Разработка методики и измерительного устройства для диагностики состояния водно-ледового слоя на дорожной поверхности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, кандидат наук Зименков, Павел Сергеевич

• Зименков, Павел Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Зименков, Павел Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список принятых сокращений

Введение

1 Анализ условий образования и способов наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями на дорожной поверхности

1.1 Факторы образования гололедно-измеорозевых отложений

1.2 Инструментальные методы наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями

1.3 Выбор и обоснование направления исследований по созданию дорожного датчика

Выводы

2 Датчик состояния дорожной поверхности, принципы действия и схемные решения

2.1 Исследование зависимости измеряемых величин проводимости от толщины исследуемого слоя

2.2 Оптимизация геометрии чувствительной поверхности по диапазону измерения толщины исследуемого слоя

2.3 Конструкция датчика и схема электрическая функциональная

2.4 Схема электрическая принципиальная

2.5 Алгоритм функционирования

Выводы

3 Датчик состояния дорожной поверхности, его конструкция и характеристики

3.1 Конструкция

3.2 Определение характеристик

3.2.1 Определение метрологических характеристик измерительных

каналов

3.2.2 Характеристики состояний поверхности

3.2.3 Определение метрологических характеристик измерения толщины слоя воды

3.3 Методика поверки

Выводы

4 Натурные испытания

4.1 Проведение натурных испытаний

4.2 Обработка результатов натурных испытаний

4.3. Алгоритмы анализа динамики развития состояния поверхности измерительной системы гололедно-изморозевых отложений

Выводы

Заключение

Список используемой литературы

Список принятых сокращений

АДМС - автоматическая дорожная метеорологическая станция. АЦП - аналого-цифровой преобразователь. ВЛС - водно-ледовый слой.

ВМО — всемирная метеорологическая организация.

ВПП - взлетно-посадочная полоса.

ГИО — гололедно-изморозевые отложения.

Д Д - дорожный датчик.

ДС - дорожный сенсор.

ИСГИО - измерительная система гололедно-изморозевых отложений.

КРАМС - комплексная радиотехническая аэродромная метеорологическая станция.

МО РФ - Министерство обороны Российской федерации. ПК - персональный компьютер. ПО - программное обеспечение. СИ - средство измерения. УСД - устройство сбора данных.

ФИРН1 - пред серийное название разработанного дорожного датчика пассивного типа.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики и измерительного устройства для диагностики состояния водно-ледового слоя на дорожной поверхности»

Введение

Атмосферные явления, сопровождающиеся возникновением скользкости дороги, оказывают значительное влияние на скоростной режим и безопасность движения транспортных средств [14]. Минимизация экономических потерь, вызванных возникновением скользкости дороги, может быть достигнута при адаптированном подходе по ликвидации или предотвращению её появления. Исходными данными для принятия решения по ликвидации или предотвращению появления скользкости являются результаты измерений автоматических дорожных метеорологических станций, оснащенных специализированными дорожными датчиками. Эффективность такой информационной системы зависит от применяемых измерительных инструментов и мест их расположения. Метеоданные с наблюдательной сети метеостанций могут применяться для грубой оценки метеоусловий на близлежащих дорогах. Для более точных измерений и прогнозов необходимо использование и размещение автоматических дорожных метеостанций со специализированными дорожными датчиками в непосредственной близости или на самой дороге. Порядок проведения метеорологических наблюдений на дороге описан в [58].

Ряд иностранных фирм занимается выпуском автоматических дорожных метеостанций, оснащенных специализированными дорожными датчиками с различными принципами действия. Ввиду специфики выполнения измерений, а также многообразия факторов, влияющих на свойства слоя, определяющего текущее состояние поверхности, создание подобных датчиков представляет сложнейшую задачу. Несмотря на то, что данная проблема существует несколько десятилетий, в России такие датчики не производят.

Все многообразие выпускаемых датчиков можно разделить на две группы: бесконтактные и контактные. Бесконтактные датчики устанавливаются на расстоянии от 5 до 10 метров от дороги, на которой выполняются измерения, приборы визируют дорогу под углом от 45 градусов. Контактные датчики

устанавливаются в дорожное полотно так, чтобы их поверхность была параллельна поверхности дороги и утоплена до 3 мм. Контактные датчики включают две подгруппы, это активные и пассивные. Пассивные типы датчиков определяют текущее состояние водно-ледового слоя, характеризуемого типом, толщиной, температурой и концентрацией антиобледенительного реагента, не изменяя его структуры; активные типы датчиков определяют температуру замерзания водно-ледового слоя, выполняя его охлаждение и нагрев, тем самым, изменяя структуру.

Достоинством бесконтактных датчиков является не подверженность механическому износу и простота установки; к недостаткам относятся: отсутствие возможности определения состояния нижнего слоя при многослойной структуре водно-ледового слоя, постоянное загрязнение оптических узлов, большая погрешность измерения температуры поверхности, отсутствие возможности измерять температуру грунта. Контактные датчики, напротив, определяют характеристики нижнего слоя при многослойной структуре, подвержены механическому износу и сложны в установке.

Наиболее полную информацию можно получить, используя данные с обоих типов датчиков. Однако контактные датчики являются наиболее перспективными, так как позволяют измерять такие важные параметры, необходимые для прогнозирования образования скользкости, как температура грунта (на глубине 5 см и более), температура замерзания (воды с примесью), а также измерять температуру поверхности с меньшей погрешностью. Кроме того, они дешевле и проще в изготовлении.

В контактных датчиках определение состояния слоя на поверхности дороги выполняется на основе результатов измерений температуры и электрических характеристик сенсора. Водно-ледовый слой обладает физическими свойствами, такими как удельная проводимость и емкость, а также являясь электролитом, вызывает возникновение напряжения поляризации при контакте с электродами сенсора.

! * $ < *

Толщину слоя определяют оптическим способом (реализован в дорожном сенсоре 0118511) или путем сопоставления электрических характеристик сенсоров различных геометрических размеров (выделение емкостных составляющих реализовано в [57]).

Недостатком оптического способа является низкая помехоустойчивость, вызванная измерением толщины в объеме водно-ледового слоя, ограниченном малыми размерами оптического сенсора. Это означает, что наличие, например, песчинки на сенсоре способно значительно повлиять на точность измерений.

Недостатком способа выделения емкостных составляющих импеданса (полного сопротивления) сенсоров различной геометрии при использовании на дороге являются значительные погрешности измерения толщины, связанные с большим смещением номинальных характеристик сенсоров при износе.

Общим недостатком датчиков является отсутствие метрологического контроля: отсутствуют имитаторы и методики поверки измерительных каналов датчиков, отвечающих за достоверность определения типа водно-ледового слоя ^ на дорожной поверхности.

Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что в ней рассматриваются метод измерения, вопросы разработки нового дорожного датчика, предназначенного для контактного определения состояний дорожной поверхности автономно, или в составе измерительных систем гололедно-изморозевых отложений, или в составе автоматических дорожных метеостанций и исследования его метрологических характеристик. Применение разработанного датчика в системе мониторинга состояния дорожной поверхности позволит значительно снизить риск возникновения аварийных ситуаций (предупреждение участников дорожного движения), загрязнение окружающей среды (за счет снижения количества расходуемого антиобледенительного реагента), экономические потери (своевременная очистка дороги предотвратит образование заторов). Данная разработка может найти применение в метеообеспечении автомагистралей и аэродромов.

Цель работы состоит в разработке устройства для наблюдений за состоянием дорожной поверхности автономно или в системах мониторинга окружающей среды и прогнозирования образования скользкости, а также в исследовании его метрологических характеристик. В соответствии с этим в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи: ^ выбор способа определения состояний дорожной поверхности; ^ разработка и создание дорожного датчика;

^ исследование зависимости температуры, импеданса, фазового угла и напряжения поляризации электродов сенсора от состояний дорожной поверхности;

^ исследование возможности измерения толщины слоя на дорожной поверхности;

^ исследование метрологических характеристик разработанного датчика; ^ разработка методики метрологического контроля измерительных каналов датчика, включающая имитацию типа водно-ледового слоя; ^ исследование достоверности определения состояний поверхности дорожным датчиком;

^ анализ возможности использования первичных данных и результатов определения состояний поверхности дорожным датчиком совместно с другими метеоданными в измерительных системах, для повышения достоверности измерений.

Метод исследований. Поставленные в настоящей работе задачи решаются с применением теории измерений, математического анализа, а также с применением макетирования и эксперимента.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Разработан и создан датчик состояния дорожной поверхности, не имеющий аналогов в России. Датчик позволяет проводить контактные измерения температуры и толщины слоя на дорожной поверхности, определять состояние этого слоя.

1 > > м д

2. Предложен и реализован метод расчета толщины однородного проводящего слоя, находящегося на горизонтальной поверхности, по измеренным проводимостям контактирующих с ним сенсоров, образованных плоскопараллельными электродами с различными расстояниями между ними.

3. Предложены новые алгоритмы анализа состояния дорожной поверхности по измеряемым значениям температуры поверхности, импеданса, фазового угла и напряжения поляризации электродов сенсора.

4. Разработана методика метрологического контроля измерительных каналов датчика, включающая имитацию типа водно-ледового слоя.

5. Проведены лабораторные и натурные испытания датчика. Определены метрологические характеристики измерительных каналов. Определены диапазоны температуры, напряжения поляризации электродов, импеданса и фазового угла, принимаемые сенсорами при следующих состояниях дорожной поверхности: «сухо», «влажно», «мокро», «мокрый лед/снег», «снег», «лед». Достигнута способность датчика определять указанные состояния дорожной поверхности.

6. Предложены алгоритмы контроля достоверности текущего состояния дорожной поверхности, определяемого датчиком, основанные на результатах измерений температуры воздуха и осадков.

Практическая ценность состоит в том, что разработан и создан дорожный датчик, который целесообразно включать в состав новых автоматических дорожных станций или интегрировать в уже эксплуатируемые, а также применять для нужд авиации и Министерства обороны РФ. Положения, выносимые на защиту.

1. Методика и измерительное устройство для диагностики состояния водно-ледового слоя на дорожной поверхности.

2. Аналитическая зависимость отношения проводимостей сенсоров, образованных плоскопараллельными электродами с различными расстояниями между ними от толщины контактирующего с их поверхностью проводящего

слоя.

3. Алгоритмы анализа состояния дорожной поверхности, по измеряемым значениям температуры поверхности, импеданса, фазового угла и напряжения поляризации электродов сенсора.

4. Результаты лабораторных и натурных исследований.

Достоверность результатов обеспечена:

1. контролем метрологических характеристик измерительных каналов с применением эталонного оборудования;

2. соответствием результатов исследования проводимости сенсоров, контактирующих с водно-ледовым слоем различного состава, с опубликованными данными;

3. соответствием результатов исследования измерений толщины слоя воды, равномерно распределенной на площади поверхности датчика предложенным методом, с толщиной, заданной при помощи мерного стакана;

4. доказательством способности определения состояния дорожной поверхности дорожным датчиком при натурных испытаниях параллельно с применением в качестве образцового средства измерений, серийно выпускаемой автоматической дорожной метеорологической станцией ROSA.

Личный вклад автора. Все представленные в работе результаты получены самим автором или при его участии.

Непосредственно автором разработан метод вычисления толщины водно-ледового слоя по измеряемым проводимостям сенсоров, образованных плоскопараллельными электродами с различными расстояниями между ними и контактирующими с этим слоем. Автором также самостоятельно разработана конструкция, электрическая схема, алгоритмы анализа состояний поверхности и программное обеспечение для работы датчика. Автором лично разработана методика и проведены лабораторные и натурные испытания датчика, выполнен анализ результатов; разработана методика метрологического контроля датчика, включающая имитацию типа водно-ледового слоя.

Апробация полученных результатов. Результаты исследований макетов дорожных датчиков в натурных условиях докладывались и обсуждались на Ученом Совете ФГБУ «ГТО» в 2009 г. Результаты разработки и исследования дорожного датчика пассивного типа в натурных условиях докладывались и обсуждались на Ученом Совете ФГБУ «ГГО» в 2012 г.

Внедрение. Датчики и результаты их апробаций были использованы в ФГБУ «ГГО» при выполнении НИР «Сперансы» в 2006 - 2007 гг. и в ОКР «Сперансы» в 2008г.

В 2013 - 2014 гг. результаты измерений автоматической станции АМС-2000 в комплекте с двумя, разработанными диссертантом дорожными датчиками были использованы в ФГБУ «ГТО» при выполнении хозяйственного договора по исследованию зарубежных дорожных датчиков ЬиШ (Ш.831-Р1Ш, А11831, АЯ831-РЯО, N111831).

Публикации. Результаты исследований и разработок, выполненных автором лично, отражены в одном патенте на изобретение (2011 г.) и двух опубликованных статьях в трудах ГГО вып. 560 (2009 г.) и 566 (2012 г.) (из списка изданий рекомендованных ВАК).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 107 страниц, 16 таблиц, 42 рисунка. Список литературы на русском и английском языках содержит 58 наименований.

1 Анализ условий образования и способов наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями на дорожной поверхности

1.1 Факторы образования гололедно-измеорозевых отложений

Исследования факторов, протекание физических процессов и разделение явлений наземного обледенения обнаруженных и подтвержденных различными исследователями ведут начало с конца XIX - начала XX вв. Исследования перечисленных вопросов описаны в [6], результаты которых показали, что факторами образования обледенения являются температура, количество влаги в воздухе, размер капель, скорость ветра. Соотношение перечисленных факторов определяет структуру отложений. Современные исследования показывают возможность осуществлять мониторинг влагосодержания атмосферы с помощью системы ГЛОНАСС/ОРБ [41], позволяют описать процесс кристаллизации переохлажденных капель [42].

С возникновением потребности наблюдений за опасными явлениями на дороге, вызванной ростом скорости и интенсивности движения транспортных средств, а также появлением технических возможностей данное направление стало бурно развиваться. Были разработаны рекомендации [21, 34, 1, 58], регламентирующие расположение и комплектацию автоматических дорожных метеостанций, потребителей метеорологических данных, оперативную работу уборочной техники. Выполнение рекомендаций, помимо экономической эффективности, достигаемой оперативным реагированием на прогнозируемые или существующие опасные явления, позволяет значительно снизить экологический вред окружающей среде придорожных территорий [43].

В документе [20] приведено определение явлений и факторов их образований применительно к использованию в вопросах зимнего содержания автомобильных дорог:

Гололедица образуется при замерзании влаги в результате похолодания. Источниками увлажнения покрытия могут быть: дождь, тающий снег, снег с дождем. Все эти виды осадков выпадают при положительных, близких к нулю температурах воздуха. При понижении температуры покрытия дороги ниже О °С влага на покрытии замерзает. Процессу образования гололедицы в данных условиях предшествуют:

- повышение атмосферного давления на фоне выпадающих осадков;

- установление ясной безоблачной погоды после прекращения выпадения осадков;

- одновременное уменьшение относительной влажности воздуха и понижение температуры воздуха от положительных значений до отрицательных;

- понижение температуры воздуха от положительных значений до отрицательных.

Образование гололедицы наиболее вероятно при температурах воздуха от минус 2 до минус 6 °С, относительной влажности воздуха от 65 до 85 %.

"Чёрный лёд" - вид скользкости, образованию которой предшествуют и сопутствуют следующие условия:

- высокая относительная влажность воздуха;

- температура покрытия ниже нуля и ниже точки росы;

- ясная морозная погода (полное отсутствие облачности);

- отсутствие ветра.

В результате радиационного выхолаживания дорожного покрытия до температур ниже О °С и ниже температуры точки росы водяной пар из воздуха сублимируется, т.е. переходит из газообразного состояния в лед, минуя жидкую фазу воды, на поверхности дорожного покрытия и превращается в очень тонкий и прозрачный слой льда (практически не видимый из кабины транспортного средства).

Образование этого вида скользкости возможно в ночное время в широком диапазоне изменения температуры воздуха и относительной влажности воздуха

близкой к 100 %. В зимний период такое сочетание метеорологических условий наиболее вероятно в районах, расположенных вблизи водоемов, в горной местности, а также на мостах и путепроводах, которые обладают меньшей тепловой инерционностью, чем дорожное покрытие и имеют более низкую температуру покрытия при радиационном выхолаживании в ночное время.

Гололед образуется при выпадении переохлажденных осадков (дождя или мороси) на поверхность дороги, имеющую отрицательные значения температуры.

Процессу образования скользкости предшествуют следующие метеорологические условия:

- устойчивое падение атмосферного давления в течение суток;

- возможность выпадения жидких осадков;

- устойчивый рост относительной влажности и температуры воздуха. Образование скользкости наиболее вероятно при температурах воздуха от +2 до минус 5,2 °С и относительной влажности воздуха выше 90 %.

Снежный накат образуется при наличии снега (при снегопадах или метелях) и при уплотнении его на дорожном покрытии. Снежный накат образуется при следующих метеорологических условиях:

- выпадение снега при температуре воздуха от 0 до минус 6 °С (в этом диапазоне температур снег имеет повышенную влажность и легко уплотняется);

- выпадение снега при температуре воздуха от минус 6 до минус 10 °С и относительной влажности воздуха выше 90 %, когда снег имеет достаточную влажность для уплотнения;

- выпадение снега при температуре воздуха от +2 до 0 °С и высокой интенсивности снегопада (более 0,6 мм/ч в пересчете на воду), при которых снег не успевает растаять на дорожном покрытии и легко уплотняется транспортными средствами.

При метеорологических условиях, отличных от выше указанных, на дорожном покрытии снег будет находиться в рыхлом состоянии. Образование рыхлого снега наиболее вероятно при температурах воздуха ниже минус 10 °С или при температурах воздуха от минус 6 до минус 10 °С и относительной влажности воздуха менее 90 %.

Из сказанного выше следует, что кроме датчика состояния дорожного покрытия АДМС должна комплектоваться датчиками температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, скорости ветра, интенсивности и вида осадков, наличия облаков, температуры поверхности и грунта (если не входят в состав дорожного датчика). Ввиду относительно высокой стоимости датчика облаков и малой информативности для данного применения АДМС ими не укомплектовывают.

1.2 Инструментальные методы наблюдений за гололедно-изморозевыми отложениями.

Первые инструментальные наблюдения на станциях начались в 1950 г. и выполнялись на гололедном станке образца 1945 г. До этого времени наблюдения за гололедом были лишь визуальные [6]. Гололедный станок - это инструмент для ручного наблюдения типа ГИО, диаметров ГИО на 5 мм проводе, массы на единицу длины провода. В настоящее время применяется на наблюдательной сети.

Гололедограф М-28 - прибор для регистрации веса ГИО на вертикальном стержне на бумажной ленте, разработан В.Е. Бучинским, применяется на станциях, начиная с 1957 г [39].

Позднее, с развитием технических возможностей электронных средств, помимо совершенствования инструментов наблюдения атмосферных ГИО реализованных на контактных (измеритель обледенения СИО-4) [36], емкостных [4], вибрационных [35], оптических [31, И, 38, 37, 13, 12, 49], теплофизических [10] и локационными (-проводными) [19] принципах действия, стали появляться автоматические дистанционные датчики/системы для наблюдений наземных ГИО.

Потребность выполнения наблюдений образования ГИО на дорожной поверхности, вызвана обеспечением безопасности движения скоростных транспортных средств, так как перечисленные выше устройства уже в полной мере не могли отражать текущего состояния дорожной поверхности. Это связано с тем, что наблюдения выполнялись на объектах, расположенных выше уровня земли и не учитывали текущих воздействий самих транспортных средств на ГИО.

Особенность датчиков (систем), предназначенных для измерений на дорожной поверхности состоит в том, что такие датчики (системы) являются интеллектуальными средствами измерений с обязательно управляемыми

алгоритмами и программами, совершенством которых в значительной степени определяется достоверность измерений [34].

Среди многообразия существующих инструментов, предназначенных для измерений на дорожной поверхности, следует выделить следующие:

1. Индикатор гололеда на ВПП [30] состоит из чувствительных элементов гололёда и воды, блока генераторов, к которому подключены с помощью коаксиальных кабелей датчики, блоков логики, терморегуляции, питания и индикаторного устройства. Дистанционность чувствительных элементов (удаленность от измерительной схемы) около 10 метров. Измерительный блок (генераторы и логика) располагаются в герметизированном корпусе рядом с контролируемой полосой. Дистанционность индикаторного устройства несколько километров.

Чувствительный элемент воды и гололеда представляет собой металлические электроды, нанесенные на керамическую подложку, покрытые устойчивым к механическим воздействиям слоем диэлектрика.

Чувствительный элемент воды позволяет отличать воду ото льда - это связано со значительным различием диэлектрических проницаемостей на высокой частоте (3-5 МГц). Чувствительный элемент воды выдает сигнал только при наличии воды, при других состояниях поверхности сигнал отсутствует.

Чувствительный элемент гололеда позволяет отличать плотный слой льда от рыхлого (рыхлого снега, изморози, инея) - это связано с зависимостью диэлектрической проницаемости от плотности отложений. Чувствительный элемент гололеда настроен на пороговое значение 1-2 мм. Чувствительный элемент гололеда выдает сигнал при наличии воды или льда толщиной более 1-2 мм, при других состояниях поверхности сигнал отсутствует. Логическая схема на основе сигналов чувствительных элементов позволяет определять состояния поверхности в градациях «сухо», «вода», «гололед».

Индикатор гололеда на ВПП предназначен для автономной работы или в составе КРАМС. Данный индикатор прошел эксплуатационные испытания, однако серийное производство не осуществилось.

2. Датчик дорожной поверхности DRS511 [53] (рис.1.1) в составе АДМС ROSA, производства фирмы

оптический датчик

датчик обнаружения «черного льда»

защита для кабеля из нержавеющей стали

датчик проводимости поверхности датчик температуры поверхности датчик температуры грунта

Рисунок 1.1. Датчик дорожной поверхности DRS511.

«"Уш5а1а» предназначен для установки в дорожное полотно и непрерывного определения состояния дорожной поверхности, характеризуемого:

> температурой поверхности (°С);

> температурой почвы (°С);

> слоем воды (мм);

> концентрацией антиобледенительного реагента (г/л) и суммой антиобледенительного реагента (г/м2);

> температурой замерзания раствора антиобледенительного реагента

(°С);

> дорожными условиями в градациях:

❖ сухо;

❖ влажно;

❖ мокро;

❖ снег;

❖ иней;

❖ лед;

♦> влажно и антиобледенительный реагент;

❖ мокро и антиобледенительный реагент.

Конструктивно DRS511 представляет мультисенсорный блок, включающий открытые электроды из углеродного волокна, оптические волокна и платиновые датчики температуры. Оптический датчик работает на принципе отражения света от поверхности присутствующего прозрачного слоя и предназначен для определения толщины этого слоя в диапазоне от 0 до 8 мм. Кроме того, оптический датчик способен обнаруживать снег - это возможно благодаря высокой отражательной способности снега. Датчик обнаружения черного льда работает на принципе увеличения электрической емкости конденсатора (состоящего из пары электродов) при наличии льда -диэлектрическая проницаемость льда выше, чем у воздуха. Датчик проводимости поверхности выдает сигнал об условной проводимости.

На основе результатов измерений толщины слоя воды, условной проводимости и знании используемого антиобледенительного реагента АДМС ROSA вычисляет концентрацию антиобледенительного реагента (г/л), сумму антиобледенительного реагента (г/м2) и температуру замерзания раствора (°С).

3. Пассивный интеллектуальный дорожный датчик IRS31-UMB [51] (рис. 1.2), производства фирмы «Lufft» предназначен для установки в дорожное полотно и непрерывного определения состояния дорожной поверхности, характеризуемого:

> температурой поверхности (°С);

> температурой почвы (°С) (опция);

> слоем воды (мм);

> температурой замерзания раствора антиобледенительного реагента

(°с);

> дорожными условиями в градациях:

❖ сухо;

♦♦♦ влажно;

❖ мокро;

❖ снег или иней;

❖ лед.

Рисунок 1.2. Дорожный датчик 111831-ЦМВ.

Конструктивно 111831-иМВ состоит из двух частей - корпуса и блока электроники, содержащего чувствительные элементы и электронную схему. Измерение водяной пленки осуществляется с помощью радара. Результаты измерений доступны для дальнейшей обработки в форме стандартного протокола (протокол ЦМВ фирмы "ЬиШ") по интерфейсу 118-485.

4. Активный интеллектуальный дорожный датчик АЯ831 РЯО-иМВ [50] (рис.1.3), производства фирмы «Ь^й» предназначен для установки в дорожное

Рисунок 1.3. Дорожный датчик АЕ.831Р110-иМВ.

полотно для расчета температуры замерзания путем активного охлаждения и нагрева поверхности датчика.

Конструктивно А11831Р1Ю-иМВ состоит из двух частей - корпуса и блока электроники, содержащего чувствительные элементы и электронную схему. Охлаждение и нагрев поверхности датчика осуществляется использованием элемента Пельтье. Результаты измерений доступны для дальнейшей обработки в форме стандартного протокола (протокол 11МВ фирмы "ЬиГй") по интерфейсу 118-485.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зименков, Павел Сергеевич, 2014 год

Список используемой литературы

1. Анохин Б.Б., Аржанухина С.П., Волынский Б.М. Специализированное метеорологическое обеспечение дорожного хозяйства [Электронный ресурс] URL: http://old.rosdornii.ru/UserFiles/File/dim/24-2/07.pdf (дата обращения 17.07.2013)

2. Богородский Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. - Л.: Энергоиздат, 1985. 304 с.

3. Бордонский Г. С., Крылов С. Д. Электрическое сопротивление пленок на поверхности льда вблизи температуры фазового перехода. - ПЖТФ, 2009,том 35, вып. 7., с 80 - 85.

4. Будэко И.А., Винаров А.Э., Коган В.А., Колмогорова И.М., Шангутский Г.Г. Авторское свидетельство № 666499 «Сигнализатор гололеда». -Бюл. № 21, 1979.

5. Дистанционный датчик состояния поверхности дороги DSC111 фирмы Vaisala. - 2010.

6. Драневич Е. П. Гололед и изморозь. - Л.: Гидромет. изд-во, 1971.

228 с.

7. Зименков П. С. Измерение толщины водосодержащего слоя дорожным датчиком. Труды ГГО. 2012. Вып. 566. С.223-233.

8. Зименков П.С. Патент № 2464580 от 06 мая 2011 г. на изобретение «Анализатор-измеритель состояния слоя воды/льда с примесями на дорожной поверхности». - Бюл. № 29, 2012.

9. Зименков П.С.. Исследование датчика гололедно-изморозевых отложений. Труды ГГО. 2009. Вып. 560. С.268-276.

10. Кабанов Ю.Н., Левченко B.C., Ярош A.B., Патент № 2393976 от 31 декабря 2008 г. на изобретение «Устройство для определения наличия и интенсивности обледенения». - Бюл. № 19,2010.

11. Конов В.П., Фомкин A.C., Патент № 2335724 от 05 февраля 2007 г. на изобретение «Оптоэлектронный сигнализатор обледенения». - Бюл. № 24, 2008.

12. Куров А.Б., 2009. Результаты натурных испытаний регистратора гололедно-изморозевых отложений ИО-1. - Труды ГГО, вып. 559, с. 237 - 251.

13. Куров А.Б., Волков H.H., Окоренков В.Ю., Синькевич A.A., Степаненко В.Д., 2007. Автоматизированный регистратор гололедно-изморозевых отложений ИО-1. - Труды ГГО, вып. 556, с. 192 - 201.

14. Ложкин В.Н., Лукьянов C.B. О надёжности и безопасности автомобильных шин в условиях эксплуатации. Информационный бюллетень №2 (40): «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения», НПК «Атмосфера» при ГГО им. А. И. Воейкова, СПб., 2009. - С. 122-128.

15. Методика поверки № МП 2551-0058-2009 «Преобразователи измерительные параметров дорожного покрытия дистанционные DSC111. Методика поверки», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 12.10.2009 года.

16. Методика поверки № МП 2551-0082-2011 «Системы автоматизированные информационно-измерительные ROSA», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 12.01.2012 года.

17. Методика поверки № МП 2551-0086-2011 «Измерители метеорологических параметров дорожного полотна бесконтактные NIRS31-UMB», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 26.09.2011 года.

18. Методика поверки № МП 2551-0096-2012 «Преобразователи метеорологических параметров дорожного покрытия IRS31-UMB», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 19.04.2012 года.

19. Миннулин Р.Г., Фардиев И.Ш., Петрушенко Ю.Я., Губаев Д.Ф., Мезиков А.К., Коровин A.B., Патент № 2287883 от 15 апреля 2005 г. на

изобретение «Способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи». — Бюл. № 32,2006.

20. ОДМ 218.2.003-2009 «Методические рекомендации по специализированному прогнозу состояния дорожного покрытия».

21. ОДМ 218.8.002-2010 «Методические рекомендации по зимнему содержанию автомобильных дорог с использованием специализированной гидрометеорологической информации (для опытного применения)».

22. Описание типа средства измерений. Измерители метеорологических параметров дорожного полотна бесконтактные NIRS31-UMB. Регистрационный №49171-12.

23. Описание типа средства измерений. Преобразователи измерительные параметров дорожного покрытия дистанционные DSC111. Регистрационный № 43636-10.

24. Описание типа средства измерений. Преобразователи метеорологических параметров дорожного покрытия IRS31-UMB. Регистрационный № 51780-12.

25. Описание типа средства измерений. Системы автоматизированные информационно-измерительные ROSA. Регистрационный № 31300-06.

26. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование возможности создания регистратора гололедно-изморозевых отложений» по теме «Выбор и обоснование направления исследований создания регистратора гололедно-изморозевых отложений» (промежуточный). Шифр «Сперансы». -СПб: ГУ «ГГО», 2005. 214 с.

27. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование возможности создания регистратора гололедно-изморозевых отложений» по теме «Выбор и обоснование технических решений при построении регистратора гололедно-изморозевых отложений» (промежуточный). Шифр «Сперансы». - СПб: ГУ «ГГО», 2006. 168 с.

28. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование возможности создания регистратора гололедно-изморозевых отложений» (заключительный). Шифр «Сперансы». - СПб: ГУ «ГТО», 2007. 265 с.

29. Отчет об опытно-конструкторской работе «Разработка регистратора гололедно-изморозевых отложений» (эскизный проект). Шифр «Сперансы-ГМС». - СПб: ГУ «ГГО», 2008. 215 с.

30. Пенчев Е. А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Ёмкостной метод индикации гололедно-изморозевых образований (исследование, разработка, внедрение)». - Одесса, 1984. 186 с.

31. Полищук К.Е. Авторское свидетельство № 853639 «Сигнализатор обледенения объекта». - Бюл. № 29,1981.

32. Резистор Р1-8М(П). [Электронный ресурс] URL: http://www.reom.ru/page.php?pageId=5&topic=48&catId=223 (дата обращения 16.08.2013).

33. Резистор Р2-67. [Электронный ресурс] URL: (http://www.reom.ru/page.php?pageId=5&topic=44&catId=295) (дата обращения 16.08.2013).

34. Самодурова Т. В. Метеорологическое обеспечение зимнего содержания автомобильных дорог. - М.: Ассоциация «Радор», 2003. 184 с.

35. Синицын Е.Б., Аносов А.И., Денисов B.JL, Сабурцев В.И., Шаренкова Е.А., Коблов Г.В. Филязов A.M., Патент № 2095290 от 08 июня 1993 г. на изобретение «Вибрационный датчик обледенения». [Электронный ресурс] URL: http://wwwl.fips.ru/flps servl/fîps servlet (дата обращения 28.10.2013).

36. Синькевич А. А., Конвективные облака северо-запада России. - JL, Гидрометеоиздат. 2001,106 с.

37. Степаненко В.Д., Волков H.H., Куров А.Б., Окоренков В.Ю., Синькевич A.A., Патент № 2377496 от 28 июня 2007 г. на изобретение

«Устройство обнаружения обледенения летательного аппарата, измерение интенсивности обрастания льда и определение его формы». - Бюл. № 36,2009.

38. Степаненко В.Д., Синькевич A.A., Пуйша А.Э., Михеев П.А., Патент № 2078716 от 26 мая 1992 г. на изобретение «Устройство обнаружения и измерения интенсивности обледенения летательного аппарата». — Бюл. № 13, 1997.

39. Стернзат М.С., Сапожников A.A. Метеорологические приборы, наблюдения и их обработка. JL: Гидромет. изд-во, 1959. 520 с.

40. Фролов А. Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. - Пущино, 1998. 515 с.

41. Чукин В.В., Алдошкина Е.С., Вахнин A.B., Мостаманди C.B., Нгуен Т.Т., Обрезкова И.В. Мониторинг влагосодержания атмосферы с помощью системы ГЛОНАСС/GPS // Региональная экология. - 2010. - №3(29). - С.122-126.

42. Чукин В.В., Платонова A.C. Кристаллизация переохлажденных капель водных растворов // Естественные и технические науки. - 2009. - №4. -С.231-236.

43. Экология зимнего содержания автомобильных дорог автомобильных дорог. Обзорная информация. Выпуск 3-2003. [Электронный ресурс] URL: http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/534601/ekologiya_ zimnego soderzhaniya avtomobilnykh dorog obzornaya informatsiya.pdf (дата обращения 17.07.2013).

44. [Электронный ресурс] URL: http://www.docme.ru/doc/622/fizicheskie-svojstva-vody (дата обращения 18.06.2013)

45. AD5934: 250 kSPS, 12-Bit Impedance Converter, Network Analyzer. [Электронный ресурс] URL: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD5934.pdf (дата обращения 16.08.2013).

46. AD7792: 3-Channel, Low Noise, Low Power, 16-/24-Bit £-AADC with On-Chip In-Amp and Reference. [Электронный ресурс] URL:

http://wvAv.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD7792_7793.pdf (дата обращения 16.08.2013).

47. ADG728/ADG729: CMOS, Low Voltage, 2-Wire Serially Controlled, Matrix Switches. [Электронный ресурс] URL: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADG728_729.pdf (дата обращения 16.08.2013).

48. CY8C29466, CY8C29566, CY8C29666, CY8C29866: PSoC® Programmable System-on-Chip™. [Электронный ресурс] URL: http://www.cypress.com/?docID=45257 (дата обращения 16.08.2013).

49. Kurov A., Okorenkov V., Sinkevich A., Sokolenko S., Stepanenko V., Volkov N. - Automatic icing probe. - Instruments and observing method, Report No.96. WMO/TD - No. 1462.

50. Operating Manual ARS31Pro-UMB. Active Road Sensor. Version V3 (04/2013).

51. Operating Manual IRS31-UMB. Intelligent Road Sensor. Status V4 (04/2013).

52. Operating Manual. Non Invasive Road Sensor NIRS31 -UMB. Document version V7 (03/2013).

53. ROSA, анализатор поверхности дорог и ВПП: Руководство пользователя. -1998.

54. TaistoHaavasoja, Ville Haavisto, Markus J. Turunen, and Pauli Nylander. A Field Trial of a Vehicle's Grip Compared with RWS Data. [Электронный ресурс] URL: http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=Taisto+ Haavasoja%2C+Ville+Haavisto&source=web&cd=l&ved=0CFAQFjAA&url=http% 3A%2F%2Fwww.iac.ethz.ch%2Fstaff%2Fwueest%2Fsirwec%2Fconferences%2Fsap poro2002%2Fhaavisto.pdf&ei=cl4aUIKjOM7P4QSln4HwBA&usg=AFQjCNEUDL 4LgfU4hg5R2fHS Wj SnwkszvQ (дата обращения 02.08.2012).

55. Temperature Sensors HEL-700 Series Platinum RTDs. [Электронный ресурс] URL: http://sensing.honeywell.com/index.php?ci_id=50012 (дата обращения 16.08.2013).

56. Vaisala DRD11A Rain Detector Brochure. BO 10018en-A.

57. Weinstein L. M. Thickness measurement device for ice, or ice mixed with water or other liquid. Patent №: US 6,239,601 Bl. Data of Patent: May 29, 2001. [Электронный ресурс] URL: http://patentsbase.com/items/US-6239601-Bl-thickness-measurement-device-for-ice-or-ice-mixed-with-water-or-other-liquid (дата обращения 02.08.2012).

58. WMO. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. Preliminary seventh edition. // WMO. - 2006. - No. 8.

i j