一种道路路面状态监测装置、预警系统及预警方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A kind of road surface condition monitoring device, early warning system and early warning method

The invention relates to a road and road condition monitoring device, which includes a dielectric constant monitoring module, a heating and cooling module, a temperature monitoring module, a wireless communication module, a microprocessor, a power module and a real-time clock; the dielectric constant monitoring module, the heating and cooling module, the temperature monitoring module, the power module, the wireless communication module and the real-time clock All are connected with the microprocessor. The product of the invention can be used for judging the drying, water accumulation and icing state of the monitoring point, realizing low-cost and accurate icing detection, and has great significance for ensuring driving safety and reducing traffic accidents.

【技术实现步骤摘要】
一种道路路面状态监测装置、预警系统及预警方法
本专利技术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。
技术介绍
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InnovativeDynamics公司的ICESIGHT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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术的有益效果是：本专利技术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，本专利技术还可以做如下改进。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，本专利技术实施例提供一种道路路面状态预警系统，包括本专利技术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。本专利技术的有益效果是：本专利技术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，本专利技术实施例提供了一种道路路面状态预警方法，基于本专利技术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。本专利技术的有益效果是：本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；/n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。/n

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：况鹏，
申请(专利权)人：中电共建科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11