成果推介|道路冰雪监测传感器和人工智能预警信息系统

【技术领域】

信息电子、交通建筑、软件服务

【痛点问题】

黄河以南以及长江中下游广大地区、云贵川等地区，每年低温季节，各种道路上都会发生冰雪现象，特别是驾乘人员很难远距离观察到很薄的“黑冰”，对行驶车辆危害更大，冰雪路况经常导致严重交通事故的发生。 

【成果介绍】

本成果可从根本上解决上述痛点难题，传感器检测到冰雪等风险路况时，及时向路政、交警部门和社会发送预警和报警信号，以便及时采取风险管控措施，大大降低严重交通事故发生的可能性。还可与道路融雪化冰系统协同工作，监测到冰雪危险路况时，传感器信号自动启动融雪化冰系统工作，消融冰雪，保障道路安全通畅。本成果的主要创新点：

1）压电平膜传感器多阶谐振频率和振动谱解析技术；

2）多光谱传感器光电信号处理技术；

3）复阻抗传感器信号检测及处理技术；

4）多传感器信息融合人工智能技术；

5）传感器可靠性结构设计技术。

冰雪路况传感器主要包含阻抗谱、谐振谱和多光谱等三种核心关键技术，如下图所示，其来源于团队前期研发的压电平膜式、光纤（光电）式和阻抗式结冰传感技术成果，均为具有自主创新特色及自主知识产权的研究成果。

【技术优势】

（1）核心传感器方面：所采用的阻抗谱、谐振谱、多光谱测量方法均不同于传统测量技术。这三种方法在硬件基础上实现了更高可靠性、更多元化的测量功能，目前在国内处于领先地位，且相关参数优于近期国际公开文献及同类产品。

（2）信息智能处理方面：采用级联的路面状况识别模型，通过经验规则结合多种分类器进行高鲁棒性的复杂状况识别。在相关路面状况产品及研究中，采用的多传感器异构融合方法具有最丰富的路面状况识别能力，并实现了较高的识别准确率，具有明显的先进性。

【应用前景】

本成果能以车联网和车路协同的模式，构成巨大的信息网络，向自动驾驶车辆提前发送危险路况预警信息，大大提高自动驾驶的安全水平，应用于各种公路（特别是山区高速公路）、桥梁和隧道以及军用和民用机场。

【市场前景】

全国有16.10万公里的高速公路网络及500万公里的公路网络，咨询机构ARC的研究报告显示，2018年中国的道路气象监测站预计市场开发率仅为0.8%，就目前已知公路结冰现象频发的我国南方四省（福建、浙江、湖北、贵州）而言，其高速公路占比已超过全国高速公路总里程的17%。若仅以此四省为例，每约2公里安装一套传感器节点系统，每套气象系统及其安装费用按照20万元估算，市场容量就已经达到27至50亿元，冰雪路况传感器在其中将达到约6亿元，预警信息系统产品约6亿元；若产能向全国辐射则市场容量还将呈数量级增长。再考虑我国的桥梁隧道数量已达到75.71万座，隧道数量已超过1万座，倘若以最低限度计算，1%的桥梁及20%的隧道安装传感器节点，则市场容量可达到20亿元。