本發(fā)明屬于交通安全及智能交通領(lǐng)域，尤其是基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

每年高速公路因路面結(jié)冰引起的重大交通事故屢見(jiàn)報(bào)端，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大損失。高速公路網(wǎng)是支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)群眾生活、保障應(yīng)急疏散的生命線及保障國(guó)家安全的重要戰(zhàn)略資源設(shè)施，具有車(chē)速快、車(chē)流密集、封閉等特點(diǎn)。高速公路上的橋梁、隧道、高架、樞紐等重點(diǎn)路段，低溫時(shí)路面極易覆蓋冰雪層，導(dǎo)致交通環(huán)境復(fù)雜，存在引發(fā)重特大交通事故的隱患，極易造成區(qū)域性交通擁堵，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。要盡量減少冰雪路面導(dǎo)致的重特大交通事故頻率，降低事故的嚴(yán)重程度，就必須對(duì)高速公路潛在安全隱患作預(yù)判斷，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)及時(shí)采取防范措施。

目前，我國(guó)在惡劣天氣條件下路面狀況預(yù)警的相關(guān)研究較少，本發(fā)明基于紅外光譜技術(shù)能精準(zhǔn)的分析道路及橋梁的路面狀況，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)路面積水的結(jié)冰趨勢(shì)，并及時(shí)預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)惡劣天氣條件下路面狀況的檢測(cè)及結(jié)冰趨勢(shì)時(shí)的預(yù)警。

具體地，本發(fā)明提出的方案為：一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，包括：

信息發(fā)布模塊，設(shè)置在預(yù)警中心或區(qū)域控制中心，用于顯示路面狀況信息和發(fā)送短消息；

光發(fā)送模塊，用于發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光脈沖；

光接收模塊，設(shè)置在待檢測(cè)的道路和橋梁上，用于采集光反射信號(hào)；

控制模塊，通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線通訊方式與光發(fā)送模塊和光接收模塊相連，用于將光接收模塊采集的信息轉(zhuǎn)換后傳遞給數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)，與光發(fā)送模塊、控制模塊和信息發(fā)布模塊相連，通過(guò)分析數(shù)字控制模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前路段的路面狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)所述的信息發(fā)布模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警。

優(yōu)選的，所述光發(fā)送模塊可發(fā)送至少兩種波長(zhǎng)的紅外光脈沖。所述的上位機(jī)還包括時(shí)間模塊，所述的時(shí)間模塊與數(shù)據(jù)控制模塊相連，并控制信息發(fā)送模塊發(fā)射紅外線脈沖的間隔時(shí)間。控制模塊將光接收模塊的紅外光脈沖信號(hào)處理后發(fā)送到數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)計(jì)算不同波長(zhǎng)紅外光的反射率，并計(jì)算反射率的比值，根據(jù)上述反射率和反射率的比值，判斷路面的狀況。所述紅外光脈沖的波長(zhǎng)為2900nm和3050nm；所述數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)用于計(jì)算波長(zhǎng)為2800nm紅外線的反射率和波長(zhǎng)為3050nm紅外線的反射率，計(jì)算兩者的比值，根據(jù)該比值判斷路面狀況。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警方法，包括以下步驟：

步驟1、通過(guò)光發(fā)送模塊分別發(fā)出第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖和第二波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖；

步驟2、利用光接收模塊接收反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖和第二波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖，計(jì)算反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖的強(qiáng)度；同時(shí)，利用不同角度的反射透鏡將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖分離，計(jì)算反射的第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的強(qiáng)度；

步驟3、控制模塊接收反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖的強(qiáng)度數(shù)據(jù)、反射的第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的強(qiáng)度；計(jì)算第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率，并發(fā)送到數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)；

步驟4、數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)分析接反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖的強(qiáng)度數(shù)據(jù)、第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖和第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率；計(jì)算第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率與第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率的比值；

步驟5、根據(jù)反射的第一波長(zhǎng)范圍的紅外光脈沖的強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以及第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率與第二預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率的比值，判斷路面是否有結(jié)冰危險(xiǎn)；若判斷該路面不存在結(jié)冰危險(xiǎn)，則在信息發(fā)布模塊上發(fā)布路面情況，返回步驟1；若判斷該路面存在結(jié)冰危險(xiǎn)，則在信息發(fā)布模塊上發(fā)布結(jié)冰報(bào)警信息，并以短信形式發(fā)送到相關(guān)人員的終端設(shè)備。

優(yōu)選的，所述第一波長(zhǎng)范圍為1.4-2.4微米，所述第二波長(zhǎng)范圍為2.4-3.2微米；所述第一預(yù)定波長(zhǎng)的紅外光脈沖的反射率與第二預(yù)定波長(zhǎng)分別為2900nm和3050nm。

進(jìn)一步的，提供一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警方法，包括如下步驟：

步驟1：光發(fā)送模塊在上位機(jī)系統(tǒng)與數(shù)字控制模塊的控制下，分別發(fā)出1.4~2.4微米和3.2微米波長(zhǎng)的紅外光脈沖照射在待檢測(cè)的路面和橋面上；

步驟2：光接收模塊利用光學(xué)反射原理，利用不同角度的反射透鏡，將2900nm和3050nm的兩個(gè)光波分開(kāi)，利用不同位置的光強(qiáng)檢測(cè)器，同時(shí)測(cè)量2900nm和3050nm波長(zhǎng)的光反射信號(hào)，并將光反射強(qiáng)度數(shù)據(jù)通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線通訊方式傳遞到數(shù)字控制模塊；

步驟3：所述數(shù)字控制模塊將光反射強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光的反射率，并傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)；

步驟4：所述的上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳遞來(lái)的數(shù)值進(jìn)行分析處理，并得出當(dāng)前所傳遞的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的路面狀況信息；

步驟5：所述的上位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)所述的路面狀況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，判斷路面是否有結(jié)冰危險(xiǎn)；若判斷該路面不存在結(jié)冰危險(xiǎn)，則在信息發(fā)布模塊上發(fā)布路面情況，返回步驟1；若判斷該路面存在結(jié)冰危險(xiǎn)，則在信息發(fā)布模塊上發(fā)布結(jié)冰報(bào)警信息，并以短信形式通知負(fù)責(zé)道路養(yǎng)護(hù)和道路交通安全的人員，返回步驟1；

所述步驟1進(jìn)一步包括如下步驟：

步驟11：分別用不同波長(zhǎng)的紅外光照射不同介質(zhì)，觀察不同介質(zhì)在不同波長(zhǎng)紅外光照射下反射光強(qiáng)的差異，進(jìn)而獲得區(qū)分不同介質(zhì)的紅外光的波長(zhǎng)，得出照射波長(zhǎng)為1.4~2.4微米，以區(qū)分干燥路面、有水路面或有雪路面；

步驟12：用波長(zhǎng)為2900nm和3050nm的反射率的比值作為區(qū)分干燥、潮濕和冰路面狀況的指標(biāo)；

步驟5中判斷路面是否存在結(jié)冰危險(xiǎn)的方法包括以下步驟：

步驟51：通過(guò)光接收模塊所接收的反射率數(shù)據(jù)，獲得當(dāng)前道路對(duì)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的反射強(qiáng)度。

步驟52：計(jì)算接收模塊接收的3050nm波長(zhǎng)和2090nm波長(zhǎng)的反射率比值Fi/Fj，F(xiàn)i是波長(zhǎng)為3050nm時(shí)的反射率，F(xiàn)j是波長(zhǎng)為2900nm的反射率；若Fi/Fj的比值小于1.5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為干燥路面，不存在結(jié)冰危險(xiǎn)；若Fi/Fj的比值為1.5-3時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同水膜厚度的潮濕路面；若3<Fi/Fj<5，則判定該檢測(cè)路面具有結(jié)冰或積雪危險(xiǎn)；若Fi/Fj>5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同冰層厚度的結(jié)冰路面。

更近一步的，提供一種基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警方法，包括如下步驟：發(fā)射第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的紅外線脈沖至待測(cè)位置；分別接收第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的紅外線脈沖的反射光，分別計(jì)算其反射率以及反射率的比值；根據(jù)該比值判斷路面的狀況。

優(yōu)選的，所述第一波長(zhǎng)為2900nm，第二波長(zhǎng)為3050nm；反射率比值為Fi/Fj，其中，F(xiàn)i是波長(zhǎng)為3050nm時(shí)的反射率，F(xiàn)j是波長(zhǎng)為2900nm的反射率；

若Fi/Fj的比值小于1.5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為干燥路面，不存在結(jié)冰危險(xiǎn)；若Fi/Fj的比值為1.5-3時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同水膜厚度的潮濕路面；若3<Fi/Fj<5，則判定該檢測(cè)路面具有結(jié)冰或積雪危險(xiǎn)；若Fi/Fj>5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同冰層厚度的結(jié)冰路面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用紅外光譜技術(shù)，通過(guò)光接收模塊接收波長(zhǎng)不同的紅外光被在不同介質(zhì)反射后光譜強(qiáng)度，來(lái)判斷道路路面狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并提前向道路養(yǎng)護(hù)者發(fā)送路面情況信息。當(dāng)有結(jié)冰危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，將在電子屏上顯示結(jié)冰危險(xiǎn)信息，并以短信的形式通知道路養(yǎng)護(hù)及交通安全人員。這一發(fā)明的使用將有效的降低由于道路結(jié)冰引起的交通事故，極大程度上提高了冬季惡劣天氣條件下道路的交通安全。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)主要包括以下模塊：

信息發(fā)布模塊，設(shè)置在預(yù)警中心或區(qū)域控制中心，與上位機(jī)系統(tǒng)（數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)）相連，具有顯示路面狀況信息和發(fā)送短信的功能。

光發(fā)送模塊，又稱(chēng)光源驅(qū)動(dòng)模塊，受上位機(jī)系統(tǒng)與數(shù)字模塊的控制，可發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光脈沖。

光接收模塊，設(shè)置在待檢測(cè)的道路和橋梁上，采用光學(xué)接收鏡頭，用以采集光反射信號(hào)。

數(shù)字控制模塊，通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線通訊方式與上位機(jī)系統(tǒng)、光發(fā)送模塊和光接收模塊相連，負(fù)責(zé)將光接收模塊采集的信息轉(zhuǎn)換后傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)。

上位機(jī)系統(tǒng)（數(shù)據(jù)分析與控制系統(tǒng)），分別與數(shù)字控制模塊和信息發(fā)布模塊相連，通過(guò)分析數(shù)字控制模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前路段的路面狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)所述的信息發(fā)布模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警。

本發(fā)明的主要工作過(guò)程是：發(fā)射第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的紅外線脈沖至待測(cè)位置；分別接收第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)的紅外線脈沖的反射光，分別計(jì)算其反射率以及反射率的比值；根據(jù)該比值判斷路面的狀況。

具體地，第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)優(yōu)選為2900和3050nm的紅外線；在實(shí)際應(yīng)用中，工程上允許存在一定的偏差，例如2900±50nm，和3050±20nm。同時(shí)，第一波長(zhǎng)和第二波長(zhǎng)是人為定義的，可以交換順序或者采用其他描述方式。

為了獲得該方案，申請(qǐng)人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。現(xiàn)有的檢測(cè)方法有多種，包括熱學(xué)法、電學(xué)法、機(jī)械法、波導(dǎo)法和光學(xué)法，其中光學(xué)法主要有近紅外檢測(cè)法和紅外吸收光譜法。近紅外檢測(cè)法主要利用反射光的強(qiáng)度值對(duì)路面情況進(jìn)行判斷，反射光的性質(zhì)主要取決了路面的材料（瀝青、水、冰和雪等對(duì)紅外光的吸收不同）和路面的粗糙度（影響光的散射）。當(dāng)結(jié)冰時(shí)，路面變得光滑，散射光會(huì)向反射光轉(zhuǎn)變。同時(shí)，冰層越厚，反射光越少，通過(guò)該原理，可以對(duì)冰層進(jìn)行測(cè)厚。但是該方法存在明顯的問(wèn)題，由于其接收和計(jì)算的是反射光的強(qiáng)度，無(wú)法對(duì)反射光的來(lái)源進(jìn)行分析，在積水路面、結(jié)冰路面和光滑的雪地上時(shí)，是無(wú)法對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析的，為此，有技術(shù)人員采用多個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行分別檢測(cè)和判斷，不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)檢測(cè)不同的介質(zhì)，以確定不同的路況。同時(shí)當(dāng)路面由于各種原因造成較為粗糙時(shí)，反射光的值變小，超出檢測(cè)范圍，影響檢測(cè)的效果。另外，這種方法的檢測(cè)范圍較小，車(chē)轍與車(chē)轍之間的不同路面狀況也會(huì)存在誤報(bào)的情況。紅外吸收光譜是通過(guò)透射光強(qiáng)對(duì)冰層進(jìn)行分析，根據(jù)朗伯比爾定律判斷冰層厚度，其存在的問(wèn)題是，冰層要位于光路上，當(dāng)冰層中還有雜質(zhì)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量精度，同時(shí)，由于信號(hào)強(qiáng)度本身就很小，在發(fā)生散射或者其他情況時(shí)，信號(hào)失真嚴(yán)重，精度較差，無(wú)法在戶外長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。因此，如何對(duì)不同介質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性是亟需解決的問(wèn)題。

為了解決這一問(wèn)題，申請(qǐng)人對(duì)不同介質(zhì)的反光特性進(jìn)行了分析和研究。

首先，分別用不同波長(zhǎng)的紅外光照射不同介質(zhì)（冰、水、雪、空氣），觀察不同介質(zhì)在不同波長(zhǎng)紅外光照射下反射光強(qiáng)的差異，進(jìn)而獲得區(qū)分不同介質(zhì)的紅外光的波長(zhǎng)，得出照射波長(zhǎng)為1.4~2.4微米；

上一步驟可有效區(qū)分干燥路面、有水路面或有雪路面。但由于冰凍路面和有水路面的反射光強(qiáng)基本相同，無(wú)法區(qū)分路面是有水還是冰凍路面。繼續(xù)觀察波長(zhǎng)從2.4到3.2微米范圍內(nèi)的反射光譜。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)：

當(dāng)紅外線波長(zhǎng)在2900nm時(shí)的反射率與在3050nm的反射率存在一定關(guān)系，而且關(guān)系非常穩(wěn)定，利用波長(zhǎng)為2900nm和3050nm的反射率的比值作為區(qū)分干燥，潮濕，冰路面狀況的指標(biāo)。也就是說(shuō)，不同介質(zhì)對(duì)紅外線反射光強(qiáng)的影響不僅在于反射強(qiáng)度，而且不同波長(zhǎng)的紅外線反射率的比例是存在某種特定關(guān)系的。這說(shuō)明不同介質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線影響是不同的。通過(guò)分析這種不同的影響，可以反推是何種介質(zhì)。即使有外界因素影響信號(hào)時(shí)，也能夠更加精確的判斷介質(zhì)的性質(zhì)。

根據(jù)這一思路和創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，得到如下結(jié)論：

設(shè)反射率比值為Fi/Fj，其中，F(xiàn)i是波長(zhǎng)為3050nm時(shí)的反射率，F(xiàn)j是波長(zhǎng)為2900nm的反射率；若Fi/Fj的比值小于1.5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為干燥路面，不存在結(jié)冰危險(xiǎn)；若Fi/Fj的比值為1.5-3時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同水膜厚度的潮濕路面；若3<Fi/Fj<5，則判定該檢測(cè)路面具有結(jié)冰或積雪危險(xiǎn)；若Fi/Fj>5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同冰層厚度的結(jié)冰路面。

同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及申請(qǐng)人對(duì)1.4-2.4微米的紅外線反射光強(qiáng)的分析，可以通過(guò)反射率以及反射率的比例綜合判斷路面狀況，從而獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

總結(jié)一下，本發(fā)明的方法主要過(guò)程如下：

步驟1：光發(fā)送模塊在上位機(jī)系統(tǒng)與數(shù)字控制模塊的控制下，分別發(fā)出1.4~2.4微米和3.2微米波長(zhǎng)的紅外光脈沖照射在待檢測(cè)的路面和橋面上；

該步驟進(jìn)一步包括：步驟11：分別用不同波長(zhǎng)的紅外光照射不同介質(zhì)（冰、水、雪、空氣），觀察不同介質(zhì)在不同波長(zhǎng)紅外光照射下反射光強(qiáng)的差異，進(jìn)而獲得區(qū)分不同介質(zhì)的紅外光的波長(zhǎng)，得出照射波長(zhǎng)為1.4~2.4微米；

步驟12：步驟11可有效區(qū)分干燥路面、有水路面或有雪路面。但由于冰凍路面和有水路面的反射光強(qiáng)基本相同，無(wú)法區(qū)分路面是有水還是冰凍路面。繼續(xù)觀察波長(zhǎng)從2.4到3.2微米范圍內(nèi)的反射光譜，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紅外線波長(zhǎng)在2900nm時(shí)的反射率與在3050nm的反射率存在一定關(guān)系，而且關(guān)系非常穩(wěn)定，利用波長(zhǎng)為2900nm和3050nm的反射率的比值作為區(qū)分干燥，潮濕，冰路面狀況的指標(biāo)。

步驟2：光接收模塊利用光學(xué)反射原理，利用不同角度的反射透鏡，將2900nm和3050nm的兩個(gè)光波分開(kāi)，利用不同位置的光強(qiáng)檢測(cè)器，同時(shí)測(cè)量2900nm和3050nm波長(zhǎng)的光反射信號(hào)，并將光反射強(qiáng)度數(shù)據(jù)通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線通訊方式傳遞到數(shù)字控制模塊；

步驟3：所述數(shù)字控制模塊將光反射強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光的反射率，并傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)；

步驟4：所述的上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳遞來(lái)的數(shù)值進(jìn)行分析處理，并得出當(dāng)前所傳遞的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的路面狀況信息；

步驟5：所述的上位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)所述的路面狀況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，判斷路面是否有結(jié)冰危險(xiǎn)；若判斷該路面不存在結(jié)冰危險(xiǎn)，則在信息發(fā)布模塊上發(fā)布路面情況，返回步驟1；若判斷該路面存在結(jié)冰危險(xiǎn)，則在信息發(fā)布模塊上發(fā)布結(jié)冰報(bào)警信息，并以短信形式通知負(fù)責(zé)道路養(yǎng)護(hù)和道路交通安全的人員，返回步驟1。

判斷路面是否存在結(jié)冰危險(xiǎn)的方法包括以下步驟：

步驟51：通過(guò)光接收模塊所接收的反射率數(shù)據(jù)，獲得當(dāng)前道路對(duì)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的反射強(qiáng)度。

步驟52：波長(zhǎng)3050nm時(shí)的反射率為Fi，波長(zhǎng)2900nm的反射率為Fj，計(jì)算接收模塊接收的3050nm波長(zhǎng)和2900nm波長(zhǎng)的反射率比值Fi/Fj，若Fi/Fj的比值約等于1時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為干燥路面，不存在結(jié)冰危險(xiǎn)；若Fi/Fj的比值約為2時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同水膜厚度的潮濕路面；若3<Fi/Fj<5，則判定該檢測(cè)路面具有結(jié)冰或積雪危險(xiǎn)；若Fi/Fj>5時(shí)，則判定該檢測(cè)路面為不同冰層厚度的結(jié)冰路面。

步驟52中，當(dāng)3<Fi/Fj<5時(shí)，進(jìn)一步判斷水中是否出現(xiàn)冰晶，當(dāng)Fi/Fj達(dá)到閾值k（3<k<5）時(shí)，判定路面上的水膜將在t分鐘后結(jié)成冰，上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)路面結(jié)冰進(jìn)行預(yù)警。

為了實(shí)現(xiàn)上述方法，提供一種預(yù)警系統(tǒng)，其主要包括信息發(fā)布模塊、光發(fā)送模塊、光接收模塊、數(shù)字控制模塊和上位機(jī)系統(tǒng)。

光接收模塊是利用光學(xué)反射原理，利用不同角度的反射透鏡，將2900nm和3050nm的兩個(gè)光波分開(kāi)，利用不同位置的光強(qiáng)檢測(cè)器，可同時(shí)測(cè)量2900nm和3050nm波長(zhǎng)的光反射信號(hào)，該模塊設(shè)置在待檢測(cè)的道路和橋梁上。

信息發(fā)布模塊，設(shè)置在預(yù)警中心或區(qū)域控制中心，與上位機(jī)系統(tǒng)相連，具有顯示路面狀況信息和發(fā)送短信的功能。

光發(fā)送模塊，又稱(chēng)光源驅(qū)動(dòng)模塊，受上位機(jī)系統(tǒng)與數(shù)字模塊的控制，可發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外光脈沖。

光接收模塊，采用光學(xué)接收鏡頭，用以采集光反射信號(hào)。

數(shù)字控制模塊，通過(guò)光端機(jī)或無(wú)線通訊方式與上位機(jī)系統(tǒng)、光發(fā)送模塊和光接收模塊相連，負(fù)責(zé)將光接收模塊采集的信息轉(zhuǎn)換后傳遞給上位機(jī)系統(tǒng)。

上位機(jī)系統(tǒng)，分別與數(shù)字控制模塊和信息發(fā)布模塊相連，通過(guò)分析數(shù)字控制模塊傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前路段的路面狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)所述的信息發(fā)布模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警。

其中，所述的光發(fā)送模塊發(fā)出波長(zhǎng)為2900nm和3050nm的紅外線，利用接收設(shè)備區(qū)分不同的波長(zhǎng)反射光強(qiáng)。光接收模塊是利用光學(xué)反射原理，利用不同角度的反射透鏡，將2900nm和3050nm的兩個(gè)光波分開(kāi)，利用不同位置的光強(qiáng)檢測(cè)器，可同時(shí)測(cè)量2900nm和3050nm波長(zhǎng)的光反射信號(hào)。所述的上位機(jī)系統(tǒng)還包括時(shí)間模塊，所述的時(shí)間模塊與數(shù)據(jù)控制模塊相連，并控制光發(fā)送模塊發(fā)射信號(hào)的間隔時(shí)間，間隔時(shí)間一般以分鐘為單位，常用間隔時(shí)間可為5分鐘，也可設(shè)置為其他值，例如0.5分鐘，2分鐘，3分鐘，10分鐘等，這里僅作示例。

總之，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于紅外光譜技術(shù)的公路結(jié)冰檢測(cè)與預(yù)警方法更為準(zhǔn)確、智能。本發(fā)明采用紅外光譜技術(shù)，通過(guò)光接收模塊接收波長(zhǎng)不同的紅外光被在不同介質(zhì)反射后光譜強(qiáng)度，判斷道路路面狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)有結(jié)冰危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，將在電子屏上顯示結(jié)冰危險(xiǎn)信息，并以短信的形式通知道路養(yǎng)護(hù)及交通安全人員。這一發(fā)明的使用將有效的降低由于道路結(jié)冰引起的交通事故，極大程度上提高了冬季惡劣天氣條件下道路的交通安全。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的基本原理,在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換和改進(jìn)，這些等同變換和改進(jìn)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。