本實用新型屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前我國高速交通迅猛發(fā)展，高速里程不斷增加，尤其是高速路路橋、隧道、坡道等易積雪、結(jié)冰等路段顯著增多，特別是冬天，高速路路橋在冷空氣作用下特別容易結(jié)冰、積雪，隧道內(nèi)容易結(jié)冰，坡道因貨車制動容易造成路面結(jié)冰等情況，目前交管部門沒有相關(guān)設(shè)備和方法,能夠?qū)崿F(xiàn)對路面狀況 (積雪、結(jié)冰)變化的測試，尤其是高速路路橋、隧道、坡道等易積雪、結(jié)冰等路段的路面狀況實時測試和先期預(yù)警，缺乏交通道路主動進行積雪結(jié)冰主動消融，致使路面濕滑，導(dǎo)致車輛有效制動距離縮短,造成交通事故頻發(fā)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種根據(jù)路面狀況，實時測量路面積雪結(jié)冰狀況、提前進行預(yù)警，主動進行路面積雪結(jié)冰消融的自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是，自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)，包括至少一組消融單元，每一組所述消融單元包括至少一個自主消融系統(tǒng)主機和多個噴射系統(tǒng)，所述自主消融系統(tǒng)主機設(shè)置于高速路同向車道的其中一側(cè)，所述噴射系統(tǒng)分別間隔設(shè)置于高速路同向車道的兩側(cè)；同一組消融單元內(nèi)，所述自主消融系統(tǒng)主機和多個噴射系統(tǒng)間無線信號連接；所述自主消融系統(tǒng)主機用于與交通管理部門控制管理中心相連接；所述自主消融系統(tǒng)主機用于檢測路面被測區(qū)域的積雪、積水及積冰的厚度、濕滑系數(shù)和冰雪覆蓋率，并向被測區(qū)域噴灑消融劑；所述自主消融系統(tǒng)主機還用于向噴射系統(tǒng)和交通管理部門控制管理中心發(fā)送被測區(qū)域信息；所述噴射系統(tǒng)用于接收自主消融系統(tǒng)主機發(fā)送的被測區(qū)域信息，并向?qū)?yīng)的被測區(qū)域噴射融雪劑。

進一步地，每一組消融單元中至少包括如下：依次間隔設(shè)置于高速路同向車道的其中一側(cè)的一個自主消融系統(tǒng)主機和兩個噴射系統(tǒng)，還包括間隔設(shè)置于高速路同向車道相對側(cè)的三個噴射系統(tǒng)。

進一步地，該自主消融系統(tǒng)主機包括依次相連接的圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)、第一控制信號信息處理板和第一泵機；圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)包括一對并列設(shè)置的激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，還包括CCD圖像探測器和第一消融噴頭；激光發(fā)射裝置和激光接收裝置相配合，通過第一控制信號信息處理板確定被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度和路面濕滑系數(shù)；CCD圖像探測器在第一控制信號信息處理板的作用下，確定被測區(qū)域的冰雪覆蓋率；第一控制信號信息處理板由被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度、路面濕滑系數(shù)和冰雪覆蓋率確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第一泵機控制第一消融噴頭工作。

進一步地，該第一消融噴頭包括第一噴頭主體，第一噴頭主體包括設(shè)置于其中部的一個第一主噴嘴，還包括環(huán)繞于第一主噴嘴一周的多個第一副噴嘴，且多個第一副噴嘴的噴灑量之和等于第一主噴嘴的噴灑量。

進一步地，該自主消融系統(tǒng)主機還包括消融劑儲箱，第一消融劑儲箱與第一泵機相連接。

進一步地，該噴射系統(tǒng)包括依次相連接的第二消融噴頭、第二泵機和第二控制信號信息處理板；第二控制信號信息處理板接收第一控制信號信息處理板發(fā)送的被測區(qū)域信息，確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第二泵機控制第二消融噴頭工作。

進一步地，該第二消融噴頭包括第二噴頭主體，第二噴頭主體包括設(shè)置于其中部的一個第二主噴嘴，還包括環(huán)繞于第二主噴嘴一周的多個第二副噴嘴，且多個第二副噴嘴的噴灑量之和等于第一主噴嘴的噴灑量。

本實用新型還公開了上述的圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)的使用方法，該方法如下：自主消融系統(tǒng)主機中的激光發(fā)射裝置和激光接收裝置相配合，通過所述第一控制信號信息處理板確定被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度和路面濕滑系數(shù)；同時CCD圖像探測器在第一控制信號信息處理板的作用下，確定被測區(qū)域的冰雪覆蓋率；所述第一控制信號信息處理板由被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度、路面濕滑系數(shù)和冰雪覆蓋率確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第一泵機控制第一消融噴頭工作；第二控制信號信息處理板接收第一控制信號信息處理板發(fā)送的被測區(qū)域信息，確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第二泵機控制第二消融噴頭工作。

本實用新型自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：實現(xiàn)根據(jù)道路路面狀況尤其是路面積雪結(jié)冰等情況進行道路積雪結(jié)冰及時主動消融，解決由于因路面結(jié)冰積雪致使路面濕滑,導(dǎo)致車輛有效制動距離縮短,造成交通事故頻發(fā)問題。

附圖說明

圖1是本實用新型自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)排布圖；

圖2是本實用新型中自主消融系統(tǒng)主機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型中第一消融噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型中噴射系統(tǒng)的接頭示意圖；

圖5是本實用新型中第二消融噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)曲線測試圖；

其中：A.自主消融系統(tǒng)主機；B噴射系統(tǒng)；1-1.圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)；1-11.激光發(fā)射裝置；1-12.CCD圖像探測器；1-13. 第一消融噴頭；1-131.第一主噴嘴；1-132.第一副噴嘴；1-14.激光接收裝置；1-2.第一控制信號信息處理板；1-3第一泵機；1-4.第一消融劑儲箱；2-1.第二消融噴頭；2-11.第二主噴嘴；2-12.第二副噴嘴；2-2.第二控制信號信息處理板；2-3.第二泵機；2-4.第二消融劑儲箱。

具體實施方式

本實用新型自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)，如圖1所示，包括至少一組消融單元，每一組消融單元包括至少一個自主消融系統(tǒng)主機A和多個噴射系統(tǒng)B，自主消融系統(tǒng)主機A設(shè)置于高速路同向車道的其中一側(cè)，噴射系統(tǒng)B 分別間隔設(shè)置于高速路同向車道的兩側(cè)；同一組消融單元內(nèi)，自主消融系統(tǒng)主機A和多個噴射系統(tǒng)B間無線信號連接；自主消融系統(tǒng)主機A用于與交通管理部門控制管理中心相連接；自主消融系統(tǒng)主機A用于檢測路面被測區(qū)域的積雪、積水及積冰的厚度、濕滑系數(shù)和冰雪覆蓋率，并向被測區(qū)域噴灑消融劑；自主消融系統(tǒng)主機A還用于向噴射系統(tǒng)B和交通管理部門控制管理中心發(fā)送被測區(qū)域信息；噴射系統(tǒng)B用于接收自主消融系統(tǒng)主機A發(fā)送的被測區(qū)域信息，并向?qū)?yīng)的被測區(qū)域噴射融雪劑。上述每一組消融單元中至少包括如下：依次間隔設(shè)置于高速路同向車道的其中一側(cè)的一個自主消融系統(tǒng)主機A和兩個噴射系統(tǒng)B，還包括間隔設(shè)置于高速路同向車道相對側(cè)的三個噴射系統(tǒng)B。

如圖2所示，上述自主消融系統(tǒng)主機A包括依次相連接的圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)1-1、第一控制信號信息處理板1-2和第一泵機1-3；圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)1-1包括一對并列設(shè)置的激光發(fā)射裝置1-11和激光接收裝置1-14，還包括CCD圖像探測器1-12 和第一消融噴頭1-13；激光發(fā)射裝置1-11和激光接收裝置1-14相配合，通過第一控制信號信息處理板1-2確定被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度和路面濕滑系數(shù)；CCD圖像探測器1-12在第一控制信號信息處理板1-2的作用下，確定被測區(qū)域的冰雪覆蓋率；第一控制信號信息處理板1-2由被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度、路面濕滑系數(shù)和冰雪覆蓋率確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第一泵機1-3控制第一消融噴頭1-13工作。

如圖3，該第一消融噴頭1-13包括第一噴頭主體，第一噴頭主體包括設(shè)置于其中部的一個第一主噴嘴1-131，還包括環(huán)繞于第一主噴嘴1-131一周的多個第一副噴嘴1-132，且多個第一副噴嘴1-132的噴灑量之和等于第一主噴嘴1-131的噴灑量。自主消融系統(tǒng)主機A還包括第一消融劑儲箱1-4，第一消融劑儲箱1-4與第一泵機1-3相連接。

該自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)是基于分光光度計測量的工作原理，激光發(fā)射裝置1-11朝向路面檢測區(qū)域發(fā)射激光，激光接收裝置1-14接收路面散射回來的激光信號的能量，如果路面狀態(tài)不同，那么反射回來的激光信號的能量也不同，通過測量接收激光的能量的大小來分辨路面狀態(tài)。

如圖6所示，是不同路面狀態(tài)下路面反射回來的信號強度。橫坐標(biāo)表示波長，縱坐標(biāo)表示反射回來的信號強度，從圖中可以看出不同的路面狀況在不同波長的光線下反射強度是不同的，但是變化又不盡相同，從反射強度的差異性可以推斷出路面狀況的種類，從而可以計算出路面積雪、積水、積冰的厚度和路面濕滑系數(shù)。在1320nm的處可以明顯地區(qū)分出路面狀態(tài)是干與雪還是水與冰，從圖中1560nm處可以明顯地區(qū)分出路面是干還是其它狀態(tài)，從圖中1700nm的處可以明顯地區(qū)分出水與冰；另外從1320nm的處也可以區(qū)分出水膜的厚度，特別是0～2mm。為了能夠分辨出路面狀態(tài)，需要對三種波長下的反射系數(shù)進行充分地測量和對比：1320nm，1560nm，1700nm。

上述CCD圖像探測器1-12根據(jù)路面沒有冰、雪的原始圖像與冰雪后的圖像進行比對，折算出冰雪覆蓋率。

如圖4和圖5所示，噴射系統(tǒng)B包括依次相連接的第二消融噴頭2-1、第二泵機2-3和第二控制信號信息處理板2-2；第二控制信號信息處理板2-2 接收第一控制信號信息處理板1-2發(fā)送的被測區(qū)域信息，確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第二泵機2-3控制第二消融噴頭2-1工作。第二消融噴頭2-1 包括第二噴頭主體，第二噴頭主體包括設(shè)置于其中部的一個第二主噴嘴 2-11，還包括環(huán)繞于第二主噴嘴2-11一周的多個第二副噴嘴2-12，且多個第二副噴嘴2-12的噴灑量之和等于第一主噴嘴2-11的噴灑量。

該自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)一般采用AC220V市電進行供電，同時也可以根據(jù)用戶要求采用太陽能進行供電。該第一泵機1-3和第二泵機2-3 采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，已達到滿足本產(chǎn)品噴射速度、耐高溫、耐高濕、耐鹽堿指標(biāo)即可，其供電指標(biāo)為AC220V市電進行供電，同時也可以采用太陽能進行供電。第一消融劑儲箱1-4和第二消融劑儲箱2-4采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，其外觀形狀不限，具有耐高溫、耐高濕、耐鹽堿指標(biāo)即可，容量根據(jù)不同用戶需求可以進行定制。第一消融噴頭1-13和第二消融噴頭2-1采用具有耐高溫、耐高濕、耐鹽堿指標(biāo)的材料制成。

該第一控制信號信息處理板1-2和第二控制信號信息處理板2-2采用 ARM控制技術(shù)，將由圖像與激光復(fù)合式遙感路面監(jiān)測自動報警系統(tǒng)1-1實時測量值進行數(shù)據(jù)處理分析，確定出噴灑量，以及采用上述第一消融噴頭 1-13和第二消融噴頭2-1噴灑的速度和噴口大小。如表1所示：

表1第一/第二消融噴頭噴灑速率和噴口大小列表

備注：第一/第二消融噴頭噴灑速率和噴口大小由算法運算得出，不具備相關(guān)單位表述。

選用的處理軟件可分為后臺式和嵌入式兩種,后臺式可安裝在交通管理部門控制管理中心,通過無線控制傳輸模式實施控制,相關(guān)的控制指令實時備案待查；嵌入式安裝在本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部,可以進行實時控制,相關(guān)的控制指令等信息可通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至交通管理部門控制管理中心,實施備案待查。

本實用新型中，自主消融系統(tǒng)主機A和噴射系統(tǒng)B可安裝在高速道路防護欄，噴射系統(tǒng)B的具體數(shù)量可以根據(jù)用戶需求和往年道路結(jié)冰積雪統(tǒng)計值進行合理裝配。

本實用新型公開了上述的自主式道路結(jié)冰積雪消融系統(tǒng)的使用方法，該方法如下：自主消融系統(tǒng)主機A中的激光發(fā)射裝置1-11和激光接收裝置1-14 相配合，通過第一控制信號信息處理板1-2確定被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度和路面濕滑系數(shù)；同時CCD圖像探測器1-12在第一控制信號信息處理板1-2的作用下，確定被測區(qū)域的冰雪覆蓋率；第一控制信號信息處理板 1-2由被測區(qū)域積雪、積水、積冰的厚度、路面濕滑系數(shù)和冰雪覆蓋率確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第一泵機1-3控制第一消融噴頭1-13工作；第二控制信號信息處理板2-2接收第一控制信號信息處理板1-2發(fā)送的被測區(qū)域信息，確定融雪劑的用量及噴灑速度，由第二泵機2-3控制第二消融噴頭 2-1工作。