公路结冰警示系统

公路结冰警示系统

辛帅晨 杨松波 刘宇瑶 王艺嬴

辽宁科技大学

摘要：目前高速公路结冰处理主要通过道路气象监测站及结冰预警系统进行预报,通过将传感检测技术与视频技术相结合,提出了一种高速公路结冰预警视频检测系统,可实现高速公路结冰情况实时预警的全程可视化管理,极大的提高了高速公路运营管理水平及路网服务能力

关键词： 高速公路;结冰预警;视频检测;

1 前言

由冻雨、降雪等恶劣天气因素造成的道路凝冰会使得路面抗滑能力大幅度降低，削弱道路通行能力，严重时出现交通阻断，甚至发生重大交通事故，危害人民生命和财产安全，特别是对于高速公路桥梁桥面的结冰情况，一旦桥面结冰将会对车辆行驶造成很大的危险。现有技术之中缺少很好的公路结冰警示系统，大部分都是通过公路巡查人员和养护人员进行现场确认，这样操作不仅时效性差，极易导致车辆行驶的危险，并且这样操作需要花费大量的人力物力，操作不便，极大的限制了高速公路桥梁的使用。基于以上的原因，本项目提出公路结冰警示系统来解决现有技术的不足。

2 项目内容

本项目解决的技术问题在于克服现有技术的预警时效性差和不便于使用的缺陷，提供公路结冰警示系统。所述公路结冰警示系统具有预警时效性好和使用效果好等特点。

为实现上述目的，本项目提供如下技术方案：公路结冰警示系统，包括桥体,所述桥体顶面上固定连接有护栏，所述桥体顶面位于护栏之间固定连接有温度传感器，所述护栏内均固定连接有导管，所述导管之间相互贯通设置，所述导管的侧壁上均匀分布固定连接有若干个喷头，所述喷头与护栏之间固定连接，所述桥体左右两侧均设置有电子指示牌，所述桥体一侧设置有泵房，所述护栏一侧固定连接有控制装置。

泵房包括存储箱，所述存储箱内设置有防冻液，所述存储箱内设置有液位计，所述存储箱一侧连接有泵机，所述泵机与市电连接，所述泵机与导管连接设置。

控制装置包括外壳，所述外壳内腔固定连接有处理器，所述处理器上连接有无线发射器，所述无线发射器与外壳固定连接，所述外壳的顶面另一侧固定连接有气象仪。

优选的，两个所述电子指示牌的一侧侧壁上均固定连接有摄像头，所述外壳的顶面上固定连接有另一摄像头。

泵房和外壳内腔均设置有锂电池，所述泵房和外壳的外侧壁上均固定连接有太阳能板。

优选的，两侧所述温度传感器之间相互交错均匀分布设置。

3 公路结冰警示系统的使用方法，

包括以下步骤：

S1：本系统在正常使用时通过气象仪实时对气象情况和空气温度进行监测，通过桥体顶面上的温度传感器实现实时对桥面温度的检测，并利用摄像头对桥体情况进行全面监控；

S2：气象仪、温度传感器和摄像头所收集到的数据被收集到处理器内进行处理，并通过无线发射器上传，实现远程监控预警；

S3：当温度降低时，气象仪将气象情况进行收集，温度传感器对桥体表面温度数据进行收集，摄像头对实时情况进行拍摄收集，收集到的数据上传处理器；

S4：当气象仪、温度传感器其中一个或两个所收集到的数据达到处理器所设定的值时，也可通过摄像头了解情况，通过系统自动或人工远程控制处理器，处理器会控制泵房工作，并将收集到的数据通过无线发射器上传，实现预警报警，工作人员可以通过摄像头对现场情况进行掌握；

S5：泵房内的泵机在市电或者锂电池的作用下开始工作，通过泵机将存储箱内的防冻液加注到导管内，防冻液通过导管上的喷头均匀的喷出，对桥体表面起到防冻预警作用，避免桥面结冰；

S6：并且在泵机工作的同时，处理器会控制电子指示牌显示出结冰预警，慢行的指示，提醒车辆慢行，若气象仪或温度传感器监测温度继续降到一定值后，处理器切断泵机运行，此时电子指示牌指示禁止通行，做到预警；

S7：当温度回升，气象仪和温度传感器所监测到的数据都达到设定值以上后，此时处理器将数据通过无线发射器上传，人工通过摄像头对现场情况进行了解，确保桥面无结冰情况，再通过远程对处理器进行控制；

S8：电子指示牌解除预警和禁止通行，重新恢复正常通行。

附图说明

图1为本项目系统流程图

4 实现方式

请参阅图1，本项目提供一种技术方案：公路结冰警示系统，包括桥体,桥体顶面上固定连接有护栏，桥体顶面位于护栏之间固定连接有温度传感器，两侧温度传感器之间相互交错均匀分布设置，使得对桥体测温精度高，提高预警效果，护栏内均固定连接有导管，导管之间相互贯通设置，导管的侧壁上均匀分布固定连接有若干个喷头，喷头与护栏之间固定连接，桥体左右两侧均设置有电子指示牌，桥体一侧设置有泵房，泵房包括存储箱，存储箱内设置有防冻液，存储箱内设置有液位计，存储箱一侧连接有泵机，泵机与市电连接，泵机与导管连接设置，可以实现对防冻液的喷出操作，提高桥面的抗结冰能力，从而实现结冰预警，保障安全通行，护栏一侧固定连接有控制装置，控制装置包括外壳，外壳内腔固定连接有处理器，处理器上连接有无线发射器，无线发射器与外壳固定连接，外壳的顶面另一侧固定连接有气象仪，便于对数据的收集和处理操作，从而保证系统的预警时效性，两个电子指示牌的一侧侧壁上均固定连接有摄像头，外壳的顶面上固定连接有另一摄像头，便于对现场情况的查看且提高系统的抗干扰性能，泵房和外壳内腔均设置有锂电池，泵房和外壳的外侧壁上均固定连接有太阳能板，可以有效的避免因为恶劣天气导致的断电情况，提高本系统的抗干扰和抗恶劣天气的能力，使得本系统使用效果好。

公路结冰警示系统的使用方法，包括以下步骤：

S：本系统在正常使用时通过气象仪实时对气象情况和空气温度进行监测，通过桥体顶面上的温度传感器实现实时对桥面温度的检测，并利用摄像头对桥体情况进行全面监控；

S：气象仪、温度传感器和摄像头所收集到的数据被收集到处理器内进行处理，并通过无线发射器上传，实现远程监控预警；

S：当温度降低时，气象仪将气象情况进行收集，温度传感器对桥体表面温度数据进行收集，摄像头对实时情况进行拍摄收集，收集到的数据上传处理器；

S：当气象仪、温度传感器其中一个或两个所收集到的数据达到处理器所设定的值时，也可通过摄像头了解情况，通过系统自动或人工远程控制处理器，处理器会控制泵房工作，并将收集到的数据通过无线发射器上传，实现预警报警，工作人员可以通过摄像头对现场情况进行掌握；

S：泵房内的泵机在市电或者锂电池的作用下开始工作，通过泵机将存储箱内的防冻液加注到导管内，防冻液通过导管上的喷头均匀的喷出，对桥体表面起到防冻预警作用，避免桥面结冰；

S：并且在泵机工作的同时，处理器会控制电子指示牌显示出结冰预警，慢行的指示，提醒车辆慢行，若气象仪或温度传感器监测温度继续降到一定值后，处理器切断泵机运行，此时电子指示牌指示禁止通行，做到预警；

S：当温度回升，气象仪和温度传感器所监测到的数据都达到设定值以上后，此时处理器将数据通过无线发射器上传，人工通过摄像头对现场情况进行了解，确保桥面无结冰情况，再通过远程对处理器进行控制；

S：电子指示牌解除预警和禁止通行，重新恢复正常通行。

工作原理：本系统在正常使用时通过气象仪实时对气象情况和空气温度进行监测，通过桥体顶面上的温度传感器实现实时对桥面温度的检测，并利用摄像头对桥体情况进行全面监控，气象仪、温度传感器和摄像头所收集到的数据被收集到处理器内进行处理，并通过无线发射器上传，实现远程监控预警，当温度降低时，气象仪将气象情况进行收集，温度传感器对桥体表面温度数据进行收集，摄像头对实时情况进行拍摄收集，收集到的数据上传处理器，当气象仪、温度传感器其中一个或两个所收集到的数据达到处理器所设定的值时，也可通过摄像头了解情况，通过系统自动或人工远程控制处理器，处理器会控制泵房工作，并将收集到的数据通过无线发射器上传，实现预警报警，工作人员可以通过摄像头对现场情况进行掌握，泵房内的泵机在市电或者锂电池的作用下开始工作，通过泵机将存储箱内的防冻液加注到导管内，防冻液通过导管上的喷头均匀的喷出，对桥体表面起到防冻预警作用，避免桥面结冰，并且在泵机工作的同时，处理器会控制电子指示牌显示出结冰预警，慢行的指示，提醒车辆慢行，若气象仪或温度传感器监测温度继续降到一定值后，处理器切断泵机运行，此时电子指示牌指示禁止通行，做到预警，当温度回升，气象仪和温度传感器所监测到的数据都达到设定值以上后，此时处理器将数据通过无线发射器上传，人工通过摄像头对现场情况进行了解，确保桥面无结冰情况，再通过远程对处理器进行控制，电子指示牌解除预警和禁止通行，重新恢复正常通行。

尽管已经示出和描述了本项目的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本项目的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本项目的范围由所附权利要求及其等同物限定。

5创新点：

1）、本项目通过设置有气象仪、温度传感器和摄像头，通过气象仪和温度传感器可以精准且及时的对环境和桥面温度进行掌握，并通过摄像头实现监控，可以实时监测，预警时效性好；

2）、通过设置有泵房、喷头和电子指示牌，通过泵房可以将防冻液均匀的喷到桥面上，提高桥面的抗冻能力，有效的避免结冰情况，提高结冰预警能力，并通过电子指示牌实现预警指示，确保行车安全，使得本系统使用效果好；

3）、通过设置有太阳能板和锂电池，可以有效的避免因为恶劣天气导致的断电情况，提高本系统的抗干扰和抗恶劣天气的能力，使得本系统使用效果好。

参考文献：

[1]关于大数据技术在企业安全生产预警系统中的运用分析[J]. 王莉. 信息技术与信息化. 2021(01)

[2]基于5G和车联网技术下的疲劳驾驶预警系统[J]. 刘彩虹,李淦初,李诗. 电脑知识与技术. 2021(04)

[3]基于物联网的校园实验室安防预警系统[J]. 朱国旺,徐巧年. 信息记录材料. 2021(03)

[4]关于学业预警系统的设计与构建[J]. 张瑞锋,黄林浩,宋宝贵,黄文清,余建国. 无线互联科技. 2020(12)

（辽宁科技大学2022年大学生创新创业训练计划项目资助）