CN100446048C - 一种热棒工作状态检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热棒工作状态检测方法和系统，通过热棒数据采集单元对热棒散热片上不同高度的温度进行采集，热棒数据采集单元将采集到的温度信号转换成数字信号进行存储后，传送给热棒工作状态确定单元，热棒工作状态确定单元将接收到的数字信号进行存储、处理和分析。该方法和系统适宜于在热棒使用环境中检测热棒的工作状态，不仅能用于热棒使用单位，也同时能用于热棒生产厂家的出厂检测，并使在恶劣的环境下进行大规模热棒数据采集成为可能，并且减小了热棒检测人员的劳动强度，提高了效率。

Description

一种热棒工作状态检测方法和系统

技术领域

本发明涉及自动化检测技术，特别涉及一种冻土路基的热棒工作状态检测方法和系统。

背景技术

随着国民经济的快速发展和国家经济实力的不断增强，以及青藏公路和青藏铁路的建成与顺利通车，我国在多年冻土地区的公路铁路建设施工积累了一定的经验，在今后的十多年里，青海、西藏、新疆、黑龙江等许多省区公路建设仍将快速发展，其中，许多项目都经过多年冻土区。

但是，由于路网对冻土区的原始生态会不可避免的产生负面影响，在道路通行过程中路基将会出现不稳定沉陷、波浪、纵向开裂，边坡滑塌等病害，从而导致沥青路面的纵裂、横裂、网裂等病害发生。

热棒技术作为一种有效的主动地温度调控技术，它通常是将热棒下端埋入地表以下8米，将其上端4米外套散热器裸露地表之上。图1为现场热棒埋设示意图。可以看出现场的热棒主要分为三部分：散热段101在地表之上，上面附着散热片104；绝热段102和吸热段103都在地表以下。

在利用热棒技术的过程中，当地下土层的温度高于地上环境时，热棒内部的液态工质便发生汽化，气态工质携带地下热量沿热棒管内侧上升至热棒上端，这时由于地表以上的环境温度较低，汽化的工质从地下所携带的热量通过热棒外侧的散热片被释放到大气中去，工质再次转变为液态下落到热棒底端。如此循环往复使得地下的温度始终保持在0℃以下。当地下土层的温度低于地上环境温度时，热棒停止工作，也就是说以上过程是不可逆的。由此可见，在地表以上的环境温度季节性致冷过程中，利用热棒能从地基中吸取热量使冻土层降温并储存冷量，防止多年冻土发生融化。以此可以消除路基冻害，有效地提升多年冻土上限，保护冻土路基稳定性。

然而，在利用热棒技术保护冻土路基稳定性时，热棒一旦埋入路基两侧，它便会长年累月随着环境温度的变化对地下温度进行调节。热棒的工作环境却是非常的恶劣，低温时能达到-30℃～-40℃，昼夜温差非常大；雨、雪、霜、冻、强紫外线等等，都会存在并产生影响；在此恶劣的工作环境下，热棒的工作状态、工作效率随着时间的推移均会发生变化，有些甚至会产生失效。对此就需要对热棒的工作状态进行定期的检测与维护，随时掌握热棒工作状态的第一手资料。

目前国内外关于热棒工作状态的检测方法主要有：起动性能和等温性能检测法、非接触式脉冲激光激发超声波检测法、热管密封性检测、以及热传递性能检测法。但是这些检测方法都是适合于热棒出厂时的检测方法，很难应用于热棒工作状态的现场检测。

另外，还存在一种检测方法：红外成像测试法。它主要利用物体在不同温度时所产生的热辐射不同的基本原理，将热棒的工作状态用成像技术记录下来并能够显示出不同温度的色谱并记下不同点的温度。这种检测方法虽然可以实现现场检测，但因为存储数据有限，一般只能记录少量数据，也不适宜于现场检测。

由此可见，目前的热棒工作状态检测方法并不适宜于对冻土路基的热棒工作状态进行现场检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种热棒工作状态检测系统，该系统适宜于对冻土路基的热棒工作状态进行现场检测。

本发明的第二个目的在于提供一种热棒工作状态检测方法，该方法适宜于对冻土路基的热棒工作状态进行现场检测。

为了实现上述第一个目的，本发明提供了，一种热棒工作状态检测系统，该系统由热棒数据采集单元和热棒工作状态确定单元组成；

热棒数据采集单元，采集热棒散热片上不同高度的温度信号，将采集到的温度信号转换为数字信号，然后将该数字信号传送给热棒工作状态确定单元；

热棒工作状态确定单元，对接收到的数字信号进行线性拟合处理，根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒工作状态。

其中，所述热棒数据采集单元和热棒工作状态确定单元设置在相互独立的两个设备中，或者集成在一个设备中。

所述热棒数据采集单元包括：

数据采集模块：采集热棒散热片上不同高度的温度信号后，将温度信号转换为数字信号，并输出；

数据存储模块：将数据采集模块输出的数字信号进行存储；

数据传输模块：将存储在数据存储模块中的数字信号传输到热棒工作状态确定单元。

其中，所述数据采集模块包括：

温度传感器：采集热棒散热片上不同高度的温度信号后，将温度信号转换为电信号传送给信号调理电路；

信号调理电路：将电信号进行调理后传送给AD转换电路；

AD转换电路：接收调理后的电信号，并将调理后的电信号转换为数字信号，并输出。

更优地，所述热棒数据采集单元进一步包括控制器；

控制器，控制数据采集模块对热棒散热片上不同高度的温度信号进行采集并将温度信号转换为数字信号，控制数据存储模块对数字信号进行存储，控制数据传输模块将数字信号传输给热棒工作状态确定单元。

更优地，所述热棒数据采集单元进一步包括人机交互系统；

人机交互系统，将操作人员下达的指令发送给所述控制器，将接收到的温度信号提供给操作人员；

控制器，接收到指令后完成控制处理并将数据采集模块采集到的温度信号反馈给人机交互系统。

较佳地，所述控制器、数据存储模块和人机交互系统集成在一个设备中。

在该系统中，所述热棒工作状态确定单元包括：

数据通信模块：用于接收热棒数据采集单元传送的数字信号，并将数字信号传送给数据处理模块；

数据处理模块：用于对接收到的数字信号进行线性拟合处理，并将处理结果传送给数据分析模块；

数据分析模块：根据经数据处理模块发送来的处理结果中的截距信息进行分析，确定热棒的工作状态。

更优地，所述热棒工作状态确定单元进一步包括数据库；

所述数据库，用于存储数据通信模块接收到的数字信号，和/或数据处理模块处理过的数据，和/或数据分析模块分析后的结果。

为了实现上述第二个目的，本发明提供了一种热棒工作状态检测方法，该方法包括以下步骤：

1)对热棒散热片上不同高度的温度信号进行采集；

2)将采集到的温度信号转换成数字信号；

3)对数字信号进行线性拟合处理，根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒工作状态。

所述根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒工作状态为：将所得到的截距与相同环境温度下的正常工作的热棒的截距进行比较，如果所得到的截距小于正常工作的热棒的截距，则确定该热棒工作不正常；如果所得到的截距不小于正常工作的热棒的截距，则确定该热棒工作正常。

在所述将所得到的截距与相同环境温度下的正常工作的热棒的截距进行比较之前进一步包括：将线性拟合处理所得到的斜率与相同环境温度下的正常工作的热棒的斜率进行比较，如果两者差值的绝对值没有超出可取范围，则继续进行将该热棒的截距与相同环境温度下的正常工作的热棒的截距进行比较的步骤；如果两者差值的绝对值超出可取范围，则返回步骤1)。

在所述对数字信号进行线性拟合处理之前包括：判断数字信号的完整性；如果数字信号完整，则进行对数字信号的线性拟合处理。

如果判断数字信号不完整，则放弃此数字信号，返回步骤1)。

在判断数字信号不完整后，利用线性差值的方法对数字信号进行补全，然后执行对数字信号的线性拟合处理。

由以上技术方案可以看出，本发明所提供的热棒工作状态检测方法和系统是基于热棒使用现场的，适宜于在热棒使用环境中检测热棒的工作状态。更进一步地，该方法不仅能用于热棒使用单位，也同时能用于热棒生产厂家的出厂检测。更优地，本发明中利用热棒数据采集单元对热棒温度进行采集，能够一次采集多组数据，使在恶劣的环境下进行大规模热棒数据采集成为可能，并且减小了热棒检测人员的劳动强度，提高了效率。

附图说明

图1为现场热棒埋设示意图；

图2为热棒工作状态检测系统结构图；

图3为热棒数据采集单元的结构图；

图4为热棒工作状态确定单元结构图；

图5为热棒工作状态检测系统第一实施例示意图；

图6为热棒工作状态检测系统的第二实施例示意图；

图7为热棒工作状态检测方法流程图；

图8为热棒工作状态检测方法第一实施例示意图；

图9为热棒工作状态检测方法第二实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

为了便于更清楚地理解本发明，首先对本发明的测量对象做简单说明。对于埋设于冻土路基现场的热棒，唯一易于测量的是热棒散热段上的数据。本发明选择能够直接反映热棒工作状态的温度为测量对象。热棒的散热段上附着散热片，现场热棒的散热片上的温度由多种因素造成，主要有以下因素：

1)环境温度；

2)太阳辐射热棒散热片产生的温度；

3)热棒散热片反射周围热源产生的温度；

4)热棒工作时，从冻土层带上来的热量所产生的温度。

在上述4个因素中，因素1)在任何时候都是主导，无论白天还是夜间，无论热棒工作与否，也无论现场天气如何，环境温度均会极大影响散热片上的温度，所以热棒散热片上所测得的温度很大程度上都反映了当时的环境温度。由于近地表大气垂直方向上温度差的存在，现场所测得的热棒散热片上的温度是存在明显的梯度的，即散热片底端的温度较高，散热片顶端的温度较低。但热棒内部的工质会对散热片上温度的梯度产生影响。因素2)和3)对散热片也有影响，在天晴的白天，由于阳光的照射，热棒散热片的温度会有所上升，而如果测量现场存在热源，也会对散热棒散热片上的温度产生影响。对于因素4)，如果热棒在工作情况下，其内部工质会不停地把地下吸热段的热量传到散热段，于是便抬高了散热片上的温度，并且这种温度的抬高是存在于整段散热段的，也就是说，地下传上来的热量不会使底端散热片温度提升得多而顶端散热片温度提升得少，而是使整段散热片的温度均得到抬高。理论上讲热棒内部在任何高度气体工质的温度是相等的，但由于环境大气温差的存在，所测得的热棒散热片上的温度仍然存在温差，但是，尽管如此，在一定的测试条件下，工作热棒吸热段传上来的热量仍然能够在散热片上的温度中表现出来。

通过以上分析可以看出：首先，热棒工作状态可以从热棒散热片上的温度反映出来，当热棒工作状态良好时，散热片上的温度提升的较高；当热棒工作状态较差或者完全不工作时，散热片上的温度提升的较少或者完全不提升。其次，热棒散热片温度的测量应尽量减少因素2)和3)的影响，否则干扰严重，得不出真实的分析结果。本发明所提供的冻土路基的热棒工作状态检测方法和系统是基于以上结论的，所以，热棒数据采集的对象是热棒散热片上不同高度的温度；热棒工作状态是由比较附近热棒散热片温度的高低和温度梯度的大小得出的。

下面对本发明做详细的介绍，首先对本发明所提供的热棒工作状态检测系统做详细的描述。其结构如图2所示，图2为热棒工作状态检测系统结构图。该系统有两部分组成：热棒数据采集单元201和热棒工作状态确定单元202。

其中，热棒数据采集单元201，用于采集热棒的温度信号，并将采集到的温度信号转换为数字信号，将数字信号进行存储后，传送给热棒工作状态确定单元202。

热棒工作状态确定单元202，接收来自热棒数据采集单元的数字信号后，对其进行线性拟合处理和分析确定热棒的工作状态。

更优地，热棒数据采集单元201，采集热棒散热片上的温度信号，特别是热棒散热片上不同高度的温度信号。

其中，所述热棒数据采集单元201和热棒工作状态确定单元202可以分别位于相互独立的两个设备中，也可以集成在同一个设备中。

下面分别对这两部分做详细的描述，图3为热棒数据采集单元的结构图。由图中可以看出，热棒数据采集单元201主要由以下几部分组成：

数据采集模块301：完成对热棒温度数据的采集，并将采集到的温度信号转换为数字信号后，传送给数据传输单元303，或者传送给数据存储模块302。

数据存储模块302：将数据采集模块301输出的数字信号进行存储。

数据传输模块303：接收数据采集模块301传送来的数字信号，或者读取存储在数据存储模块302中的数字信号后，将数字信号传输到热棒工作状态确定单元202。

较佳地，热棒数据采集单元201可以进一步包括人机交互模块，操作人员在采集数据时可以通过人机交互模块进行观察和操作。

较佳地，热棒数据采集单元201可以进一步包括控制器，接收操作人员通过人机交互模块输入的指令，将数据采集模块输出的数字信号写入数据存储模块，并从数据存储模块中读取数字信号通过数据传输模块传送给热棒工作状态确定单元。

较佳地，热棒数据采集单元201可以是便携式的热棒数据采集仪。

图4为热棒工作状态确定单元结构图，热棒工作状态确定单元202是基于计算机的应用软件系统。由图中可以看出，热棒工作状态确定单元202主要由以下几部分组成：

数据通信模块401：用于和热棒数据采集单元201通信，接收到热棒数据采集单元201传来的数字信号后，传输给数据处理模块402。

数据处理模块402：接收数据通信模块401传来的数字信号，对其进行线性拟合处理后，将线性拟合处理后的数据发送给数据分析模块403。

上面所述对数字信号进行线性拟合处理的过程在此举一个例子进行说明：在热棒数据采集单元的存储模块中，一条记录仅记录一个高度的温度，如果一根热棒测10个高度的温度，那么十条记录才能表示一根热棒的完整数据，数据处理模块402在上传后找出这根热棒的十条记录，根据这十条记录进行线性拟合和算出斜率截距。

另外，在上传过程中，数据处理模块402要进行数字信号完整性的判断，如果数字信号完整，则进行上述线性拟合处理步骤；如果数字信号不完整，即出现数据缺失时，数据处理模块402放弃此组数字信号，重新对温度信号进行采集，或者用线性差值的方法对数据进行补全后再继续进行上述线性拟合处理及其后续过程，使系统具有自检、维护和校正的功能。

数据分析模块403：用于根据数据处理模块402发送来的数据分析热棒的工作状态。

上述分析热棒工作状态的过程为：将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较，如果所得到的截距小于正常工作的热棒的拟合曲线的截距，则确定该热棒工作不正常；如果所得到的截距不小于正常工作的热棒的拟合曲线的截距，则确定该热棒工作正常。

更优地，在将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较之前，可以进一步包括：将根据线性拟合处理所得到的斜率与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的斜率进行比较，如果两者差值的绝对值超出可取范围，所采集数据无效，重新进行热棒温度数据的采集；如果两者差值的绝对值没有超出可取范围，则继续进行将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较的步骤。

因为热棒在正常工作时，会将其吸热段的热量传到散热段散发，所以损坏的热棒无法将其吸热段的热量有效的传递到散热段，故该热棒散热段的温度就要小于其他热棒。在将采集到的热棒散热片上的温度数据进行曲线拟合后，曲线斜率表征热棒工作的稳定状态。预先可以将正常工作热棒在不同温度下的拟合曲线的截距和斜率存入数据库404中，将经过数据处理模块402线性拟合得到的斜率与相同环境温度下正常工作的热棒斜率进行比较，如果两者差值超出可取范围，说明外界干扰严重，所采集数据无效。如果差值没有超出可取范围，则继续将经过数据处理模块402线性拟合得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒截距进行比较，如果截距小于正常工作的热棒截距，则说明热棒工作不正常。

所述可取范围可以设定为0.2，该值是在实验和研究工作中的经验值。

较佳地，该热棒工作状态确定单元还可以包括：

数据库404：用于存储数据通信模块401接收到的数据，并且保存数据处理模块402处理后的数据，以及数据分析模块403的分析结果。

数据库404包括原始备份数据库和分析结果数据库，前者用于对热棒数据采集单元201采集的数据进行保存，后者用于保存处理后的数据及分析结果，前者一个温度值就是数据库的一条记录，而后者，一根热棒上所有指定高度的温度值、供分析用的线性拟合后的斜率截距、以及分析结果才能构成数据库中的一条记录。由于系统永久的保存了热棒的数据，故用户也可以通过历史数据的查询获得每根热棒的长期数据，以更加准确地得出热棒工作状态的分析结果。

更优地，该热棒工作状态确定单元可以方便于将原始数据以及结果进行长期保存，这就为对热棒工作状态的全面分析和长期分析做了很好的保障。

下面通过两个实施例来对本发明所提供的热棒工作状态检测系统做详细的描述。图5为热棒工作状态检测系统第一实施例示意图。

前向通道510、存储器502、以及通信模块503组成了图2中的热棒数据采集单元201。

前向通道510对应图3中的数据采集模块301，包括：温度传感器511、信号调理电路512、AD转换电路513。

温度传感器511采集现场热棒散热片上不同高度的温度后，将温度信号转换为电信号，电信号经信号调理电路512的整形滤波后送到AD转换电路513实现数字信号转换。

存储器502对应于图3中的数据存储模块302，用于存储前向通道510采集数据后输出的数字信号。

存储器502可以由专门的存储芯片组成，也可以由小型的移动存储设备组成，也可以直接利用控制器的存储空间。

通信模块503对应于图3中的数据传输模块，用于将存储器502中存储的前向通道510输出的数字信号上传到上位机，由上位机中的热棒工作状态确定单元进行分析评价。

所述通信模块503需要的硬件设备可以是RS-232等总线，也可以是读卡器使存储卡形式的存储器能与上位机连接。它的传送可以通过各种数据传送协议完成，例如RS-232、RS-485、CAN等。

上位机504对应图2中的热棒工作状态确定单元202。上位机504接收来自通信模块503传来的数字信号后，经热棒工作状态确定单元中的数据通信模块获得数字信号后，数据处理模块对数据进行线性拟合处理，完成判断采集数据的完整性及数据的拟合，并且完成数据库数据的导入和保存，然后数据分析模块分析热棒的工作状态，通过线性拟合后的截距和斜率，分析确定热棒工作状态。

较佳地，热棒数据采集单元可以进一步包含人机交互模块520。在采集数据时，操作人员可以通过人机交互模块520中的键盘521和显示器522进行观察和操作。

较佳地，热棒数据采集单元还可以进一步包含控制器501。控制器501接收操作人员通过键盘521输入的指令，将前向通道510转换输出的数字信号写入存储器502，并从存储器502中读取数字信号通过通信模块503传送给上位机504，同时将结果传送给显示器522进行显示。

控制器501可以是单片机、DSP或者其他控制器。

图6为热棒工作状态检测系统的第二实施例示意图。该实施例所示系统主要由温度采集探头610和笔记本电脑620组成。

温度采集探头610对应于图2中的热棒数据采集单元201，包含：温度传感器611、信号调理电路612、AD转换电路613、以及通信模块614。其中，温度传感器611、信号调理电路612、以及AD转换电路613组成了图3中的数据采集模块301；通信模块614对应于图3中的数据传输模块303。图3中的数据存储模块302和图2中的热棒工作状态确定单元202都包含在笔记本电脑620中。

操作人员通过笔记本电脑620操作，控制温度传感器611进行温度采集，然后将温度信号转换为电信号，电信号经信号调理电路612的整形滤波后送到AD转换电路613实现数字信号转换，通过通信模块614将转换好的数字信号上传到笔记本电脑620，直接以数据库的形式存储在笔记本电脑620中。分析数据时，可以在笔记本电脑620中设置热棒工作状态确定单元，直接在笔记本电脑620上进行数字信号的处理和分析，也可以将数据库拷贝到其他电脑中进行。

下面对本发明提供的热棒工作状态检测方法做描述。该方法主要步骤如图7所示，图7为热棒工作状态检测方法流程图。主要包括以下几个步骤：

步骤701：热棒工作状态检测系统对热棒散热片上不同高度的温度进行采集；

步骤702热棒工作状态检测系统将采集到的温度信号转换成数字信号；

步骤703：热棒工作状态检测系统对数字信号进行线性拟合处理，根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒的工作状态。

上述确定热棒工作状态的过程为：将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较，如果所得到的截距小于正常工作的热棒的拟合曲线的截距，则确定该热棒工作不正常；如果所得到的截距不小于正常工作的热棒的拟合曲线的截距，则确定该热棒工作正常。

更优地，在将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较之前，可以进一步包括：将根据线性拟合处理所得到的斜率与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的斜率进行比较，如果两者差值的绝对值超出可取范围，所采集数据无效，重新进行热棒温度数据的采集；如果两者差值的绝对值没有超出可取范围，则继续进行将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较的步骤。

因为热棒在正常工作时，会将其吸热段的热量传到散热段散发，所以损坏的热棒无法将其吸热段的热量有效的传递到散热段，故该热棒散热段的温度就要小于其他热棒。在将采集到的热棒散热片上的温度数据进行曲线拟合后，曲线斜率表征热棒工作的稳定状态。预先可以将正常工作热棒在不同温度下的拟合曲线的截距和斜率存入数据库404中，将经过数据处理模块402线性拟合得到的斜率与相同环境温度下正常工作的热棒斜率进行比较，如果两者差值超出可取范围，说明外界干扰严重，所采集数据无效。如果差值没有超出可取范围，则继续将经过数据处理模块402线性拟合得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒截距进行比较，如果截距小于正常工作的热棒截距，则说明热棒工作不正常。

所述可取范围可以设定为0.2，该值是在实验和研究工作中的经验值。

更优地，在对数字信号进行线性拟合处理之前进一步包括：判断数字信号的完整性；如果数字信号完整，则进行对数字信号的线性拟合处理；如果判断数字信号不完整，则放弃此数字信号，返回执行步骤701；或者，如果判断数字信号不完整后，利用线性差值的方法对数字信号进行补全，然后执行对数字信号的线性拟合处理及其后续过程。

较佳地，在步骤702中，将采集到的温度信号转换成数字信号后，将数字信号进行存储，以便进行完现场采集后，将数字信号带离热棒工作现场进行热棒工作状态的确定。

在步骤703中，热棒工作状态检测系统对数字信号进行线性拟合处理，将处理结果进行存储后，对处理结果进行分析，并将分析结果也进行存储。

以上就是热棒工作状态检测方法的主要步骤，下面在热棒工作状态检测系统第一个实施例的基础上，对其检测方法举出实施例进行详细地描述。图8为热棒工作状态检测方法第一实施例示意图。由图中可以看出，该方法包括以下步骤：

步骤801：前向通道的温度传感器对热棒散热片上不同高度温度进行采集后，将温度信号转变为电信号。

步骤802：信号调理电路对电信号进行信号调理后送到AD转换电路。

其中，所述对信号进行调理可以是对电信号进行整形滤波。

步骤803：AD转换电路将电信号转换为数字信号。

步骤804：前向通道输出的数字信号存入存储器。

较佳地，同时写入存储器的还包括热棒编号和测量高度等数据。

步骤805：将存储器中的数字信号通过通信模块上传给上位机中的热棒工作状态确足单元。

在此可以通过总线将存储器中的数据上传到上位机，也可以使移动存储器直接通过读卡器连接到上位机实现数据上传；

步骤806：上位机中的数据通信模块接收热棒数据采集单元传送的数字信号。

步骤807：上位机中的数据处理模块处理对数字信号进行线性拟合处理。

步骤808：数据分析模块根据数据处理模块线性拟合处理所得到的截距，确定热棒的工作状态。

其中，分析热棒工作状态的过程为：将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较，如果所得到的截距小于正常工作的热棒的拟合曲线的截距，则确定该热棒工作不正常；如果所得到的截距不小于正常工作的热棒的拟合曲线的截距，则确定该热棒工作正常。

更优地，在将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较之前，可以进一步包括：将根据线性拟合处理所得到的斜率与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的斜率进行比较，如果两者差值的绝对值超出可取范围，所采集数据无效，重新进行热棒温度数据的采集；如果两者差值的绝对值没有超出可取范围，则继续进行将所得到的截距与相同环境温度下正常工作的热棒的拟合曲线的截距进行比较的步骤。

较佳地，所述步骤806中，上位机中的数据通信模块接收热棒数据采集单元传送的数字信号后，可以进一步将数字信号保存在上位机的数据库中。

所述步骤807中，上位机中的数据处理模块处理数字信号后可以将处理结果保存在上位机中的数据库中。

所述步骤808中，数据分析模块分析完热棒的工作状态后，可以将分析结果保存在上位机中的数据库中。

下面在热棒工作状态检测系统第二个实施例的基础上，对其检测方法再举一实施例进行详细描述。图9为热棒工作状态检测方法第二实施例示意图。由图中可以看出，该方法包括以下步骤：

步骤901：温度采集探头中的温度传感器对热棒温度进行采集后，将温度信号转变为电信号。

步骤902：信号调理电路对电信号进行信号调理后送到AD转换电路。

其中所述对电信号进行信号调理是对电信号进行整形滤波。

步骤903：AD转换电路将电信号转换为数字信号。

步骤904：通信模块将数字信号直接传到笔记本电脑中以数据库的形式存储。

同样在此上传到数据库的还包括热棒编号和测量高度等数据。

步骤905：笔记本电脑中的热棒数据综合评价系统对数字信号进行线性拟合处理和分析，确定热棒工作状态。

具体为：数据处理模块对数字信号进行线性拟合处理，完成判断采集数据的完整性以及数据的线性拟合；数据分析模块根据数据处理模块处理的结果，即通过线性拟合后直线的截距和斜率分析热棒的工作状态。

较佳地，数据处理模块处理的结果和数据分析模块分析的结果可以存入数据库进行保存。

另外，在步骤905中，也可以将数据库拷贝到其他设置有热棒工作状态确定单元的电脑中进行数据的处理和分析，处理和分析的步骤与步骤905中所述相同。

由上可见，本发明所提供的系统和方法，通过热棒数据采集单元对现场温度信号进行采集和信号转换，以及热棒工作状态确定单元的分析，完成冻土路基热棒工作状态的现场检测，此检测结果能真实地反映热棒工作状态并适宜于环境恶劣的现场检测。而且，本发明所提供的方法和系统不仅能用于热棒使用单位，也同时能用于热棒生产厂家的出厂检测。

Claims (15)

1、一种热棒工作状态检测系统，其特征在于，该系统由热棒数据采集单元和热棒工作状态确定单元组成；

热棒数据采集单元，采集热棒散热片上不同高度的温度信号，将采集到的温度信号转换为数字信号，然后将该数字信号传送给热棒工作状态确定单元；

热棒工作状态确定单元，对接收到的数字信号进行线性拟合处理，根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒工作状态。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热棒数据采集单元和热棒工作状态确定单元设置在相互独立的两个设备中，或者集成在一个设备中。

3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热棒数据采集单元包括：

数据采集模块：采集热棒散热片上不同高度的温度信号后，将温度信号转换为数字信号，并输出；

数据存储模块：将数据采集模块输出的数字信号进行存储；

数据传输模块：将存储在数据存储模块中的数字信号传输到热棒工作状态确定单元。

4、根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：

温度传感器：采集热棒散热片上不同高度的温度信号后，将温度信号转换为电信号传送给信号调理电路；

信号调理电路：将电信号进行调理后传送给AD转换电路；

AD转换电路：接收调理后的电信号，并将调理后的电信号转换为数字信号，并输出。

5、根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述热棒数据采集单元进一步包括控制器；

控制器，控制数据采集模块对热棒散热片上不同高度的温度信号进行采集并将温度信号转换为数字信号，控制数据存储模块对数字信号进行存储，控制数据传输模块将数字信号传输给热棒工作状态确定单元。

6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述热棒数据采集单元进一步包括人机交互系统；

人机交互系统，将操作人员下达的指令发送给所述控制器，将接收到的温度信号提供给操作人员；

控制器，接收到指令后完成控制处理并将数据采集模块采集到的温度信号反馈给人机交互系统。

7、根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器、数据存储模块和人机交互系统集成在一个设备中。

8、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热棒工作状态确定单元包括：

数据通信模块：用于接收热棒数据采集单元传送的数字信号，并将数字信号传送给数据处理模块；

数据处理模块：用于对接收到的数字信号进行线性拟合处理，并将处理结果传送给数据分析模块；

数据分析模块：根据数据处理模块发送来的处理结果中的截距信息进行分析，确定热棒的工作状态。

9、根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述热棒工作状态确定单元进一步包括数据库；

所述数据库，用于存储数据通信模块接收到的数字信号，和/或数据处理模块处理过的数据，和/或数据分析模块分析后的结果。

10、一种热棒工作状态检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)对热棒散热片上不同高度的温度信号进行采集；

2)将采集到的温度信号转换成数字信号；

3)对数字信号进行线性拟合处理，根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒工作状态。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据线性拟合处理所得到的截距确定热棒工作状态为：将所得到的截距与相同环境温度下的正常工作的热棒的截距进行比较，如果所得到的截距小于正常工作的热棒的截距，则确定该热棒工作不正常；如果所得到的截距不小于正常工作的热棒的截距，则确定该热棒工作正常。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述将所得到的截距与相同环境温度下的正常工作的热棒的截距进行比较之前进一步包括：将线性拟合处理所得到的斜率与相同环境温度下的正常工作的热棒的斜率进行比较，如果两者差值的绝对值没有超出可取范围，则继续进行将该热棒的截距与相同环境温度下的正常工作的热棒的截距进行比较的步骤；如果两者差值的绝对值超出可取范围，则返回步骤1)。

13、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述对数字信号进行线性拟合处理之前包括：判断数字信号的完整性；如果数字信号完整，则进行对数字信号的线性拟合处理。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，如果判断数字信号不完整，则放弃此数字信号，返回步骤1)。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在判断数字信号不完整后，利用线性差值的方法对数字信号进行补全，然后执行对数字信号的线性拟合处理。

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