一、方案介绍
本方案以“道路运行安全主动防控 + 智能防结冰精准控制”为核心，针对冬季低温、雨雪、冻雨、昼夜温差大等复杂气象条件下道路易结冰、暗冰难识别、人工处置滞后等问题，构建集道路温度感知、环境条件综合判断、自动加热控制、远程运维管理于一体的防结冰道路智能监测与控制系统。
系统通过在桥梁、匝道、隧道出入口、坡道路段等结冰高风险区域布设高精度路面温度传感器和环境温湿度传感器，实时感知路面及周边微气候变化；当监测数据接近结冰临界条件时，系统依据预设控制模型自动启动道路加热装置，对路面进行均匀升温或融冰处理，实现由“事后除冰”向“事前防冰”的转变。
系统整体形成“实时监测—风险判断—自动控制—效果反馈—运行留痕”的闭环运行体系，为道路交通管理部门提供全天候、无人值守的防结冰技术手段，显著提升冬季道路通行安全水平。

二、监测目标
实现道路表面及关键结构部位温度的连续、稳定在线监测；
结合环境温度、湿度等气象参数，准确识别结冰形成条件；
在结冰发生前或初期自动触发加热措施，防止冰层形成；
实时掌握防结冰系统运行状态和加热效果；
为道路冬季养护、应急调度和能耗管理提供量化数据依据。

三、需求分析
交通安全需求：桥梁和高架路段热容量小、散热快，是冬季最易结冰区域，需重点防控；
响应时效需求：人工巡查和人工撒盐存在明显滞后，无法满足突发降温工况；
精细化控制需求：不同路段结冰风险差异明显，需要分区、分策略控制；
运行可靠性需求：系统需在低温、高湿、雨雪等恶劣环境下长期稳定运行；
管理决策需求：需要通过数据支撑冬季防结冰方案评估与优化。

四、监测方法
道路温度监测：在路面或路面结构层内预埋高精度温度传感器，实时获取路面真实温度变化；
环境监测：在道路沿线布设空气温度与相对湿度传感器，辅助判断结冰风险条件；
数据采集与传输：各类传感器通过RS485总线接入控制终端，由终端统一上传至管理平台；
联动控制：监测数据与控制逻辑实时联动，实现自动化启停加热设备。

五、应用原理
系统基于热力学、自动控制与物联网融合原理运行：
温度感知原理，通过高灵敏度热敏元件感知路面微小温度变化；
结冰判据原理，结合路面温度、空气温度、湿度等参数判断结冰条件；
逻辑控制原理，通过阈值判断或模型判断触发加热指令；
电阻加热原理，利用电伴热电缆产生稳定热量提升路面温度；
云端策略优化原理，对历史运行数据进行分析，优化控制参数与能耗。

六、功能特点
路面温度与环境参数多维度实时监测；
结冰风险智能识别与提前预警；
道路加热装置自动、手动双模式控制；
支持按路段、桥梁、匝道进行分区独立控制；
系统运行状态、加热效果实时反馈；
具备能耗统计与运行日志管理功能。

七、硬件清单
设备名称 路面温度传感器
功能 道路表面与结构层温度监测
通讯方式 RS485
安装位置 路面或路面结构层

设备名称 环境温湿度传感器
功能 空气温度与湿度监测
通讯方式 RS485
安装位置 路侧立杆

设备名称 加热电缆
功能 路面防结冰与融冰加热
通讯方式 继电器或接触器控制
安装位置 路面下方

设备名称 智能控制柜
功能 数据采集、逻辑控制与远程通信
通讯方式 4G/5G、RS485
安装位置 路侧或设备间

设备名称 电源与安全保护系统
功能 供电、漏电与过载保护
通讯方式 AC 220V/380V
安装位置 控制柜内

八、硬件参数
路面温度传感器
量程 -40℃～+80℃
分辨率 0.1℃
精度 ±0.5℃
输出 RS485 Modbus
防护等级 IP68

环境温湿度传感器
温度量程 -40℃～+60℃
湿度量程 0～100%RH
测量精度 温度±0.5℃，湿度±3%RH

加热电缆
额定功率 20～40 W/m
工作电压 220V
长期耐温 ≥90℃
防护等级 IP67

九、方案实现
现场安装
根据道路结构与结冰风险评估结果确定安装路段；
温度传感器与加热电缆同步预埋或分步安装；
控制柜设置在安全、便于维护的位置。
系统集成
完成传感器、控制设备与平台的联调；
配置结冰判据、温度阈值及控制逻辑；
实现本地自动运行与远程集中管理。

十、数据分析
路面温度时序变化分析，识别结冰高风险时段；
结冰发生条件与环境参数关联分析；
加热启动频率与持续时间统计；
能耗与防结冰效果综合评估。

十一、预警决策
路面温度接近结冰阈值时发布风险预警；
达到控制条件时自动启动加热系统；
加热异常或温度未回升触发故障告警；
持续低温条件下进入强化防结冰运行模式。

十二、方案优点
由被动除冰向主动防冰转变，安全性显著提升；
系统自动化程度高，减少人工干预；
精准加热控制，有效降低运行能耗；
系统结构清晰，易于规模化推广。

十三、应用领域
城市道路、高架与快速路；
桥梁、立交桥及匝道路段；
隧道出入口及坡道路段；
机场跑道、园区及专用道路。

十四、效益分析
安全效益：有效减少道路结冰引发的交通事故；
管理效益：提升冬季道路养护的信息化与精细化水平；
经济效益：降低融雪剂使用量和人工处置成本；
社会效益：保障公众冬季出行安全，提升城市运行韧性。

十五、国标规范
城市道路养护技术标准
道路交通安全设施设置规范
低温环境电气设备应用相关规范

十六、参考文献
道路防结冰与融雪工程技术
智能交通与道路安全控制技术
冬季道路运行与养护管理研究

十七、案例分享
北方城市高架桥防结冰自动加热系统示范工程；
山区高速公路坡道路面智能防结冰应用；
机场跑道防结冰与温度在线监测综合项目。