本發(fā)明涉及一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置和監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，由于全球性氣候變化，突發(fā)性冰雪天氣在各地頻發(fā)，而高速公路又容易受到氣象條件的影響。根據(jù)對(duì)世界主要大中城市進(jìn)行調(diào)查得出的結(jié)論，因道路結(jié)冰造成的交通事故占冬季交通事故總量的35％以上。據(jù)美國(guó)瑪奎塔大學(xué)的統(tǒng)計(jì)表明，有效的結(jié)冰預(yù)警和除冰雪能降低事故發(fā)生率87%之多。世界上地處高緯地區(qū)的各國(guó)都在研究預(yù)防性的結(jié)冰預(yù)警方法。

目前高速公路上結(jié)合氣象監(jiān)測(cè)需求，已有氣溫、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等常規(guī)的氣象信息，信息量不多，并且無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的氣象信息進(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)，無(wú)法準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映冰雪天氣下高速公路路面狀況。

有鑒于此，有必要提出一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置，能夠?qū)Σ杉降臍庀笮畔⑦M(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映冰雪天氣下高速公路路面狀況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置和監(jiān)控方法，能夠?qū)Σ杉降臍庀笮畔⑦M(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映冰雪天氣下高速公路路面狀況，進(jìn)而為及時(shí)建立冰雪天氣的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制以及除冰雪應(yīng)急措施提供技術(shù)支持，為高速公路行車安全提供預(yù)警信息，降低高速公路事故率。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的。

本發(fā)明提出的一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置，包括路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、主控模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、預(yù)警模塊；所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)高速公路路面的氣象數(shù)據(jù)，并將所述氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊接收并評(píng)估所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)所述氣象數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果，并將所述評(píng)估結(jié)果發(fā)送給所述預(yù)警模塊；所述預(yù)警模塊用于根據(jù)接收到的評(píng)估結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息；所述主控模塊用于發(fā)送控制指令給所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及所述預(yù)警模塊。

所述的評(píng)估過(guò)程為：（1）各傳感器監(jiān)測(cè)路面的溫度、濕度、冰點(diǎn)、水膜厚度、冰雪厚度、鹽濃度等數(shù)據(jù)信息，（2）通過(guò)通信技術(shù)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，（3）通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中嵌入式微處理（ARM）技術(shù)的凝冰預(yù)測(cè)預(yù)警算法，準(zhǔn)確地感知路面狀態(tài)、結(jié)冰情況，實(shí)時(shí)計(jì)算出結(jié)冰概率等數(shù)據(jù)，（4）將評(píng)估結(jié)果發(fā)送給所述預(yù)警模塊。

進(jìn)一步地，所述高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置還包括顯示單元，用來(lái)獲取并顯示所述預(yù)警信息和所述評(píng)估結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述主控模塊還用于調(diào)取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的氣象數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊包括結(jié)冰監(jiān)測(cè)單元和信號(hào)發(fā)射器，所述結(jié)冰監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)高速公路路面的氣象數(shù)據(jù)，所述信號(hào)發(fā)射器用于將所述氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

進(jìn)一步地，所述結(jié)冰監(jiān)測(cè)單元包括路面溫度傳感器、路面濕度傳感器、冰點(diǎn)傳感器、水膜傳感器、壓電平膜傳感器、光纖傳感器、融雪劑-冰雪混合物鹽度傳感器。

進(jìn)一步地，所述路面溫度傳感器和所述路面濕度傳感器分別用來(lái)監(jiān)測(cè)路面的溫度和濕度，所述冰點(diǎn)傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)路面冰雪的冰點(diǎn)，所述水膜傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)路面的水膜厚度，所述壓電平膜傳感器和光纖傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)冰雪厚度，所述融雪劑-冰雪混合物鹽度傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度。所述氣象數(shù)據(jù)包括所述路面溫度傳感器和所述路面濕度傳感器分別監(jiān)測(cè)的路面的溫度和濕度、所述冰點(diǎn)傳感器監(jiān)測(cè)的路面冰雪的冰點(diǎn)、所述水膜傳感器監(jiān)測(cè)的路面的水膜厚度、所述壓電平膜傳感器和光纖傳感器監(jiān)測(cè)的冰雪厚度、以及所述融雪劑-冰雪混合物鹽度傳感器監(jiān)測(cè)到的融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度。

優(yōu)選地，所述壓電平膜傳感器的監(jiān)測(cè)范圍為0～2mm，精度為0.2mm；所述光纖傳感器的監(jiān)測(cè)范圍為2～10mm，精度為0.5mm。

本發(fā)明還提供了一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控方法，應(yīng)用于上述的高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置，高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控方法包括以下步驟：

S10：設(shè)置高速公路路面結(jié)冰判斷閾值；

S20：獲取高速公路路面氣象數(shù)據(jù)；

S30：將S20步驟中獲得的氣象數(shù)據(jù)與S10步驟中設(shè)置的結(jié)冰判斷閾值對(duì)應(yīng)進(jìn)行比較；若超過(guò)閾值，則執(zhí)行S40；若未超過(guò)閾值，則執(zhí)行S20、S30；

S40：輸出路面結(jié)冰預(yù)警信息。

進(jìn)一步地，在S30步驟中還包括存儲(chǔ)所述高速公路路面氣象數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述高速公路路面結(jié)冰判斷閾值包括路面的溫度，路面的濕度，路面冰雪的冰點(diǎn)，水膜厚度，冰雪厚度，融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度的判斷閾值；所述高速公路路面氣象數(shù)據(jù)包括路面的溫度，路面的濕度，路面冰雪的冰點(diǎn)，水膜厚度，冰雪厚度，融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置和監(jiān)控方法，能夠?qū)Σ杉降臍庀笮畔⑦M(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映冰雪天氣下高速公路路面狀況，進(jìn)而為及時(shí)建立冰雪天氣的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制以及除冰雪應(yīng)急措施提供技術(shù)支持，為高速公路行車安全提供預(yù)警信息，降低高速公路事故率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬前端電路中阻抗匹配單元的電氣示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬前端電路中差分放大器的電氣示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的模擬前端電路中幅度檢測(cè)判斷單元的電氣示意圖一；

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例給出一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置10，包括路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊110、主控模塊120、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊130、預(yù)警模塊140；所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊110用于監(jiān)測(cè)高速公路路面的氣象數(shù)據(jù)，并將所述氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊130；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊130接收并評(píng)估所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊110發(fā)送的氣象數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)所述氣象數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果，并將所述評(píng)估結(jié)果發(fā)送給所述預(yù)警模塊140；所述預(yù)警模塊140用于根據(jù)接收到的評(píng)估結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息；所述主控模塊120用于發(fā)送控制指令給所述路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊110、所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊130以及所述預(yù)警模塊140。

路面氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊110包括結(jié)冰監(jiān)測(cè)單元和信號(hào)發(fā)射器，結(jié)冰監(jiān)測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)高速公路路面的氣象數(shù)據(jù)，信號(hào)發(fā)射器用于將所述氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

進(jìn)一步地，所述結(jié)冰監(jiān)測(cè)單元包括路面溫度傳感器、路面濕度傳感器、冰點(diǎn)傳感器、水膜傳感器、壓電平膜傳感器、光纖傳感器、融雪劑-冰雪混合物鹽度傳感器；所述路面溫度傳感器和所述路面濕度傳感器分別用來(lái)監(jiān)測(cè)路面的溫度和濕度，所述冰點(diǎn)傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)路面冰雪的冰點(diǎn)，所述水膜傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)路面的水膜厚度，所述壓電平膜傳感器和光纖傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)冰雪厚度，所述融雪劑-冰雪混合物鹽度傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度。

所述氣象數(shù)據(jù)包括所述路面溫度傳感器和所述路面濕度傳感器分別監(jiān)測(cè)的路面的溫度和濕度、所述冰點(diǎn)傳感器監(jiān)測(cè)的路面冰雪的冰點(diǎn)、所述水膜傳感器監(jiān)測(cè)的路面的水膜厚度、所述壓電平膜傳感器和光纖傳感器監(jiān)測(cè)的冰雪厚度、以及所述融雪劑-冰雪混合物鹽度傳感器監(jiān)測(cè)到的融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度。

優(yōu)選地，所述壓電平膜傳感器的監(jiān)測(cè)范圍為0～2mm，精度為0.2mm；所述光纖傳感器的監(jiān)測(cè)范圍為2～10mm，精度為0.5mm。

進(jìn)一步地，如圖2所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置10還包括顯示模塊150，用來(lái)獲取并顯示預(yù)警信息和評(píng)估結(jié)果，還可進(jìn)一步獲取并顯示上述各傳感器采集的氣象數(shù)據(jù)。

優(yōu)先地，如圖3所示，預(yù)警模塊140和顯示模塊150安裝于監(jiān)測(cè)路段、橋段前合適距離，顯示模塊150顯示各傳感器監(jiān)測(cè)的氣象數(shù)據(jù)及路面結(jié)冰情況的評(píng)估結(jié)果、預(yù)警信息，所述預(yù)警模塊140在出現(xiàn)路面結(jié)冰時(shí)，可發(fā)出警報(bào)，提示工作人員采取一定的防護(hù)措施或者提示駕駛員小心駕駛。

進(jìn)一步地，所述主控模塊還用于調(diào)取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的氣象數(shù)據(jù)和評(píng)估結(jié)果。

請(qǐng)參見(jiàn)圖4，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控方法，應(yīng)用于上述的高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置，高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控方法包括以下步驟：

S10：設(shè)置高速公路路面結(jié)冰判斷閾值；

S20：獲取高速公路路面氣象數(shù)據(jù)；

S30：將S20步驟中獲得的氣象數(shù)據(jù)與S10步驟中設(shè)置的結(jié)冰判斷閾值對(duì)應(yīng)進(jìn)行比較；若超過(guò)閾值，則執(zhí)行S40；若未超過(guò)閾值，則執(zhí)行S20、S30；

S40：輸出路面結(jié)冰預(yù)警信息。

進(jìn)一步地，在S30步驟中還包括存儲(chǔ)所述高速公路路面氣象數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述高速公路路面結(jié)冰判斷閾值包括路面的溫度，路面的濕度，路面冰雪的冰點(diǎn)，水膜厚度，冰雪厚度，融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度的判斷閾值；所述高速公路路面氣象數(shù)據(jù)包括路面的溫度，路面的濕度，路面冰雪的冰點(diǎn)，水膜厚度，冰雪厚度，融雪劑-冰雪混合物中鹽的濃度。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種高速公路路面結(jié)冰監(jiān)控裝置和監(jiān)控方法，能夠?qū)Σ杉降臍庀笮畔⑦M(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映冰雪天氣下高速公路路面狀況，進(jìn)而為及時(shí)建立冰雪天氣的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制以及除冰雪應(yīng)急措施提供技術(shù)支持，為高速公路行車安全提供預(yù)警信息，降低高速公路事故率。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。