我国北方寒冷冬天气候寒冷,道路易结冰,引发的交通事故越来越多,给人们的生产生活带来严重的影响,因此道路结冰检测的意义显得尤为重要。由于国内外现有的道路结冰检测方法,量程小、精度低,本文采用了压电陶瓷应变片对道路结冰进行检测。首先,通过几何方程、物理方程和平衡方程,求解得到和挠度相关的弯曲微分方程,由挠度微分方程和薄板在检测时的边界条件计算出薄板的谐振频率和结冰厚度的关系。当传感器表面被冰或水覆盖时,传感器的刚度和质量会根据两种物质的不同发生改变,当传感器表面被水覆盖时,谐振频率会随着积水厚度的增加而降低;当传感器表面被冰层覆盖时,传感器的谐振会随着冰层厚度的增加而增加。因此通过水的不同状态对谐振频率的影响,可以判断公路路面是否积水或者结冰,并通过谐振频率的增加值计算出结冰厚度。其次,根据公路路面结冰实际需求设计了路结冰检测系统的硬件,硬件系统包括传感器探头部分,信号中转站系统和云平台终端部分。传感器探头内部控制芯片控制信号发生器产生多种频率的正弦波,送入压电陶瓷震动片,控制芯片再采样接收震动片的返回信号,根据返回信号数据通过RS485通信发送至中转信号站。中转信号站负责数据处理和远程通信,通过GPRS无线通信模块发送到云平台。云平台终端为手机或为计算机,主要负责接收GPRS模块发送的道路结冰数据并显示,通过远程监控实时观测公路路面结冰状况,至此交管部门能够及时做出应对措施。最后完成道路结冰检测系统的软件设计和系统测试工作。主要包括传感器探头数据通信、数据显示、道路结冰数据处理、温度补偿、校正云平台通信等功能模块设计及调试。为了更直观的观测数据的变化,采用可视化界面并实时绘制道路结冰厚度变化曲线和当前环境温度。由于不同的外界环境温度对数据的影响,需要对采集到的数据进行标定和温度补偿,来保证测量数据的准确性。采用远程终端接收云平台数据并显示道路结冰状态,对道路结冰的实时状态监控,及时发布道路结冰预警信息。