遙(yao)感式路麵狀況傳感器摘要：

本(ben)文以遙(yao)感式路麵狀況傳感器+FRT50數據采集器組成測試係統，以張家口(kou)一段實際道路為被(bei)測對象，進行道路積水、結冰、積雪狀態監測的準確度進行研究。

一、 遙(yao)感式路麵狀況傳感器引言

道路積水、結冰與(yu)積雪會導致路麵抗(kang)滑(hua)性能急劇降(jiang)低，對交通安全造成嚴(yan)重(zhong)威脅，因此(ci)需(xu)要實時檢(jian)測路麵積水、結冰、積雪狀態及(ji)厚度並及(ji)時發(fa)布相關信息(xi)。文中所提到的遙(yao)感式路麵狀況傳感器便是一種(zhong)可實時監測路麵狀態的設備，可接入現(xian)有公路自動氣象監測網絡，並把相關數據通過RS485接口(kou)上報(bao)給(gei)道路管理部門(men)。本(ben)文核心要點是遙(yao)感式路麵狀況傳感器的準確度問(wen)題。

目前我國大部分地區(qu)與(yu)城市的道路路麵均采用瀝(li)青、混凝土材料，因此(ci)本(ben)文主要討論(lun)在瀝(li)青路麵下的研究。下文是進行本(ben)次研究的主要內容(rong)。

二、 遙(yao)感式路麵狀況傳感器測試係統組成

本(ben)次研究需(xu)要搭(da)建一套測試係統，主要用到以下設備：遙(yao)感式路麵狀況傳感器、FRT50數據采集器、太(tai)陽(yang)能供電係統。

1、 遙(yao)感式路麵狀況傳感器

該遙(yao)感式路麵狀況傳感器（以下簡稱傳感器）采用紅外遙(yao)感技術，在不(bu)破(po)壞路麵的情況下可有效檢(jian)測積水、結冰、積雪，根據路麵狀態輸(shu)出路麵濕(shi)滑(hua)係數。外形圖如下：

1、FRT50數據采集器

     本(ben)次研究屬於戶外作業，路麵狀況傳感器所采樣的數據需(xu)要實時分析，並且需(xu)要做成曲線，而FRT50數據采集器恰好(hao)能滿足需(xu)求。

      FRT50數據采集器是一款(kuan)多用途低功耗(hao)的可以通過腳本(ben)二次開發(fa)的數據采集器，可以采集多路傳感器數據並將采集到的數據通過4G網絡實時傳輸(shu)到服務器後台。服務器後台將得到的數據自動繪(hui)製成曲線，方便研究人員(yuan)分析。外形如圖所示：

     FRT50數據采集器的腳本(ben)是開源的，按照特定的格式編寫腳本(ben)，然(ran)後通過串口(kou)把腳本(ben)下載到采集器，最後通過RS485線連接傳感器與(yu)采集器。

1、太(tai)陽(yang)能供電係統

     測試係統供電電源為DC12V，采用太(tai)陽(yang)能供電係統即可滿足要求，無(wu)需(xu)依(yi)賴(lai)市電。

一、遙(yao)感式路麵狀況傳感器測試環境及(ji)方法

       測試環境：張家口(kou)某段瀝(li)青路麵，室外溫度約-9℃。

       測試方法：在幹燥路麵通過傳感器按鍵進行幹標定操作，然(ran)後在幹燥路麵人工灑水、灑雪，來模擬自然(ran)降(jiang)雨降(jiang)雪的過程，之後通過modbus 協議讀取(qu)傳感器報(bao)文，FRT50記錄實時 數據並生成曲線。

二、遙(yao)感式路麵狀況傳感器數據分析

       測路麵積水與(yu)結冰合並到一起研究。實際情況：從9：36：30秒(miao)開始抓取(qu)數據，在9：43分開始灑水，到9：48分水已結冰。環境溫度與(yu)路溫變(bian)化曲線如圖2。

图2路溫與(yu)環境溫度曲線圖

1、 路麵積水

      如圖3所示，為傳感器輸(shu)出的路麵狀態，1代表幹，3代表積水，對比報(bao)文和(he)采集器采集的數據分析知，9：44分⁓9：47分為路麵積水狀態與(yu)實際路麵狀況一致。

图3路麵積水狀態曲線圖

图4 積水厚度與(yu)濕(shi)滑(hua)係數曲線圖

     圖4顯示，隨著積水厚度的增加，濕(shi)滑(hua)係數逐漸降(jiang)低，路麵抗(kang)滑(hua)性能下降(jiang)，此(ci)時如果(guo)將對應(ying)的濕(shi)滑(hua)係數發(fa)送到行駛在公路上的車輛(liang)，就可以提醒(xing)駕(jia)駛員(yuan)降(jiang)低車速，保證安全行駛。

     結合圖3、圖4可知，遙(yao)感式路麵狀況傳感器對積水的測量準確度還是很(hen)高(gao)的，反(fan)應(ying)也很(hen)及(ji)時。

1、路麵結冰

     如圖5所示，為遙(yao)感式路麵狀況傳感器輸(shu)出的水到冰的路麵狀態變(bian)化曲線，1代表幹，3代表積水，7代表結冰。對比報(bao)文和(he)采集器采集的數據分析知，9：47：50秒(miao)之後為路麵結冰狀態，與(yu)實際路麵狀況一致。

图5 路麵水結冰狀態曲線圖

1、路麵積雪

     重(zhong)新尋(xun)找(zhao)幹燥路麵幹標定之後，10：00：30秒(miao)在路麵第一次少量灑雪（圖7），在10：11：00之後繼(ji)續(xu)第二次灑雪（圖8）。圖9為傳感輸(shu)出的路麵狀態曲線，1代表幹燥，6代表雪。

     對比報(bao)文和(he)采集器采集的數據分析知，10：00：50秒(miao)之後為路麵積雪狀態，與(yu)實際路麵狀況一致。

图7 路麵第一次灑雪

图9 路麵積雪狀態曲線

图10 積雪厚度與(yu)濕(shi)滑(hua)係數曲線

     圖10為傳感器輸(shu)出的積雪厚度及(ji)濕(shi)滑(hua)係數曲線，由圖可知積雪厚度在約2mm時，路麵濕(shi)滑(hua)係數瞬間降(jiang)至0.2，由於積雪完全覆蓋路麵，濕(shi)滑(hua)係數基本(ben)與(yu)路麵沒有關係，已經(jing)達(da)到了(liao)非(fei)常濕(shi)滑(hua)的地步，積雪厚度大於2mm時，濕(shi)滑(hua)係數基本(ben)在0.1左右浮動。

一、遙(yao)感式路麵狀況傳感器結論(lun)

       通過對比遙(yao)感式路麵狀況傳感器的報(bao)文和(he)FRT50采集到的數據曲線，結合實際路麵狀態，得出：遙(yao)感式路麵狀況傳感器輸(shu)出的路麵狀態信息(xi)全麵，並且對路麵的狀態響應(ying)非(fei)常準確，能夠(gou)準確輸(shu)出幹燥、積水、結冰及(ji)積雪狀態。因此(ci)遙(yao)感式路麵狀況傳感器，可用於冬季道路行車安全預(yu)警，及(ji)時發(fa)現(xian)道路結冰、積雪的險情，減少交通事(shi)故的發(fa)生，避免再次出現(xian)像2022年12月28日(ri)河南(nan)鄭州鄭新黃(huang)河大橋(qiao)上發(fa)生的特大交通事(shi)故。

以上僅是對瀝(li)青混凝土路麵的狀態研究，如需(xu)將遙(yao)感式路麵狀況傳感器應(ying)用到其(qi)他(ta)路麵還需(xu)要做進一步研究。