基于智能道钉的路面冰雪及水体检测技术
发布时间：2022-01-13 16:54
随着我国公路交通的快速发展,交通事故的发生频率也逐年上涨,道路结冰是导致路面交通事故的主要原因之一。因此,路面气象信息监测与预警系统对于保障交通安全具有重要意义。目前已经商用的路面监测设备,具有易损坏、设备体积大、成本高以及仅能实现单点检测等局限性。因此本文提出一种基于智能道钉的路面埋入式冰雪水检测系统,依托于先进的通信技术,搭建了一套路面实时检测与远程平台监测相结合的系统,整个系统由路面监测设备与无线物联网平台组成。首先,本文提出基于多光源反射及多传感器融合检测技术的路面冰雪水检测原理及检测系统方案。通过研究不同波长的反射、吸收度关系,建立了波长吸收度差异化模型。其次,确定以智能道钉为基础的路面冰雪水检测系统结构。进行传感器选型,电路原理图及PCB设计,嵌入式软件编程,形成检测系统原型。再次,设计实验验证环境因素对于实验装置的影响,通过一元方差分析计算显著性差异水平,排除温度和光强对于实验装置的影响。进行冰雪水三态过程实验,分析过程波形特征,设计实验验证非环境影响因素（浊度、气泡数量和磨损度）对于状态基准值的影响。最后,基于多传感器融合检测技术获取路面多元化信息参数,通过多元线性回归...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光透射法测量原理图
技术路线图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-19-图2-2水或冰的反射/吸收机理Fig.2-2Reflection/absorptionspectrummechanismofwaterorice道路表面结冰、积水和覆雪时，光源透过道钉表面的亚克力板后，照射在表面介质上，其中一部分光线发生反射，重新进入道钉内部，另一部分光线透射进入介质内部，被介质吸收，或接着透过介质传播至空气中。这些光一部分在不同介质的表面发生反射，另一部分被介质吸收，最后返回至道钉内部，因此通过不同的介质对于光源的反射和吸收率的不同，检测到冰雪水三种介质的不同的反射光吸收度，用于状态的判别。道路上智能道钉表面积水、结冰和覆雪时，反射光的吸收度会随着介质类型的改变，以及介质的厚度改变而发生变化。本文研究反射光在不同介质内的反射和吸收度特性，建立冰雪水判别模型，同时设计算法，消除环境因素的影响，提高检测精度[26-31]。反射率公式见（2-4）所示：(,)=(,)+(1(,))2()2()+(1(,))2()2(,)2()+=(,)+[(1(,))2()2()1(,)()2()]（2-4）式中，(,)——实际反射率；(,)——电介质的光谱反射率；α(λ)——光谱的吸收率；()——基底的光谱反射率；当反射光照射在厚度为2mm的冰层和积水上时，不同波长的归一化反射率如图2-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Few-layer Ti3C2Tx MXene delaminated via flash freezing for high-rate electrochemical capacitive energy storage[J]. Xianli Wang,Liubing Dong,Wenbao Liu,Yongfeng Huang,Xuechao Pu,Jinjie Wang,Feiyu Kang,Jia Lia,Chengjun Xu. Journal of Energy Chemistry. 2020(09)
[2]基于MEA-BP神经网络的封盒装置滑动轴承故障诊断方法[J]. 文周,薛美贵,卢飞燕. 轻工机械. 2020(03)
[3]基于BP神经网络的节能车弯道降速数学模型分析[J]. 姜长文,魏福龙,孙航,曾小华. 汽车实用技术. 2020(10)
[4]改进BP神经网络的图像复原技术[J]. 郭盈利,李永全. 电子世界. 2020(10)
[5]基于数据挖掘的PSO- BP短期电力负荷预测[J]. 曾德斌,许江淳,杨杰超,陆万荣. 自动化仪表. 2020(05)
[6]基于BP神经网络算法的柔性制造系统故障诊断[J]. 汪超台,黄秋刚,蔡行语. 工具技术. 2020(05)
[7]BP神经网络算法在智能钻进控制系统中的应用[J]. 常江华. 煤矿机械. 2020(05)
[8]基于BP网络算法的大地测量误差检测技术[J]. 王怀宝. 沈阳工业大学学报. 2020(03)
[9]一种准确预测船舶交通流的自适应遗传算法优化的BP神经网络模型研究[J]. 梅妍玭,张得才,傅荣. 电子器件. 2020(02)
[10]自适应控制下图像分割及并行挖掘算法[J]. 王春华,韩栋. 沈阳工业大学学报. 2020(02)
博士论文
[1]路面气象状态识别关键技术研究[D]. 桂康.华中科技大学 2019
硕士论文
[1]基于协作式道钉的车流量检测方法研究[D]. 毕涛.哈尔滨工业大学 2019
[2]高速动车组列车结冰状态传感器研究[D]. 王国柱.华中科技大学 2018
[3]基于激光测距的输电线路覆冰厚度检测装置研究[D]. 张智.重庆大学 2017
[4]道路结冰与积水智能传感器系统研究[D]. 陆侃.中国科学技术大学 2016
[5]基于BP神经网络的短期电力负荷预测的研究[D]. 隋惠惠.哈尔滨工业大学 2015
[6]光纤阵列式结冰探测系统的研究[D]. 张龙浩.华中科技大学 2013
本文编号：3586806
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光透射法测量原理图
技术路线图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-19-图2-2水或冰的反射/吸收机理Fig.2-2Reflection/absorptionspectrummechanismofwaterorice道路表面结冰、积水和覆雪时，光源透过道钉表面的亚克力板后，照射在表面介质上，其中一部分光线发生反射，重新进入道钉内部，另一部分光线透射进入介质内部，被介质吸收，或接着透过介质传播至空气中。这些光一部分在不同介质的表面发生反射，另一部分被介质吸收，最后返回至道钉内部，因此通过不同的介质对于光源的反射和吸收率的不同，检测到冰雪水三种介质的不同的反射光吸收度，用于状态的判别。道路上智能道钉表面积水、结冰和覆雪时，反射光的吸收度会随着介质类型的改变，以及介质的厚度改变而发生变化。本文研究反射光在不同介质内的反射和吸收度特性，建立冰雪水判别模型，同时设计算法，消除环境因素的影响，提高检测精度[26-31]。反射率公式见（2-4）所示：(,)=(,)+(1(,))2()2()+(1(,))2()2(,)2()+=(,)+[(1(,))2()2()1(,)()2()]（2-4）式中，(,)——实际反射率；(,)——电介质的光谱反射率；α(λ)——光谱的吸收率；()——基底的光谱反射率；当反射光照射在厚度为2mm的冰层和积水上时，不同波长的归一化反射率如图2-3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Few-layer Ti3C2Tx MXene delaminated via flash freezing for high-rate electrochemical capacitive energy storage[J]. Xianli Wang,Liubing Dong,Wenbao Liu,Yongfeng Huang,Xuechao Pu,Jinjie Wang,Feiyu Kang,Jia Lia,Chengjun Xu. Journal of Energy Chemistry. 2020(09)
[2]基于MEA-BP神经网络的封盒装置滑动轴承故障诊断方法[J]. 文周,薛美贵,卢飞燕. 轻工机械. 2020(03)
[3]基于BP神经网络的节能车弯道降速数学模型分析[J]. 姜长文,魏福龙,孙航,曾小华. 汽车实用技术. 2020(10)
[4]改进BP神经网络的图像复原技术[J]. 郭盈利,李永全. 电子世界. 2020(10)
[5]基于数据挖掘的PSO- BP短期电力负荷预测[J]. 曾德斌,许江淳,杨杰超,陆万荣. 自动化仪表. 2020(05)
[6]基于BP神经网络算法的柔性制造系统故障诊断[J]. 汪超台,黄秋刚,蔡行语. 工具技术. 2020(05)
[7]BP神经网络算法在智能钻进控制系统中的应用[J]. 常江华. 煤矿机械. 2020(05)
[8]基于BP网络算法的大地测量误差检测技术[J]. 王怀宝. 沈阳工业大学学报. 2020(03)
[9]一种准确预测船舶交通流的自适应遗传算法优化的BP神经网络模型研究[J]. 梅妍玭,张得才,傅荣. 电子器件. 2020(02)
[10]自适应控制下图像分割及并行挖掘算法[J]. 王春华,韩栋. 沈阳工业大学学报. 2020(02)
博士论文
[1]路面气象状态识别关键技术研究[D]. 桂康.华中科技大学 2019
硕士论文
[1]基于协作式道钉的车流量检测方法研究[D]. 毕涛.哈尔滨工业大学 2019
[2]高速动车组列车结冰状态传感器研究[D]. 王国柱.华中科技大学 2018
[3]基于激光测距的输电线路覆冰厚度检测装置研究[D]. 张智.重庆大学 2017
[4]道路结冰与积水智能传感器系统研究[D]. 陆侃.中国科学技术大学 2016
[5]基于BP神经网络的短期电力负荷预测的研究[D]. 隋惠惠.哈尔滨工业大学 2015
[6]光纤阵列式结冰探测系统的研究[D]. 张龙浩.华中科技大学 2013
本文编号：3586806
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