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超声波雪深传感器在道路

(2025-05-02 18:40:15)
方案介绍
本方案通过在道路、桥梁、隧道、山区公路等关键区域安装超声波雪深传感器,实时监测积雪厚度数据,为冬季除雪、道路通行安全管理、交通调度提供数据支持,是智慧交通与冬季道路安全保障体系的重要组成部分。

监测目标
  1. 实时监测道路积雪深度
  2. 评估道路结冰风险与通行能力
  3. 为除雪设备调度和融雪剂投放提供决策依据
  4. 形成区域性雪情数据,为应急响应提供参考
需求分析
山区或寒冷地区道路一旦出现积雪覆盖,会严重影响通行安全。传统依靠人工巡检方式滞后,效率低,不能实现早预警、精调度的目标。因此需部署一套低功耗、全天候运行的积雪监测系统,结合气象平台实现雪情预判与响应。
监测方法
采用超声波雪深传感器,通过向下发射超声波并接收其反射波,根据传播时间差计算积雪厚度;结合温湿度、风速、路面温度等传感器协同分析道路结冰风险。

应用原理
超声波雪深传感器原理基于声波飞行时间法,即通过传感器发射声波至地面(或雪面),再接收反射回波,根据时间差计算雪层高度。通过实时与基准高度比对,即得出雪深数值。
功能特点
  1. 非接触式测量,避免设备损坏或误差干扰
  2. 全天候工作,适用于极端低温和暴雪环境
  3. 精度高、响应快、维护成本低
  4. 可远程传输数据至监控平台,实现云端管理
  5. 支持太阳能供电,部署灵活
  6. 可集成至交通信息板或智慧公路系统
硬件清单
  1. 超声波雪深传感器(含自动温度补偿)
  2. 数据采集终端(RTU)
  3. 通信模块(4G/NB-IoT)
  4. 电源模块(太阳能板+蓄电池或市电)
  5. 防风防尘安装支架
  6. 辅助传感器(选配:温湿度、风速、路面温度)
硬件参数(量程、精度)
  1. 测量量程:0~5米
  2. 分辨率:1毫米
  3. 精度:±1cm
  4. 工作温度:-40~+60
  5. 通信方式:RS485/MODBUS/4G/NB-IoT
  6. 防护等级:IP66及以上
  7. 供电方式:DC12V/太阳能
方案实现
将超声波雪深传感器安装在道路侧边或支架上,距离地面固定高度。通过采集终端进行信号处理,并通过通信模块将雪深数据实时上传至云平台,配合GIS地图实现多点监控和远程查看。平台设定阈值后可自动触发预警。

数据分析
系统自动生成雪深变化趋势图、雪情等级分类统计报表,结合气温、湿度与风速数据,判断结冰风险,并分析积雪增长与消融速度,为交通调度、除雪计划提供科学依据。

预警决策
设定预警雪深阈值(如5cm、10cm、20cm等),系统根据实际值自动判断当前道路通行风险,联动调度信息平台发布预警信息,也可联动除雪设备进行现场作业。

方案优点
  1. 精准实时掌握道路雪况,提升冬季公路安全保障能力
  2. 降低人工巡查成本,提高响应速度
  3. 自动化程度高,可接入交通指挥系统,实现联动调度
  4. 模块化部署,适用于不同路段与地形条件
  5. 提供数据支撑,助力智慧交通与应急管理决策
应用领域
高速公路、国省干线、桥梁隧道入口、山区道路、城市环路、机场滑行道、景区道路等需进行雪情监测的区域。
效益分析
节省人工巡检成本30%以上,提高除雪作业调度效率50%以上,明显减少因积雪导致的交通事故风险,辅助政府部门科学决策,提升冬季应急能力与群众满意度。
国标规范
参考《公路冬季养护技术规范》《交通信息采集设备通用技术条件》《道路积雪与结冰监测设备技术规程》等。
参考文献
案例分享
内蒙古某高速公路公司部署该系统后,通过区域布控和联动平台,实现雪情早发现、早除雪,冬季交通通行率提升20%,事故率下降35%

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