[发明专利]一种桥梁路面结冰检测预警系统及方法

权利要求书

1.一种桥梁路面结冰检测预警系统，其特征在于：所述系统包括：

路面温度采集模块、大气温湿度采集模块、分析模块以及预警模块；

所述路面温度采集模块用于获取当前路面温度；

所述大气温湿度采集模块用于获取当前大气温湿度；

所述分析模块用于分析大气温湿度采集模块和路面温度采集模块传输来的数据并向预警模块发布指令，即是否发布道路结冰预警信息；

所述分析模块布设于道钉内部；

所述预警模块根据分析模块发布的指令，若发布道路结冰预警信息，则对结冰路面开启深蓝色LED灯闪烁，提前进行预警；若未发布道路结冰预警信息，则无需预警；

所述路面温度采集模块是路温感应部件(10)；

所述路温感应部件(10)采用DS18B20温度传感器；

所述路温感应部件(10)布设于道钉的下表面，路温感应部件(10)布设于路面开槽内；

所述路面开槽深度为2厘米，宽度为1cm；

所述路温感应部件(10)上覆绝热材料；

所述绝热材料为硅橡胶；

所述路面温度采集模块输出路面温度Tr，并传递给分析模块；

所述大气温湿度采集模块是大气温湿度检测部件(20)；

将大气温湿度检测部件(20)内设于道钉内，将道钉上表面开网格状小孔；

在大气温湿度检测部件(20)上方安置伞状保护帽(301)，即将大气温湿度检测部件(20)悬吊于伞状保护帽(301)下；

所述大气温湿度检测部件(20)两侧开倾斜方向的百叶间隙(302)；

所述大气温湿度采集模块输出两部分数据，空气温度T和空气湿度RH；

所述大气温湿度采集模块将输出的数据传递给分析模块；

所述一种桥梁路面结冰检测预警系统还包括供电模块；

供电模块用于对路面温度采集模块、大气温湿度采集模块、分析模块、以及预警模块供电；

所述供电模块为电源，供电模块布设于道钉内部；

所述预警模块根据分析模块发布的指令，若发布道路结冰预警信息，则开启路侧的可变信息板，并通过广播设备告知驾驶人，实现视听一体的提前预警功能；若未发布道路结冰预警信息，则无需预警。

2.基于权利要求1一种桥梁路面结冰检测预警系统的桥梁路面结冰检测预警方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、大气温湿度采集模块获取空气温度数据和空气湿度数据，路面温度采集模块获取路面温度数据；

步骤二、对步骤一获取的数据进行处理，获得露点温度；

步骤三、分析模块对当前露点温度进行第二预设条件判断，若满足第二预设条件，分析模块发布预警命令；若不满足第二预设条件，分析模块不发布预警命令；

所述分析模块的分析频率确定为1次/30min；

所述第二预设条件为露点温度高于路面温度；

步骤四、预警模块接收到分析模块发布的预警命令后对路面进行提前预警；

所述步骤一中获取空气温度数据、空气湿度数据和路面温度数据；具体过程为：

将路面温度采集模块采集的某一时刻的路面温度Tr作为主控开关，判断是否满足第一预设条件，若是，开关开启；将此时路面温度采集模块采集的路面温度记录为Tr0；若否，开关不开启；

所述第一预设条件为路面温度小于等于0℃；

开关开启后通过大气温湿度检测模块开始获取当前大气温度T0和湿度RH0，将分析模块的第一次结冰判断放在以Tr0记录时刻为起点的60min后；

路面温度采集模块数据采集间隔设定为10min/次；

大气温湿度采集模块数据采集间隔设定为10min/次；

记录前1h内的大气温湿度采集模块采集的空气温度{T1，T2，T3，T4，T5，T6}、空气湿度{RH1,RH2,RH3,RH4,RH5,RH6}和路面温度采集模块采集的路面温度{Tr1，Tr2，Tr3，Tr4，Tr5，Tr6}；

所述步骤二中对步骤一获取的数据进行处理；具体过程为：

将获取的前1h内的大气温湿度和路面温度分别求均值；

将前1h内大气温度数据的均值和大气湿度数据的均值带入到露点温度计算公式中，计算过去一小时内的露点温度D_p；具体过程为：

所述n取值为6；

所述露点温度计算公式为：

获得特定温度下的饱和蒸汽压EW：

式中，T为温度，T∈[-45℃,60℃]，α、β、λ分别为马格努斯方程的系数，α＝6.112hPa，β＝17.62，λ＝243.12℃；将获得的特定温度下的饱和蒸汽压EW代入露点方程，可得露点温度D_p；露点温度D_p见下式：

式中，E表示饱和蒸气压和相对湿度的关系，

将带入上式得到温度为T相对湿度为RH的露点温度方程；

所述步骤三中分析模块对当前露点温度进行第二预设条件判断，若满足第二预设条件，分析模块发布预警命令；若不满足第二预设条件，分析模块不发布预警命令；具体过程为：

将获取的前1h内的路面温度均值和露点温度D_p进行比较，如果露点温度D_p大于路面温度均值分析模块发布预警命令，分析模块输出结冰，如果露点温度D_p小于等于路面温度均值分析模块不发布预警命令，分析模块输出不结冰；

所述步骤四中预警模块接收到分析模块发布的预警命令后对路面进行提前预警；具体过程为：

分析模块发布预警命令，预警模块则对结冰路面开启深蓝色LED灯闪烁，进行提前进行预警。