冰雪厚度，融雪剂-冰雪混合物中盐的浓度。

相比于现有技术，本发明提供的一种高速公路路面结冰监控装置和监控方法，能够对采集到的气象信息进行分析与监测，准确、实时地反映冰雪天气下高速公路路面状况，进而为及时建立冰雪天气的应急响应机制以及除冰雪应急措施提供技术支持，为高速公路行车安全提供预警信息，降低高速公路事故率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。