高速公路桥面结冰检测与报警系统的制作方法

本实用新型涉及自动检测、无线传输报警设备，尤其是涉及一种高速公路桥面结冰检测与报警系统。

背景技术：

高速公路桥面结冰给交通运输带来了极大的安全隐患。尤其是在冬季，由于桥面是悬空的，周围空气流动快，桥体的热量散发和表面温度下降也快，加之没有地温的补偿，所以桥面路段比路基路段更容易结冰。冬季里，在路基路段与桥面路段交汇的地方，往往会出现路基路段没结冰，而桥面路段结了冰的情况。当这种情况发生时，如果司机没能提前得知桥面路段的结冰情况，仍然驾驶汽车高速驶入结了冰的桥面路段，那么车辆就会出现打滑的情况，极易导致车辆侧翻、追尾等交通事故的发生。目前尚未具备有效解决桥面结冰问题的办法。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高速公路桥面结冰检测与报警系统，能全天候的检测桥面路段的结冰情况，并将检测到的信息及时发送给即将驶入已结冰桥面路段的车辆；此系统不仅适用于在路基路段与桥面路段交汇的地方路基路段没结冰，而桥面路段结了冰的情况，而且还适用于高速公路易结冰的路基路段。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高速公路桥面结冰检测与报警系统，包括路面子系统和车载子系统，路面子系统安装在桥面路段，向即将驶来的车辆发送桥面路段的结冰情况，车载子系统安装在汽车驾驶室内，接收路面子系统发送过来的桥面路段结冰信息，并向司机提供预警信息；其中：路面子系统由第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、ZigBee路由器组成，第一ZigBee检测节点安装在路基路段与桥面路段交汇处的右端路缘石下方，第二ZigBee检测节点安装在路基路段与桥面路段交汇处的中心线上，第三ZigBee检测节点安装在路基路段与桥面路段交汇处的左端路缘石下方，第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点的检测面和桥面平齐，在桥的横向上水平放置，用于检测桥面的结冰情况，并将检测到的信息通过ZigBee网络发送给ZigBee路由器，ZigBee路由器安装在桥头，用于接收第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点发送回来的数据，并将数据打包后通过ZigBee网络发送给车载子系统，在桥的纵向上，每隔40米安装一个路面子系统；车载子系统由ZigBee协调器和语音报警器组成，ZigBee协调器用于接收、处理ZigBee路由器发送过来的数据，并控制语音报警器为司机提供前方桥面结冰情况。

ZigBee检测节点由温度传感器、湿度传感器、结冰传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、ZigBee网络终端节点组成，温度传感器采用IC温度传感器，启动温度设置为2摄氏度（即温度低于2摄氏度时启动），用于检测桥面的温度并判断是否达到结冰的温度；湿度传感器采用电阻式湿度传感器，用于检测桥面湿度并判断结冰的外界湿度条件；结冰传感器采用电容式结冰传感器（根据冰、空气、水的介电常数不同来判断电极之间的介质是冰、空气还是水），用于检测桥面是否结冰；放大电路采用低失真差分放大器 (AD8138)作为主控芯片，对温度传感器、湿度传感器、结冰传感器检测到的信号进行放大；滤波电路采用四运放集成电路（M324）作为主控芯片，将放大电路发送来的信号中携带的杂波进行滤除；A/D转换电路采用模/数转换器（AD9254）作为主控芯片，将滤波电路发送来的模拟信号转换成数字信号；再由ZigBee网络终端节点将A/D转换电路发送来的数字信号发送给ZigBee路由器；正常情况下，ZigBee网络终端节点、ZigBee路由器、ZigBee协调器处于休眠状态，当桥面温度和湿度同时达到结冰时的外界条件，或结冰传感器检测到桥面结冰时，ZigBee网络终端节点、ZigBee路由器、ZigBee协调器恢复正常工作。

本实用新型由路面子系统（由第一ZigBee检测节点、第二ZigBee检测节点、第三ZigBee检测节点、ZigBee路由器组成）和车载子系统（由ZigBee协调器和语音报警器组成）组成。路面子系统向即将驶来的车辆发送桥面路段的结冰情况，车载子系统接收路面子系统发送过来的桥面路段结冰信息，并向司机提供预警信息。

本实用新型能全天候的检测桥面路段的结冰情况，并将检测到的信息及时发送给即将驶入已结了冰的桥面路段的车辆，提醒司机做好减速准备；此系统不仅适用于在路基路段与桥面路段交汇的地方路基路段没结冰，而桥面路段结了冰的情况，而且还适用于高速公路易结冰的路基路段。有效的解决了司机在不知前方路面是否结冰的情况下，盲目的行车而发生交通事故的问题，降低交通安全事故。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图。

图2为本实用新型的工作原理图。

图3为本实用新型的ZigBee检测节点结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本实用新型的高速公路桥面结冰检测与报警系统，由路面子系统1和车载子系统2组成，路面子系统1安装在桥面路段，向即将驶来的车辆发送桥面路段的结冰情况，车载子系统2安装在汽车驾驶室仪表板上的杂物箱内，接收路面子系统1发送过来的桥面路段结冰信息，并向司机提供预警信息；其中：路面子系统1由第一ZigBee检测节点3、第二ZigBee检测节点4、第三ZigBee检测节点5、ZigBee路由器6组成，第一ZigBee检测节点3安装在路基路段与桥面路段交汇处的右端路缘石下方，第二ZigBee检测节点4安装在路基路段与桥面路段交汇处的中心线上，第三ZigBee检测节点5安装在路基路段与桥面路段交汇处的左端路缘石下方，第一ZigBee检测节点3、第二ZigBee检测节点4、第三ZigBee检测节点5的检测面和桥面平齐，在桥的横向上水平放置，用于检测桥面的结冰情况，并将检测到的信息通过ZigBee网络发送给ZigBee路由器6，ZigBee路由器6安装在桥头，用于接收第一ZigBee检测节点3、第二ZigBee检测节点4、第三ZigBee检测节点5发送回来的数据，并将数据打包后通过ZigBee网络发送给车载子系统2，在桥的纵向上，每隔40米安装一个路面子系统；车载子系统2由ZigBee协调器7和语音报警器8组成，ZigBee协调器7用于接收、处理ZigBee路由器6发送过来的数据，并控制语音报警器8为司机提供前方桥面结冰情况。

如图3所示，ZigBee检测节点由温度传感器9、湿度传感器10、结冰传感器11、放大电路12、滤波电路13、A/D转换电路14、ZigBee网络终端节点15组成，温度传感器9采用IC温度传感器，启动温度设置为2摄氏度（即温度低于2摄氏度时启动），用于检测桥面的温度并判断是否达到结冰的温度；湿度传感器10采用电阻式湿度传感器，用于检测桥面湿度并判断结冰的外界湿度条件；结冰传感器11采用电容式结冰传感器（根据冰、空气、水的介电常数不同来判断电极之间的介质是冰、空气还是水），用于检测桥面是否结冰；放大电路12采用低失真差分放大器 (AD8138)作为主控芯片，对温度传感器9、湿度传感器10、结冰传感器11检测到的信号进行放大；滤波电路13采用四运放集成电路（M324）作为主控芯片，将放大电路12发送来的信号中携带的杂波进行滤除；A/D转换电路14采用模/数转换器（AD9254）作为主控芯片，将滤波电路13发送来的模拟信号转换成数字信号；再由ZigBee网络终端节点15将A/D转换电路14发送来的数字信号发送给ZigBee路由器6；正常情况下，ZigBee网络终端节点15、ZigBee路由器6、ZigBee协调器7处于休眠状态，当桥面温度和湿度同时达到结冰时的临界条件，或结冰传感器11检测到桥面结冰时，ZigBee网络终端节点15、ZigBee路由器6、ZigBee协调器7恢复正常工作。

本实用新型由路面子系统1（由第一ZigBee检测节点3、第二ZigBee检测节点4、第三ZigBee检测节点5、ZigBee路由器6组成）和车载子系统2（由ZigBee协调器7和语音报警器8组成）组成。路面子系统1向即将驶来的车辆发送桥面路段的结冰情况，车载子系统2接收路面子系统1发送过来的桥面路段结冰信息，并向司机提供预警信息。

冬季里，在路基路段与桥面路段交汇的地方出现路基路段没结冰，而桥面路段结了冰的情况时，第一ZigBee检测节点3、第二ZigBee检测节点4、第三ZigBee检测节点5将桥面路段结冰情况发送给ZigBee路由器6，当有车辆即将驶入已结了冰的桥面路段时，ZigBee路由器6与ZigBee协调器7进行通讯，通过语音报警器8向司机报道该处桥面的结冰情况。只需第一ZigBee检测节点3、第二ZigBee检测节点4、第三ZigBee检测节点5之中任一个ZigBee检测节点检测到桥面路段结冰时，就向即将驶入已结冰的桥面路段的车辆发送该路段结冰的信息。有效的解决了司机在不知前方路面是否结冰的情况下，盲目行车而发生交通事故的问题。