高速公路路面积雪结冰监测预警系统的制作方法

本实用新型涉及高速公路交通安全监测设备技术领域，具体涉及一种高速公路路面积雪结冰监测预警系统。

背景技术：

高速公路行车安全对于高速公路运营管理单位及广大交通参与者来讲至关重要。高速公路积雪和结冰现象严重影响了高速公路的正常运行及交通安全，造成较大的经济损失和人员伤亡，对交通行业的整体发展产生了负面影响。

目前，我国的路面结冰处理的主要措施为道路气象监测站，也有一部分地区和路段开始采用结冰预警系统。其中气象监测站监测精度差，功能单一，只能进行路面状态数据的采集，不能提前预警，实施起来效果较差；现有的传统结冰预警系统虽然可以实时发布预警信息，但是缺少直观的现场视频图像显示，也难以避免因为系统精度问题而存在的误报现象。同时，道路气象监测站和传统结冰预警系统都无法预测可能发生的降雪情况，无法为高速公路运营管理单位提供及时的降雪预警信息。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够对采集到的气象信息进行监测和分析，准确、实时地反应冰雪天气条件下高速公路路面状况，并具备视频监控功能的高速公路路面积雪结冰监测预警系统，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

本实用新型提供的一种高速公路路面积雪结冰安全监测预警系统，该系统包括：

与控制器通信连接的气象数据监测装置和视频监控装置，所述气象数据监测装置实时采集高速公路路侧的气象数据并传输至所述控制器；所述视频监控装置实时采集高速公路路面的视频影像并传输至所述控制器。

所述控制器连接有人机交互模块和预警装置，所述控制器根据所述气象数据控制所述预警装置发出预警信息进行预警，所述人机交互模块接收所述视频影像并进行显示，操作人员根据视频影像通过所述人机交互模块控制预警装置进行预警。

优选的，所述气象数据监测装置和所述视频监控装置通过无线信号传输模块连接所述控制器。

优选的，所述气象数据监测装置包括路面温度传感器和空气温湿度传感器；所述空气温度传感器用于实时获取监测点上方大气的温度和湿度数据，并通过无线信号传输模块发送给所述控制器；所述路面温度传感器用于实时获取监测点路面表面的温度数据，并通过无线信号传输模块发送给所述控制器。

优选的，所述气象数据监测装置还包括非接触式路面状况传感器和积雪深度传感器；所述非接触式路面状况传感器通过发射和接收光信号识别路面上监测点处的积水、积雪和结冰状态信息，并发送到所述控制器；所述积雪深度传感器通过发射和接收光信号来判定路面监测点积雪的厚度，并发送到所述控制器。

优选的，所述空气温湿度传感器设置在高速公路路面监测点路侧的立柱上，所述路面温度传感器设置在监测点路面下方4～5cm位置处。

优选的，所述视频监控装置包括至少一个红外摄像机。

优选的，所述高速公路路面积雪结冰安全监测预警系统还包括有用户终端，所述用户终端与所述预警装置连接，用于接收所述预警装置发出的预警信息。

优选的，所述高速公路路面积雪结冰安全监测预警系统还包括有电源模块，所述电源模块用于为所述气象数据监测装置、所述视频监控装置、所述控制器和所述无线信号传输模块供电。

优选的，所述控制器为plc控制器或pcba控制器。

本实用新型有益效果：利用包含空气温湿度和地面温度在内的多因素气象数据与非接触式道面状况传感器和积雪深传感器获得的路面状态信息进行二次判断，增大预警信息的准确性；增加视频监控功能和预警信号发布前的人工确认功能，确保预警信息发布的准确性；能够对采集到的气象信息进行监测和分析，准确、实时地反应冰雪天气条件下高速公路路面积雪结冰状况，并通过预警信息发布模块发布积雪结冰预警信息，同时实现有预警信号时进行现场录像或根据需要进行预警状态下路面状况的实时录像和全天候录像。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1所述的高速公路路面积雪结冰监测预警系统原理框图。

图2为本实用新型实施例2所述的高速公路路面积雪结冰监测预警系统原理框图。

图3为本实用新型实施例2所述的高速公路路面积雪结冰监测预警系统安装使用状态示意图。

图4为本实用新型实施例2所述的高速公路路面积雪结冰监测预警系统工作方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。

需要说明的是，在本实用新型所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本实用新型所必须的。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种高速公路路面积雪结冰监测预警系统，该系统包括：与控制器通信连接的气象数据监测装置和视频监控装置，所述气象数据监测装置实时采集高速公路路面的气象数据并传输至所述控制器；所述视频监控装置实时采集高速公路路面的视频影像并传输至所述控制器；

所述控制器连接有人机交互模块和预警装置，所述控制器根据所述气象数据控制所述预警装置发出预警信息进行预警，所述人机交互模块接收所述视频影像并进行显示，操作人员根据视频影像通过所述人机交互模块控制预警装置进行预警。

所述气象数据监测装置和所述视频监控装置通过无线信号传输模块连接所述控制器。

所述气象数据监测装置包括路面温度传感器和空气温湿度传感器；所述空气温度传感器用于实时获取监测点上方大气的温度和湿度数据，并通过无线信号传输模块发送给所述控制器；所述路面温度传感器用于实时获取监测点路面表面的温度数据，并通过无线信号传输模块发送给所述控制器。

所述气象数据监测装置还包括非接触式路面状况传感器和积雪深度传感器；所述非接触式路面状况传感器通过发射和接收光信号识别路面上监测点处的积水、积雪和结冰状态信息，并发送到所述控制器；所述积雪深度传感器通过发射和接收光信号来判定路面监测点积雪的厚度，并发送到所述控制器。

所述空气温湿度传感器设置在高速公路路面监测点路侧的立柱上，所述路面温度传感器设置在监测点路面下方4～5cm位置处。

所述视频监控装置包括至少一个红外摄像机。

所述高速公路路面积雪结冰安全监测预警系统还包括有用户终端，所述用户终端与所述预警装置连接，用于接收所述预警装置发出的预警信息。

所述高速公路路面积雪结冰安全监测预警系统还包括有电源模块，所述电源模块用于为所述气象数据监测装置、所述视频监控装置、所述控制器和所述无线信号传输模块供电。

所述控制器为plc控制器或pcba控制器。

在本实用新型的具体实施例一中，当空气温湿度传感器检测的空气湿度为20％～80％，路面温度传感器检测的路面温度值低于空气温湿度传感器检测到的空气温度值且低于0摄氏度，并且非接触式路面状况传感器获得路面有结冰状态的信息时，则控制器确认路面结冰预警信息；当非接触式道面状况传感器获得路面有积雪的信息，并且积雪深度传感器检测的积雪厚度达到2mm时，则控制器确认路面积雪预警信息。

在本实用新型的具体实施例一中，所述控制器在确认道面结冰或积雪预警信息后，管理人员通过人机交互模块实时显示的所述视频监控装置实时采集的视频数据查验现场道面状态，管理人员通过视频资料判断是否通过操作人机交互模块控制预警装置将预警信息发送至所述用户终端。

实施例二

如图2所示，本实用新型实施例二提供一种高速公路路面积雪结冰监测预警系统，该系统包括，包括路面气象数据监测模块(及气象数据监测装置)、视频监控模块(视频监控装置)、信号传输模块、数据处理模块(即控制器)、预警信息发布模块(即预警装置)、供电模块和用户端。

具体的，路面气象数据监测模块用于实时监测高速公路路面的气象数据并将数据传输至数据处理模块；

具体的，视频监控模块用于实时监控高速公路路面的视频影像并传输至数据处理模块；

具体的，数据处理模块用于控制视频监控模块的开关，同时接收和处理路面气象信息监测数据和视频监控数据，之后通过预警信息发布模块向用户端发布预警信息；

具体的，用户端包括显示终端、app端，分别针对不同的使用人群，提供不同途径的预警功能，并可提供短信提醒功能。

具体的，路面气象数据监测模块组件包括包括空气温湿度传感器、道面温度传感器、雪深传感器和非接触式道面状况传感器。

具体的，路面气象数据监测模块组件根据工作方式的不同，安装方式也存在着差异性，主要可分为立杆式安装和埋地式安装两种方式。

具体的，空气温湿度传感器设置在高速公路路面监测点路侧的立柱上，道面温度传感器设置在监测点路面下方4～5cm位置处，空气温湿度传感器持续检测监测点上方大气的温度和湿度数据，道面温度传感器持续检测监测点路面表面的温度数据，检测到的数据同时发送到数据处理模块。

具体的，当空气温湿度传感器检测的空气湿度为20％～80％，路面温度传感器检测的路面温度值低于空气温湿度传感器检测到的空气温度值且低于0摄氏度，并且非接触式路面状况传感器获得路面有结冰状态的信息时，则数据处理模块确认道面结冰预警信息；当非接触式道面状况传感器获得路面有积雪的信息，并且积雪深度传感器检测数据显示积雪厚度达到2mm时，则数据处理模块确认道面积雪预警信息。

如图3所示，视频监控模块包括一台或多台独立运行的红外摄像机，红外摄像机可以独立实现昼夜高清的视频监控效果，视频监控模块获得的视频影像资料发送到数据处理模块。

具体的，非接触式道面状况传感器对冰层厚度的检测范围为0～2mm，分辨率为0.01mm；对雪层厚度的检测范围为0～10mm，分辨率为0.01mm。

具体的，如图4，控制中心的预警模块根据传回的气象信息来判断降雪结冰情况发生的可能性，当达到设定的阈值时，自动打开录像设备开关并通知管理员进行现场确认选择是否发布预警信息。

具体的，管理员收到系统预警提示后可根据监控录像判断路面实际路况与系统判断是否相符，相符时确认发布预警信息；

具体的，预警信息主要传输至用户端，包括公路显示终端、手机app端和对相关人员的短信提醒功能；

进一步地，道路养护工作人员在收到预警信息的同时可收到对应的建议性除雪方案，进而及时建立冰雪天气的应急响应机制。

如图4所示，为本实用新型实施例所述的高速公路路面积雪结冰监测预警系统的控制方法原理图，在使用时，在数据处理模块中，设置路面积雪结冰阈值，通过比较对应的各类传感器获取的地面温度、空气湿度等数据，判断是否超过阈值；若超过阈值，则数据处理模块自动打开视频摄像机获取路面的实际状况，根据路面的实际状况，发出预警信息发布的指令，通过预警信息发布模块接收到发布指令后，发布预警信息。

综上所述，本实用新型实施例所述的高速公路路面积雪结冰监测预警系统，通过路面气象数据监测模块，实时监测高速公路路面的气象数据并将数据传输至数据处理模块；通过视频监控模块实时监控高速公路路面的视频影像并传输至数据处理模块；通过数据处理模块，控制视频监控模块的开关，同时接收和处理路面气象信息监测数据和视频监控数据，之后通过预警信息发布模块向用户端发布预警信息；用户端，包括显示终端、app端，分别针对不同的使用人群，提供不同途径的预警功能，并可提供短信提醒功能。本实用新型能够对采集到的气象数据进行分析与预测，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。

本领域普通技术人员可以理解：本实用新型实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。