基于MCGS的路面监测和除冰系统

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【摘 要】 随着冬季的来临，部分地区温度下降到零度以下，路面容易结冰，这样一方面会造成路面的受冻变形，另一方面，会降低经过车辆的轮胎的摩擦力，特别是在危险路段，极易导致交通事故的发生。本文特别针对事故多发路段，设计一套路面温度监测和除冰系统，利用mcgs组态软件控制整个系统，实现路面的自动化除冰。

【关键词】 路面温度 MCGS 组态 自动化 传感器

1 引言

本系统采用多个无线非植入式路面温度红外传感器，不间断收集所监测路面的实时温度，并通过无线方式接入主机的信号终端，信号终端解析所有监测点的温度数据后按照固定协议，经CDMA模块，传入互联网。道路监控室的主机通过网线接收CDMA收集的温度数据，在MCGS通用版组态软件制作的模型中直接可视化显示，在电脑上可以实时观测到每个监测点的路面温度，和历史温度变化曲线。通过分析所有监测点的温度变化规律，判断当前路面气象条件，决定是否打开盐雾喷洒器除冰。如果是夏季，可以换成清水，实现路面降温。

2 温度传感器的布置

无线非植入式路面温度红外传感器，使用非植入式的检测方式检测路面温度，安装时不需破坏路面、封闭交通，传感器只需远距离安装在路边的立柱上就可以进行检测，既可以单独工作，又可与其他道路温度传感器组合工作。

温度传感器采用ZigBee通信方式，ZigBee是无线局域网通信协议的最佳选择。发射功率仅为1mW，采用休眠模式后，可以使用普通5号电池供电达2年时间，一个ZigBee网络可以容纳254个从设备和一个主设备，组网灵活，距离上能实现5公里路段的组网通讯。下图是选取一段事故多发路段，安装路面温度传感器和信号终端机柜的组网系统的示意图：

3 MCGS组态设计

MCGS属于图形化编程控制软件，能实时直观的构造整个温度采集和除冰控制系统。各个温度监测点的当前温度一目了然，如图2所示：

MCGS由用户窗口、设备窗口、实时数据库组成。建立一个工程，首先在实时数据库中添加需要调用的变量。

设备窗口用于管理和主机连接设备的驱动程序。本文使用TDC7062K系列触摸屏。路面传感器的信号首先传入信号终端，再通过CDMA模块（CDMA模块信号强，稳定）传入互联网路后，TDC7062K通过网口接收温度数据，在设备驱动的控制下，温度数据转存入实时数据库的变量。

用户软件可视界面在用户窗口中制作。用户窗口中可以调用各种控件，显示动画模块直观显示当前路面温度值。另外，绘制历史统计温度曲线，多点温度对比曲线，再加上平时到现场对路面结冰情况的观察，统计出多个点的温度变化对路面结冰影响的规律，用VB语言添加到用户界面中的盐雾喷洒机的控制模块里面。

用工业盐调融成一定浓度的盐水后，装进路边的储液罐中，也可以使用管道直接输送到道路两边。最后盐水通过露出地面的喷洒头，向路面喷洒，喷洒量的控制要结合当地湿度，温度，风向，风力等参数综合设置。

喷洒盐水化冰，对环境有一定的破坏作用，但是目前，此方法可快速打通主要干道。考虑成本，比直接撒盐，用盐量减少，喷洒装置简单。等环保融冰剂投入市场使用后，可直接替换。

采用MCGS方案的路面温度监测和除冰系统，既实现了智能化的路面除冰，也实现了现场数据的无线采集。同时加入了人机交互界面，可随时实现人工干预，灵活控制现场。统计曲线为道路气象的研究，提供了丰富的经验数据。

参考文献：

[1]MCGS工控组态技术应用.北京邮电大学出版社有限公司.

[2]王小强等著.ZigBee无线传感器网络设计与实现.化学工业出版社.

[3]沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用.机械工业出版社.

[4]道路除冰融雪剂GB/T 23851-2009.中国标准出版社.

[5]包左军.公路交通安全与气象影响.人民交通出版社.