CN112211062A - 一种智能路面防结冰控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能路面防结冰控制系统，涉及公路安全技术领域；该系统包括工控机、路面状况监测装置和防结冰控制装置，所述路面状况监测装置和所述防结冰控制装置分别与所述工控机相连；所述路面状况监测装置包括用于监测路面状况；所述防结冰控制装置包括设置在路面侧方的喷洒装置或设置在路面之下的路面加热装置。该系统能够通过路面状况监测装置对路面状况进行检测，当路面状况不佳需要解冻时，采用防结冰控制装置的路面加热装置或喷洒装置融化道路结冰；此外，通过添加视频监控装置、大气环境监测装置和车流量监测装置，能够准确获取当前道路的路况，从而更加智能控制路面防结冰控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及公路安全领域，尤其涉及一种智能路面防结冰控制系统。
背景技术
冬季低温雨雪冰冻等不良天气，常造成路面湿滑、结冰或积雪等不良行车条件，给正常的公路通行和行车安全带来不利影响。尤其是局部点段不易察觉的暗冰，常常造成重大交通事故造成人员伤亡和财产损失。积极有效的监测路面湿滑结冰状态，并采取针对性的工程技术对策及时消除或防止路面结冰，对于保障公路正常通行和行车安全，减少重特大交通事故发生具有重要意义
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能路面防结冰控制系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种智能路面防结冰控制系统，包括工控机、路面状况监测装置和防结冰控制装置，所述路面状况监测装置和所述防结冰控制装置分别与所述工控机相连；
所述路面状况监测装置包括埋设在公路路面/桥面上的埋入式路面状况传感器或安装在路侧的非接触式路面状况检测器，用于监测路面状况；
所述防结冰控制装置包括设置在路面侧方的喷洒装置或设置在路面之下的路面加热装置。
优选的，所述喷洒装置包括用于存储融雪剂的存储空间和喷洒融雪剂的喷头，所述喷头与所述存储空间之间通过出水管相连，且通过电磁阀进行控制。
优选的，所述路面加热装置包括导热管道和支撑装置，所述导热管道安装在所述支撑装置上，且所述导热管道的两端连接有加热装置。
优选的，所述智能路面防结冰控制系统还包括车流量监测装置，所述车流量监测装置与所述工控机相连，所述车流量监测装置包括微波传感器、地磁检测器、红外传感器中的至少一个，所述车流量监测装置用于获取当前路段的车流量信息。
优选的，所述智能路面防结冰控制系统还包括视频监控装置，所述视频监控装置与所述工控机相连，所述视频监控装置包括设置在路段上的多个视频监控摄像头，所述视频监控摄像头用于获取当前路段内视频信息。
优选的，所述智能路面防结冰控制系统还包括大气环境监测装置，所述大气环境监测装置包括温湿度传感器和/或风速风向传感器，所述温湿度传感器和/或所述风速风向传感器与所述工控机相连。
优选的，所述风速风向传感器采用机械式风杯与风标传感器或超声风传感器。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种智能路面防结冰控制系统，该系统能够通过路面状况监测装置对路面状况进行检测，当路面状况不佳需要解冻时，采用防结冰控制装置的路面加热装置或喷洒装置融化道路结冰；此外，通过添加视频监控装置、大气环境监测装置和车流量监测装置，能够准确获取当前道路的路况，从而更加智能控制路面防结冰控制系统。
附图说明
图1是实施例1中提供的智能路面防结冰控制系统组成框图；
图2是实施例1中提供的智能路面防结冰控制系统的安装示意图；
图3是实施例1中提供的路面加热装置结构示意图；
图4是实施例1中提供的喷洒装置结构示意图；
1是路面防冰装置，2是大气环境监测装置，3是视频监控装置，4是车流量监测装置，5是路面状况监测装置，6是加热装置，7是路面，8是支撑架，9是导热管道，10是矩形槽，11是路基，12是存储空间，13是出水管，14是喷头，15是护栏。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种智能路面防结冰控制系统，如图1所示，包括工控机、路面状况监测装置、大气环境监测装置、视频监控装置、车流量监测装置和防结冰控制装置，所述路面状况监测装置、所述大气环境监测装置、所述视频监控装置、所述车流量监测装置和所述防结冰控制装置分别与所述工控机相连，所述路面状况监测装置包括埋设在公路路面/桥面上的埋入式路面状况传感器或安装在路侧的非接触式路面状况检测器，用于监测路面状况。
本实施例中的所述防结冰控制装置可以采用设置在路面侧方的喷洒装置或设置在路面之下的路面加热装置。
所述路面加热装置如图3所示，在路面和路基之间设置一个矩形槽，矩形槽中设置有加热装置，加热装置包括导热管道和支撑装置，所述导热管道安装在所述支撑装置上，且所述导热管道的两端连接有加热装置。
所述喷洒装置如图4所示，喷洒装置可以安装在路边护栏上，包括用于存储融雪剂的存储空间和喷洒融雪剂的喷头，所述喷头与所述存储空间之间通过出水管相连，且喷头通过电磁阀进行控制开启。
所述车流量监测装置包括微波传感器、地磁检测器、红外传感器中的至少一个，所述车流量监测装置安装在路面一侧用于获取当前路段的车流量信息。
所述视频监控装置包括设置在路段上的多个视频监控摄像头，所述视频监控摄像头用于获取当前路段内视频信息。
所述大气环境监测装置包括温湿度传感器和/或风速风向传感器，所述温湿度传感器和/或所述风速风向传感器与所述工控机相连。
本实施例中的所述风速风向传感器采用机械式风杯与风标传感器或超声风传感器。
实施例2
本实施例采用实施例1中的系统用于路面防冰方法，具体包括以下步骤：
通过路面状况监测装置、大气环境监测装置、视频监控装置、车流量监测装置获取路面状况信息、大气环境监测信息和车流量信息；
根据所述路面状况信息、所述大气环境监测信息和所述车流量信息，确定防结冰控制装置是否需要开启，若需要开启，则将路面加热装置通电进行加热或者是通过电磁阀开启喷洒装置，使得路面防结冰。
具体的控制方法如下：
所述的大气环境监测装置采集到当前大气温湿度、风速风向、露点温度、当前天气现象(如降雨、降雨、雾霾等)等，采集的信息经过预处理后，通过有线或无线方式传输至工控机，然后由工控机控制防结冰控制装置。大气温湿度、露点温度可以通过大气温度和湿度传感器采集，风速风向可以通过机械式风杯与风标传感器或超声风传感器采集，当前天气现象可以通过当前天气现象传感器采集。温湿风降水等参数的采集也可以根据情况，采用紧凑型多要素气象传感器采集。
所述的路面状况检测装置通过埋设在公路路面/桥面上的埋入式路面状况传感器或安装在路侧的非接触式路面状况检测器，获取当前位置(安装后其检测的路面位置应在公路路面车辙附近)的路面状态，包括干燥、潮湿、积水、积雪、结冰等，也包括路面温度信息。采集的信息经过预处理后，通过有线或无线方式传输至防结冰控制装置。
所述的车流量监测装置通过微波、地磁、红外、视频等各种技术原理的交通检测器获得一段时间之内的车流量信息，采集的信息经过预处理后，通过有线或无线方式传输至防结冰控制装置。
所述智能防结冰控制系统的控制策略包括对预期性或预警性的路面湿滑、路面结冰和路面积雪三种处置策略。所述处置策略涉及到喷洒级别如表1所示，表内所述同步喷洒是指一段范围内的所有喷洒头全部同时开启，此时单个喷洒头的喷洒压力和喷洒距离有限，轮巡喷洒是指所有喷洒头轮训开启和关闭，喷头开闭采取循环开闭模式。同步喷洒相对于轮巡喷洒来说喷洒距离和喷洒压力有所降低，在相同的开启喷洒时间条件下，融雪剂的喷洒量也相对较少。
表1喷洒级别表
| 喷洒级别 | 喷洒模式 | 单个喷头喷洒时间 | 理论融雪剂单位面积喷洒数量 |
| 1级 | 同步喷洒 | 5min | 10g/m<sup>2</sup> |
| 2级 | 同步喷洒 | 6-8min | 10-20g/m<sup>2</sup> |
| 3级 | 同步喷洒 | 10min | 20g/m<sup>2</sup> |
| 4级 | 轮巡喷洒 | 10min | 30g/m<sup>2</sup> |
| 5级 | 轮巡喷洒 | 12min | 40g/m<sup>2</sup> |
(1)路面湿滑处置策略
所述的路面湿滑包括以下几种状态：一是路面干燥状态下，当空气湿度较大且路面温度较低时，预测路面会存在或出现黑冰、霜，造成车辆打滑的可能；二是路面潮湿状态下，当路面温度较低且温度持续下降趋势明显，预测潮湿路面将可能出现轻微结冰，造成车辆打滑失控的可能；三是不管路面是干燥或潮湿状态下，预测或预报将有不同程度的降雪天气发生，路面将可能会存在积雪或出现结冰，造成车辆打滑失控的可能。此时，同步考虑车流量的情况，车流量的大小、车辆对路面的碾压以及车辆尾气对路面温度的影响，都会对路面湿滑状态、路面结冰或积雪的融化产生一定影响。这种状态下的处置策略如下表所示：
(2)路面结冰处置策略
所述的路面结冰状态，是指路面已经出现结冰，其冰层厚度由路面状况检测子系统的路面状况传感器或结冰传感器所得到，智能防结冰控制系统根据当前路面温度和冰层厚度，再结合当前车流量大小，判断出当前车流量对冰层的碾压及尾气对路面温度的影响。当车流量较大且冰层厚度较薄时，较大的车流量会对冰层有一个碾压使破碎的效果，但同时尾气又会使路面温度升高、融冰的效果，因此车流量大小的不同，路面冰层遭到碾压、尾气使得结冰融化的情况也不尽相同，所述处置策略据此给出了喷洒装置的启动级别如下表所示：
(3)路面积雪处置策略
所述的路面积雪状态，是指路面已经出现积雪，其积雪厚度由路面状况检测子系统的路面状况传感器或雪深传感器所得到，智能防结冰控制系统根据当前路面温度和积雪厚度，再结合当前车流量大小，判断出当前车流量对积雪的碾压影响，由于车流量大小的不同，路面积雪遭到碾压、尾气使得积雪融化的情况也不尽相同，所述处置策略据此给出了喷洒装置的启动级别如下表所示：
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供一种智能路面防结冰控制系统，该系统能够通过路面状况监测装置对路面状况进行检测，当路面状况不佳需要解冻时，采用防结冰控制装置的路面加热装置或喷洒装置融化道路结冰；此外，通过添加视频监控装置、大气环境监测装置和车流量监测装置，能够准确获取当前道路的路况，从而更加智能控制路面防结冰控制系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种智能路面防结冰控制系统，其特征在于，包括工控机、路面状况监测装置和防结冰控制装置，所述路面状况监测装置和所述防结冰控制装置分别与所述工控机相连；
所述路面状况监测装置包括埋设在公路路面/桥面上的埋入式路面状况传感器或安装在路侧的非接触式路面状况检测器，用于监测路面状况；
所述防结冰控制装置包括设置在路面侧方的喷洒装置或设置在路面之下的路面加热装置。
2.根据权利要求1所述的智能路面防结冰控制系统，其特征在于，所述喷洒装置包括用于存储融雪剂的存储空间和喷洒融雪剂的喷头，所述喷头与所述存储空间之间通过出水管相连，且通过电磁阀进行控制。
3.根据权利要求1所述的智能路面防结冰控制系统，其特征在于，所述路面加热装置包括导热管道和支撑装置，所述导热管道安装在所述支撑装置上，且所述导热管道的两端连接有加热装置。
4.根据权利要求1所述的智能路面防结冰控制系统，其特征在于，所述智能路面防结冰控制系统还包括车流量监测装置，所述车流量监测装置与所述工控机相连，所述车流量监测装置包括微波传感器、地磁检测器、红外传感器中的至少一个，所述车流量监测装置用于获取当前路段的车流量信息。
5.根据权利要求1所述的智能路面防结冰控制系统，其特征在于，所述智能路面防结冰控制系统还包括视频监控装置，所述视频监控装置与所述工控机相连，所述视频监控装置包括设置在路段上的多个视频监控摄像头，所述视频监控摄像头用于获取当前路段内视频信息。
6.根据权利要求1所述的智能路面防结冰控制系统，其特征在于，所述智能路面防结冰控制系统还包括大气环境监测装置，所述大气环境监测装置包括温湿度传感器和/或风速风向传感器，所述温湿度传感器和/或所述风速风向传感器与所述工控机相连。
7.根据权利要求6所述的智能路面防结冰控制系统，其特征在于，所述风速风向传感器采用机械式风杯与风标传感器或超声风传感器。
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