本實(shí)用新型屬于瀝青路面監(jiān)測監(jiān)控裝置,涉及一種高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。
背景技術(shù):
我國道路的大部分路面均以瀝青為主要材料建成的。在道路運(yùn)營期間由于受外界環(huán)境、荷載、腐蝕和材料老化等因素長期反復(fù)的作用,瀝青路面結(jié)構(gòu)不可避免地產(chǎn)生損傷和抗力的衰減,給道路交通安全帶來極大的隱患。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)瀝青路面結(jié)構(gòu)的病害問題,將會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成更大規(guī)模的破壞,縮短了道路的使用壽命,增加了道路維修和養(yǎng)護(hù)的資金投入。
近年來,許多研究機(jī)構(gòu)對(duì)瀝青路面的壽命進(jìn)行了大量的研究,并取得了一些研究成果,但傳統(tǒng)的車載路面監(jiān)測技術(shù)無法獲得受外界環(huán)境、荷載、腐蝕和材料老化等因素作用下路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的真實(shí)情況,缺乏路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的系統(tǒng)性研究。鑒于此,本實(shí)用新型提出了一種高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置,本裝置基于埋入道路結(jié)構(gòu)中的傳感器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測瀝青路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的全過程,能夠及時(shí)掌握瀝青路面的運(yùn)行狀況和損壞機(jī)理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,提供如下技術(shù)方案:
一種高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置,包括分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)、光纖光柵解調(diào)儀、分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)、稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置和工控機(jī);所述的分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)通過光纜連接光纖光柵解調(diào)儀,該光纖光柵解調(diào)儀通過光纜連接至工控機(jī);所述的分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)通過光纜連接稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置,該稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置通過光纜連接至工控機(jī)。
進(jìn)一步地,所述的分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)包括光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器、光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵濕度傳感器、光纖光柵單點(diǎn)位移計(jì)以及光纖光柵土壓力計(jì)。
所述的光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器和光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器均通過光纜串聯(lián)成組后分別連接至光纖光柵解調(diào)儀的光通道,并且兩者均布設(shè)在瀝青層底部每個(gè)行車道的導(dǎo)流線兩側(cè),且所述的光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器平行于行車方向設(shè)置,而光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器垂直于行車方向設(shè)置。
所述的光纖光柵溫度傳感器通過光纜串聯(lián)成組后連接至光纖光柵解調(diào)儀的光通道,且該光纖光柵溫度傳感器布設(shè)在瀝青層各層底部用于測量每層瀝青層的溫度。
所述的光纖光柵濕度傳感器通過光纜串聯(lián)成組后連接至光纖光柵解調(diào)儀的光通道,且該光纖光柵濕度傳感器布設(shè)在瀝青路面上表面和土基層上表面向下0.1m處。
所述的光纖光柵單點(diǎn)位移計(jì)以及光纖光柵土壓力計(jì)通過光纜串聯(lián)成組后分別連接至光纖光柵解調(diào)儀的光通道;且兩者均布設(shè)在瀝青層的底部。
進(jìn)一步地,所述的分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)包括動(dòng)態(tài)稱重傳感器和車輛定位傳感器;所述的動(dòng)態(tài)稱重傳感器通過光纜串聯(lián)成組后連接至光纖光柵解調(diào)儀的光通道;所述的車輛定位傳感器通過光纜串聯(lián)成組后連接至光纖光柵解調(diào)儀的光通道;且兩者均安裝于每個(gè)行車道的沿途或高速公路收費(fèi)站口的瀝青層頂部的位置。
進(jìn)一步地,所述的光纖光柵解調(diào)儀的光通道為擴(kuò)展通道;且采用SM125型解調(diào)儀。
有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):本裝置設(shè)計(jì)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)用性強(qiáng),對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測,及時(shí)發(fā)現(xiàn)瀝青路面因受外界環(huán)境、荷載、腐蝕和材料老化等因素作用而產(chǎn)生的路面病害問題,防微杜漸,提高行車的安全性和舒適度,為瀝青路面的維修和養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支撐,確定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī),減少道路維修和養(yǎng)護(hù)的資金投入,具有極強(qiáng)的推廣價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。此外,本裝置的光纖光柵土壓力計(jì)也可以對(duì)監(jiān)測瀝青路面的壓實(shí)度,提高路面的施工質(zhì)量,減少瀝青路面早期病害。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖;
圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)安裝圖;
圖3為本實(shí)用新型安裝位置及距離表示圖;
其中,1-分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)、2-光纖光柵解調(diào)儀、3-分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)、4-稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置、5-工控機(jī)、1-1-光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器、1-2-光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器、1-3-光纖光柵溫度傳感器、1-4-光纖光柵濕度傳感器、1-5-光纖光柵單點(diǎn)位移計(jì)、1-6-光纖光柵土壓力計(jì)、3-1-動(dòng)態(tài)稱重傳感器、3-2-車輛定位傳感器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型,本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施,應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
如圖1和圖2所示,一種高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置,包括分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)1、光纖光柵解調(diào)儀2、分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)3、稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置4和工控機(jī)5;所述的分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)1的輸出端通過光纜連接于光纖光柵解調(diào)儀2的光通道,該光纖光柵解調(diào)儀2通過光纜連接至工控機(jī)5;所述的分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)3通過光纜連接稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置4,該稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置4通過串口連接至工控機(jī)5;工控機(jī)5主要用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和用戶界面顯示,對(duì)光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)2的數(shù)據(jù)信息以及稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置4的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)于工控機(jī)5上,并實(shí)時(shí)地顯示在工控機(jī)5的顯示屏上。其中,光纖光柵解調(diào)儀的光通道為擴(kuò)展通道;且采用SM125型解調(diào)儀。
其中的分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)1包括光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器1-1、光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器1-2、光纖光柵溫度傳感器1-3、光纖光柵濕度傳感器1-4、光纖光柵單點(diǎn)位移計(jì)1-5以及光纖光柵土壓力計(jì)1-6;通過設(shè)置六種不同的感應(yīng)裝置形成一個(gè)全光纖型分布式的傳感網(wǎng)絡(luò)。
光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器1-1和光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器1-2均通過光纜串聯(lián)成組后分別連接至光纖光柵解調(diào)儀2的光通道,并且兩者均布設(shè)在瀝青層底部每個(gè)行車道的導(dǎo)流線兩側(cè),且所述的光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器1-1平行于行車方向設(shè)置,而光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器1-2垂直于行車方向設(shè)置;光纖光柵豎向應(yīng)變傳感器1-1用于測量瀝青路面的豎向應(yīng)變量;光纖光柵橫向應(yīng)變傳感器1-2用于測量瀝青路面的豎向應(yīng)變量。
光纖光柵溫度傳感器1-3通過光纜串聯(lián)成組后連接至光纖光柵解調(diào)儀2的光通道,且該光纖光柵溫度傳感器1-3布設(shè)在瀝青層各層底部且靠近路肩的位置,用于測量每層瀝青層的溫度。
光纖光柵濕度傳感器1-4通過光纜串聯(lián)成組后連接至光纖光柵解調(diào)儀2的光通道,且該光纖光柵濕度傳感器1-4布設(shè)在瀝青路面上表面和土基層上表面向下0.1m處。
光纖光柵單點(diǎn)位移計(jì)1-5以及光纖光柵土壓力計(jì)1-6通過光纜串聯(lián)成組后分別連接至光纖光柵解調(diào)儀2的光通道;且兩者均布設(shè)在瀝青層的底部。
分布式車輛稱重和定位傳感網(wǎng)絡(luò)包括動(dòng)態(tài)稱重傳感器3-1和車輛定位傳感器3-2。動(dòng)態(tài)稱重傳感器3-1用于測量行駛速度約0km/h到200km/h各類車輛的軸重、軸重對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間、軸距的數(shù)據(jù)信息;車輛定位傳感器3-2用于對(duì)車輛的實(shí)時(shí)位置、行駛方向進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。動(dòng)態(tài)稱重傳感器3-1和車輛定位傳感器3-2通常安裝于每個(gè)行車道的沿途或各類收費(fèi)站口的瀝青層頂部的位置。
稱重和定位數(shù)據(jù)處理裝置4用于對(duì)動(dòng)態(tài)稱重傳感器3-1和車輛定位傳感器3-2采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于動(dòng)態(tài)稱重傳感器3-1而言,本數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)傳感器采集的被測車輛各軸重、各軸重對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間和預(yù)設(shè)的傳感器間距計(jì)算出被測車輛的車速、車重、車型,同時(shí)對(duì)異常測量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過濾;對(duì)于車輛定位傳感器3-2而言,本數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理傳感器采集的每個(gè)車輛的位置相關(guān)的數(shù)據(jù),并對(duì)異常實(shí)時(shí)位置信息進(jìn)行過濾。
本實(shí)用新型在使用的時(shí)候,按上述位置布置好傳感器后,應(yīng)盡快鋪設(shè)瀝青材料,避免暴露在外面的傳感器受到損壞。在鋪設(shè)瀝青時(shí),應(yīng)避免攤鋪機(jī)的車輪直接碾壓傳感器。
根據(jù)實(shí)際監(jiān)測的需要,把分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)安裝于瀝青路面內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集;然后通過光纜把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饫w光柵解調(diào)儀,光纖光柵解調(diào)儀把采集的數(shù)據(jù)信息解調(diào)后通過光纜傳輸?shù)焦た貦C(jī),由工控機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ),并把數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地顯示在工控機(jī)的顯示屏。
動(dòng)態(tài)稱重傳感器和車輛定位傳感器安裝于瀝青路面內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集;通過光纜和GPS把信號(hào)傳輸?shù)椒Q重和定位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),然后把處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī),由工控機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、存儲(chǔ),并把數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地顯示在工控機(jī)的顯示屏。
如圖3所示,本實(shí)用新型對(duì)各部件的安裝位置以及安裝距離做出規(guī)劃,圖中d1=1m,d2=0.4m,d3=0.8m,d4=1.5m,d5=0.8m,d6=1.5m,d7=1m,d8=1.5m,d9=2m,d10=1.5m,d11=2m。
在以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。