一种道路融雪的智能控制系统的制作方法

1.本发明属于道路融雪控制领域，具体是一种道路融雪的智能控制系统。

背景技术：

2.严冬时遇到下雪天气，经常导致道路出现过多积雪或冰，使得行走在道路上的行人或行驶在道路上的车辆无法正常通行，使得道路堵塞、甚至出现安全事故，给人们的生活、学习和工作都带来了极大的不便。
3.目前已采用多种融雪方法将道路上的积雪或结冰进行铲除，其中有一项融雪技术是在道路下方铺设融雪加热电缆，可以通过加热将道路上的积雪或结冰进行消融，给道路积雪消融的工作带来了便利。然而，目前的融雪加热电缆只能通过人工进行控制，不能自动控制启动或暂停，且因为不能自动控制导致用电浪费以及电价花费较大。
4.为此，本发明提出了一种道路融雪的智能控制系统。

技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种道路融雪的智能控制系统，该种道路融雪的智能控制系统解决了目前融雪装置需要人工控制，且因为不能自动控制导致用电浪费以及电价花费较大的问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种道路融雪的智能控制系统，包括：数据检测模块、积雪判断模块、数据处理模块、融雪装置、电源供电模块以及融雪管理后台；
7.所述数据检测模块包括积雪信息采集单元、温湿度检测装置和压力检测装置，所述数据检测模块将获取的天气预报信息和道路视频图像信息发送至积雪判断模块，将外部环境的实时温湿度、地面实时温湿度以及地面实时承受压力值发送至数据处理模块；
8.所述积雪判断模块根据天气预报信息判断当天和/或当天以前设定天数是否存在下雪，若是，则积雪判断模块对道路视频图像进行数字图像处理，从而判断当前道路是否存在积雪，若有，则发送当前道路位置信息和存在积雪信息至融雪管理后台；
9.所述数据处理模块用于对获取的外部环境的实时温湿度、地面实时温湿度以及地面实时承受压力值进行分析处理，具体地，根据计算公式获取积雪消融度，若积雪消融度大于等于预设积雪消融度阈值，则数据处理模块发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关；对当前道路的平均压力差值进行计算，若平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则数据处理模块发送预警信息至融雪管理后台；
10.所述融雪装置为铺设于道路下方的融雪加热电缆，用于对道路上方的积雪进行消融；
11.所述电源供电模块用于对数据检测模块、积雪判断模块、数据处理模块以及融雪装置进行供电；所述电源供电模块包括太阳能发电组件、储能电池组以及定时单元；所述定时单元控制在高峰时段和平时段时采用太阳能发电组件或储能电池组进行供电，在低谷时
段时采用电网供电，并通过电网对储能电池组进行充电；
12.所述融雪管理后台用于对接收到的信息进行处理。
13.进一步地，所述积雪信息采集单元与互联网连接，获取天气预报信息，得知当前地点区域是否下雪；以及通过在道路两边设置监控摄像头，对道路上的情况进行实时拍摄。
14.进一步地，所述温湿度检测装置设置在道路上方，用于对外部环境的温湿度以及地面温湿度进行检测。
15.进一步地，所述压力检测装置铺设在道路下方，用于对地面上的物体施加地面的压力进行检测。
16.进一步地，积雪判断模块设置有信息处理单元，将视频图像转化为数字图像；对数字图像进行预处理；包括对数字图像中的积雪特征进行检测，通过gmm算法对图像进行积雪特征的平面分割，从而获取当前道路已存在积雪。
17.进一步地，数据处理模块设置有数据处理单元，将获取的外部环境的温度标记为tw，将外部环境的湿度标记为sw，将地面温度标记为td，将地面湿度标记为sd；根据计算公式xd＝(td
×
sd-tw
×
sw)/(tw
×
sw)获取当前地面积雪消融度，预设积雪消融度xds，若xd≥xds，则数据处理单元则发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关。
18.进一步地，数据处理单元为当前道路地面设置平面坐标系，将获取的不同位置坐标的压力值标记为pi，其中i表示坐标点；数据处理单元每隔单位时间将获取的压力序列值与上一时刻的压力序列值对应相减并取绝对值，获取压力差值pci序列值；并对压力差值系列值求平均值，获取平均压力差值gpc；预设平均压力差范围(gpcmin,gpcmax)；若当前平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则说明当前道路积雪较重较深，无法仅采用加热电缆进行积雪消融，则数据处理单元发送预警信息至融雪管理后台。
19.进一步地，所述太阳能发电组件通过在白天吸收太阳能并转化为电能，储存于储能电池组。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明设置有数据检测模块，其中积雪信息采集单元通过与互联网连接获取天气预报信息，以及通过在道路边设置监控摄像头获取道路视频图像，并发送至积雪判断模块；积雪判断模块通过对天气预报信息中近期或当前是否下雪进行信息提取，若是，则积雪判断模块对道路视频图像进行数字图像处理，从而获取当前道路地面是否有积雪，若有，则积雪判断模块将该道路定位信息和存在积雪的信息发送至融雪管理后台；融雪管理后台触发当前定位信息的道路下方的融雪加热电缆，为当前道路地面的积雪进行消融；其中，数据检测模块中的温湿度检测装置对当前道路位置的外部环境的温湿度和地面温湿度进行检测，压力检测装置对地面承受压力进行检测；并发送至数据处理模块；能够自动根据天气预报信息和监控视频图像判断当前道路地面是否存在积雪需要消融。
22.2、数据处理模块根据计算公式获取积雪消融度，若积雪消融度大于等于预设积雪消融度阈值，则数据处理模块发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关；能够自动控制融雪加热电缆的运行，无须人员进行监督。数据处理模块还对当前道路的平均压力差值进行计算，若平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则数据处理模块发送预警信息至融雪管理后台，融雪管理后台获取到预警信息后，调度距离较近的智能铲雪车前往目标道路进行积雪清理；智能铲雪车设置有gps定位装置，融雪管理后台结合gis技术，获取智能铲
雪车当前位置；能够根据地面承受压力值判断当前融雪加热电缆的融雪极限，为加快消融地面积雪，通知后台人员进行处理。本系统还设置有电源供电模块，设置定时单元控制在高峰时段和平时段时，采用太阳能发电组件或储能电池组进行供电，在低谷时段时，采用电网供电，并通过电网对储能电池组进行充电；使得本系统各模块或设备装置能够在正常运行时还能节约能量和电价。
附图说明
23.图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1所示，一种道路融雪的智能控制系统，包括：数据检测模块、积雪判断模块、数据处理模块、融雪装置、电源供电模块以及融雪管理后台；
26.所述数据检测模块包括积雪信息采集单元、温湿度检测装置和压力检测装置，所述积雪信息采集单元用于对当前道路积雪信息进行采集，具体地，所述积雪信息采集单元与互联网连接，获取天气预报信息，得知当前地点区域是否下雪；以及通过在道路两边设置监控摄像头，对道路上的情况进行实时拍摄；所述积雪信息采集单元将获取的积雪信息发送至积雪判断模块；所述温湿度检测装置设置在道路上方，用于对外部环境的温湿度以及地面温湿度进行检测；所述温湿度检测装置将检测获取的温度值和湿度值发送至数据处理模块；所述压力检测装置铺设在道路下方，其中压力检测装置采用不易损坏的材料，在此不再赘述，所述压力检测装置用于对地面上的物体施加地面的压力进行检测；所述压力检测装置将获取的地面承受压力值发送至数据处理模块；
27.所述积雪判断模块用于对接收到的天气预报信息以及道路视频图像进行存储和处理；所述积雪判断模块包括信息存储单元和信息处理单元，所述信息存储单元用于对接收到的天气预报信息以及道路视频图像进行存储，所述信息处理单元用于对信息存储单元所存储的积雪信息进行处理，具体地，所述信息处理单元的处理过程如下：
28.步骤l01：信息处理单元发送信息提取信号至信息存储单元，获取当前天气预报信息和当前位置道路视频图像信息；
29.步骤l02：信息处理单元获取当前天气预报信息前后n天的天气情况，其中n由后台工作人员进行设定，包括是否存在过去近期下过雪或当前正在下雪，若存在其中一项，则信息处理单元对获取的当前位置道路视频图像信息进行处理；
30.步骤l03：信息处理单元将视频图像转化为数字图像；对数字图像进行预处理；包括对数字图像中的积雪特征进行检测，通过gmm算法对图像进行积雪特征的平面分割，从而获取当前道路已存在积雪；通过数字图像处理后，信息处理单元判断出当前道路位置有积雪，其中监控摄像头内置gps导航定位装置，信息处理单元发送积雪道路位置的定位信息和存在积雪的信息至融雪管理后台；
31.融雪管理后台接收到当前道路位置存在积雪，则触发当前道路下方铺设的融雪加热电缆，融雪加热电缆开启对当前道路位置上方的积雪进行消融；
32.所述数据处理模块用于对获取的检测数据进行存储和处理，所述数据处理模块包括数据存储单元和数据处理单元，所述数据存储单元用于对接收到的外部环境的实时温湿度、地面实时温湿度以及地面实时承受压力值进行存储；所述数据处理单元用于对数据存储单元中的数据进行处理，具体处理过程如下：
33.步骤l11：数据处理单元发送数据提取信号至数据存储单元，数据存储单元将存储的当前外部环境的实时温湿度、地面实时温湿度以及地面实时承受压力值发送至数据处理单元；
34.步骤l12：数据处理单元将获取的外部环境的温度标记为tw，将外部环境的湿度标记为sw，将地面温度标记为td，将地面湿度标记为sd；
35.根据计算公式xd＝(td
×
sd-tw
×
sw)/(tw
×
sw)获取当前地面积雪消融度，预设积雪消融度xds，若xd≥xds，则数据处理单元则发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关；
36.步骤l13：数据处理单元为当前道路地面设置平面坐标系，将获取的不同位置坐标的压力值标记为pi，其中i表示坐标点；数据处理单元每隔单位时间将获取的压力序列值与上一时刻的压力序列值对应相减并取绝对值，获取压力差值pci序列值；并对压力差值系列值求平均值，获取平均压力差值gpc；预设平均压力差范围(gpcmin,gpcmax)；
37.若当前平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则说明当前道路积雪较重较深，无法仅采用加热电缆进行积雪消融，则数据处理单元发送预警信息至融雪管理后台；
38.融雪管理后台获取到预警信息后，调度距离较近的智能铲雪车前往目标道路进行积雪清理；
39.智能铲雪车设置有gps定位装置，融雪管理后台结合gis技术，获取智能铲雪车当前位置。
40.在本发明的实施例中，还设置有电源供电模块，所述电源供电模块用于对数据检测模块、积雪判断模块、数据处理模块以及铺设在道路下的加热电缆进行供电；电源供电模块包括太阳能发电组件、储能电池组以及定时单元；所述太阳能发电组件通过在白天吸收太阳能并转化为电能，储存于储能电池组；所述定时单元根据峰谷电价政策，设置在高峰时段和平时段时，采用太阳能发电组件或储能电池组进行供电，设置在低谷时段时，采用电网供电，并通过电网对储能电池组进行充电。
41.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
42.本发明的工作原理：本发明设置有数据检测模块，其中积雪信息采集单元通过与互联网连接获取天气预报信息，以及通过在道路边设置监控摄像头获取道路视频图像，并发送至积雪判断模块；积雪判断模块通过对天气预报信息中近期或当前是否下雪进行信息提取，若是，则积雪判断模块对道路视频图像进行数字图像处理，从而获取当前道路地面是否有积雪，若有，则积雪判断模块将该道路定位信息和存在积雪的信息发送至融雪管理后台；融雪管理后台触发当前定位信息的道路下方的融雪加热电缆，为当前道路地面的积雪
进行消融；其中，数据检测模块中的温湿度检测装置对当前道路位置的外部环境的温湿度和地面温湿度进行检测，压力检测装置对地面承受压力进行检测；并发送至数据处理模块；
43.数据处理模块根据计算公式获取积雪消融度，若积雪消融度大于等于预设积雪消融度阈值，则数据处理模块发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关；另外，数据处理模块还对当前道路的平均压力差值进行计算，若平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则数据处理模块发送预警信息至融雪管理后台，融雪管理后台获取到预警信息后，调度距离较近的智能铲雪车前往目标道路进行积雪清理；智能铲雪车设置有gps定位装置，融雪管理后台结合gis技术，获取智能铲雪车当前位置；其中本系统还设置有电源供电模块，设置定时单元控制在高峰时段和平时段时，采用太阳能发电组件或储能电池组进行供电，在低谷时段时，采用电网供电，并通过电网对储能电池组进行充电。
44.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
45.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：

1.一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，包括：数据检测模块、积雪判断模块、数据处理模块、融雪装置、电源供电模块以及融雪管理后台；所述数据检测模块包括积雪信息采集单元、温湿度检测装置和压力检测装置，所述数据检测模块将获取的天气预报信息和道路视频图像信息发送至积雪判断模块，将外部环境的实时温湿度、地面实时温湿度以及地面实时承受压力值发送至数据处理模块；所述积雪判断模块根据天气预报信息判断当天和/或当天以前设定天数是否存在下雪，若是，则积雪判断模块对道路视频图像进行数字图像处理，从而判断当前道路是否存在积雪，若有，则发送当前道路位置信息和存在积雪信息至融雪管理后台；所述数据处理模块用于对获取的外部环境的实时温湿度、地面实时温湿度以及地面实时承受压力值进行分析处理，具体地，根据计算公式获取积雪消融度，若积雪消融度大于等于预设积雪消融度阈值，则数据处理模块发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关；对当前道路的平均压力差值进行计算，若平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则数据处理模块发送预警信息至融雪管理后台；所述融雪装置为铺设于道路下方的融雪加热电缆，用于对道路上方的积雪进行消融；所述电源供电模块用于对数据检测模块、积雪判断模块、数据处理模块以及融雪装置进行供电；所述电源供电模块包括太阳能发电组件、储能电池组以及定时单元；所述定时单元控制在高峰时段和平时段时采用太阳能发电组件或储能电池组进行供电，在低谷时段时采用电网供电，并通过电网对储能电池组进行充电；所述融雪管理后台用于对接收到的信息进行处理。2.根据权利要求1所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，所述积雪信息采集单元与互联网连接，获取天气预报信息，得知当前地点区域是否下雪；以及通过在道路两边设置监控摄像头，对道路上的情况进行实时拍摄。3.根据权利要求1所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，所述温湿度检测装置设置在道路上方，用于对外部环境的温湿度以及地面温湿度进行检测。4.根据权利要求1所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，所述压力检测装置铺设在道路下方，用于对地面上的物体施加地面的压力进行检测。5.根据权利要求1所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，积雪判断模块设置有信息处理单元，将视频图像转化为数字图像；对数字图像进行预处理；包括对数字图像中的积雪特征进行检测，通过gmm算法对图像进行积雪特征的平面分割，从而获取当前道路已存在积雪。6.根据权利要求1所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，数据处理模块设置有数据处理单元，将获取的外部环境的温度标记为tw，将外部环境的湿度标记为sw，将地面温度标记为td，将地面湿度标记为sd；根据计算公式xd＝(td
×
sd-tw
×
sw)/(tw
×
sw)获取当前地面积雪消融度，预设积雪消融度xds，若xd≥xds，则数据处理单元则发送暂停加热的控制指令至加热电缆控制开关。7.根据权利要求6所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，数据处理单元为当前道路地面设置平面坐标系，将获取的不同位置坐标的压力值标记为pi，其中i表示坐标点；数据处理单元每隔单位时间将获取的压力序列值与上一时刻的压力序列值对应相减并取绝对值，获取压力差值pci序列值；并对压力差值系列值求平均值，获取平均压力差值
gpc；预设平均压力差范围(gpcmin,gpcmax)；若当前平均压力差值处于预设平均压力差值范围，则说明当前道路积雪较重较深，无法仅采用加热电缆进行积雪消融，则数据处理单元发送预警信息至融雪管理后台。8.根据权利要求1所述的一种道路融雪的智能控制系统，其特征在于，所述太阳能发电组件通过在白天吸收太阳能并转化为电能，储存于储能电池组。

技术总结

本发明公开了一种道路融雪的智能控制系统，属于道路融雪控制领域，解决了目前融雪装置需要人工控制，且因为不能自动控制导致用电浪费以及电价花费较大的问题；积雪判断模块根据积雪信息采集单元获取的信息判断当前道路是否存在积雪，数据处理模块根据温湿度检测装置和压力检测装置获取的数据计算积雪消融度，若大于等于预设积雪消融度阈值，则控制加热电缆暂停加热，并计算当前道路的平均压力差值，若处于预设平均压力差值范围，则发送预警信息至融雪管理后台；电源供电模块设置有定时单元，控制在高峰时段和平时段采用太阳能发电组件或储能电池组进行供电，在低谷时段采用电网供电，并通过电网对储能电池组进行充电。并通过电网对储能电池组进行充电。并通过电网对储能电池组进行充电。