一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法，本发明专利技术包括多种条件的判断步骤，当判断到需要喷淋时控制器向泵站机组下发立即喷淋指令，标记喷淋标志位为喷淋状态，修正计算喷淋量时间Ｘ及喷淋循环次数Ｎ，向喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器和喷淋循环计数器中分别赋值当前单次喷淋时间和喷淋循环次数，本发明专利技术通过设置多个等级的道路及气象判定条件，逐步判定是否需要喷淋除冰液，既能够提高防冰除雪的效率还可以降低除冰液的使用。本发明专利技术能够自行判断是否开启喷淋，达到自动运行，无人值守的目的，既能够减少人工的投入，还可以及时响应防冰除雪工作。

A predictive startup spray method for an intelligent anti icing and snow removal control system

The invention discloses a predictive start-up spraying method for an intelligent ice-proof and snow-removal control system. The method comprises a judging step of various conditions. When judging the need for spraying, the controller sends an immediate spraying instruction to the pumping station unit, marks the spraying mark position as the spraying state, corrects the calculation of spraying amount time X and the number of spraying cycles. N, the current single spray time and spray cycle times are assigned to the spray time timer and spray cycle counter of a single group of spray nozzles respectively. By setting multiple grades of road and meteorological determination conditions, the invention can gradually determine whether spray deicing liquid is needed, which can not only improve the efficiency of anti-icing and snow removal, but also reduce the deicing rate. The use of ice liquid. The invention can determine whether spraying is opened or not by itself to achieve the purpose of automatic operation and unattended, which can not only reduce manual input, but also respond to anti-icing and snow removal work in time.

【技术实现步骤摘要】
一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法
本专利技术涉及一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法。
技术介绍
目前，在我国大部分地区冬季除冰除雪作业还是通过人工或机械撒布颗粒融雪剂的方式进行，不仅需要投入较多的人员和车辆，而且往往是在下雪或结冰之后才去施行，具有明显的被动性、滞后性。这种被动性和滞后性，会造成严重的交通拥堵问题，尤其是一些某些特殊关键路段（如特大桥梁、长上坡、长下坡、桥面、迎风面和风口路段），除冰不及时很可能已经引发交通事故。同时结冰与降雪常发生在凌晨时间段，由于光线不足，工作人员易于疲惫，使得除冰除雪的困难度进一步提升。因此，采用先进的技术手段实现主动防冰、除雪，保障冰雪恶劣天气下道路通行安全，已成为迫切需要解决的现实问题。为了实现道路高效的除冰除雪，在一些城市的立交桥或高速公路段建立了一些固定式自动喷淋系统，如在专利“公路桥梁环保型智能防冰除冰系统”（专利号CN203684090U）、和“公路桥梁环保型智能防冰除冰系统的控制子系统”（专利号CN203689086U）以及“一种隧道口路面自动除冰防冰系统”（专利号CN204039869U）中，提出了一种适用于高速公路桥梁和隧道口的固定式智能除冰、防冰系统，包括路面气象信息采集子系统、喷淋子系统和处理控制子系统等几部分。通过“路面气象信息系统”实施监测、采集路面信息，经“处理控制系统”进行分析判别，在桥面结冰将要危及行车安全时，实时、主动地控制“喷淋子系统”喷洒适量的除冰液，使路面无法结冰。上述专利在理念上有了显著改变，由被动式除冰转变为主动除冰；在技术上有了显著的进步，由自动除冰系统代替了人工劳作，大大地提高了除冰融雪的效率，实现了特殊路段除冰除雪的及时快速处理。但是上述系统存在一些问题：（1）没有结冰预测功能。仅仅根据摩擦系数作为阈值判断，当摩擦系数降低时（意味着已经结冰），控制固定式除冰系统自动喷淋除冰液。（2）控制策略粗略。当启动喷淋时，一般是以固定的喷淋时间进行喷淋。显然，至于喷淋效果没有对路面环境做出判断，自动运行，但是此种方法不能对路面结冰或积雪处理方案做出预测，使得系统控制精度降低，浪费较多除冰液。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法。为了解决上述技术问题，本专利技术智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法，所述智能防冰除雪控制系统包括控制器、喷淋间隔时间定时器、喷淋循环计数器、喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器、路面状态传感器、气象传感器、泵站机组和多个喷嘴，喷嘴在马路外侧边依次间隔排列，喷嘴依次分成多组，每组有多个喷嘴，每组喷嘴对应有喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器，喷淋间隔时间定时器用于标记喷淋间隔定时器开关状态和记录喷淋间隔时间，其特征在于：包括如下步骤：步骤a：判断路面温度TL是否小于报警温度1℃，是则进入步骤b，否则返回步骤a；步骤b：判断喷淋间隔定时器是否打开，是则进入步骤c，否则进入步骤m；步骤c：判断喷淋间隔时间tL2是否大于30min，是则进入步骤d，否则返回步骤a；步骤d：判断路面传感器是否检测到结冰，否则进入步骤e，是则进入步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤e：判断路面传感器是否检测到积雪，否则进入步骤f，是则进入步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤f：判断喷淋间隔时间tL2是否大于60min，是则进入步骤g，否则返回步骤a；步骤g：判断路面温度TL是否大于当前路面溶液的冰点温度Q，是则进入步骤h，否则返回步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤h：判断喷淋间隔时间tL2是否大于120min，是则进入步骤i，否则返回步骤a；步骤i：清零并关闭喷淋间隔时间定时器，返回步骤a；步骤j：控制器向泵站机组下发立即喷淋指令，标记喷淋标志位为喷淋状态，修正计算喷淋量时间Ｘ及喷淋循环次数Ｎ，修正方法：当Ｘ＞10秒，Ｎ=Ｘ/10,Ｎ取舍去余数的整数，单次喷淋时间tdc=X/N；当Ｘ≤10秒，Ｎ=1，tdc=Ｘ；当Ｘ＜5秒，Ｎ=1，tdc=5秒；向喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器和喷淋循环计数器中分别赋值当前单次喷淋时间和喷淋循环次数，进入步骤k；步骤k：判断是否完成喷淋，是则进入步骤l，否则继续执行喷淋动作，喷嘴依次按照当前喷淋循环次数Ｎ及喷淋量时间Ｘ打开关或闭喷嘴，后一组喷嘴在前一组喷嘴关闭前1s打开，直至最后一组，并返回步骤k；步骤l：关闭喷淋机组，标记喷淋标志位为不喷淋状态，同时打开喷淋间隔时间定时器开始计时，返回步骤a；步骤m：判断降水类型，无降水则进入步骤n，降雪则进入步骤t，降雨则进入步骤v；步骤n：判断水膜厚度DL是否大于200μm，是则进入o，否则返回步骤a；步骤o：判断大气温度ＴＤ是否小于0℃，是则进入p，否则返回步骤a；步骤p：判断路面温度ＴL是否小于0.5℃，是则进入q，否则返回步骤a；步骤q：判断路面温度ＴL是否大于当前路面溶液的冰点温度Ｑ，否则进入步骤r，是则返回步骤a；步骤r：利用水膜厚度DL、喷淋宽度DＰ与铺设长度ＬL估算出路面的积水含量，然后根据路面温度下降速率ＶＬ以及储液罐内除冰液的冰点温度ＱＣ，预测路面防止形成积冰所需喷淋除冰液的喷淋量时间Ｘ，同时预测出结冰所需时间tjb，进入步骤s，tjb=(ＴL-Ｑ)÷ＶＬ;Ｘ=ＬL×DＰ×DL÷1000000×（（ＴL-ＴS）÷（ＱＣ+Ｑ））÷np÷xpＴS是设定温度差，np是喷嘴个数，xp是喷嘴单位时间内喷淋量，步骤s：判断预测结冰时间tjb是否小于10min，是则进入步骤j，否则返回步骤a；步骤t：根据路面温度下降速率ＶＬ、空气温度下降速率ＶＱ、风速ＶＦ、路面温度TL、大气温度ＴＤ、降雪速率ＳＸ、新增降水量ＳＳ、累计降雪量ＳＸＬ、除冰液的融雪效率Ｆ、铺设路段面积预测出路面产生积雪所需的时间tjS以及所需除冰液的喷淋量时间Ｘ，然后向等待启动喷淋时间计时器赋值，进入步骤u；tjS＝（1÷ＶＬ＋1÷ＶＱ＋ＶＦ）÷ＳＸ；Ｘ=ＬL×DＰ×ＳＸＬ÷1000×Ｆ÷np÷xp;步骤u：判断预测产生积雪所需的时间tjS是否小于5min，是则进入步骤j，否则返回步骤a；步骤v：判断大气温度ＴＤ是否小于-2℃，是则进入w，否则返回步骤a；步骤w：判断路面温度TL是否小于-1℃，是则进入x，否则返回步骤a；步骤x：判断TL是否大于Q，否，进入步骤y，是，返回步骤a；步骤y：判断路面传感器是否检测到结冰，否，返回步骤a，是，进入步骤j。为了减少防冻液喷到车身上，步骤Ｋ中，在继续执行喷淋动作前，先判断路面是否结冰或积雪；在路面结冰或积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc；在路面没有结冰且没有积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc，当待执行喷淋喷嘴在设定喷淋时间段所在位置有车时，不启动该喷嘴所在组的喷嘴，而启动该喷嘴所在组的下一组喷嘴喷淋。为了易于实现减少防冻液喷到车身上，所述智能防冰除雪控制系统还包括两个车辆检测传感器,两个车辆检测传感器从来车方向由前往后依次为第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器，第一车辆检测传感器在第一个喷嘴前且距离第一个喷嘴为L1，铺设喷嘴路段长为L2，喷嘴间距相同且为L3,第二车辆检测传感器设置在铺设喷嘴路段的未端，喷嘴编号由首端到末端依次从1编设,建立总喷嘴编组集合Ｕ1={1到L2÷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法，所述智能防冰除雪控制系统包括控制器、喷淋间隔时间定时器、喷淋循环计数器、喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器、路面状态传感器、气象传感器、泵站机组和多个喷嘴，喷嘴在马路外侧边依次间隔排列，喷嘴依次分成多组，每组有多个喷嘴，每组喷嘴对应有喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器，喷淋间隔时间定时器用于标记喷淋间隔定时器开关状态和记录喷淋间隔时间，其特征在于：包括如下步骤：步骤a：判断路面温度TL是否小于报警温度1℃，是则进入步骤b，否则返回步骤a；步骤b：判断喷淋间隔定时器是否打开，是则进入步骤c，否则进入步骤m；步骤c：判断喷淋间隔时间tL2是否大于30min，是则进入步骤d，否则返回步骤a；步骤d：判断路面传感器是否检测到结冰，否则进入步骤e，是则进入步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤e：判断路面传感器是否检测到积雪，否则进入步骤f，是则进入步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤f：判断喷淋间隔时间tL2是否大于60min，是则进入步骤g，否则返回步骤a；步骤g：判断路面温度TL是否大于当前路面溶液的冰点温度Q，是则进入步骤h，否则返回步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤h：判断喷淋间隔时间tL2是否大于120min，是则进入步骤i，否则返回步骤a；步骤i：清零并关闭喷淋间隔时间定时器，返回步骤a；步骤j：控制器向泵站机组下发立即喷淋指令，标记喷淋标志位为喷淋状态，修正计算喷淋量时间Ｘ及喷淋循环次数Ｎ，修正方法：当Ｘ＞10秒，Ｎ=Ｘ/10,Ｎ取舍去余数的整数，单次喷淋时间tdc=X/N；当Ｘ≤10秒，Ｎ=1，tdc=Ｘ；当Ｘ＜5秒，Ｎ=1，tdc=5秒；向喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器和喷淋循环计数器中分别赋值当前单次喷淋时间和喷淋循环次数，进入步骤k；步骤k：判断是否完成喷淋，是则进入步骤l，否则继续执行喷淋动作，喷嘴依次按照当前喷淋循环次数Ｎ及喷淋量时间Ｘ打开关或闭喷嘴，后一组喷嘴在前一组喷嘴关闭前1s打开，直至最后一组，并返回步骤k；步骤l：关闭喷淋机组，标记喷淋标志位为不喷淋状态，同时打开喷淋间隔时间定时器开始计时，返回步骤a；步骤m：判断降水类型，无降水则进入步骤n，降雪则进入步骤t，降雨则进入步骤v；步骤n：判断水膜厚度DL是否大于200μm，是则进入o，否则返回步骤a；步骤o：判断大气温度ＴＤ是否小于0℃，是则进入p，否则返回步骤a；步骤p：判断路面温度ＴL是否小于0.5℃，是则进入q，否则返回步骤a；步骤q：判断路面温度ＴL是否大于当前路面溶液的冰点温度Ｑ，否则进入步骤r，是则返回步骤a；步骤r：利用水膜厚度DL、喷淋宽度DＰ与铺设长度ＬL估算出路面的积水含量，然后根据路面温度下降速率ＶＬ以及储液罐内除冰液的冰点温度ＱＣ，预测路面防止形成积冰所需喷淋除冰液的喷淋量时间Ｘ，同时预测出结冰所需时间tjb，进入步骤s，tjb=(ＴL‑Ｑ) ÷ＶＬ;Ｘ=ＬL×DＰ×DL÷1000000×（（ＴL‑ＴS）÷（ＱＣ+Ｑ））÷np÷xpＴS是设定温度差，np是喷嘴个数，xp是喷嘴单位时间内喷淋量，步骤s：判断预测结冰时间tjb是否小于10min，是则进入步骤j，否则返回步骤a；步骤t：根据路面温度下降速率ＶＬ、空气温度下降速率ＶＱ、风速ＶＦ、路面温度TL、大气温度ＴＤ、降雪速率ＳＸ、新增降水量ＳＳ、累计降雪量ＳＸＬ、除冰液的融雪效率Ｆ、铺设路段面积预测出路面产生积雪所需的时间tjS以及所需除冰液的喷淋量时间Ｘ，然后向等待启动喷淋时间计时器赋值，进入步骤u；tjS＝（1÷ＶＬ＋1÷ＶＱ＋ＶＦ）÷ＳＸ；Ｘ=ＬL×DＰ×ＳＸＬ÷1000×Ｆ÷np÷xp;步骤u：判断预测产生积雪所需的时间tjS是否小于5min，是则进入步骤j，否则返回步骤a；步骤v：判断大气温度ＴＤ是否小于‑2℃，是则进入w，否则返回步骤a；步骤w：判断路面温度TL是否小于‑1℃，是则进入x，否则返回步骤a；步骤x：判断TL是否大于Q，否，进入步骤y，是，返回步骤a；步骤y：判断路面传感器是否检测到结冰，否，返回步骤a，是，进入步骤j。...

【技术特征摘要】
1.一种智能防冰除雪控制系统的预测启动喷淋方法，所述智能防冰除雪控制系统包括控制器、喷淋间隔时间定时器、喷淋循环计数器、喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器、路面状态传感器、气象传感器、泵站机组和多个喷嘴，喷嘴在马路外侧边依次间隔排列，喷嘴依次分成多组，每组有多个喷嘴，每组喷嘴对应有喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器，喷淋间隔时间定时器用于标记喷淋间隔定时器开关状态和记录喷淋间隔时间，其特征在于：包括如下步骤：步骤a：判断路面温度TL是否小于报警温度1℃，是则进入步骤b，否则返回步骤a；步骤b：判断喷淋间隔定时器是否打开，是则进入步骤c，否则进入步骤m；步骤c：判断喷淋间隔时间tL2是否大于30min，是则进入步骤d，否则返回步骤a；步骤d：判断路面传感器是否检测到结冰，否则进入步骤e，是则进入步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤e：判断路面传感器是否检测到积雪，否则进入步骤f，是则进入步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤f：判断喷淋间隔时间tL2是否大于60min，是则进入步骤g，否则返回步骤a；步骤g：判断路面温度TL是否大于当前路面溶液的冰点温度Q，是则进入步骤h，否则返回步骤j且设定喷淋量时间Ｘ；步骤h：判断喷淋间隔时间tL2是否大于120min，是则进入步骤i，否则返回步骤a；步骤i：清零并关闭喷淋间隔时间定时器，返回步骤a；步骤j：控制器向泵站机组下发立即喷淋指令，标记喷淋标志位为喷淋状态，修正计算喷淋量时间Ｘ及喷淋循环次数Ｎ，修正方法：当Ｘ＞10秒，Ｎ=Ｘ/10,Ｎ取舍去余数的整数，单次喷淋时间tdc=X/N；当Ｘ≤10秒，Ｎ=1，tdc=Ｘ；当Ｘ＜5秒，Ｎ=1，tdc=5秒；向喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器和喷淋循环计数器中分别赋值当前单次喷淋时间和喷淋循环次数，进入步骤k；步骤k：判断是否完成喷淋，是则进入步骤l，否则继续执行喷淋动作，喷嘴依次按照当前喷淋循环次数Ｎ及喷淋量时间Ｘ打开关或闭喷嘴，后一组喷嘴在前一组喷嘴关闭前1s打开，直至最后一组，并返回步骤k；步骤l：关闭喷淋机组，标记喷淋标志位为不喷淋状态，同时打开喷淋间隔时间定时器开始计时，返回步骤a；步骤m：判断降水类型，无降水则进入步骤n，降雪则进入步骤t，降雨则进入步骤v；步骤n：判断水膜厚度DL是否大于200μm，是则进入o，否则返回步骤a；步骤o：判断大气温度ＴＤ是否小于0℃，是则进入p，否则返回步骤a；步骤p：判断路面温度ＴL是否小于0.5℃，是则进入q，否则返回步骤a；步骤q：判断路面温度ＴL是否大于当前路面溶液的冰点温度Ｑ，否则进入步骤r，是则返回步骤a；步骤r：利用水膜厚度DL、喷淋宽度DＰ与铺设长度ＬL估算出路面的积水含量，然后根据路面温度下降速率ＶＬ以及储液罐内除冰液的冰点温度ＱＣ，预测路面防止形成积冰所需喷淋除冰液的喷淋量时间Ｘ，同时预测出结冰所需时间tjb，进入步骤s，tjb=(ＴL-Ｑ)÷ＶＬ;Ｘ=ＬL×DＰ×DL÷1000000×（（ＴL-ＴS）÷（ＱＣ+Ｑ））÷np÷xpＴS是设定温度差，np是喷嘴个数，xp是喷嘴单位时间内喷淋量，步骤s：判断预测结冰时间tjb是否小于10min，是则进入步骤j，否则返回步骤a；步骤t：根据路面温度下降速率ＶＬ、空气温度下降速率ＶＱ、风速ＶＦ、路面温度TL、大气温度ＴＤ、降雪速率ＳＸ、新增降水量ＳＳ、累计降雪量ＳＸＬ、除冰液的融雪效率Ｆ、铺设路段面积预测出路面产生积雪所需的时间tjS以及所需除冰液的喷淋量时间Ｘ，然后向等待启动喷淋时间计时器赋值，进入步骤u；tjS...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文江，孙大志，俞涛，丁晓冬，陈仁山，石庆国，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东,37