埋入式路面气象状态传感器检测方法

ICS3524060CCSR10 团体标准 TITS02902024 埋入式路面气象状态传感器检测方法 Testmethodofembeddedroadsurfaceweatherconditionsensor 征求意见稿 本稿完成日期：2024年11月22日 在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上 2024xx发布20xxx实施 中国智能交通产业联盟发布 目次 引言III 1范围1 2规范性引用文件1 3术语和定义、符号1 4基本要求2 5功能要求2 6测试方法3 附录A10 前言 本文件按照GBT112020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起。 本文件主要起草单位：交通运输部公路科学研究所、东南大学、北京中交国通智能交通系统技术有限公司、北京聚恒博联科技有限公司、无锡物联网创新中心有限公司。 本文件主要起草人员：吴梦怡、韩磊、高兰达、王新科、黄庆安、张新广、马治杰、李振华、张一鹏、张卓敏、范青蓝、刘砚玥、徐凌、甘泉、蔡蕾、吕晨阳、董接莲、梁艳菊、李尧。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国智能交通产业联盟提出并归口。 II 引言 针对分辨率的检测要求，无法适应现阶段埋入式路面气象状态传感器的检测需求。 为了顺应行业发展需求，亟需制定满足当前大量程、高精度和高分辨率的埋入式路面气象状态传感器产品的测试流程和测试方法，在基于JTT7152022的基础上，持续完善埋入式路面气象状态传感器检测方法标准，提高标准检测范围及精度，建立统一的埋入式路面气象状态传感器性能评测规范，更好的适应市场产品性能需求。 随着智能交通技术的发展和道路管理水平的不断提升，埋入式路面气象状态传感器产品的检测精度和检测分辨率等技术指标越来高，现行的中国人民共和国交通运输行业标准《道路交通气象环境埋入式路面状况检测器》（JTT7152022）针对的路面气象参数测量量的检测范围较小、精度较低且缺少 埋入式路面气象状态传感器检测方法 1范围 本文件规定了用于道路路面气象状态检测的埋入式路面气象状态传感器的基本要求、功能要求和测试方法。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GBT4208外壳防护等级（IP代码） JTT7152022道路交通气象环境埋入式路面状况检测器。 3术语和定义、符号 下列术语和定义、符号适用于本文件。 31术语和定义311 路面干燥roaddry 路面表层不含自由水分。 来源：JTT7152022，31 312 路面潮湿roadwet 路面表层含有自由水分，且形成的水膜厚度不大于2mm。来源：JTT7152022，32 313 路面积水roadseeper 路面表层含有连续水膜，且形成的水膜厚度大于2mm。来源：JTT7152022，33 314 冰点温度freezingtemperature 道路表面结冰的温度。 32符号 本文件适用于埋入式路面气象状态传感器的功能检测，其他同类型产品可参考本标准执行。 ErT待测传感器的温度检测精度，单位为摄氏度（）； MT待测传感器温度输出数据，单位为摄氏度（）； DT基准温度检测器温度输出数据，单位为摄氏度（）； T待测传感器的温度检测分辨率，单位为摄氏度（）； DTi基准温度检测器温度输出数据（i12），单位为摄氏度（）； ErF待测传感器的冰点温度检测精度，单位为摄氏度（）； MF待测传感器输出氯化钙溶液浓度对应冰点温度值，单位为摄氏度（）； DF高精度折光仪输出氯化钙溶液浓度对应冰点温度值，单位为摄氏度（）； F待测传感器的冰点温度检测分辨率，单位为摄氏度（）； DFi高精度折光仪输出氯化钙溶液浓度对应冰点温度值i12，单位为摄氏度 （）； ErW待测传感器的水膜厚度检测精度，单位为毫米（mm）； MW待测传感器水膜厚度输出数据，单位为毫米（mm）； DW光谱共焦位移传感器水膜厚度输出数据，单位为毫米（mm）； W待测传感器的水膜厚度检测分辨率，单位为毫米（mm）； DWi光谱共焦位移传感器水膜厚度输出数据i12，单位为毫米（mm）。 4基本要求 41埋入式路面气象状态传感器的基本构成如图1所示，应至少包含以下一种功能模块： a路面温度传感器模块； b冰点温度传感器模块； c水膜厚度传感器模块； d路面覆盖物传感器模块。 路面温度传感器模块 冰点温度传感器模块 水膜厚度传感器模块 路面覆盖物传感器模块 电源模块 处理单元 通信模块 上位机 图1埋入式路面气象状态传感器基本构成 42埋入式路面气象状态传感器应具备报警和预警功能，如果路面覆冰或积雪应报警，如果路面温度接近冰点温度应预警。 43埋入式路面气象状态传感器的开机稳定时间应不大于5min。 44埋入式路面气象状态传感器的采样周期间隔应从1min1h按分钟分档设置。 45埋入式路面气象状态传感器的抗干扰灵敏度、电气性能、通信方式和通信协议应符合JTT7152022中53、54、55的规定。 5功能要求 51路面温度检测功能 埋入式路面气象状态传感器的路面温度检测功能应符合以下要求： a检测范围：4080； b检测分辨率：01； c检测精度：02。 52冰点温度检测功能 埋入式路面气象状态传感器的路面冰点温度检测功能应符合以下要求： a检测范围：400； b检测分辨率：01； c检测精度：05250，204025。 53水膜厚度检测功能 埋入式路面气象状态传感器的路面水膜厚度检测功能应符合以下要求： a检测范围：0mm8mm； b检测分辨率：002mm； c检测精度：01mm0mm1mm，02mm1mm4mm，05mm4mm8mm。 54路面覆盖物种类识别功能 埋入式路面气象状态传感器宜至少具备识别以下7种路面覆盖物种类，且各类覆盖物种类识别正确率大于等于80。 a路面干燥； b路面潮湿； c路面积水； d路面潮湿且有融雪剂； e路面积水且有融雪剂； f路面覆冰； g路面积雪。 6测试方法 61电气参数测试方法 电气参数的检测包括电源检测、开机稳定时间平均无故障连续工作时间检测、输出接口采样周期检测、抗干扰灵敏度检测、串扰检测、工作环境的变化检测、抗交通重压的测试应按照JTT7152022中61的规定。 62路面温度检测功能的测试方法 621测试环境要求 密闭房间温度可控制，房间面积不小于2m2m，高度不低于25m，房间内温度不低于20，房间内有照明、通风设施，房间地面有排水管道。 622测试设备要求 6221测量设备应经过国家认可的计量单位检定，且在其检定合格有效期内。 6222基准温度检测设备用于基准温度的检测，可采用铂电阻或热电偶，且应满足以下精度要求： a测量范围：50100 b精度：003 6223高精度低温恒温槽用于控制测量环境，应满足以下精度要求： a温度范围：60100 b控制精度：003 623路面温度检测精度测试 路面温度检测精度测试步骤如下： a将待测传感器放入高精度低温恒温槽中，检测输出数据是否正常； a将基准温度检测器安装到待测传感器附近； b调节恒温槽设定温度为40，保持2h； c读取待测传感器温度输出数据MT和基准温度检测器温度输出数据DT； d待测传感器的精度ErT按公式（1）计算，单位为摄氏度（）； 1 式中： ErT待测传感器的精度，单位为摄氏度（）； MT待测传感器温度输出数据，单位为摄氏度（） DT基准温度检测器温度输出数据，单位为摄氏度（）。 e调节恒温槽设定温度分别为17、6、2、0、2、5、25、60、70、80，各保持2h，重复d）e）的操作； f完成上述测试后，记录测试数据； g对比待测传感器和基准温度检测器温度输出数据，检查其精度。 624路面温度检测分辨率测试 路面温度检测分辨率测试步骤如下： a将待测传感器放入高精度低温恒温槽中，检测输出数据是否正常； b将基准温度检测器安装到待测传感器附近； c调节恒温槽温度，使待测传感器温度输出为40； d向高温方向微调恒温槽温度，使待测传感器末位变化1个字，读取此时基准温度检测器温度输出数据DT1； e向高温方向微调恒温槽温度，使待测传感器末位变化1个字，再次读取此时基准温度检测器温度输出数据DT2； f待测传感器分辨率按公式（2）计算，单位为摄氏度（）； 212 式中： 待测传感器的分辨率，单位为摄氏度（）； DTi基准温度检测器温度输出数据i12，单位为摄氏度（）。 g调节恒温槽温度，使待测传感器温度输出分别为17、0、25、60、80，重复d）f）的操作； h完成上述测试后，记录测试数据，检查其分辨率。 63冰点温度检测功能的测试方法 631测试环境要求 密闭房间温度可控制，房间面积不小于2m2m，高度不低于25m；用于仿真真实路面的测试路面，包括安装槽和排水结构；房间内有照明、通风设施，内部安装有喷洒设备，房间地面有排水管道，采用氯离子溶液作为融雪剂。 632测试设备要求 6321测量设备应经过国家认可的计量单位检定，且在其检定合格有效期内。 6322高精度低温恒温槽主要用于控制测量环境，应满足以下精度要求： a温度范围：60100； b控制精度：003。 6323电子秤主要用于氯化钙溶液的配置，应满足以下精度要求： a测量范围：0g200g； b精度：003g。 6324高精度折光仪主要用于氯化钙溶液浓度的检测，应满足以下精度要求： a浓度范围：030； b精度：0003。 633不同浓度融雪剂（标准氯化钙溶液）制备 测量前应配置一批标准氯化钙溶液，所用工具为电子秤、试剂瓶、蒸馏水、分析纯氯化钙、滤纸和高精度折光仪。通过使用电子秤和高精度折光仪实现氯化钙溶液浓度的精确配置。 a按质量比称量配置0（即不加氯化钙的纯水）、1、3、7、10、15、20、25和2824浓度的氯化钙溶液； b将配置好的氯化钙溶液试剂瓶放不少于72h使其完全溶解，也可利用搅拌的方式加快溶解，完全溶解的氯化钙溶液外观上应清晰透明，静置一段时间后在瓶底无沉淀； c配置好的氯化钙溶液不使用时应拧紧瓶口防止蒸发造成浓度不准； d配置好的氯化钙溶液在使用前应在高精度折光仪上先测试其浓度，以确定氯化钙溶液浓度的准确性。 634冰点温度检测精度测试 冰点温度检测精度测试步骤如下： a分别配置0（即不加氯化钙的纯水）、1、3、7、10、15、20、25和2824浓度的氯化钙溶液； b调节高精度低温恒温槽设定温度为25，将待测传感器和不同浓度氯化钙溶液放入恒温槽中，使待测传感器和氯化钙溶液温度稳定至25； c将配置好的0浓度的氯化钙溶液滴入至高精度折光仪中测试其浓度； d读取折光仪输出的氯化钙溶液浓度，根据冰点温度和氯化钙溶液浓度换算表（见附录A）换算成冰点温度值DF； e将配置好的氯化钙溶液滴入待测传感器上的溶液槽内，静置20min，读取待测传感器输出的氯化钙溶液浓度，根据冰点温度和氯化钙溶液浓度换算表（见附录A）换算成冰点温度值MF； f待测传感器精度ErF按公式（3）计算，单位为摄氏度（）； 3 式中： ErF待测传感器的精度，单位为摄氏度（）； MF待测传感器输出氯化钙溶液浓度对应冰点温度值，单位为摄氏度（）；DF高精度折光仪输出氯化钙溶液浓度对应冰点温度值，单位为摄氏度（）。 g分别将1、3、7、10、15、20、25和2824浓度的氯化钙溶液滴入至高精度折光仪中测试其浓度，重复d）f）的操作； h调节恒温槽设定温度为2，将待测传感器和不同浓度氯化钙溶液放入恒温槽中，使待测传感器和氯化钙溶液温度稳定至2，重复c）g）的操作； i完成上述测试后，记录测试数据，检查其精度。 635冰点温度检测分辨率测试 冰点温度检测分辨率