防汛智能路墩制造技术

本发明专利技术提出一种防汛智能路墩，包括：低洼处积水监测模块、雨量监测模块、报警模块、供电模块、单片机和无线通信装置；低洼处积水监测模块包括激光测距传感器和eps泡沫浮漂；浮漂放置在路墩的最底部，直接与路面积水接触，当积水上升至使浮漂上浮的高度时，激光测距传感器通过测量与浮漂间的距离得到积水高度信息；单片机和无线通信装置将低洼处积水监测模块和雨量监测模块采集的数据上传至上位机平台进行处理和计算，至少包括积水高度的计算；所述报警模块是系统依据分析出来的路段安全行车速度及道路低洼处积水深度，统计道路积水与可能的滑水情况，及时向驾驶员发出预警信息；同时智能路墩也会自动报警提醒驾驶员减速，共同达到预警的目的。同达到预警的目的。同达到预警的目的。

【技术实现步骤摘要】
防汛智能路墩


[0001]本专利技术属于道路安全
，尤其涉及一种防汛智能路墩。

技术介绍

[0002]随着时代的发展和车辆的普及，降雨所导致的高速公路安全问题已经受到了世界各国的高度重视。降雨期间，路面产生水膜效应可能引发交通事故；同时当遭遇强降雨时，排水较差的路段上易形成积水，此外若山区路段突发山洪或临水路段遭遇洪水，也会造成路面淹水，影响车辆正常通行。
[0003]雨天路面形成水膜(如说明书附图1所示)，产生滑水现象是影响高速公路交通安全的重要因素。目前针对滑水现象进行预警、降低路段安全风险等方面的实际应用相对较少，且遭遇山洪或洪水时，部分高速路段低洼处易淹水影响路面通行，如说明书附图2所示。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，设计与专利技术适应防汛预警需要的智能安全路墩及其管理系统，可实现“实时预警+报警”功能的一体化，防汛智能路墩的设计和专利技术对于促进汛期高速公路的智能化管理、确保交通安全具有重要意义。
[0005]本专利技术通过设计智能路墩，将实时监测到的降雨及积水信息通过网络上传至管理系统，系统及时分析出路段的安全行车速度及道路低洼处积水深度，统计道路积水与可能的滑水情况，并向驾驶员发出预警信息；同时智能路墩也会自动报警以提醒驾驶员减速，共同达到预警的目的。
[0006]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0007]一种防汛智能路墩，其特征在于：包括低洼处积水监测模块、雨量监测模块、报警模块、供电模块、单片机和无线通信装置；
[0008]所述低洼处积水监测模块包括激光测距传感器和eps泡沫浮漂；浮漂放置在路墩的最底部，直接与路面积水接触，当积水上升至使浮漂上浮的高度时，激光测距传感器通过测量与浮漂间的距离得到积水高度信息；
[0009]所述单片机和无线通信装置将低洼处积水监测模块和雨量监测模块采集的数据上传至上位机平台进行处理和计算，至少包括积水高度的计算。
[0010]进一步地，通过激光测量水深的原理如下(见图5)：
[0011]h
积水
＝H
‑
h
测
‑
h
净高 (1)
[0012]式中h
积水
‑
道路低洼处积水高度，mm；
[0013]H
‑
激光测距传感器光源距地高度，mm；
[0014]h
测
‑
激光测距传感器的实测数据，mm；
[0015]h
净高
‑
浮漂厚度减去吃水深度后的净高度，mm。
[0016]进一步地，路墩外壳底部固定座有四个位点与地面接触，通过在硬路肩上打钉固定；路墩柱体的下部距地40cm高度的部分，作为用于浮漂上下浮动测量低洼处积水高度的
空间，柱体上部是电子器件的安装空间，通过玻璃胶封闭外部留缝，以实现防水防潮，柱体上下部之间采用透明的亚克力板作为透明隔水层，以便于激光测距传感器发出的激光穿过，且不影响积水高度的监测；并设置有中空结构的太阳能板支撑架。
[0017]进一步地，在防汛智能路墩布设的基础上，在上位机平台，对于需要管理的高速公路，输入路段起点与终点的里程数，选择路段类型，以创建一段路段，进而形成一条连续的高速公路；输入路墩所处位置的里程数，即确定路墩的位置并且得到所处的路段。
[0018]进一步地，所述上位机平台进行安全行车速度分析，得到不同路段相应的实时安全行车速度，计算步骤为：
[0019]步骤S1：输入道路参数，依据式(4)计算直线段和圆曲线段的合成坡度、依据式(6)计算超高过渡段的合成坡度；
[0020]步骤S2：采用式(3)计算直线段和圆曲线段的水流路径长度、采用式(5)计算超高过渡段的水流路径长度；
[0021]步骤S3：根据式(2)计算水膜厚度；
[0022]步骤S4：采用式(7)计算直直线段和超高过渡段的安全行车速度；对于圆曲线段，同时采用式(7)、式(8)和(9)分别计算安全行车速度，最后取其中的较小值作为圆曲线段的安全行车速度；
[0023]其中，所述道路参数至少包括道路宽度、横坡纵坡、超高渐变率、构造深度、开始过渡前的横坡、圆曲线半径；
[0024]水膜厚度计算公式为
[1]：
[0025][0026]式中：
[0027]h
‑
水膜厚度，mm；
[0028]L
‑
水流路径长度，m；
[0029]i
‑
合成坡度；
[0030]q
‑
降雨强度，mm/min；
[0031]TD
‑
构造深度,mm。
[0032]直线是道路线形的基本元素；圆曲线是道路平面改变走向时，使前后直线顺畅相连的圆弧形曲线；直线段和圆曲线段水流路径长度计算公式为
[2]：
[0033][0034]式中：
[0035]L
‑
水流路径长度，m；
[0036]b
‑
道路宽度，m；
[0037]i
x
‑
道路横坡；
[0038]i
y
‑
道路纵坡。
[0039]由于道路表面既有横坡也有纵坡，而降雨是沿着最大坡度方向流动，即合成坡度方向运动，在此方向的排水长度也发生相应的变化：
[0040][0041]式中：
[0042]i
x
‑
道路横坡；
[0043]i
y
‑
道路纵坡。
[0044]超高过渡段是指设置在直线段与圆曲线段之间横坡逐渐变化的曲线段；超高过渡曲线的前段与直线相连，为双向路拱横坡形式，后段与相邻圆曲线相连，设置超高横坡，中间路段以道路中线为轴，线性渐变；前部直线段对超高缓和段积水产生的影响要素包括：纵坡度、横坡度及路面宽度；过渡段本身特性由其自身的几何特性决定；超高过渡段的水流路径长度计算公式为
[3]：
[0045]L＝46.8+1.658b+500i
y
‑
558.7i
x
‑
7985p (5)
[0046]式中：
[0047]L
‑
水流路径长度，m；
[0048]b
‑
路面宽度，m；
[0049]i
x
‑
开始过渡前的横坡；
[0050]i
y
‑
道路纵坡；
[0051]p
‑
超高渐变率。
[0052]横坡从倾向路肩逐渐过渡为倾向道路分隔带，其坡度的变化与路线长度呈线性关系；对于超高过渡段的水膜厚度的合成坡度确定，采用式(6)：
[0053][0054]式中：
[0055]i
‑
合成坡度；
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防汛智能路墩，其特征在于：包括：低洼处积水监测模块、雨量监测模块、报警模块、供电模块、单片机和无线通信装置；所述低洼处积水监测模块包括激光测距传感器和eps泡沫浮漂；浮漂放置在路墩的最底部，直接与路面积水接触，当积水上升至使浮漂上浮的高度时，激光测距传感器通过测量与浮漂间的距离得到积水高度信息；所述单片机和无线通信装置将低洼处积水监测模块和雨量监测模块采集的数据上传至上位机平台进行处理和计算，至少包括积水高度的计算。2.根据权利要求1所述的防汛智能路墩，其特征在于：通过激光测量水深的原理如下：h
积水
＝H
‑
h
测
‑
h
净高
(1)式中h
积水
：道路低洼处积水高度；H：激光测距传感器光源距地高度；h
测
：激光测距传感器的实测数据；h
净高
：浮漂厚度减去吃水深度后的净高度。3.根据权利要求1所述的防汛智能路墩，其特征在于：路墩外壳底部固定座有四个位点与地面接触，通过在硬路肩上打钉固定；路墩柱体的下部距地40cm高度的部分，作为用于浮漂上下浮动测量低洼处积水高度的空间，柱体上部是电子器件的安装空间，通过玻璃胶封闭外部留缝，以实现防水防潮，柱体上下部之间采用透明的亚克力板作为透明隔水层，以便于激光测距传感器发出的激光穿过，且不影响积水高度的监测；并设置有中空结构的太阳能板支撑架。4.根据权利要求1所述的防汛智能路墩，其特征在于：在防汛智能路墩布设的基础上，在上位机平台，对于需要管理的高速公路，输入路段起点与终点的里程数，选择路段类型，以创建一段路段，进而形成一条连续的高速公路；输入路墩所处位置的里程数，即确定路墩的位置并且得到所处的路段。5.根据权利要求1所述的防汛智能路墩，其特征在于：所述上位机平台进行安全行车速度分析，得到不同路段相应的实时安全行车速度，计算步骤为：步骤S1：输入道路参数，依据式(4)计算直线段和圆曲线段的合成坡度、依据式(6)计算超高过渡段的合成坡度；步骤S2：采用式(3)计算直线段和圆曲线段的水流路径长度、采用式(5)计算超高过渡段的水流路径长度；步骤S3：根据式(2)计算水膜厚度；步骤S4：采用式(7)计算直直线段和超高过渡段的安全行车速度；对于圆曲线段，同时采用式(7)、式(8)和(9)分别计算安全行车速度，最后取两者较小值作为圆曲线段的安全行车速度；其中，所述道路参数至少包括道路宽度、横坡纵坡、超高渐变率、构造深度、开始过渡前的横坡、圆曲线半径；水膜厚度计算公式为：h＝0.1258L
0.6715
i
‑
0.3147
q
0.7786
TD
0.7261
(2)
式中：h
‑
水膜厚度；L
‑
水流路径长度；i
‑
合成坡度；q
‑
降雨强度；TD
‑
构造深度；直线是道路线形的基本元素；圆曲线是道路平面改变走向时，使前后直线顺畅相连的圆弧形曲线；直线段和圆曲线段水流路径长度计算公式为：式中：L
‑
水流路径长度；b
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：金保明，龚钰明，李源哲，张林，贺志盛，杨鑫，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：