[發明專利]一種路面結冰傳感器

有效

• 申請號: 201710743287.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107687873B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 喬鐵柱;李剛;王躍龍;閻高偉;呂玉祥
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N33/24;G05B19/042
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于路面結冰自動檢測的技術領域，具體涉及一種路面結冰傳感器，解決了現有結冰傳感器操作復雜，精度容易受影響的問題，包括傳感探頭，所述的傳感器探頭設置于路基切出的凹槽中與路基直接接觸，其包括密封的玻璃管，玻璃管里面裝有一半體積的液態水，另一半體積為空氣，玻璃管一端為硬質密封，另一端也為硬質密封、并設置有氣體壓力傳感器和溫度傳感器，氣體壓力傳感器的探頭設置于玻璃管內，本發明使用原理簡單，安裝方便、數據穩定可靠、使用壽命長。

技術領域

本發明屬于路面結冰自動檢測的技術領域，具體涉及一種路面結冰傳感器。

背景技術

近年來隨著經濟的發展，高速公路上的車輛越來越多，發生的交通安全事故也逐漸增多，特別是在冬季，路面結冰的情況下更容易發生意外事故。主要是由于人們沒有及時得到路面狀況信息而造成巨大的損失。

授權公告號為205301440U公開了一種根據金屬電容片對冰、水、空氣的不同相對介電常數的原理而發明的一種道路路面結冰傳感器，該傳感器可以檢測是否結冰，但也存在一些問題，如需要安裝多組金屬片，操作復雜并且路面上如果有塵土等雜物也可能會影響測量精度。

發明內容

本發明為了解決現有結冰傳感器操作復雜，精度容易受影響的問題，提供了一種一種路面結冰傳感器，通過采集結冰傳感器的信息到互聯網或道路交通廣播電臺，這樣通過信息傳播給來往車輛車主進行提示以有效避免交通事故的發生，減少人身財產損失。該傳感器具有結構簡單、穩定性好、使用效果好的特點。

本發明采用如下的技術方案實現：

一種路面結冰傳感器，包括傳感探頭，所述的傳感器探頭設置于路基切出的凹槽中與路基直接接觸，其包括密封的玻璃管，玻璃管里面裝有一半體積的液態水，另一半體積為空氣，玻璃管一端為硬質密封，另一端也為硬質密封、并設置有氣體壓力傳感器和溫度傳感器，氣體壓力傳感器的探頭設置于玻璃管內。

所述的路面結冰傳感器還包括信號調理模塊、存儲模塊、MCU數據處理模塊、DC-DC電源模塊以及傳感器接口模塊，所述的信號調理模塊用于將氣體壓力傳感器和溫度傳感器采集到的信號進行降噪、濾波處理，并發送到所述MCU數據處理模塊，所述MCU數據處理模塊用于將氣體壓力數據和溫度數據融合，根據壓力數據和溫度數據判斷路面結冰情況，并將判斷結果通過傳感器接口模塊傳輸給外部；所述的存儲模塊用于存儲測量數據，所述的DC-DC電源模塊用于給傳感探頭、信號調理模塊、MCU數據處理模塊及存儲模塊提供電源，所述的傳感器接口模塊還用于連接外部電源給所述DC-DC電源供電。

所述MCU數據處理模塊的判斷依據如下：當同時滿足氣體壓力數據增大且溫度≤0℃兩個條件時，則判定路面結冰，否則，判斷路面不結冰。進一步的，當溫度遠大于0度時，不管壓力傳感器是否有壓力，判斷沒有結冰；當溫度大于0度接近于0度時，如果壓力傳感器壓力等于0，則沒有結冰，如果壓力大于0，則判斷正在融化中；當溫度小于0度時，如果壓力傳感器壓力大于0，則判斷有冰，如果壓力傳感器壓力為零則將要結冰。

所述的玻璃管沿平行于軸線的方向上有一個平切面。所述的凹槽垂直于路的走向，且靠路基外側，傳感器放置在凹槽內，傳感器的平切面與路基平齊。以玻璃管圓心為起點，玻璃管半徑的三分之二處作為平切面。

相同質量下的水和冰，冰的體積比水大。當路基的溫度從零度以上降低到零度以下時，路基通過玻璃管壁把外界的路基溫度傳給玻璃管內部的水。玻璃管內部的水首先會變成零度的水，然后是冰水混合狀態直至最后完全結冰，這個過程中，由于玻璃管的體積一定，同樣質量下冰的體積比水大，所以玻璃管上方的氣體壓力會變大，這樣就可以采用氣體壓力傳感器檢測玻璃管內氣體的壓力，并結合溫度傳感器采集的溫度數據，綜合判斷路面的結冰情況，并將準確的路面結冰信息分別通過UART接口協議和開關量接口輸出檢測結果。