一种路表面结冰检测装置的利记博彩app

本实用新型属于电子设备技术领域，涉及路面安全设施，为一种路表面结冰检测装置。

背景技术：

结冰是一种常见的现象。在某些场合或特殊行业中，人为地控制结冰可满足生产需要，产生经济效益，甚至造福人类。例如，溜冰场，可食冰块等。然而，另一些结冰现象会对人们的日常生产和生活造成不良的影响。例如，公路的道路结冰，飞机场的跑道结冰，飞机的机翼结冰等。这些结冰现象会直接或者间接地危害着交通运输业、工业、农业、商业等国民经济的各个方面。目前，道路结冰与雷雨、大风、冰雹、雪灾、台风、暴雨、高温、寒潮、大雾、沙尘暴，共11种气象现象被中国气象局列为第一批发布预警信号的突发气象灾害。

工业化进程导致当今的极端天气增多，例如，大范围的暴雨，雷电，冰冻等。前几年南方雪灾肆虐，我国多条高速公路因结冰积雪而封闭，飞机停航。相关部门不分昼夜地进行除冰工作。近年来，我国公路建设持续发展，路网规模日益扩大，与之配套建设的高速公路通信、监控、收费三大机电系统工程技术迅速发展，特别是道路监控系统发展速度更快，主要是因为该系统作用日益突显，而道路监控系统中的路面状况监测与交通事故有着紧密的联系。例如：全世界每年约有100多万人死于交通事故，其中灾害性天气直接或间接导致的交通事故占所有交通事故的l/4。在我国，高速公路的百公里事故率比普通公路高出3倍多，而发达国家高速公路死亡事故率仅为普通公路的1/2-1/10。在冬季，很多时候由于路面结冰，高速公路被迫封闭，给人们的出行带来很大的不便，国家因此损失了很大的经济利益。

公路路表面结冰检测系统是用来检测与预报道路路表面状况的系统，由于其在军事与民用方面的重要性，一直受到发达国家的重视，更由于其技术上的先进性，美国等西方发达国家在这一领域的研究一直处于领先地位。现阶段国外对道路结冰的检测主要是依靠图像采集来对道路上覆盖的冰进行检测，同时国外还研制出多种结冰传感器。例如，回波式结冰传感器、压差式结冰传感器、电磁束阻断式结冰传感器等。多年来，我国一直靠从第三方进口这方面的检测系统，来满足各行各业的需要，为了解决这种窘迫局面，国内开始研究相关的路面结冰检测系统。如果可以及时地检测道路表面是否结冰，就可 及时地采取相应措施减小道路结冰造成的损失，降低路表面结冰的危害。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述的路面结冰导致交通事故增加，提出一种稳定性高，使用寿命长，准确率高的路表面结冰检测装置，及时反馈道路路表面的结冰情况，以警示司机减速通过，减小交通事故的发生率。

本实用新型的技术方案为：一种路表面结冰检测装置，包括温度检测模块、光反射检测模块、热流结冰检测模块和电容结冰检测模块，所述各模块置于保护壳体内，其中，光反射检测模块连接路表面的层采用透光材料。

所述检测装置还包括电子显示屏、路杆和上位机，所述四种模块组合为一个点位，至少一个点位与上位机数据连接，上位机输出数据至电子显示屏，电子显示屏安装在路杆上。

所述检测装置还包括数据存储和无线收发模块，数据存储和无线收发模块与上位机连接。数据存储和无线收发模块中包括存储器和无线收发装置，存储器实时存储上位机传输过来的检测数据，无线收发装置通过网络向道路监测部门的远程计算机传送路面结冰信息。

所述温度检测模块包括硅介质滤光片、DIE线缆、环境温度传感器和热电偶硅基，热电偶硅基与环境温度传感器通过DIE线缆连接，硅热电偶硅基与介质滤光片位置相对。

所述光反射检测模块包括发射光纤装置、接收光纤装置和透光层，透光层连接路表面并与路表面位于同一平面，透光层为一个平面玻璃，发射光纤装置朝向透光层发射红外光，接收光纤装置用于接收反射和散热的红外光。

所述热流结冰检测模块包括热阻层、第一温度探头和第二温度探头，热阻层、第一温度探头和第二温度探头组成热流传感器。

所述电容结冰检测模块包括电容式结冰传感器，电容式结冰传感器包括公共电极、凹槽、检测电极和驱动电极，以一个薄膜作为电容式结冰传感器的公共电极，所述薄膜为扩散硅层，用静电键合工艺将薄膜和凹槽键合到一起，凹槽封闭为电容间隙，凹槽里设有两个同心的方形电极，中心为驱动电极，外围回字形为检测电极。

所述的温度检测模块、光反射检测模块、热流结冰检测模块和电容结冰检测模块与各自的壳体通过螺纹连接，四个壳体通过螺纹连接至各自的底座，通过底座嵌设于路表 面。

本实用新型的壳体起到保护的作用，提高了各检测模块的使用寿命和稳定性。温度检测模块、光反射检测模块、热流结冰检测模块、电容结冰检测模块通过电缆与上位机连接，进行检测信息的传递与处理。上位机通过电缆与电子显示屏连接，将结冰信息显示出来，以警示公路过往司机减速通行。本实用新型设置了四个检测模块，采用温度检测模块进行结冰预判，再根据光反射检测模块的红外光反射接收数值、热流结冰检测模块的热流密度、电容结冰检测模块的电容值的信息变化，来准确地判断路表面结冰状况。这种采用四个模块进行综合检测的设计，提高了检测的稳定性和准确率。进一步的，为减少检测误差，并提高检测的稳定性和准确率，设置多点检测，各点位四个模块反馈信息通过上位机有效汇总处理后，将路表面结冰情况反映到电子显示屏上，以警示司机减速通过，减小交通事故的发生率。

附图说明

图1为本发明一种路表面结冰检测装置的结构示意图。

图2为温度检测模块的结构示意图。

图3为光反射检测模块的结构示意图。

图4为热流结冰检测模块的结构示意图。

图5为电容结冰检测模块的结构示意图。

图6为多点位检测的分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。

如图1，为实现以上功能，本实用新型包括温度检测模块6、光反射检测模块7、热流结冰检测模块8和电容结冰检测模块9，所述各模块置于保护壳体4内，其中，光反射检测模块7连接路表面3的层采用透光材料。壳体起到保护的作用，各模块设置安装在路表面，对路表面的结冰情况进行检测。进一步的，本实用新型检测装置还包括电子显示屏1、路杆2和上位机11，所述四种模块组合为一个点位，至少一个点位与上位机11数据连接，如图6所示，上位机11输出数据至电子显示屏1，电子显示屏1安装在路杆2上。本实用新型采用四个模块进行综合检测的方法，提高了检测的稳定性和准确率，同时为减小检测误差，共设置多点检测，各点位四个模块反馈信息通过上位机11 有效汇总处理后，将路表面结冰情况反映到电子显示屏1上，以警示司机减速通过，减小交通事故的发生率。

下面对本实用新型的四个检测模块进行说明。

如图2，温度检测模块6包括硅介质滤光片12、DIE线缆13、环境温度传感器14和热电偶硅基15，热电偶硅基15与环境温度传感器14通过DIE线缆13连接，硅热电偶硅基15与介质滤光片12位置相对。温度检测模块6根据温度传感器的数值判断路表面是否结冰。

如图3，光反射检测模块7包括发射光纤装置19、接收光纤装置18和透光层16，透光层16连接路表面3并与路表面3位于同一平面，透光层16为一个平面玻璃，发射光纤装置19朝向透光层16发射红外光，接收光纤装置18用于接收反射和散射的红外光。发射光纤装置19、接收光纤装置18以及透光层16之间的空间构成光通道17，透光层16也即玻璃上没有结冰时，发射光纤装置19发射的红外光全部透过玻璃端面进入空气，接收光纤装置18接收不到任何红外光；当玻璃上有结冰时，发射光纤装置19发出的部分红外光由于被冰层散射和反射而被接收光纤装置18接收。通过检测接收光纤装置18接收到的红外光的强弱，达到检测结冰的目的。

如图4，热流结冰检测模块8包括热阻层20、第一温度探头21和第二温度探头22，热阻层20、第一温度探头21和第二温度探头22组成热流传感器。模块的工作原理是通过分析流过物体表面热流的变化来区分物体表面存在的沾染物，如霜、冰、非冰流体等，当有热流通过热流传感器时，在传感器的热阻层20上产生了温度梯度，根据傅立叶定律就可以得到通过传感器的热流密度，具体计算为现有技术，介绍如下：热流密度也称热通量，一般用q表示，定义为：单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量。设热流矢量方向是与等温面垂直：

q＝dQ/ds＝-λdT/dX

式中：q为热流密度；dQ为通过等温面上微小面积，dS流过的热量；dT/dX为垂直与等温面方向的温度梯度；λ为材料的导热系数；如果温度为T和T+ΔT的两个等温面平行时：

q＝-λΔT/ΔX

式中：ΔT为两等温面的温差；ΔX为两等温面之间的距离。

只要知道热阻层的厚度ΔX，导热系数λ，通过测到的温差ΔT就可以知道通过的热流密度。

本实用新型的热流结冰检测模块8是一种表面型的结冰探测方法装置，即当传感器 表面结有冰层时，通过计算比较路表面的热流密度变化来指示路表面结冰量状况。其中，热流传感器与被测物粘贴的紧密程度，对热流的稳定时间有着非常大的影响。粘贴越紧密，稳定越快，测量偏差越小；反之，测量偏差越大。因此，在热流传感器的使用过程中，要尽量保证热流传感器能够紧密地粘贴被测物体，这样才能减少测量时间，提高测量精度。

如图5，电容结冰检测模块9包括电容式结冰传感器，电容式结冰传感器包括公共电极25、凹槽26、检测电极23和驱动电极24，以一个薄膜作为电容式结冰传感器的公共电极25，所述薄膜为扩散硅层，用静电键合工艺将薄膜和凹槽26键合到一起，凹槽26封闭为电容间隙，凹槽26里设有两个同心的方形电极，中心为驱动电极24，外围回字形为检测电极23。电容结冰检测模块9用电容式结冰传感器来检测，驱动电极24和公共电极25之间加静电，则薄膜变形，检测电极23和公共电极25之间的电容称为检测电容。薄膜上有结冰时，结冰增大了薄膜刚度，使薄膜变形量减小，检测电容两电极之间的距离增大，检测电容减小。通过检测电容的减小量来确定结冰厚度。

作为优选实施方式，为延长四个检测模块以及上位机11的使用寿命，将它们安装在路杆2杆侧的路表面下，减少因车辆碾压路表面导致的器械寿命折损。

本实用新型的使用中，温度检测模块6的结冰温度临界数值、光反射检测模块7的红外光反射接收结冰临界数值、热流结冰检测模块8的热流密度变化临界数值、电容结冰检测模块9的电容变化临界数值，均需要在道路结冰时刻通过多次实验测定，用于设定判断阈值。

如图6，为本实用新型的多点位检测的分布示意图。多个点位的检测数据传输至上位机11，上位机11进行综合分析处理，经处理后的数据再传送至数据存储和无线收发模块27进行数据存储和上传，如上传至基站进行多路段的信息汇总和分析等。多点位短距离数据传输可采用红外通信技术(IrDA)，由人眼看不到的红外线传输信息，采用点到点的连接方式，发射、接收具有方向性，具有体积小、功耗低、连接方便、简单易用、数据传输干扰少、速度快、成本低廉等特点。

数据存储和无线收发模块27中包括存储器和无线收发装置。存储器实时存储上位机传输过来的检测数据，无线收发装置通过网络向道路监测部门的基站远程计算机传送路面结冰信息。其中，存储器选用AT45DB041芯片，该芯片具备：读写速度快、容量大、外围电路器件简单等诸多优点，而且功耗很低。AT45DB041中的数据是按页存放的，主存共有2048页，每页又有264Byte，所以总容量达到528K字节(约4M比特)。 AT45DB041具备主存跟缓存两大存储空间，在掉电情况下存放在主存中的数据不会丢失数据，AT45DB04中有两个容量为264字节的数据缓存空间，缓存读写方便迅速且读写速度快，可以用来作为主存与外部进行数据交换时的缓冲区域，也可以用来存储一些临时性的数据，做为临时存储空间使用的缺点是在掉电情况下会丢失缓存中的数据。无线收发装置采用GPRS DTU进行数据传输，GPRS DTU是一种物联网无线数据终端，利用公用运营商网络GPRS网络为用户提供无线长距离数据传输功能。GPRS DTU具有充分利用现有的网络、资源利用率高、始终在线、传输速率高、资费合理等特点，采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，实现数据快速传输功能。

本实用新型设置多点检测，各点位通过四个模块进行综合检测，其中四个模块反馈信息通过上位机有效分析处理后，将路表面结冰情况反映到电子显示屏上，可减少检测误差，并提高检测的稳定性和准确率。