雪深、冰冻厚度、路面结冰状况在线监测
时间：2026-01-13
涉川
一、方案介绍
在寒冷及高寒地区，高速公路、桥梁、隧道出口、山区道路在冬季普遍面临积雪覆盖、结冰层生长与反复冻融等复杂工况。路面从“湿滑 → 结冰 → 积冰 → 覆雪”是一个连续演化的物理过程，仅依靠气温或人工巡查无法准确判断实际通行风险。
特别是在“黑冰”“薄冰”“雪下冰”等状态下，路面表观可能无明显异常，但摩擦系数已急剧下降，是造成高速侧滑、连环追尾的主要原因。
本系统通过布设雪深传感器、冰冻厚度传感器与路面状态综合传感器，对道路表层固相（冰雪）、液相（水）、气相（霜）状态进行多维感知，经RS485工业总线接入4G采集终端，实现对路面相态、厚度和风险等级的实时数字化监测与智能预警。
二、监测目标
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实时测量道路积雪厚度
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实时测量路面冰冻层生长与消融过程
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精准判别路面干燥、潮湿、结冰、积雪等状态
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量化道路通行安全等级
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为融雪、撒盐、限速、封路提供科学依据
三、需求分析
道路结冰与积雪风险并非由单一温度决定，而是由热量、湿度、水膜、雪层、风、辐射共同作用形成。典型危险状态包括：
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空气温度>0℃，路面温度<0℃的“黑冰”
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薄冰层（0.1–1 mm）导致的低附着力
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雪下结冰形成的“夹层结构”
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桥面、隧道口的局部冻结
传统仅监测气温与降雪量，无法反映真实路面物理状态，因此必须建立雪深 + 冰厚 + 路面相态的融合监测体系。
四、监测方法
在关键路段（桥梁、坡道、隧道口、阴影区）部署：
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超声或激光雪深传感器
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路面冰冻厚度传感器（嵌入式）
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路面状态综合传感器（湿滑/结冰/覆雪判别）
通过RS485总线接入4G采集主机，实现统一联网。
五、应用原理
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雪深传感器通过超声或激光测距，获取雪层高度变化
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冰冻厚度传感器通过热阻、电容或电磁特性变化，测量冰层生长厚度
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路面状态传感器综合导电率、介电常数与表面温度，判断路面相态
云平台基于多参数融合算法，实时输出路面危险指数（RHI）。
六、功能特点
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路面“雪–冰–水–干”四态自动识别
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冰层生长与融化动态跟踪
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雪深与冰厚空间分布分析
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RS485工业级组网
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4G主动上报
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手机与电脑同步可视化
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智能预警与处置联动
七、硬件清单
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雪深传感器
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路面冰冻厚度传感器
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路面状态综合传感器
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RS485采集模块
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4G综合在线采集主机
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防水设备箱
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太阳能或市电供电
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云平台
八、主要技术参数（示例）
雪深传感器
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量程：0～100 cm
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精度：±1 cm
冰冻厚度传感器
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量程：0～10 mm
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分辨率：0.1 mm
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精度：±0.2 mm
路面状态传感器
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状态：干、湿、冰、雪
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响应时间：<10 秒
九、系统实现
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关键危险路段选点
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路面嵌入与非接触式传感器安装
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RS485接入4G主机
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云平台建模
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预警阈值与规则配置
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系统上线运行
十、数据分析
平台对以下数据进行分析：
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冰层生长速率
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雪深积累速率
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冻融循环次数
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路面摩擦风险指数
十一、预警决策
当出现：
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薄冰形成
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冰层快速增厚
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雪下结冰
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路面持续冻结
系统自动触发分级预警，并可联动融雪与交通诱导系统。
十二、方案优点
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直接测量“冰”和“雪”，而不是间接推测
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可识别黑冰与隐蔽结冰
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支持全天候无人值守
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适用于桥梁、山区、高速等高风险路段
十三、应用领域
高速公路、桥梁、隧道口、机场跑道、港区道路、山区道路。
十四、效益分析
显著降低冬季交通事故率，优化融雪资源投放，提高道路通行效率与安全等级。
十五、国标规范
JT/T 1036、GB/T 33697、JTG D50、GB 5768。
十六、案例
某北方高速桥梁段部署本系统后，成功识别多次“雪下薄冰”状态，使冬季事故率下降超过60%。
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