本發(fā)明屬于民航機(jī)場地面特種設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備。

背景技術(shù)：

機(jī)場道面(跑道、滑行道、停機(jī)坪)是機(jī)場的主體工程及重要設(shè)施，是供飛機(jī)起飛、著陸、停放和組織并保障飛行活動的場所，是飛機(jī)的載體。平坦、抗滑、耐久、安全的道面是飛機(jī)安全運(yùn)行的重要保障。道面狀況包括粗糙度、潔凈度和平坦度，都對飛機(jī)的起飛降落有著重要影響。目前已有很多關(guān)于機(jī)場道面粗糙度和潔凈度的日常維護(hù)方法，但道面平坦度的損害在日常維護(hù)中并不容易被察覺，它的損傷是日積月累的過程，一旦出現(xiàn)問題，其修復(fù)過程將嚴(yán)重影響機(jī)場的正常運(yùn)行。目前我國機(jī)場道面多數(shù)為水泥混凝土道面。機(jī)場水泥道面平坦度的破壞大多是從道面接縫損壞逐步發(fā)展起來的。目前應(yīng)對機(jī)場道面接縫積水導(dǎo)致的接縫陰潮損傷只是采用定期更換接縫填充料的辦法，并且在更換過程中存在很大問題：即去除舊填充料后，舊縫未能及時烘干，導(dǎo)致新填充料封縫質(zhì)量下降，壽命縮短。

本專利技術(shù)以維護(hù)機(jī)場道面質(zhì)量、延長道面壽命為目的，解決影響機(jī)場道面質(zhì)量的關(guān)鍵問題——水泥道面板塊之間接縫積水、陰潮問題。采用自動檢測和控制技術(shù)對機(jī)場水泥道面接縫積水進(jìn)行實(shí)時檢測和排除。本專利技術(shù)可以對舊填充料去除后的接縫濕度進(jìn)行精確檢測，并且排除接縫積水，提高接縫填充料更換工作的質(zhì)量和效率。另外，在日常機(jī)場道面維護(hù)中，道面陰潮破損接縫內(nèi)的積水量檢測和接縫積水的定期排除對接縫可以起到很好的養(yǎng)護(hù)作用，可以延長接縫填充料的使用壽命。

本專利結(jié)合自動化檢測和自適應(yīng)控制技術(shù)對道面接縫這一特定環(huán)境的積水進(jìn)行檢測和清除，維護(hù)道面質(zhì)量，延長道面壽命，因此應(yīng)用前景廣闊，不僅對機(jī)場建設(shè)和民航發(fā)展具有重要意義，對其他特種環(huán)境下濕度檢測及精確除濕排水也具有借鑒意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備包括：含水檢測模塊、管控模塊和除水模塊；其中：含水檢測模塊通過信號線或通信接口與管控模塊相連接，用于獲取機(jī)坪水泥道面接縫處的含水量、機(jī)場環(huán)境溫濕度、傳感器與地面間的距離以及風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)；管控模塊通過信號線或通信接口與除水模塊相連接，根據(jù)上述含水檢測模塊傳送的數(shù)據(jù)驅(qū)動除水模塊進(jìn)行除水操作，本設(shè)備還通過管控模塊和已接入機(jī)場生產(chǎn)網(wǎng)的服務(wù)器相連接，從而實(shí)現(xiàn)和機(jī)場其他生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

所述的含水檢測模塊由微波傳感器、補(bǔ)償傳感器、信號變送器、人機(jī)接口組成，其中：信號變送器分別與微波傳感器和補(bǔ)償傳感器相連接而獲取檢測值，然后傳送給管控模塊；人機(jī)接口與信號變送器相連接，用于實(shí)現(xiàn)對含水檢測模塊的功能操控；補(bǔ)償傳感器包括溫濕度傳感器、紅外傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

所述的管控模塊由核心處理器、檢測接口、操作臺、數(shù)據(jù)存儲器、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口、電源管理模塊和控制接口組成；

其中核心處理器分別與檢測接口、操作臺、數(shù)據(jù)存儲器、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口、電源管理模塊和控制接口相連接，并且內(nèi)部嵌入有機(jī)坪土壤含水特征提取、含水量評估和自適應(yīng)排水控制在內(nèi)的專用程序；檢測接口同時與信號變送器相連接；數(shù)據(jù)存儲器是支持文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的可插拔存儲器件；定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口為總線、以太網(wǎng)、光纖和無線接口；操作臺是一組在機(jī)坪高溫強(qiáng)光環(huán)境下工作的輸入和顯示設(shè)備；電源管理模塊為主電源、備用電源、變壓穩(wěn)壓組件、電力監(jiān)控組件和電源切換組件；控制接口為數(shù)據(jù)輸出接口，與除水模塊連接。

所述的除水模塊由調(diào)節(jié)器、積水處理裝置和供電管理系統(tǒng)組成，其中調(diào)節(jié)器分別與積水處理裝置和供電管理系統(tǒng)相連接，以進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，供電管理系統(tǒng)為積水處理裝置供電，其與積水處理裝置連接；積水處理裝置采用等離子或微波烘干裝置；供電管理系統(tǒng)包括主備電源、開關(guān)切換器和多功率輸出通道。

所述的含水檢測模塊、管控模塊和除水模塊分別置于ip65等級以上的一臺機(jī)箱內(nèi)，其中含水檢測模塊的機(jī)箱底面上設(shè)有用于使微波傳感器上探頭向下伸出的開口，除水模塊的機(jī)箱底面上設(shè)有用于使積水處理裝置上發(fā)射頭向下伸出的開口，三臺機(jī)箱置于一輛可移動車輛上或置于前后兩輛可移動車輛上；在后一種情況下，兩車輛上分別安裝一個管控模塊，并且兩車的管控模塊能夠?qū)崟r通信，含水檢測模塊設(shè)置在前一車輛上，除水模塊設(shè)置在后一車輛上，同步完成前車檢測后車排水操作；同時可移動車輛的底盤上設(shè)有與含水檢測模塊的機(jī)箱上開口以及除水模塊的機(jī)箱上開口相對應(yīng)的開孔。

所述管控模塊還能夠制成移動手持式裝置。

本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.實(shí)現(xiàn)了對道面接縫中積水含量的精確非接觸式實(shí)時檢測，避免了接觸式檢測對道面的影響或破壞，利用補(bǔ)償傳感器減少了機(jī)坪復(fù)雜環(huán)境對含水檢測值的干擾，利用微波快速檢測，減少了由于接縫狹窄、形狀特殊、排水時間短等不利影響，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時檢測。

2.構(gòu)建了微波頻譜特征與接縫含水量之間的模型，根據(jù)不同地理、氣候、環(huán)境等條件下的機(jī)坪土壤含水特征，固化了含水量特征模型，實(shí)現(xiàn)了不同機(jī)場條件下的精確檢測。

3.實(shí)現(xiàn)了可自適應(yīng)調(diào)節(jié)的排水控制過程，利用等離子或微波兩種排水方法，并根據(jù)檢測值和不同機(jī)場環(huán)境特征，調(diào)整等離子或微波束的功率、強(qiáng)度、方向，實(shí)現(xiàn)了高效自適應(yīng)排水控制過程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的系統(tǒng)工作示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的組成示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備中含水檢測模塊的連接和數(shù)據(jù)交互關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備中管控模塊的連接和數(shù)據(jù)交互關(guān)系示意圖。

圖5為本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備包括：

含水檢測模塊1、管控模塊2和除水模塊3；其中：含水檢測模塊1通過信號線或通信接口與管控模塊2相連接，用于獲取機(jī)坪水泥道面接縫處的含水量、機(jī)場環(huán)境溫濕度、傳感器與地面間的距離以及風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)；管控模塊2通過信號線或通信接口與除水模塊3相連接，根據(jù)上述含水檢測模塊1傳送的數(shù)據(jù)驅(qū)動除水模塊3進(jìn)行除水操作，本設(shè)備還通過管控模塊2和已接入機(jī)場生產(chǎn)網(wǎng)的服務(wù)器相連接，從而實(shí)現(xiàn)和機(jī)場其他生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

如圖2所示，所述的含水檢測模塊1由微波傳感器11、補(bǔ)償傳感器12、信號變送器13、人機(jī)接口14組成，其中：信號變送器13分別與微波傳感器11和補(bǔ)償傳感器12相連接而獲取檢測值，然后傳送給管控模塊2；人機(jī)接口14與信號變送器13相連接，用于實(shí)現(xiàn)對含水檢測模塊1的功能操控。

如圖2、圖3所示，微波傳感器11利用定向功率可調(diào)微波技術(shù)，根據(jù)機(jī)坪水泥道面接縫處土壤的返回值進(jìn)行含水量檢測；

補(bǔ)償傳感器12包括溫濕度傳感器、紅外傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器，分別用于對因機(jī)場環(huán)境溫濕度、傳感器與地面間的距離以及風(fēng)速風(fēng)向在內(nèi)的外界因素對含水量造成的檢測誤差進(jìn)行補(bǔ)償；

信號變送器13是具有信息處理能力的智能裝置，分別與微波傳感器11和補(bǔ)償傳感器12相連接，用于接收上述傳感器輸出的信號，實(shí)現(xiàn)模擬信號、頻率信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換，并完成前置數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合，最終將經(jīng)過現(xiàn)場初步整理后的檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至管控模塊2，信號變送器13可以實(shí)現(xiàn)4-20ma電流、總線、網(wǎng)絡(luò)、無線等多種通信方式，并實(shí)現(xiàn)雙向電氣隔離，以保證信號穩(wěn)定性；

人機(jī)接口14為具備人機(jī)交互功能的裝置，用于動態(tài)實(shí)時顯示采集數(shù)據(jù)和含水檢測模塊1的相關(guān)狀態(tài)，同時完成對含水檢測模塊1內(nèi)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和開關(guān)切換輸入。

如圖2、圖4所示，所述的管控模塊2由核心處理器21、檢測接口22、操作臺23、數(shù)據(jù)存儲器24、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25、電源管理模塊26和控制接口27組成；

其中核心處理器21分別與檢測接口22、操作臺23、數(shù)據(jù)存儲器24、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25、電源管理模塊26和控制接口27相連接，并且內(nèi)部嵌入有機(jī)坪土壤含水特征提取、含水量評估和自適應(yīng)排水控制在內(nèi)的專用程序；

檢測接口22同時與信號變送器13相連接，具備和信號變送器13相互兼容的通信接口和遠(yuǎn)程傳輸能力，實(shí)現(xiàn)核心處理器21對機(jī)坪水泥道面接縫處含水量采集數(shù)據(jù)的實(shí)時同步；

數(shù)據(jù)存儲器24是支持文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的可插拔存儲器件，內(nèi)部固化有不同地理、氣候等環(huán)境下的機(jī)坪土壤含水量特征模型和機(jī)坪地圖，可以存儲并導(dǎo)出本設(shè)備工作時的各類歷史數(shù)據(jù)；

核心處理器21對檢測接口22輸入的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理和特征提取，再進(jìn)一步同數(shù)據(jù)存儲器24內(nèi)的含水量特征模型進(jìn)行比對，最終核心處理器21得出含水量評估值，并根據(jù)此評估值自適應(yīng)調(diào)節(jié)排水控制輸出量，經(jīng)控制接口27輸出；

定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25為總線、以太網(wǎng)、光纖和無線接口，可以與機(jī)場遠(yuǎn)端服務(wù)器進(jìn)行通信,可以連接gps或北斗定位模塊，定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25可獲取本設(shè)備當(dāng)前在機(jī)坪的定位信息，可以將本設(shè)備接入機(jī)場生產(chǎn)網(wǎng)，與機(jī)場其它生產(chǎn)系統(tǒng)信息共享，同時可將本設(shè)備得到的含水量檢測值、排水情況、設(shè)備狀態(tài)、故障情況、定位坐標(biāo)等數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，并接收服務(wù)器命令和配置數(shù)據(jù)；

操作臺23是一組可在機(jī)坪高溫強(qiáng)光環(huán)境下工作的輸入和顯示設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)和操作指令的顯示、發(fā)聲、輸入功能，支持接觸和非接觸式輸入方式，操作臺23可用于在工作現(xiàn)場配置數(shù)據(jù)存儲器24內(nèi)的含水量特征模型，配置定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25的工作參數(shù)，并可以顯示含水量檢測值、歷史曲線、通信狀態(tài)、電力狀態(tài)、排水進(jìn)程、故障報警、遠(yuǎn)端服務(wù)器指令和當(dāng)前所處機(jī)坪定位地圖等圖文信息；

電源管理模塊26為主電源、備用電源、變壓穩(wěn)壓組件、電力監(jiān)控組件和電源切換組件等，實(shí)現(xiàn)對管控模塊2的電源管理；

控制接口27為數(shù)據(jù)輸出接口，與除水模塊3連接，用于控制除水模塊3實(shí)現(xiàn)機(jī)坪水泥道面接縫處排水操作，可以支持總線、無線數(shù)據(jù)接口。

如圖2所示，所述的除水模塊3由調(diào)節(jié)器31、積水處理裝置32和供電管理系統(tǒng)33組成，其中調(diào)節(jié)器31分別與積水處理裝置32和供電管理系統(tǒng)33相連接，以進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，供電管理系統(tǒng)33為積水處理裝置32供電，其與積水處理裝置32連接。

調(diào)節(jié)器31從控制接口27接收排水控制數(shù)據(jù)，積水處理裝置32采用等離子或微波烘干裝置，調(diào)節(jié)器31根據(jù)接收的數(shù)據(jù)控制積水處理裝置32中的等離子體或微波的功率、發(fā)射強(qiáng)度、導(dǎo)通時間和方向等參數(shù)，以達(dá)到排水的目的；

供電管理系統(tǒng)33包括主備電源、開關(guān)切換器和多功率輸出通道，調(diào)節(jié)器31通過控制供電管理系統(tǒng)33的電源開關(guān)，進(jìn)行通道切換，實(shí)現(xiàn)積水處理裝置32的節(jié)能管理，增加工作時間。

如圖5所示，含水檢測模塊1、管控模塊2和除水模塊3分別置于ip65等級以上的一臺機(jī)箱內(nèi)，其中含水檢測模塊1的機(jī)箱底面上設(shè)有用于使微波傳感器11上探頭向下伸出的開口，除水模塊3的機(jī)箱底面上設(shè)有用于使積水處理裝置32上發(fā)射頭向下伸出的開口，三臺機(jī)箱置于一輛可移動車輛上或置于前后兩輛可移動車輛上；在后一種情況下，兩車輛上分別安裝一個管控模塊2，并且兩車的管控模塊2能夠?qū)崟r通信，含水檢測模塊1設(shè)置在前一車輛上，除水模塊3設(shè)置在后一車輛上，同步完成前車檢測后車排水操作，另外，管控模塊2還能夠制成移動手持式裝置，同時可移動車輛的底盤上設(shè)有與含水檢測模塊1的機(jī)箱上開口以及除水模塊3的機(jī)箱上開口相對應(yīng)的開孔。

現(xiàn)將本發(fā)明提供的機(jī)場機(jī)坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的使用方法闡述如下：如圖5所示，可移動車輛采用人工手推或者掛接在機(jī)坪車輛后兩種方式在機(jī)坪道面上移動。載有本設(shè)置的可移動車輛以勻速方式遍巡機(jī)坪道面，并且將微波傳感器11上的探頭對準(zhǔn)機(jī)坪水泥道面接縫處，行駛路線可通過管控模塊2的定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25接口從機(jī)場生產(chǎn)網(wǎng)接收的實(shí)時航班、機(jī)坪環(huán)境、地面服務(wù)信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，含水檢測模塊1中微波傳感器11、補(bǔ)償傳感器12和信號變送器13的初始配置通過人機(jī)接口14人工設(shè)定，工作中的配置變化通過管控模塊2根據(jù)工況自動調(diào)整和下達(dá)，完成初始化后本設(shè)備開始工作，在載有本設(shè)備的可移動車輛移動過程中，利用含水檢測模塊1中的微波傳感器11實(shí)時檢測機(jī)坪水泥道面接縫處的含水量數(shù)據(jù)，然后經(jīng)信號變送器13和檢測接口22傳送給核心處理器21；與此同時，利用補(bǔ)償傳感器12中的溫濕度傳感器、紅外傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器分別檢測機(jī)場環(huán)境溫濕度、紅外傳感器與地面間的距離以及風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，然后經(jīng)信號變送器13和檢測接口22傳送給核心處理器21；核心處理器21對檢測接口22輸入的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理和特征提取，再進(jìn)一步同數(shù)據(jù)存儲器24內(nèi)的含水量特征模型進(jìn)行比對，最終得出含水量評估值，并在判斷出某機(jī)坪水泥道面接縫處存在積水的情況下通過管控模塊2的操作臺23發(fā)出減速、停車信息，同時管控模塊2將根據(jù)檢測信息生成控制命令數(shù)據(jù)，并通過控制接口27傳送給除水模塊3的調(diào)節(jié)器31，由調(diào)節(jié)器31啟動積水處理裝置33并控制積水處理裝置33向外發(fā)射等離子束或微波而對機(jī)坪水泥道面接縫處的積水進(jìn)行烘干，直至含水檢測模塊1檢測到該接縫處的積水程度達(dá)到機(jī)場安全要求為止，在管控模塊2的控制下除水模塊3停止工作，并通過管控模塊2的操作臺23發(fā)出繼續(xù)移動車輛的信息，上述積水檢測排除過程中的機(jī)坪定位、工作狀態(tài)和實(shí)時流程、歷史數(shù)據(jù)、故障等數(shù)據(jù)信息均會實(shí)時在管控模塊2的操作臺23上顯示，同時通過管控模塊2的定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25上傳至與機(jī)場生產(chǎn)網(wǎng)相連接的服務(wù)器，以提供給相關(guān)管理人員。