一種高速公路瀝青路面結構實時監測裝置的制作方法

本實用新型屬于瀝青路面監測監控裝置，涉及一種高速公路瀝青路面結構實時監測裝置。

背景技術：

我國道路的大部分路面均以瀝青為主要材料建成的。在道路運營期間由于受外界環境、荷載、腐蝕和材料老化等因素長期反復的作用，瀝青路面結構不可避免地產生損傷和抗力的衰減，給道路交通安全帶來極大的隱患。如果不能及時發現瀝青路面結構的病害問題，將會對路面結構造成更大規模的破壞，縮短了道路的使用壽命，增加了道路維修和養護的資金投入。

近年來，許多研究機構對瀝青路面的壽命進行了大量的研究，并取得了一些研究成果，但傳統的車載路面監測技術無法獲得受外界環境、荷載、腐蝕和材料老化等因素作用下路面內部結構變化的真實情況，缺乏路面內部結構變化的系統性研究。鑒于此，本實用新型提出了一種高速公路瀝青路面結構實時監測裝置，本裝置基于埋入道路結構中的傳感器實現實時遠程監測瀝青路面內部結構變化的全過程，能夠及時掌握瀝青路面的運行狀況和損壞機理。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術存在的不足，提供如下技術方案：

一種高速公路瀝青路面結構實時監測裝置，包括分布式光纖光柵傳感網絡、光纖光柵解調儀、分布式車輛稱重和定位傳感網絡、稱重和定位數據處理裝置和工控機；所述的分布式光纖光柵傳感網絡通過光纜連接光纖光柵解調儀，該光纖光柵解調儀通過光纜連接至工控機；所述的分布式車輛稱重和定位傳感網絡通過光纜連接稱重和定位數據處理裝置，該稱重和定位數據處理裝置通過光纜連接至工控機。

進一步地，所述的分布式光纖光柵傳感網絡包括光纖光柵豎向應變傳感器、光纖光柵橫向應變傳感器、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵濕度傳感器、光纖光柵單點位移計以及光纖光柵土壓力計。

所述的光纖光柵豎向應變傳感器和光纖光柵橫向應變傳感器均通過光纜串聯成組后分別連接至光纖光柵解調儀的光通道，并且兩者均布設在瀝青層底部每個行車道的導流線兩側，且所述的光纖光柵豎向應變傳感器平行于行車方向設置，而光纖光柵橫向應變傳感器垂直于行車方向設置。

所述的光纖光柵溫度傳感器通過光纜串聯成組后連接至光纖光柵解調儀的光通道，且該光纖光柵溫度傳感器布設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成組后連接至光纖光柵解調儀的光通道，且該光纖光柵濕度傳感器布設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位移計以及光纖光柵土壓力計通過光纜串聯成組后分別連接至光纖光柵解調儀的光通道；且兩者均布設在瀝青層的底部。

進一步地，所述的分布式車輛稱重和定位傳感網絡包括動態稱重傳感器和車輛定位傳感器；所述的動態稱重傳感器通過光纜串聯成組后連接至光纖光柵解調儀的光通道；所述的車輛定位傳感器通過光纜串聯成組后連接至光纖光柵解調儀的光通道；且兩者均安裝于每個行車道的沿途或高速公路收費站口的瀝青層頂部的位置。

進一步地，所述的光纖光柵解調儀的光通道為擴展通道；且采用SM125型解調儀。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：本裝置設計科學嚴謹、實用性強，對瀝青路面結構進行全天候實時監測，及時發現瀝青路面因受外界環境、荷載、腐蝕和材料老化等因素作用而產生的路面病害問題，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護提供技術支撐，確定最佳養護時機，減少道路維修和養護的資金投入，具有極強的推廣價值和廣闊的發展前景。此外，本裝置的光纖光柵土壓力計也可以對監測瀝青路面的壓實度，提高路面的施工質量，減少瀝青路面早期病害。

附圖說明

圖1為本實用新型結構框圖；

圖2為本實用新型結構安裝圖；

圖3為本實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絡、2-光纖光柵解調儀、3-分布式車輛稱重和定位傳感網絡、4-稱重和定位數據處理裝置、5-工控機、1-1-光纖光柵豎向應變傳感器、1-2-光纖光柵橫向應變傳感器、1-3-光纖光柵溫度傳感器、1-4-光纖光柵濕度傳感器、1-5-光纖光柵單點位移計、1-6-光纖光柵土壓力計、3-1-動態稱重傳感器、3-2-車輛定位傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，應理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。

如圖1和圖2所示，一種高速公路瀝青路面結構實時監測裝置，包括分布式光纖光柵傳感網絡1、光纖光柵解調儀2、分布式車輛稱重和定位傳感網絡3、稱重和定位數據處理裝置4和工控機5；所述的分布式光纖光柵傳感網絡1的輸出端通過光纜連接于光纖光柵解調儀2的光通道，該光纖光柵解調儀2通過光纜連接至工控機5；所述的分布式車輛稱重和定位傳感網絡3通過光纜連接稱重和定位數據處理裝置4，該稱重和定位數據處理裝置4通過串口連接至工控機5；工控機5主要用于數據儲存和用戶界面顯示，對光纖光柵解調儀解調2的數據信息以及稱重和定位數據處理裝置4的數據信息存儲于工控機5上，并實時地顯示在工控機5的顯示屏上。其中，光纖光柵解調儀的光通道為擴展通道；且采用SM125型解調儀。

其中的分布式光纖光柵傳感網絡1包括光纖光柵豎向應變傳感器1-1、光纖光柵橫向應變傳感器1-2、光纖光柵溫度傳感器1-3、光纖光柵濕度傳感器1-4、光纖光柵單點位移計1-5以及光纖光柵土壓力計1-6；通過設置六種不同的感應裝置形成一個全光纖型分布式的傳感網絡。

光纖光柵豎向應變傳感器1-1和光纖光柵橫向應變傳感器1-2均通過光纜串聯成組后分別連接至光纖光柵解調儀2的光通道，并且兩者均布設在瀝青層底部每個行車道的導流線兩側，且所述的光纖光柵豎向應變傳感器1-1平行于行車方向設置，而光纖光柵橫向應變傳感器1-2垂直于行車方向設置；光纖光柵豎向應變傳感器1-1用于測量瀝青路面的豎向應變量；光纖光柵橫向應變傳感器1-2用于測量瀝青路面的豎向應變量。

光纖光柵溫度傳感器1-3通過光纜串聯成組后連接至光纖光柵解調儀2的光通道，且該光纖光柵溫度傳感器1-3布設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通過光纜串聯成組后連接至光纖光柵解調儀2的光通道，且該光纖光柵濕度傳感器1-4布設在瀝青路面上表面和土基層上表面向下0.1m處。

光纖光柵單點位移計1-5以及光纖光柵土壓力計1-6通過光纜串聯成組后分別連接至光纖光柵解調儀2的光通道；且兩者均布設在瀝青層的底部。

分布式車輛稱重和定位傳感網絡包括動態稱重傳感器3-1和車輛定位傳感器3-2。動態稱重傳感器3-1用于測量行駛速度約0km/h到200km/h各類車輛的軸重、軸重對應的采集時間、軸距的數據信息；車輛定位傳感器3-2用于對車輛的實時位置、行駛方向進行實時監控。動態稱重傳感器3-1和車輛定位傳感器3-2通常安裝于每個行車道的沿途或各類收費站口的瀝青層頂部的位置。

稱重和定位數據處理裝置4用于對動態稱重傳感器3-1和車輛定位傳感器3-2采集的數據進行處理。對于動態稱重傳感器3-1而言，本數據處理系統根據傳感器采集的被測車輛各軸重、各軸重對應的采集時間和預設的傳感器間距計算出被測車輛的車速、車重、車型，同時對異常測量數據信息進行過濾；對于車輛定位傳感器3-2而言，本數據處理系統處理傳感器采集的每個車輛的位置相關的數據，并對異常實時位置信息進行過濾。

本實用新型在使用的時候，按上述位置布置好傳感器后，應盡快鋪設瀝青材料，避免暴露在外面的傳感器受到損壞。在鋪設瀝青時，應避免攤鋪機的車輪直接碾壓傳感器。

根據實際監測的需要，把分布式光纖光柵傳感網絡安裝于瀝青路面內部，實現數據采集；然后通過光纜把數據傳輸到光纖光柵解調儀，光纖光柵解調儀把采集的數據信息解調后通過光纜傳輸到工控機，由工控機對數據進行處理、存儲，并把數據信息實時地顯示在工控機的顯示屏。

動態稱重傳感器和車輛定位傳感器安裝于瀝青路面內部，實現數據采集；通過光纜和GPS把信號傳輸到稱重和定位數據處理系統，然后把處理后的數據傳輸到工控機，由工控機對數據進行分類、存儲，并把數據信息實時地顯示在工控機的顯示屏。

如圖3所示，本實用新型對各部件的安裝位置以及安裝距離做出規劃，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用新型的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。