CN107687873B - 一种路面结冰传感器 - Google Patents

一种路面结冰传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN107687873B
CN107687873B CN201710743287.0A CN201710743287A CN107687873B CN 107687873 B CN107687873 B CN 107687873B CN 201710743287 A CN201710743287 A CN 201710743287A CN 107687873 B CN107687873 B CN 107687873B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
glass tube
road
icy
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710743287.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107687873A (zh
Inventor
乔铁柱
李刚
王跃龙
阎高伟
吕玉祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201710743287.0A priority Critical patent/CN107687873B/zh
Publication of CN107687873A publication Critical patent/CN107687873A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107687873B publication Critical patent/CN107687873B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2656—Instrumentation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本发明属于路面结冰自动检测的技术领域，具体涉及一种路面结冰传感器，解决了现有结冰传感器操作复杂，精度容易受影响的问题，包括传感探头，所述的传感器探头设置于路基切出的凹槽中与路基直接接触，其包括密封的玻璃管，玻璃管里面装有一半体积的液态水，另一半体积为空气，玻璃管一端为硬质密封，另一端也为硬质密封、并设置有气体压力传感器和温度传感器，气体压力传感器的探头设置于玻璃管内，本发明使用原理简单，安装方便、数据稳定可靠、使用寿命长。

Description

一种路面结冰传感器
技术领域
本发明属于路面结冰自动检测的技术领域，具体涉及一种路面结冰传感器。
背景技术
近年来随着经济的发展，高速公路上的车辆越来越多，发生的交通安全事故也逐渐增多，特别是在冬季，路面结冰的情况下更容易发生意外事故。主要是由于人们没有及时得到路面状况信息而造成巨大的损失。
授权公告号为205301440U公开了一种根据金属电容片对冰、水、空气的不同相对介电常数的原理而发明的一种道路路面结冰传感器，该传感器可以检测是否结冰，但也存在一些问题，如需要安装多组金属片，操作复杂并且路面上如果有尘土等杂物也可能会影响测量精度。
发明内容
本发明为了解决现有结冰传感器操作复杂，精度容易受影响的问题，提供了一种一种路面结冰传感器，通过采集结冰传感器的信息到互联网或道路交通广播电台，这样通过信息传播给来往车辆车主进行提示以有效避免交通事故的发生，减少人身财产损失。该传感器具有结构简单、稳定性好、使用效果好的特点。
本发明采用如下的技术方案实现：
一种路面结冰传感器，包括传感探头，所述的传感器探头设置于路基切出的凹槽中与路基直接接触，其包括密封的玻璃管，玻璃管里面装有一半体积的液态水，另一半体积为空气，玻璃管一端为硬质密封，另一端也为硬质密封、并设置有气体压力传感器和温度传感器，气体压力传感器的探头设置于玻璃管内。
所述的路面结冰传感器还包括信号调理模块、存储模块、MCU数据处理模块、DC-DC电源模块以及传感器接口模块，所述的信号调理模块用于将气体压力传感器和温度传感器采集到的信号进行降噪、滤波处理，并发送到所述MCU数据处理模块，所述MCU数据处理模块用于将气体压力数据和温度数据融合，根据压力数据和温度数据判断路面结冰情况，并将判断结果通过传感器接口模块传输给外部；所述的存储模块用于存储测量数据，所述的DC-DC电源模块用于给传感探头、信号调理模块、MCU数据处理模块及存储模块提供电源，所述的传感器接口模块还用于连接外部电源给所述DC-DC电源供电。
所述MCU数据处理模块的判断依据如下：当同时满足气体压力数据增大且温度≤0℃两个条件时，则判定路面结冰，否则，判断路面不结冰。进一步的，当温度远大于0度时，不管压力传感器是否有压力，判断没有结冰；当温度大于0度接近于0度时，如果压力传感器压力等于0，则没有结冰，如果压力大于0，则判断正在融化中；当温度小于0度时，如果压力传感器压力大于0，则判断有冰，如果压力传感器压力为零则将要结冰。
所述的玻璃管沿平行于轴线的方向上有一个平切面。所述的凹槽垂直于路的走向，且靠路基外侧，传感器放置在凹槽内，传感器的平切面与路基平齐。以玻璃管圆心为起点，玻璃管半径的三分之二处作为平切面。
相同质量下的水和冰，冰的体积比水大。当路基的温度从零度以上降低到零度以下时，路基通过玻璃管壁把外界的路基温度传给玻璃管内部的水。玻璃管内部的水首先会变成零度的水，然后是冰水混合状态直至最后完全结冰，这个过程中，由于玻璃管的体积一定，同样质量下冰的体积比水大，所以玻璃管上方的气体压力会变大，这样就可以采用气体压力传感器检测玻璃管内气体的压力，并结合温度传感器采集的温度数据，综合判断路面的结冰情况，并将准确的路面结冰信息分别通过UART接口协议和开关量接口输出检测结果。
本发明具有如下有益效果：使用原理简单，安装方便、数据稳定可靠、使用寿命长等特点。该传感器含有已校准数字信号输出的温度和气压传感器的复合传感器，确保该具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，并与一个高性能8位单片机MCU数据处理模块相连接，单片机负责数据的融合处理及结果的输出。因此该传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。该传感器采用单线制串行接口和开光量高输出接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上。
附图说明
图1是结冰传感器横向切面图结构图；
图2是结冰传感器纵向切面结构图；
图3是结冰传感器电气连接示意图；
图一中：1-硬质密封、2-液态水、3-空气、4-玻璃管、5-气体压力传感器、6-硬质密封圈、7-温度传感器、8-信号调理模块、9-存储模块、10-MCU数据处理模块、11-DC-DC电源模块、12-传感器接口模块、13-传感探头。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种路面结冰传感器，包括传感探头13，所述的传感器探头13设置于路基切出的凹槽中与路基直接接触，其包括密封的玻璃管4，玻璃管4里面装有占玻璃管体积一半的液态水2，另一半为空气3，玻璃管一端为硬质密封1，另一端也为硬质密封6、并设置有气体压力传感器5和温度传感器7，气体压力传感器的探头设置于玻璃管内。所述的玻璃管沿平行于轴线的方向上有一个平切面。所述的凹槽垂直于路的走向，且靠路基外侧，传感器放置在凹槽内，传感器的平切面与路基平齐。以玻璃管圆心为起点，玻璃管半径的三分之二处作为平切面。
路基通过接触探头玻璃管的玻璃管壁把路面温度传输到玻璃管4内部，从而会引起玻璃管4内部的水2和玻璃管内上方的空气3压力变化，从而引起传感探头内部气压传感器5和温度传感器7检测数据的变化并输出。
所述路面结冰传感器，还包括信号调理模块8、存储模块9、MCU数据处理模块10、DC-DC电源模块11、传感器接口模块12。
所述信号调理模块8用于是把气体压力传感器5和温度传感器7采集到的信号进行降噪、滤波等处理，并发送到所述MCU数据处理模块10，主要通过硬件电路实现。MCU数据处理模块10将气体压力数据和温度数据融合，根据压力数据和温度数据判断路面结冰情况，并将判断结果通过传感器接口模块12传输给外部。存储模块9用于存储测量数据、缓存数据。DC-DC电源模块11用于给传感探头13，信号调理模块8，MCU数据处理模块10，及存储模块9提供电源。传感器接口模块12用来与外部做数据通信及电源引入接口。
所述传感器放置到路基切出的凹槽中，路基通过接触传感探头13防爆玻璃管4的玻璃管壁把路面温度传输到玻璃管4内部，从而会引起玻璃管4内部的水2和玻璃管内上方的空气压力3变化，从而引起传感探头内部气压传感器5和温度传感器7检测数据的变化并输出信号到信号调理模块8，信号经过信号调理模块8的降噪、滤波等处理后被MCU数据处理模块10采集到，然后经过数据融合分析判断把结果通过UART接口协议和GPIO接口协议输出给传感器接口模块12该传感器通过检测玻璃管内部的气体3压力和水2的温度，综合判断是否结冰。当同时满足气体压力增大且温度≤0℃两个条件时，则判定结冰，否则，判断路面不结冰，提高了检测的准确性。进一步的，当温度远大于0度时，不管压力传感器是否有压力，判断没有结冰；当温度大于0度接近于0度时，如果压力传感器压力等于0，则没有结冰，如果压力大于0，则判断正在融化中；当温度小于0度时，如果压力传感器压力大于0，则判断有冰，如果压力传感器压力为零则将要结冰。
所述路面结冰传感器的技术参数：
工作电压：3.3V≤VCC≤12V
功耗：0.25w
通讯方式：UART串口和开关量输出
信号传输距离：可达20米以上
灵敏度：0.1℃/0.2%FS
工作温度范围：-40℃—125℃
工作湿度范围：≤90%
外壳防护等级：IP68
频率响应：0-1MHZ。

Claims (6)

1.一种路面结冰传感器，其特征在于包括传感探头（13），所述的传感器探头（13）设置于路基切出的凹槽中与路基直接接触，其包括密封的玻璃管（4），玻璃管（4）里面装有一半体积的液态水（2），另一半体积为空气（3），玻璃管（4）一端为硬质密封（1），另一端也为硬质密封（6）、并设置有气体压力传感器（5）和温度传感器（7），气体压力传感器（5）的探头设置于玻璃管（4）内；
所述的路面结冰传感器还包括信号调理模块（8）、存储模块（9）、MCU数据处理模块（10）、DC-DC电源模块（11）以及传感器接口模块（12），所述的信号调理模块（8）用于将气体压力传感器（5）和温度传感器（7）采集到的信号进行降噪、滤波处理，并发送到所述MCU数据处理模块（10），所述MCU数据处理模块（10）用于将气体压力数据和温度数据融合，根据压力数据和温度数据判断路面结冰情况，并将判断结果通过传感器接口模块（12）传输给外部；所述的存储模块（9）用于存储测量数据，所述的DC-DC电源模块（11）用于给传感探头（13）、信号调理模块（8）、MCU数据处理模块（10）及存储模块（9）提供电源，所述的传感器接口模块（12）还用于连接外部电源给所述DC-DC电源模块（11）供电。
2.根据权利要求1所述的一种路面结冰传感器，其特征在于所述MCU数据处理模块的判断依据如下：当同时满足气体压力数据增大且温度≤0℃两个条件时，则判定路面结冰，否则，判断路面不结冰。
3.根据权利要求2所述的一种路面结冰传感器，其特征在于当温度远大于0度时，不管压力传感器是否有压力，判断没有结冰；当温度大于0度并且接近于0度时，如果压力传感器压力等于0，则没有结冰，如果压力大于0，则判断正在融化中；当温度小于0度时，如果压力传感器压力大于0，则判断有冰，如果压力传感器压力为零则将要结冰。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种路面结冰传感器，其特征在于所述的玻璃管（4）沿平行于轴线的方向上有一个平切面。
5.根据权利要求4所述的一种路面结冰传感器，其特征在于所述的凹槽垂直于路的走向，且靠路基外侧，传感器放置在凹槽内，传感器的平切面与路基平齐。
6.根据权利要求5所述的一种路面结冰传感器，其特征在于以玻璃管（4）圆心为起点，玻璃管半径的三分之二处作为平切面。
CN201710743287.0A 2017-08-25 2017-08-25 一种路面结冰传感器 Active CN107687873B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710743287.0A CN107687873B (zh) 2017-08-25 2017-08-25 一种路面结冰传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710743287.0A CN107687873B (zh) 2017-08-25 2017-08-25 一种路面结冰传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107687873A CN107687873A (zh) 2018-02-13
CN107687873B true CN107687873B (zh) 2019-09-03

Family

ID=61155528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710743287.0A Active CN107687873B (zh) 2017-08-25 2017-08-25 一种路面结冰传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107687873B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108733015B (zh) * 2018-05-14 2020-02-14 山东交通学院 一种智能防冰除雪控制系统的自动激活控制方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201173818Y (zh) * 2008-03-10 2008-12-31 陕西科技大学 路面结冰检测预警装置
JP2010243087A (ja) * 2009-04-07 2010-10-28 Hoshizaki Electric Co Ltd 自動製氷機の運転方法および自動製氷機
US8060334B1 (en) * 2010-09-03 2011-11-15 Philip Onni Jarvinen Aircraft pitot-static tube with ice detection
CN104005944A (zh) * 2014-06-14 2014-08-27 台州豪贝泵业有限公司 一种水泵防冻控制系统及其控制方法
CN104880142A (zh) * 2014-04-08 2015-09-02 李午 路面结冰探测装置
CN105761503A (zh) * 2014-12-17 2016-07-13 王益 用于路面结冰的监测系统
CN106124116A (zh) * 2016-07-27 2016-11-16 安费诺(常州)连接系统有限公司 用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的方法
CN205722330U (zh) * 2016-06-21 2016-11-23 西京学院 一种高速公路路面结冰检测系统
CN205881175U (zh) * 2016-05-18 2017-01-11 陕西服装工程学院 一种高速公路路面结冰的监测识别装置
CN206194083U (zh) * 2016-08-24 2017-05-24 江西飞尚科技有限公司 一种基于雨量计与温湿度测量的道路结冰监测装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201173818Y (zh) * 2008-03-10 2008-12-31 陕西科技大学 路面结冰检测预警装置
JP2010243087A (ja) * 2009-04-07 2010-10-28 Hoshizaki Electric Co Ltd 自動製氷機の運転方法および自動製氷機
US8060334B1 (en) * 2010-09-03 2011-11-15 Philip Onni Jarvinen Aircraft pitot-static tube with ice detection
CN104880142A (zh) * 2014-04-08 2015-09-02 李午 路面结冰探测装置
CN104005944A (zh) * 2014-06-14 2014-08-27 台州豪贝泵业有限公司 一种水泵防冻控制系统及其控制方法
CN105761503A (zh) * 2014-12-17 2016-07-13 王益 用于路面结冰的监测系统
CN205881175U (zh) * 2016-05-18 2017-01-11 陕西服装工程学院 一种高速公路路面结冰的监测识别装置
CN205722330U (zh) * 2016-06-21 2016-11-23 西京学院 一种高速公路路面结冰检测系统
CN106124116A (zh) * 2016-07-27 2016-11-16 安费诺(常州)连接系统有限公司 用于检测液压的压力传感器及其抵抗液体结冰膨胀压力的方法
CN206194083U (zh) * 2016-08-24 2017-05-24 江西飞尚科技有限公司 一种基于雨量计与温湿度测量的道路结冰监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107687873A (zh) 2018-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206210048U (zh) 道路结冰监测预警系统
CN201824950U (zh) 汽车安全行驶防碰撞系统
CN202904888U (zh) 公路结冰预警系统
CN107687873B (zh) 一种路面结冰传感器
CN205375847U (zh) 一种基于气象选择出行方式的智能交通提示装置
CN105717549A (zh) 一种路表面结冰检测装置
CN203465851U (zh) 气象信息自动检测提示系统
CN204679658U (zh) 一种主动式红外探测路面结冰系统
CN205722330U (zh) 一种高速公路路面结冰检测系统
CN205861918U (zh) 一种路表面结冰检测装置
CN105427645A (zh) 一种带有自检测功能的高速公路恶劣天气实时限速系统
CN203358615U (zh) 基于紫外线测量的弓网燃弧测量装置
CN105043505B (zh) 非接触式的水位探测器及水位探测方法
CN210917071U (zh) 一种下穿立交道路积水检测预警系统
CN103606282A (zh) 结冰预警视频检测系统
CN204255400U (zh) 一种基于无线传感器网络的路面状况检测仪
CN203133964U (zh) 一种基于单目测距的营运车辆监控终端
CN101758821A (zh) 基于视频图像的自动刹车系统
CN206194083U (zh) 一种基于雨量计与温湿度测量的道路结冰监测装置
CN213123360U (zh) 一种喀斯特地貌路况监测系统
CN221304072U (zh) 一种无线电波公路冰雪预警装置
CN210912402U (zh) 无线传输汽路刹车记录检测仪
CN103324109A (zh) 节能型遥测终端机
CN207133985U (zh) 一种带天气检测的交通诱导屏
CN201828254U (zh) 雪深监测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant