CN110514702A - 一种道路路面状态监测装置、预警系统及预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种道路路面状态监测装置，包括介电常数监测模块、加热制冷模块、温度监测模块、无线通信模块、微处理器、电源模块和实时时钟；所述介电常数监测模块、所述加热制冷模块、所述温度监测模块、所述电源模块、所述无线通信模块、所述实时时钟均与所述微处理器相连。本发明产品可用于所述监测点位的干燥、积水、结冰状态的判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于传感器检测和算法领域，具体涉及一种道路路面状态监测装置、预警系统及预警方法。
背景技术
截至2018年年末，全国公路总里程484.65万公里，公路密度50.48公里/百平方公里，公路养护里程475.78万公里，占公路总里程98.2％。其中，全国公路桥梁85.15万座，公路隧道17738处。我国幅员辽阔，地形复杂，季节温差和海拔温差较大，导致公路特别是桥梁和隧道易结冰路段比较多，驾驶人员一旦在不知情的情况下进入结冰路段，造成的危害非常严重。恶劣天气引起的道路结冰，会导致路面抗滑能力显著降低，增加了汽车制动距离，造成车辆打滑和侧翻，是影响行车安全的最不利影响因素之一。据统计，在所有的交通安全事故中，路面结冰导致的事故是干燥路面的10倍以上。
目前，道路结冰状态监测传感器主要分为非接触式和接触式。非接触式传感器主要采取光学分析的方法，主要有Vaisala公司的DSC111、Lufft公司的DIRS31-UMB和Innovative Dynamics公司的ICE SIGHT等。由于材料成本和技术壁垒等因素，非接触式道路结冰传感器售价高昂。接触式结冰传感器和待测对象直接或间接接触，主要采用的技术方式包括地温测量、光纤测量、电容测量、电导测量、谐振筒等，但结冰检测准确度普遍不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种道路路面状态监测装置、预警系统及预警方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种道路路面状态监测装置，包括介电常数监测模块、加热制冷模块、温度监测模块、无线通信模块、微处理器、电源模块和实时时钟；
所述介电常数监测模块、所述加热制冷模块、所述温度监测模块、所述电源模块、所述无线通信模块、所述实时时钟均与所述微处理器相连。
本发明的有益效果是：本发明的道路路面状态监测装置通过所述介电常数监测模块实现对所述道路路面的电压值的测量，用于获得介电常数值；通过所述加热制冷模块实现主动加热或制冷的功能，加热功能用于验证结冰监测结果，制冷功能用于主动降低所述极板表面温度从而动态测量结冰温度点；通过温度监测模块实现所述道路路面温度的测量；通过所述电源模块实现电源输入、电池电量管理等功能；通过无线通信模块实现无线通信；通过实时时钟提供稳定可靠的时钟源，用于所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关的时间同步、工作唤醒、工作模式切换等；通过微处理器对各个外设装置进行采集控制、核心算法搭载运行、通信控制等，从而将所述道路路面状态监测装置用于所述监测点位的干燥、积水、结冰状态的判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述介电常数监测模块包括极板，所述极板上设置一对电极。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述电极对所述道路路面的电压值进行测量，可以实现介电常数的获得。
进一步的，所述温度监测模块包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述极板上；所述加热制冷模块设置在所述极板上，所述加热制冷模块包括加热丝和制冷片。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述温度传感器实现对所述道路路面的温度的测量，以便于判断所述道路路面的状态。通过所述加热制冷模块实现主动加热或制冷的功能，加热功能用于验证结冰监测结果，制冷功能用于主动降低所述极板表面温度从而动态测量结冰温度点。
进一步的，还包括存储器，所述存储器与所述微处理器连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过存储器实现所述道路路面状态监测传感器工作参数的存储以及实现数据的离线存储。
进一步的，所述温度监测模块用于获取监测点位的路面温度；所述微处理器用于根据所述路面温度控制所述道路路面状态监测装置运行在不同的监测模式；
当所述路面温度大于第一预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第一监测模式；当所述路面温度小于或等于第一预设值且大于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第二监测模式；当所述路面温度小于或等于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第三监测模式；
其中，所述第一预设值大于第二预设值。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过多个监测模式的设置，使所述道路路面状态监测装置工作在不同的模式下，实现低功耗且精确实时监测。
进一步的，所述第一监测模式为以第一预设频率上传第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
所述第二监测模式为以第二预设频率上传第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
所述第三监测模式为启动所述介电常数监测模块，并以第三预设频率上传第二数据，所述第二数据包括所述电源模块的输出电压值、所述路面温度以及所述介电常数监测模块测量到的电压值；
第一预设频率小于第二预设频率，第二预设频率小于第三预设频率。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过多个监测模式的设置，使所述路面温度在安全范围之内，实现低功耗监测，以降低成本，使所述路面温度在安全范围之外，提高监测频率，实现精确实时监测。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种道路路面状态预警系统，包括本发明第一实施例所述的道路路面状态监测装置，还包括物联网网关和后端管理平台；所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关通过无线局域网连接，和/或所述物联网网关与所述后端管理平台通过运营商网络连接。
本发明的有益效果是：本发明的道路路面状态预警系统通过所述道理路面状态监测传感器中的所述介电常数监测模块实现对所述道路路面电压值的测量，所述电压值上传至所述后端管理平台后，所述后端管理平台将所述电压值转换为介电常数值；通过所述无线模块实现所述道路路面状态监测传感器与所述物联网网关的无线通信，进行数据的回传上报、控制命令下发应答等功能；通过物联网网关实现所述道路路面状态监测传感器与所述后端管理平台的互联，能够准确实时的监测所述道路路面的介电常数值及温度等参数，从而对所述监测点位的干燥、积水、结冰状态进行判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种道路路面状态预警方法，基于本发明第二实施例的道路路面状态预警系统实现，包括步骤：
获取监测点位的路面温度和介电常数；
根据所述路面温度和介电常数判断所述监测点位的路面状态，当所述路面状态为异常状态时，生成警告信息。
本发明的有益效果是：本发明的道路路面状态预警方法通过所述道理路面状态监测传感器中的所述介电常数监测模块实现对所述道路路面电压值的测量，所述电压值上传至所述后端管理平台后，所述后端管理平台将所述电压值转换为介电常数值；通过所述无线通信模块实现所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关的无线通信，进行数据的回传上报、控制命令下发应答等功能；通过物联网网关实现所述道路路面状态监测装置与所述后端管理平台的互联，能够准确实时的监测所述道路路面的介电常数值及温度等参数，从而对所述监测点位的干燥、积水、结冰状态进行判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述根据所述路面温度和介电常数判断所述监测点位的路面状态，当所述路面状态为异常状态时，生成警告信息，包括：
当在预设监测时间内所述路面温度大于冰点温度且波动在预设范围内，介电常数波动在预设范围内，则控制相应的加热制冷模块制冷，制冷预设时间后，如介电常数减小超过介电常数的预设值，则判断路面状态为监测点位积水；
当所述路面温度小于或等于冰点温度且介电常数在预设监控时间内减小超过介电常数的预设值，则控制相应的加热制冷模块加热，如路面温度上升超过预设值且介电常数上升超过介电常数的预设值，则判断路面状态为监测点位结冰，如介电常数继续下降，则判断路面状态为监测点位故障；
所述介电常数为将所述介电常数监测模块测量到的电压值，经所述后端管理平台处理后得到的介电常数值。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过实时监测所述道路路面的介电常数值及温度，可实现监测点位异常状态的准确测量。
进一步的，当在预设范围的监测区域内，大于第三预设值的监测点位被判断为结冰时，判定所述路面状态为第一异常状态并生成第一警告信息；
当在预设范围的监测区域内，小于或等于第三预设值的监测点位被判断为结冰时，判定所述路面状态为第二异常状态并生成第二警告信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：在所述路面状态异常时，实现实时准确的预警。
附图说明
图1为本发明第一实施例的一种道路路面状态监测装置的结构示意图；
图2为本发明第二实施例的一种道路路面状态预警系统的结构示意图；
图3为本发明第三实施例的一种道路路面状态预警方法的单监测点位的算法流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、加热制冷模块，2、温度监测模块，3、无线通信模块，4、微处理器，5、极板，6、电极，7、加热丝，8、制冷片，9、存储器，10、物联网网关，11、后端管理平台。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
物理学中用来描述和反应材料电介质极化特性的物理量是介电常数，介电常数随着介质的极化能力的强弱而变化。材料极化能力的强弱主要与介质的微观内部结构、缺陷，以及温度和外加电磁波的频率等相关。不同的介质，因内部结构不同，在不同的外加电磁场作用下，极化方式不同。主要有四种常见的物理极化机制：电子极化、离子极化、电偶极极化和空间电荷极化。通常情况下，随着外加电磁场频率增加，介质内部极化方式产生的顺序为：空间电荷极化、离子极化、电偶极极化、电子极化。
水在结冰过程中，由于物质内部结构、温度、气压的变化，会导致待测对象介电常数的改变，在待测对象两端增加电极测量待测对象的电压，从而获得待测对象的电容值，可以通过电容值的大小反应介电常数变化，从而判断待测对象的物质内部结构变化，即待测对象从水凝结成冰，或者冰融化成水的过程。
如图1所示，本发明第一实施例提供的一种道路路面状态监测装置，包括介电常数监测模块、加热制冷模块1、温度监测模块2、无线通信模块3、微处理器4、电源模块和实时时钟；
所述介电常数监测模块、所述加热制冷模块1、所述温度监测模块2、所述电源模块、所述无线通信模块3、所述实时时钟均与所述微处理器4相连。
上述实施例中，所述道路路面状态监测装置通过所述介电常数监测模块实现对所述道路路面的电压值的测量，用于获得介电常数值；通过所述加热制冷模块实现主动加热或制冷的功能，加热功能用于验证结冰监测结果，制冷功能用于主动降低所述极板表面温度从而动态测量结冰温度点，所述加热制冷模块可以选用TEC1-03103T125进行制冷，选用CT-JRP303020进行加热；通过温度监测模块实现所述道路路面温度的测量，温度监测模块可以选用DS18B20；通过所述电源模块实现电源输入、电池电量管理等功能；通过无线通信模块实现无线通信，无线通信模块3可以选用LSD4RF-2F717N20；通过实时时钟提供稳定可靠的时钟源，用于所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关的时间同步、工作唤醒、工作模式切换等，实时时钟可以选用SD2405；通过微处理器对各个外设装置进行采集控制、核心算法搭载运行、通信控制等，所述微处理器可以选用STM32L151C8T6。同一个监测区域内的道路路面上设置多个监测点位，每个所述监测点位设置一个所述道路路面状态监测装置，从而将所述道路路面状态监测装置用于所述监测点位的干燥、积水、结冰状态的判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
所述介电常数监测模块与所述微处理器采用通用IO口连接，所述加热制冷模块与所述微处理器采用通用IO口连接，所述温度监测模块与所述微处理器采用I2C口连接，所述无线模块与所述微处理器采用SPI口连接，所述实时时钟与所述微处理器采用I2C口连接。
可选地，所述介电常数监测模块包括极板5，所述极板5上设置一对电极6。通过所述电极对所述道路路面的电压值进行测量，可以实现介电常数的获得。
可选地，所述温度监测模块2包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述极板上；所述加热制冷模块1设置在所述极板5上，所述加热制冷模块1包括加热丝7和制冷片8。通过所述温度传感器实现对所述道路路面的温度的测量，以便于判断所述道路路面的状态。通过所述加热制冷模块实现主动加热或制冷的功能，加热功能用于验证结冰监测结果，制冷功能用于主动降低所述极板表面温度从而动态测量结冰温度点。
可选地，还包括存储器9，所述存储器9与所述微处理器4连接。通过存储器实现所述道路路面状态监测传感器工作参数的存储以及实现数据的离线存储，所述存储器可以选用FM25V02，所述存储器与所述微处理器采用SPI口连接。
可选地，所述温度监测模块2用于获取监测点位的路面温度；所述微处理器4用于根据所述路面温度控制所述道路路面状态监测装置运行在不同的监测模式；
当所述路面温度大于第一预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第一监测模式；当所述路面温度小于或等于第一预设值且大于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第二监测模式；当所述路面温度小于或等于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第三监测模式；
其中，所述第一预设值大于第二预设值。
通过多个监测模式的设置，使所述道路路面状态监测装置工作在不同的模式下，实现低功耗且精确实时监测。第一预设值和第二预设值可根据需要设定，例如所述第一预设值为5℃，所述第二预设值为2℃。
可选地，所述第一监测模式为以第一预设频率上传第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
所述第二监测模式为以第二预设频率上传第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
所述第三监测模式为启动所述介电常数监测模块，并以第三预设频率上传第二数据，所述第二数据包括所述电源模块的输出电压值、所述路面温度以及所述介电常数监测模块测量到的电压值；
第一预设频率小于第二预设频率，第二预设频率小于第三预设频率。
通过多个监测模式的设置，使所述路面温度在安全范围之内，实现低功耗监测，以降低成本，使所述路面温度在安全范围之外，提高监测频率，实现精确实时监测。所述第一预设频率、所述第二预设频率和所述第三预设频率可根据需要设定，例如所述第一预设频率为每1小时上传一次，所述第二预设频率为每10-30min上传一次和所述第三预设频率为每1min上传一次。
如图2所示，本发明第二实施例提供了一种道路路面状态预警系统，包括本发明第一实施例的道路路面状态监测装置，还包括物联网网关10和后端管理平台11；所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关10通过无线局域网连接，和/或所述物联网网关10与所述后端管理平台11通过运营商网络连接。
上述实施例中，所述道路路面状态预警系统通过所述道理路面状态监测传感器中的所述介电常数监测模块实现对所述道路路面电压值的测量，所述电压值上传至所述后端管理平台后，所述后端管理平台将所述电压值转换为介电常数值；通过所述无线通信模块实现所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关的无线通信，进行数据的回传上报、控制命令下发应答等功能，无线通信模块3可以选用LSD4RF-2F717N20；通过物联网网关实现所述道路路面状态监测装置与所述后端管理平台的互联，能够准确实时的监测所述道路路面的介电常数值及温度等参数，同一个监测区域内的道路路面上设置多个监测点位，每个所述监测点位设置一个所述道路路面状态监测装置，从而对所述监测点位的干燥、积水、结冰状态进行判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
本发明第三实施例提供了一种道路路面状态预警方法，基于本发明第二实施例的道路路面状态预警系统实现，包括步骤：
获取监测点位的路面温度和介电常数；
根据所述路面温度和介电常数判断所述监测点位的路面状态，当所述路面状态为异常状态时，生成警告信息。
上述实施例中，所述道路路面状态预警方法通过所述道理路面状态监测传感器中的所述介电常数监测模块实现对所述道路路面电压值的测量，所述电压值上传至所述后端管理平台后，所述后端管理平台将所述电压值转换为介电常数值；通过所述无线通信模块实现所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关的无线通信，进行数据的回传上报、控制命令下发应答等功能，无线通信模块3可以选用LSD4RF-2F717N20；通过物联网网关实现所述道路路面状态监测装置与所述后端管理平台的互联，能够准确实时的监测所述道路路面的介电常数值及温度等参数，同一个监测区域内的道路路面上设置多个监测点位，每个所述监测点位设置一个所述道路路面状态监测装置，从而对所述监测点位的干燥、积水、结冰状态进行判断，实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。
可选地，所述根据所述路面温度和介电常数判断所述监测点位的路面状态，当所述路面状态为异常状态时，生成警告信息，包括：
当在预设监测时间内所述路面温度大于冰点温度且波动在预设范围内，介电常数波动在预设范围内，则控制相应的加热制冷模块制冷，制冷预设时间后，如介电常数减小超过介电常数的预设值，则判断路面状态为监测点位积水；
当所述路面温度小于或等于冰点温度且介电常数在预设监控时间内减小超过介电常数的预设值，则控制相应的加热制冷模块加热，如路面温度上升超过预设值且介电常数上升超过介电常数的预设值，则判断路面状态为监测点位结冰，如介电常数继续下降，则判断路面状态为监测点位故障；
所述介电常数为将所述介电常数监测模块测量到的电压值，经所述后端管理平台处理后得到的介电常数值。
通过实时监测所述道路路面的介电常数值及温度，可实现监测点位异常状态的准确测量。所述预设监控时间、所述路面温度波动的预设范围、所述介电常数波动的预设范围、所述制冷预设时间、所述介电常数的预设值可根据需要设定，例如所述预设监控时间为1小时，所述路面温度波动的预设范围为±0.5℃，所述介电常数波动的预设范围为20，所述制冷预设时间为5分钟，所述介电常数的预设值为200。所述路面温度上升超过的预设值可根据需要设定，例如所述路面温度上升超过0.5℃。
可选地，当在预设范围的监测区域内，大于第三预设值的监测点位被判断为结冰时，判定所述路面状态为第一异常状态并生成第一警告信息；
当在预设范围的监测区域内，小于或等于第三预设值的监测点位被判断为结冰时，判定所述路面状态为第二异常状态并生成第二警告信息。
在所述路面状态异常时，实现实时准确的预警。所述预设范围的监测区域和所述第三预设值可根据需要设定，例如所述预设范围的监测区域为直径≤3km的区域，所述第三预设值为60％。
如图3所示，当所述路面温度大于5℃时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第一监测模式，所述第一监测模式为每1小时上传一次第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
当所述路面温度小于或等于5℃且大于2℃时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第二监测模式，所述第二监测模式为提高第一数据的监测和上传频率，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度，所述第一数据的上传频率为10-30min；
当所述路面温度小于或等于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第三监测模式，所述第三监测模式为启动所述介电常数监测模块，提高第二数据的监测和上传频率，所述第二数据为所述电源模块的输出电压值、所述路面温度以及所述介电常数监测模块测量到的电压值，所述第二数据的上传频率为1min；
当在预设的1个小时监测时间内所述路面温度大于冰点温度且波动在±0.5℃范围内，介电常数波动在20内，则控制相应的加热制冷模块制冷，制冷5分钟后，如介电常数减小超过200，则判断路面状态为监测点位积水；
当所述路面温度小于或等于冰点温度且介电常数在预设的1个小时监控时间内减小超过200，则控制相应的加热制冷模块加热，如路面温度上升超过0.5℃且介电常数上升超过200，则判断路面状态为监测点位结冰，如介电常数继续下降，则判断路面状态为监测点位故障；
整个道路路面状态预警系统在监测区域安装有多个道路路面监测装置，当直径≤3km的区域内，大于60％的监测点位发出确认结冰时，判断为该监测区域结冰，后端管理平台向管理部门和区域公众发送结冰警告信息，发布除冰指令；
当直径≤3km的区域内，小于或等于60％的监测点位发出确认结冰时，判断该监测区域为部分结冰，后端管理平台仅向管理部门发送结冰警告信息。
本发明采用的所述道路路面状态监测装置，通过微处理器4对各个外设装置进行采集控制、核心算法搭载运行、通信控制等，从而可将所述道路路面状态监测装置用于道路路面状态预警系统，实现所述监测点位的干燥、积水、结冰状态的判断。道路路面状态预警系统和方法简单易行，可实现低成本且准确的结冰检测，对保障行车安全、减少交通事故具有重要意义。道路路面状态预警系统采用无线传输，可电池供电，利于野外大规模布设，测量精度高，判断准确，能够适应恶劣条件的极端监测环境。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种道路路面状态监测装置，其特征在于，包括介电常数监测模块、加热制冷模块(1)、温度监测模块(2)、无线通信模块(3)、微处理器(4)、电源模块和实时时钟；
所述介电常数监测模块、所述加热制冷模块(1)、所述温度监测模块(2)、所述电源模块、所述无线通信模块(3)、所述实时时钟均与所述微处理器(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种道路路面状态监测装置，其特征在于，所述介电常数监测模块包括极板(5)，所述极板(5)上设置一对电极(6)。
3.根据权利要求2所述的一种道路路面状态监测装置，其特征在于，所述温度监测模块(2)包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述极板(5)上；所述加热制冷模块(1)设置在所述极板(5)上，所述加热制冷模块(1)包括加热丝(7)和制冷片(8)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种道路路面状态监测装置，其特征在于，还包括存储器(9)，所述存储器(9)与所述微处理器(4)连接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种道路路面状态监测装置，其特征在于，所述温度监测模块(2)用于获取监测点位的路面温度；所述微处理器(4)用于根据所述路面温度控制所述路面状态监测装置运行在不同的监测模式；
当所述路面温度大于第一预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第一监测模式；当所述路面温度小于或等于第一预设值且大于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第二监测模式；当所述路面温度小于或等于第二预设值时，控制所述道路路面状态监测装置运行在第三监测模式；
其中，所述第一预设值大于第二预设值。
6.根据权利要求5所述的一种道路路面状态监测装置，其特征在于，所述第一监测模式为以第一预设频率上传第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
所述第二监测模式为以第二预设频率上传第一数据，所述第一数据包括电源模块的输出电压值和所述路面温度；
所述第三监测模式为启动所述介电常数监测模块，并以第三预设频率上传第二数据，所述第二数据包括所述电源模块的输出电压值、所述路面温度以及所述介电常数监测模块测量到的电压值；
第一预设频率小于第二预设频率，第二预设频率小于第三预设频率。
7.一种道路路面状态预警系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的道路路面状态监测装置，还包括物联网网关(10)和后端管理平台(11)；所述道路路面状态监测装置与所述物联网网关(10)通过无线局域网连接，和/或所述物联网网关(10)与所述后端管理平台(11)通过运营商网络连接。
8.一种道路路面状态预警方法，其特征在于，基于权利要求7所述的道路路面状态监测系统实现，包括步骤：
获取监测点位的路面温度和介电常数；
根据所述路面温度和介电常数判断所述监测点位的路面状态，当所述路面状态为异常状态时，生成警告信息。
9.根据权利要求8所述的一种道路路面状态预警方法，其特征在于，所述根据所述路面温度和介电常数判断所述监测点位的路面状态，当所述路面状态为异常状态时，生成警告信息，包括：
当在预设监测时间内所述路面温度大于冰点温度且波动在预设范围内，介电常数波动在预设范围内，则控制相应的加热制冷模块制冷，制冷预设时间后，如介电常数减小超过介电常数的预设值，则判断路面状态为监测点位积水；
当所述路面温度小于或等于冰点温度且介电常数在预设监控时间内减小超过介电常数的预设值，则控制相应的加热制冷模块加热，如路面温度上升超过预设值且介电常数上升超过介电常数的预设值，则判断路面状态为监测点位结冰，如介电常数继续下降，则判断路面状态为监测点位故障；
所述介电常数为将所述介电常数监测模块测量到的电压值，经所述后端管理平台处理后得到的介电常数值。
10.根据权利要求8-9任一项所述的一种道路路面状态预警方法，其特征在于，
当在预设范围的监测区域内，大于第三预设值的监测点位被判断为结冰时，判定所述路面状态为第一异常状态并生成第一警告信息；
当在预设范围的监测区域内，小于或等于第三预设值的监测点位被判断为结冰时，判定所述路面状态为第二异常状态并生成第二警告信息。
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