1.本实用新型涉及公路运营维护技术领域，具体涉及一种多参数道路暗冰监测预警装置。
背景技术：2.公路的发展适应了城市的化的发展。在公路维护和监测阶段，对于路基层结冰的情况，公路运营维护管理人员都是采用多年统计分析经验而进行路基结冰的提示信息警示，这样的传统经验方法只能最大可能的猜测，而不能达到更加精准的给出确切的路基结冰信息警示。
3.在公路自然区划中，将全国划分为了全年不冻土、季节性冻土、多年冻土。公路受气温变化、空气湿度、降雨量、地下水活动等影响对路基造成不同程度的危害，并对公路路面形成相关联的破坏，对通行的车辆可能造成交通事故。
4.对于路基潮湿的来源有：大气降水、地下水、地表积水、水蒸气凝结水。路基的危害都不能避免，每年因为路基结冰，造成公路破坏、通行车辆发生交通事故的情况不计其数的，带来的损失也是巨大的，因此，进行公路养护与为通行车辆提供明确的安全警示信息的是有必要的。
5.目前，我国在公路安全监测方面的内容主要是滑坡、道路沉降等灾害，在公路养护方面则以矫正性恢复为主的养护机制进行路面的养护，发达国家在公路路面的养护则是预防性为主的常规性性养护机制。在公路安全方面以路面为主要的监测对象。
6.道路结冰的情况有：路面结冰、路基结冰。通常路面结冰的危害主要导致的是行驶车辆安全问题，而路基结冰导致的危害就可能存在路面凹陷、破坏路基的稳定性、道路面与下垫面出现裂缝等危害。这些危害对道路的危害较大。
7.中国在道路监测技术方面，对路基的监测技术也可能限于其潮湿来源情况进行判断，对路基是否结冰的情况只能根据仅有的常规性的判断和相关的气象部门提供的常年性统计数据结合进行分析。路基监测技术以累计的经验方法进行，对于获取某路段路基冻结情况不能全面性、精确性的获取。
8.现有的公路监测技术主要以路面为主，对路面的监测技术已经达到的智能化阶段，对最基础的路基监测技术注重就不高，而忽略了道路破坏的最本质的危害。在对路基是否结冰的监测技术，存在的缺陷是较大的：
9.1)前方道路警示信息显示屏信息不能实时更新；
10.2)不能进行定性、定量的给出路基结冰路段信息
11.3)对行驶车辆不能给出最合适的判断信息和道路情况
技术实现要素：12.针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种多参数道路暗冰监测预警装置，其中设置在路基下的含水率传感器和温度传感器对路基的暗冰进行实时监测并预警，能有
效的对行驶车辆提供道路预警信息，同时对路面的养护提供预警信息，能有效保证道路车辆行驶安全和道路安全。
13.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：
14.一种多参数道路暗冰监测预警装置，包括安装立柱、传感器组件、数据采集传输rtu和储能电池。所述安装立柱固定装设于道路侧缘，且安装立柱上端设有设备箱，所述数据采集传输rtu装设于设备箱内，且数据采集传输rtu用于将采集的数据传输发送到云端进行数据处理和分析。所述传感器组件包括含水率传感器、温度传感器、雨量传感器和湿度传感器，所述道路下方的路基内分别设有含水率传感器和温度传感器，用于测试路基的水量变化情况和温度变化情况，所述雨量传感器设置于安装立柱的上端。所述设备箱内设有湿度传感器和储能电池，所述含水率传感器、温度传感器、雨量传感器、湿度传感器和储能电池均电性连接所述数据采集传输rtu，所述数据采集传输rtu与云端双向连接，通过数据采集传输rtu将含水率传感器、温度传感器、雨量传感器和湿度传感器采集的信息传送到云端进行数据分析接算，然后将预警信息发送到外接显示屏上进行预警。
15.采用上述结构设计，通过设置于路基内的含水率传感器和温度传感器能测试路基的水量变化情况和温度变化情况，通过云端进行数据处理和分析后得出路基的结冰情况，对路基的暗冰进行实时监控，同时将监控数据在显示屏、公众号及短信上进行预警公示，能有效对路基的危害程度进行初步的判断，同时通过安装立柱上设置的雨量计和湿度传感器能实时监测道路路面的湿度和天气情况进行监测预警。同时所述安装立柱上端设置的设备箱具有防水的作用，可以起到防水延长使用寿命。
16.进一步的，所述设备箱上端还设置有通讯天线和定位天线，所述数据采集传输rtu通过通讯天线和定位天线对采集的数据信息和位置信息上传云端。
17.采用通讯天线和定位天线设置，能远程将路基和路面采集的信息传送到云端进行数据分析处理，同时进行位置定位，精确预警位置信息、结冰路段等相关重要信息。
18.进一步的，所述安装立柱的顶端设置有避雷针，避雷针的下方设置有太阳能电池板，且该太阳能电池板倾斜设置于安装立柱上的固定支架固定，其中太阳能电池板倾斜设置于固定支架上，该太阳能电池板通过所述设备箱内设置有充放电控制器对储能电池进行充放电。其中，所述太阳能电池板根据不同地域太阳光照特征设置不同的倾斜角度，以便于接收最大光照条件。
19.进一步的，所述含水率传感器、温度传感器、雨量传感器、湿度传感器和储能电池均通过电线穿过安装立柱内部与所述数据采集传输rtu连接。采用电线于安装立柱内部布线的方式，能有效避免电线对于外部环境的影响，提高了使用寿命，保证监测装置的正常运行。
20.进一步的，所述数据采集传输rtu与云端连接，云端进行数据处理分析后与外接的显示屏连接并显示路况信息，同时可通过云端将路况预警信息进行公众号和短信方式发布。在收到预警信息后，云端将预警信息可通过显示屏和公众号公布，同时可通过短信向运管、运营部门定向发布，不仅可以预警路况交通信息，同时可提供为道路维修人员进行判定道路和路基的危害程度。
21.本实用新型的有益效果为：
22.1、本实用新型通过设置于路基内的含水率传感器和温度传感器能实时监测路基
的水量变化情况和温度变化情况，通过云端进行数据处理和分析后得出路基的结冰情况，对路基的暗冰进行实时监控，同时将监控数据和结论在显示屏、公众号及短信上进行预警公示，能有效及时的对道路路况信息进行预警公布，解决汽车行驶安全问题，同时道路维护人员能有效对路基的危害程度进行初步的判断，同时通过安装立柱上设置的雨量计和湿度传感器能实时监测道路路面的湿度和天气情况进行监测预警；因此，本实用新型能有效采集道路暗冰发育相关的直接和间接参数，通过对监测数据的边缘计算和融合分析，得出道路暗冰发育的定量和定性判断，云端业务平台将分析结果实时下发至通行区间内led公告牌，发挥提前警示效果，提升通行安全。
23.2、本实用新型通过安装立柱固定在路面及安装在路基内的含水率传感器和温度传感器及安装立柱上的湿度传感器和雨量传感器进行道路和路基的结冰和路况进行实时监控，其结构简单，安装部署及野外适应性强，监测成果可靠，能精确、高效、实时的预警路基的结冰情况。
24.下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。
附图说明
25.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
26.图1是本实用新型的监测管理装置的结构示意图；
27.图2是本实用新型的监测管理装置的原理图。
28.图中各附图标记说明如下。
29.安装立柱1、含水率传感器2a、温度传感器2b、雨量传感器2c、湿度传感器2d、数据采集传输rtu3、储能电池4、通讯天线5、定位天线6、避雷针7、太阳能电池板8、充放电控制器9、穿线管10。
具体实施方式
30.为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.请参阅图1和图2，一种多参数道路暗冰监测预警装置，包括安装立柱1、传感器组件、数据采集传输rtu3和储能电池4。所述安装立柱1固定装设于道路侧缘，且安装立柱1上端设有设备箱1a，所述数据采集传输rtu3装设于设备箱1a内，所述传感器组件包括含水率传感器2a、温度传感器2b、雨量传感器2c和湿度传感器2d。所述道路下方的路基内分别设有含水率传感器2a和温度传感器2b，具体的安装方法为，从道路侧缘开挖传感器安装导坑，开
挖深度须穿过路面硬化层，路面硬化层与土质路基间。所述雨量传感器2c设置于安装立柱1的上端，所述设备箱1a内设有湿度传感器2d和储能电池4，所述含水率传感器2a、温度传感器2b、雨量传感器2c、湿度传感器2d和储能电池4均电性连接所述数据采集传输rtu3，所述数据采集传输rtu3与云端双向通讯连接。本实用新型通过设置于路基内的含水率传感器2a和温度传感器2b能有效实时的监控路基结冰情况，并将预警信息于显示屏显示，预报前方行使路段的路基结冰情况，同时，能够准确的给出前方路段的具体里程的空气湿度和降雨量等情况，提高了路基及路面监测的时事性、准确性和可靠性。
33.进一步的，所述设备箱1a上端还设置有通讯天线5和定位天线6，所述数据采集传输rtu3通过通讯天线5和定位天线6对采集的数据信息和位置信息上传云端。所述安装立柱1的顶端设置有避雷针7，避雷针7的下方设置有太阳能电池板8，且该太阳能电池板8倾斜设置于安装立柱1上的固定支架固定，其中太阳能电池板8倾斜设置于固定支架上，该太阳能电池板8通过所述设备箱1a内设置有充放电控制器9对储能电池4进行充放电。
34.在本实施例中，所述含水率传感器2a、温度传感器2b、雨量传感器2c、湿度传感器2d和储能电池4均通过电线穿过安装立柱1内部与所述数据采集传输rtu3连接，其中路基下设置的含水率传感器2a和温度传感器2b通过预埋穿线管10设置保护电线。
35.所述数据采集传输rtu3与云端连接，云端进行数据处理分析后与外接的显示屏连接并显示路况信息，同时可通过云端将路况预警信息进行公众号和短信方式发布。
36.本实用新型的监测原理为：所述温度传感器2b安装在路基层，测试路基温度；含水率传感器2a设置在路基层，监测路基层的水量变化情况；再雨量传感器2c安装在安装立柱1最上方，监测该区域的降雨情况；降雨量下方是湿度传感器2d，对空气湿度进行测量。通过温度、含水率、降雨量、湿度等监测数据数据结合，在云端进行数据解算，得到准确的监测信息。然后通过云端连接显示警示信息显示屏，将路基层是否结冰、降雨情况、监测点距离警示信息显示屏距离都显示在显示屏上，为驾驶员提供确切的前方道路路况信息；同时，根据监测数据，可得到道路路基的变化情况，并分析得到道路的危害是否存在，或是否需要采取带路养护措施。其中，本实用新型的预警方法中包括判据设定和预警发布两方面，其中预警判据采用综合定权法，其中温度权重最高，即通过路基内设定的温度传感器2b，当温度达到零度以下判定为结冰状态，其次是含水率，当含水率50％以上时，土的冻结温度接近于零度，当含水率低于50％时，土的冻结温度小于零度。
37.本实用新型暗冰监测装置适用于温差变化大、降雨情况多、空气湿度相对较大、地下水相对丰富的道路区段的路基的监测。对监测对象获取相对可靠的数据和有关参数，为行驶车辆提供准确的道路路况信息，并使得驾驶员做出及时的反应，减少交通事故发生，同时为道路的养护提供一定的数据支持。路基监测技术从数据上提供了准确性；从信息上提供了实时性；从安全隐患上提供了安全性、可靠性。
38.应用场景一：沿溪线公路。一般的沿溪线道路设计水位线都是根据历年的洪水位情况进行设定，对于公路的路基，在沟渠、河流等地方受到地下水的影响较大，路基受河流侵蚀、冲刷等情况破坏，在一定程度上，造成公路路基出现巨大的损伤，甚至出现路线垮塌等，导致公路不得不进行修复甚至改建再造。
39.应用场景二：山岭区公路。山岭区的道路出现的情况是水文条件复杂、气候条件多变，还可能存在道路蜿蜒曲折变化多等情况。通常山岭区昼夜温差大，山区河流蜿蜒曲折、
水位涨落变化大、流速快、流量较大，降雨汇水区较大，冲刷以及破坏力较大；同时部分山岭区还存在冻土情况，对路基造成冻胀和翻浆危害，这些危害对道路的养护就形成巨大资金损耗。
40.应用场景三：多雨、气温变化大、地下水相对较丰富的平原地区。因地区而议，不同的城市会有不同的地质条件，对地下水丰富的路段，就可能对路基造成湿软，强度下降，在荷载的反复作用下，就会是路基出现弹软、裂缝、冒泥浆等翻浆现象。
41.综上所述，本实用新型基于自动化监测技术，实现高效率、实时性、精准性的路基结冰情况、降雨情况、空气湿度监测装置，解决以下核心问题：
42.1)路基监测情况的具体明细：路基结冰情况、空气湿度、降雨情况；
43.2)结合监测数据分析，对路面、路基的危害程度有初步的判断；
44.3)解决行驶车辆交通安全问题：行车速度提醒、前方道路情况警示、天气情况。
45.本装置具备的观测传感原理简单，安装部署及野外适应性强，监测成果可靠的显著特点，弥补了传统监测技术的常规性判断技术的不足。监测设备更加自动化、全面性、精确性的实现道路路基情况监测。
46.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它装置，均在本实用新型保护范围内。
技术特征：1.一种多参数道路暗冰监测预警装置，其特征在于：包括安装立柱(1)、传感器组件、数据采集传输rtu(3)和储能电池(4)，所述安装立柱(1)固定装设于道路侧缘，且安装立柱(1)上端设有设备箱(1a)，所述数据采集传输rtu(3)装设于设备箱(1a)内，所述传感器组件包括含水率传感器(2a)、温度传感器(2b)、雨量传感器(2c)和湿度传感器(2d)，所述道路下方的路基内分别设有含水率传感器(2a)和温度传感器(2b)，所述雨量传感器(2c)设置于安装立柱(1)的上端，所述设备箱(1a)内设有湿度传感器(2d)和储能电池(4)，所述含水率传感器(2a)、温度传感器(2b)、雨量传感器(2c)湿度传感器(2d)和储能电池(4)均电性连接所述数据采集传输rtu(3)，所述数据采集传输rtu(3)与云端双向连接，所述数据采集传输rtu(3)与云端连接，云端进行数据处理分析后与外接的显示屏连接并显示路况信息，同时可通过云端将路况预警信息进行公众号和短信方式发布。2.如权利要求1所述的一种多参数道路暗冰监测预警装置，其特征在于：所述设备箱(1a)上端还设置有通讯天线(5)和定位天线(6)，所述数据采集传输rtu(3)通过通讯天线(5)和定位天线(6)对采集的数据信息和位置信息上传云端。3.如权利要求1所述的一种多参数道路暗冰监测预警装置，其特征在于：所述安装立柱(1)的顶端设置有避雷针(7)，避雷针(7)的下方设置有太阳能电池板(8)，且该太阳能电池板(8)倾斜设置于安装立柱(1)上的固定支架固定，其中太阳能电池板(8)倾斜设置于固定支架上，该太阳能电池板(8)通过所述设备箱(1a)内设置有充放电控制器(9)对储能电池(4)进行充放电。4.如权利要求1所述的一种多参数道路暗冰监测预警装置，其特征在于：所述含水率传感器(2a)、温度传感器(2b)、雨量传感器(2c)、湿度传感器(2d)和储能电池(4)均通过电线穿过安装立柱(1)内部与所述数据采集传输rtu(3)连接。
技术总结本实用新型公开了一种多参数道路暗冰监测预警装置，包括安装立柱、传感器组件、数据采集传输RTU和储能电池，安装立柱固定于道路上，安装立柱上端设有设备箱，数据采集传输RTU装设于设备箱内，传感器组件包括含水率传感器、温度传感器、雨量传感器和湿度传感器。道路下方的路基内分别设有含水率传感器和温度传感器，雨量传感器设置于安装立柱上端，设备箱内设有湿度传感器和储能电池，数据采集传输RTU与云端连接。本实用新型有效采集道路暗冰发育相关的直接和间接参数，通过对监测数据边缘计算和融合分析，得出道路暗冰发育的定量和定性判断，云端业务平台将分析结果实时下发至通行区间内LED公告牌，发挥提前警示效果，提升通行安全。安全。安全。
技术研发人员：魏世玉 李华梅 林俊宏 李川 马希见 江杨倩 吴传伟
受保护的技术使用者：重庆益尔感知数据研究院有限公司
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2022/7/5
