路面传感器系统的研究与开发

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智能路面传感器是道路气象信息系统(RWIS)的核心组成部分,能够监控和测量当前道路表面的实时状态,因此有着巨大的市场需求和广阔的应用前景。但是目前国内路面传感器市场主要被国外企业垄断,很大程度上限制了路面传感器在公路安全设施建设中的应用。因此,进行路面传感器系统的自主研发在经济意义和社会意义上都是至关重要的。  目前路面传感器系统的研发已经较为成熟,但其中温度检测模块和路面状态检测模块的稳定性与准确性还有待提高,另外测量时的数据采集方法和后期的数据处理方法仍有改进空间,所以本文主要针对温度检测模块与路面状态检测模块进行更深入的研究开发,旨在完善各模块的功能,以提升系统总体的性能表现。主要的研究工作包括:  一、温度检测传感器利用铂电阻的阻值与温度的线性关系进行工作,但工作电路的设计存在一些问题,导致测量结果误差较大。本文针对此点,对温度检测模块的电路设计进行改进,提升了其检测准确度和长期稳定性,将测量的最大误差由1.3℃减小到0.6℃;  二、根据理论上铂电阻阻值与温度的线性关系,对温度测量数据的处理采用线性拟合的方法,但实际测量中发现仍有偏差存在。为了改进测量准确性,采用分段线性拟合的方法对温度数据进行处理,使测量的最大误差由0.6℃减小到0.2℃;  三、路面状态检测传感器的工作基于电容原理,利用不同频率对路面覆盖物进行辨别。原有的频率在辨别不同路面覆盖物上存在较多误判,本文通过理论分析及仿真模拟,增加了500Hz的测量频率,使路面状态检测传感器对覆盖物的分辨能力得到很大提高,能够准确地分辨出干、湿、冰、雪等不同路面状态。  通过大量的测试、分析和改进,路面传感器系统的各模块可以正常工作,检测的准确度与工作稳定性也有所提高,基本达到国外主流传感器的行业标准,并且在部分模块的检测技术上领先于国外的研究水平,这对于提高道路交通的安全性,以及打破国外企业对路面传感器市场垄断的局面有着非常重要的意义。
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