高速公路橋面結冰檢測與報警系統的製作方法

2023-05-11 03:43:22

本實用新型涉及自動檢測、無線傳輸報警設備，尤其是涉及一種高速公路橋面結冰檢測與報警系統。

背景技術：

高速公路橋面結冰給交通運輸帶來了極大的安全隱患。尤其是在冬季，由於橋面是懸空的，周圍空氣流動快，橋體的熱量散發和表面溫度下降也快，加之沒有地溫的補償，所以橋面路段比路基路段更容易結冰。冬季裡，在路基路段與橋面路段交匯的地方，往往會出現路基路段沒結冰，而橋面路段結了冰的情況。當這種情況發生時，如果司機沒能提前得知橋面路段的結冰情況，仍然駕駛汽車高速駛入結了冰的橋面路段，那麼車輛就會出現打滑的情況，極易導致車輛側翻、追尾等交通事故的發生。目前尚未具備有效解決橋面結冰問題的辦法。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種高速公路橋面結冰檢測與報警系統，能全天候的檢測橋面路段的結冰情況，並將檢測到的信息及時發送給即將駛入已結冰橋面路段的車輛；此系統不僅適用於在路基路段與橋面路段交匯的地方路基路段沒結冰，而橋面路段結了冰的情況，而且還適用於高速公路易結冰的路基路段。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種高速公路橋面結冰檢測與報警系統，包括路面子系統和車載子系統，路面子系統安裝在橋面路段，向即將駛來的車輛發送橋面路段的結冰情況，車載子系統安裝在汽車駕駛室內，接收路面子系統發送過來的橋面路段結冰信息，並向司機提供預警信息；其中：路面子系統由第一ZigBee檢測節點、第二ZigBee檢測節點、第三ZigBee檢測節點、ZigBee路由器組成，第一ZigBee檢測節點安裝在路基路段與橋面路段交匯處的右端路緣石下方，第二ZigBee檢測節點安裝在路基路段與橋面路段交匯處的中心線上，第三ZigBee檢測節點安裝在路基路段與橋面路段交匯處的左端路緣石下方，第一ZigBee檢測節點、第二ZigBee檢測節點、第三ZigBee檢測節點的檢測面和橋面平齊，在橋的橫向上水平放置，用於檢測橋面的結冰情況，並將檢測到的信息通過ZigBee網絡發送給ZigBee路由器，ZigBee路由器安裝在橋頭，用於接收第一ZigBee檢測節點、第二ZigBee檢測節點、第三ZigBee檢測節點發送回來的數據，並將數據打包後通過ZigBee網絡發送給車載子系統，在橋的縱向上，每隔40米安裝一個路面子系統；車載子系統由ZigBee協調器和語音報警器組成，ZigBee協調器用於接收、處理ZigBee路由器發送過來的數據，並控制語音報警器為司機提供前方橋面結冰情況。

ZigBee檢測節點由溫度傳感器、溼度傳感器、結冰傳感器、放大電路、濾波電路、A/D轉換電路、ZigBee網絡終端節點組成，溫度傳感器採用IC溫度傳感器，啟動溫度設置為2攝氏度（即溫度低於2攝氏度時啟動），用於檢測橋面的溫度並判斷是否達到結冰的溫度；溼度傳感器採用電阻式溼度傳感器，用於檢測橋面溼度並判斷結冰的外界溼度條件；結冰傳感器採用電容式結冰傳感器（根據冰、空氣、水的介電常數不同來判斷電極之間的介質是冰、空氣還是水），用於檢測橋面是否結冰；放大電路採用低失真差分放大器 (AD8138)作為主控晶片，對溫度傳感器、溼度傳感器、結冰傳感器檢測到的信號進行放大；濾波電路採用四運放集成電路（M324）作為主控晶片，將放大電路發送來的信號中攜帶的雜波進行濾除；A/D轉換電路採用模/數轉換器（AD9254）作為主控晶片，將濾波電路發送來的模擬信號轉換成數位訊號；再由ZigBee網絡終端節點將A/D轉換電路發送來的數位訊號發送給ZigBee路由器；正常情況下，ZigBee網絡終端節點、ZigBee路由器、ZigBee協調器處於休眠狀態，當橋面溫度和溼度同時達到結冰時的外界條件，或結冰傳感器檢測到橋面結冰時，ZigBee網絡終端節點、ZigBee路由器、ZigBee協調器恢復正常工作。

本實用新型由路面子系統（由第一ZigBee檢測節點、第二ZigBee檢測節點、第三ZigBee檢測節點、ZigBee路由器組成）和車載子系統（由ZigBee協調器和語音報警器組成）組成。路面子系統向即將駛來的車輛發送橋面路段的結冰情況，車載子系統接收路面子系統發送過來的橋面路段結冰信息，並向司機提供預警信息。

本實用新型能全天候的檢測橋面路段的結冰情況，並將檢測到的信息及時發送給即將駛入已結了冰的橋面路段的車輛，提醒司機做好減速準備；此系統不僅適用於在路基路段與橋面路段交匯的地方路基路段沒結冰，而橋面路段結了冰的情況，而且還適用於高速公路易結冰的路基路段。有效的解決了司機在不知前方路面是否結冰的情況下，盲目的行車而發生交通事故的問題，降低交通安全事故。

附圖說明

圖1為本實用新型的總體結構示意圖。

圖2為本實用新型的工作原理圖。

圖3為本實用新型的ZigBee檢測節點結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例並對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1、圖2所示，本實用新型的高速公路橋面結冰檢測與報警系統，由路面子系統1和車載子系統2組成，路面子系統1安裝在橋面路段，向即將駛來的車輛發送橋面路段的結冰情況，車載子系統2安裝在汽車駕駛室儀錶板上的雜物箱內，接收路面子系統1發送過來的橋面路段結冰信息，並向司機提供預警信息；其中：路面子系統1由第一ZigBee檢測節點3、第二ZigBee檢測節點4、第三ZigBee檢測節點5、ZigBee路由器6組成，第一ZigBee檢測節點3安裝在路基路段與橋面路段交匯處的右端路緣石下方，第二ZigBee檢測節點4安裝在路基路段與橋面路段交匯處的中心線上，第三ZigBee檢測節點5安裝在路基路段與橋面路段交匯處的左端路緣石下方，第一ZigBee檢測節點3、第二ZigBee檢測節點4、第三ZigBee檢測節點5的檢測面和橋面平齊，在橋的橫向上水平放置，用於檢測橋面的結冰情況，並將檢測到的信息通過ZigBee網絡發送給ZigBee路由器6，ZigBee路由器6安裝在橋頭，用於接收第一ZigBee檢測節點3、第二ZigBee檢測節點4、第三ZigBee檢測節點5發送回來的數據，並將數據打包後通過ZigBee網絡發送給車載子系統2，在橋的縱向上，每隔40米安裝一個路面子系統；車載子系統2由ZigBee協調器7和語音報警器8組成，ZigBee協調器7用於接收、處理ZigBee路由器6發送過來的數據，並控制語音報警器8為司機提供前方橋面結冰情況。

如圖3所示，ZigBee檢測節點由溫度傳感器9、溼度傳感器10、結冰傳感器11、放大電路12、濾波電路13、A/D轉換電路14、ZigBee網絡終端節點15組成，溫度傳感器9採用IC溫度傳感器，啟動溫度設置為2攝氏度（即溫度低於2攝氏度時啟動），用於檢測橋面的溫度並判斷是否達到結冰的溫度；溼度傳感器10採用電阻式溼度傳感器，用於檢測橋面溼度並判斷結冰的外界溼度條件；結冰傳感器11採用電容式結冰傳感器（根據冰、空氣、水的介電常數不同來判斷電極之間的介質是冰、空氣還是水），用於檢測橋面是否結冰；放大電路12採用低失真差分放大器 (AD8138)作為主控晶片，對溫度傳感器9、溼度傳感器10、結冰傳感器11檢測到的信號進行放大；濾波電路13採用四運放集成電路（M324）作為主控晶片，將放大電路12發送來的信號中攜帶的雜波進行濾除；A/D轉換電路14採用模/數轉換器（AD9254）作為主控晶片，將濾波電路13發送來的模擬信號轉換成數位訊號；再由ZigBee網絡終端節點15將A/D轉換電路14發送來的數位訊號發送給ZigBee路由器6；正常情況下，ZigBee網絡終端節點15、ZigBee路由器6、ZigBee協調器7處於休眠狀態，當橋面溫度和溼度同時達到結冰時的臨界條件，或結冰傳感器11檢測到橋面結冰時，ZigBee網絡終端節點15、ZigBee路由器6、ZigBee協調器7恢復正常工作。

本實用新型由路面子系統1（由第一ZigBee檢測節點3、第二ZigBee檢測節點4、第三ZigBee檢測節點5、ZigBee路由器6組成）和車載子系統2（由ZigBee協調器7和語音報警器8組成）組成。路面子系統1向即將駛來的車輛發送橋面路段的結冰情況，車載子系統2接收路面子系統1發送過來的橋面路段結冰信息，並向司機提供預警信息。

冬季裡，在路基路段與橋面路段交匯的地方出現路基路段沒結冰，而橋面路段結了冰的情況時，第一ZigBee檢測節點3、第二ZigBee檢測節點4、第三ZigBee檢測節點5將橋面路段結冰情況發送給ZigBee路由器6，當有車輛即將駛入已結了冰的橋面路段時，ZigBee路由器6與ZigBee協調器7進行通訊，通過語音報警器8向司機報導該處橋面的結冰情況。只需第一ZigBee檢測節點3、第二ZigBee檢測節點4、第三ZigBee檢測節點5之中任一個ZigBee檢測節點檢測到橋面路段結冰時，就向即將駛入已結冰的橋面路段的車輛發送該路段結冰的信息。有效的解決了司機在不知前方路面是否結冰的情況下，盲目行車而發生交通事故的問題。