[发明专利]一种道路结冰安全预警装置及预警方法

权利要求书

1.一种道路结冰安全预警装置，其特征在于，包括监测系统和预警系统；

所述监测系统主要包括结冰传感器、百叶箱、风速风向仪和控制箱，其中，结冰传感器用来测试结冰速率和结冰厚度，百叶箱主要用于监测大气压力、空气湿度和环境温度，风速风向仪主要用于测定风速和风向；控制箱包括一个LED显示屏和结冰传感器、百叶箱、风速风向仪的接线柱和数据接收端口，结冰传感器、百叶箱、风速风向仪与控制箱的数据接收端口相连，LED显示屏用于显示出风速、风向、空气湿度、环境温度、大气压力、结冰速率和结冰厚度的具体数值；

所述预警系统用于将路面结冰情况实时反馈到道路管理部门，或者通过路边警示信息实时预警，主要包括数据采集系统、无线模块和预警终端，数据采集系统，数据采集系统设置在控制箱内，与控制箱的数据接收端口相连，用来采集结冰传感器、百叶箱、风速风向仪测得的数据；无线模块连接数据采集系统和预警终端；预警终端用来发布结冰预警的相关信息。

2.根据权利要求1所述的道路结冰安全预警装置，其特征在于，所述结冰传感器采用电磁谐振原理，包括由电磁振动线圈和解算器的交流放大器组成一个闭环振荡系统，闭环振荡系统达到稳定工作时，产生一个固定频率的输出信号，在路面结冰条件下，结冰传感器的频率随着冰层厚度的增加而上升，此频率信号被采集器采集，然后放大、采样后经过控制器进行数字信号处理及标度变换得到结冰厚度和结冰速率，结冰厚度和结冰速率通过RS485或RS232的数字量形式输出，再通过以太网将路面结冰情况及时反馈到道路管理部门。

3.根据权利要求1所述的道路结冰安全预警装置，其特征在于，所述数据采集系统包括采集器及控制器，无线模块采用以太网，预警终端包括公路部门及气象部门。

4.根据权利要求1所述的道路结冰安全预警装置，其特征在于，还包括辅助设备，所述辅助设备包括太阳能面板、固定支架和避雷针，控制箱、百叶箱、太阳能面板、风速风向仪和避雷针均安装在固定支架上，太阳能面板用于辅助供电。

5.一种权利要求1～4任一项所述的道路结冰安全预警装置的预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，冰厚标定试验：通过冰厚标定试验对结冰传感器进行标定，将结冰传感器固定在高低温环境箱中，采用人工喷水的方式模拟降雨，使结冰传感器探头表面结冰，然后通过数据采集系统采集试验数据，采用回归分析的数学方法分析试验数据，模拟得出结冰厚度、结冰速率与环境温度之间的对应关系；

第二步，室内模拟实验：在温度分别为-5℃、-10℃、-20℃的条件下进行室内模拟实验，得到不同温度下结冰厚度随时间变化的关系曲线，验证结冰传感器灵敏度和可靠性，满足道路结冰安全预警装置关于监测结冰厚度的要求；

第三步，野外试验：将结冰传感器和百叶箱、风速风向仪、控制箱以及预警系统组装成一套道路结冰安全预警装置，安装在路面上实时监测大气压力、空气湿度、环境温度、风速、风向以及路面结冰厚度和结冰速率，野外试验用于确定道路结冰安全预警装置能否可靠进行多参数的采集并对路面结冰情况进行及时安全预警，当路面开始结冰后，由预警终端收到结冰传感器和百叶箱、风速风向仪采集的大气压力、空气湿度、环境温度、风速、风向以及路面结冰厚度和结冰速率后及时发布信息进行预警，提醒机动车驾驶员安全行车。