CN103048928B - 一种测控机箱和道路检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测控机箱和道路检测系统，测控机箱，包括：继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；A/D板，用于执行采集落锤式弯沉仪生成的传感器信号，将传感器信号转换为第一数字信号的功能；计算机卡，用于执行接收多个第一数字信号，对第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；检测逻辑单元，用于根据上位机的控制指令来指示继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能。设置继电器板卡、A/D板和计算机卡关于检测和数据采集频率等参数；根据来自上位机的操作指令，自动完成各种检测动作，通过A/D板采集并转换传感器信号并处理后生成第二数字信号，将生成的输出文件作为执行结果传回给上位机。

Description

一种测控机箱和道路检测系统

技术领域

本发明涉及仪表检测技术，特别是指一种测控机箱和道路检测系统。

背景技术

广泛应用于民航机场道面检测的落锤式弯沉仪(FWD，Falling WeightDeflectometer)，主要用于测定道面和地基的张力/应力参数，在被测道面的表面放置一个特别设计的负载盘，通过落重的碰撞产生脉冲形式的负载施加到负载盘上，负载脉冲设计成能够产生沉降，精密模拟在正常负载和速度下车轮负载所产生的沉降。在加载时间中，测量受载的道面结构的沉降，并记录下最高的沉降值，通过和其它区域沉降的比较，就能够估计出被测道面所能承担的工作负载的能力。

目前国内各领域使用的FWD基本上都是从国外引进的，普遍存在着仪器价格高、系统开放性和维护方便性差和技术支持滞后等问题。FWD对应的道路检测系统由计算机(上位机)、测控机箱(下位机)、前端检测单元及测控软件等部分组成；通过传感器、测控机箱和计算机对FWD的状态进行控制和弯沉检测。现有测控机箱中，数据信号采集和控制电路所专用的IC电路共有4块电路板，包括两个光耦合板、一个继电器板和一个含CPU的A/D板，电路板上焊接近百个分离电子元件，板与板之间用几十根普通导线连接，结构可靠性差且电子元件寿命有限。机箱中，大块电路板的面积为320mm*210mm，占据第一层，4块电路板的面积为160*100mm占据了第二层，计算机和电源占据了第三层；机箱外形尺寸490mm*290mm*190mm，体积大、笨重，携带及现场操作极为不便；且测控软件只能在DOS中运行，不支持Windows98以上版本的操作系统，实时监测和响应功能弱，日常维护存在困难。

发明人发现现有技术存在如下问题：道路检测系统中的测控机箱体积过大且笨重，携带及现场操作极为不便，不支持多种格式的输出文件格式，生成的检测结果数据无法图形化显示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测控机箱和道路检测系统，用于解决现有技术中，道路检测系统中的测控机箱体积过大且笨重，携带及现场操作极为不便，不支持多种格式的输出文件格式，生成的检测结果数据无法图形化显示的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种测控机箱，包括：继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；A/D板，与所述继电器板卡连接，用于执行采集所述落锤式弯沉仪生成的传感器信号，将所述传感器信号转换为第一数字信号的功能；计算机卡，与所述A/D板连接，用于执行接收多个所述第一数字信号，对所述第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；检测逻辑单元，与所述计算机卡、A/D板和继电器板卡连接，用于根据上位机的控制指令来指示所述继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能。

所述的测控机箱中，所述继电器板卡，具有至少32路单端模拟通道输入，支持隔离输入和输出功能；所述A/D板，具有16路双端模拟通道输入，4路计数通道，支持16位精度和400K采样频率；所述计算机卡具体是PC/104CPU卡或者IBM-PC/AT卡。

所述的测控机箱中，还包括：主板，与所述继电器板卡、A/D板和计算机卡连接，具有嵌入式控制扩展模块、PC/104CPU引擎和IBM-PC/AT引擎，用于为所述继电器板卡、A/D板和计算机卡之间的通信提供接口和总线。

所述的测控机箱中，所述检测逻辑单元还包括：文件格式管理模块，用于支持生成不同格式的输出文件，且所述输出文件在所述上位机的图形化界面上能够浏览；文件编辑模块，用于在所述输出文件中存放所述第二数字信号。

所述的测控机箱中，所述检测逻辑单元还包括：信号采集管理模块，用于设置采集所述传感器信号的频率，通知所述A/D板根据所述频率采集所述传感器信号。

一种道路检测系统，包括测控机箱、落锤式弯沉仪和上位机；上位机，用于向所述测控机箱下发控制指令，以及接收来自所述测控机箱的第二数字信号；所述测控机箱包括：继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；A/D板，与所述继电器板卡连接，用于执行采集所述落锤式弯沉仪生成的传感器信号，将所述传感器信号转换为第一数字信号的功能；计算机卡，与所述A/D板连接，用于执行接收多个所述第一数字信号，对所述第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；检测逻辑单元，与所述计算机卡、A/D板和继电器板卡连接，用于根据所述上位机的控制指令来指示所述继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能；落锤式弯沉仪，与所述测控机箱连接，用于把一重锤提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于一负载盘上并传递到路面，对所述路面施加脉冲荷载导致所述路面的表面产生瞬时变形。

所述的道路检测系统中，还包括：八个位移传感器，用于分别测量所述路面的表面产生瞬时变形时，该变形在竖直方向上的位移；一个压力传感器，用于通过测量分布在荷载盘上的液压荷载上的油压，来测量应用荷载；一个温度传感器，用于测量空气温度；一个红外温度计，用于测量道面温度；一个对拖车车轮旋转计数的距离传感器，用于测量所述落锤式弯沉仪行驶距离。

所述的道路检测系统中，所述检测逻辑单元还包括：文件格式管理模块，用于支持生成不同格式的输出文件，且所述输出文件在所述上位机的图形化界面上能够浏览；文件编辑模块，用于在所述输出文件中存放所述第二数字信号；信号采集管理模块，用于设置采集所述传感器信号的频率，通知所述A/D板根据所述频率采集所述传感器信号。

所述的道路检测系统中，所述继电器板卡还用于检测所述道路检测系统中的各个限位开关的位置，输出数字量以控制各个继电器的工作。

所述的道路检测系统中，所述落锤式弯沉仪包括：数据测量检测单元，用于获取所述位移传感器、压力传感器、温度传感器红外温度计和距离传感器分别生成的道面弯沉参数、冲击力参数、环境温度参数、道面温度参数和落锤式弯沉仪行驶距离参数作为所述传感器信号。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：采用继电器板卡、A/D板和计算机卡，这些板卡的集成度高，减小了测控机箱的体积；设置继电器板卡、A/D板和计算机卡关于检测和数据采集频率等参数；在自动工作模式下，根据来自上位机的操作指令，自动完成各种检测动作，通过A/D板采集并转换传感器信号并处理后生成第二数字信号，采用多种格式的输出文件存放第二数字信号，将生成的输出文件作为执行结果传回给上位机，供使用者在上位机的图形化环境中使用。

附图说明

图1为本发明实施例测控机箱结构示意图；

图2为本发明实施例一种道路检测系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

落锤式弯沉仪FWD的工作原理包括：根据控制指令，一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于负载盘上并传递到路面，从而对路面施加脉冲荷载，导致路面的表面产生瞬时变形；分布于距负载盘不同距离的传感器检测结构层表面的变形，形成对应的传感器信号，将传感器信号传输至下位机，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。传感器信号可用于反算路面结构层模量，从而科学地评价路面的承载能力。

对不同路面结构检测需要采用不同弯沉盆半径，路基或柔性基层沥青路面，传感器分布在距荷载中心2.5m范围内；半刚性基层沥青路面结构的高等级公路，弯沉影响半径以3m～5m为宜，传感器应布置在距荷载中心3m～4m范围内。可输出作用荷载、弯沉(盆)、路表温度、弯沉平均值、测点间距、标准差、变异系数及代表弯沉值等数据。

本发明实施例提供一种测控机箱，如图1所示，包括：

继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；

A/D板，与所述继电器板卡连接，用于执行采集所述落锤式弯沉仪生成的传感器信号，将所述传感器信号转换为第一数字信号的功能；

计算机卡，与所述A/D板连接，用于执行接收多个所述第一数字信号，对所述第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；

检测逻辑单元，与所述计算机卡、A/D板和继电器板卡连接，用于根据所述上位机的控制指令来指示所述继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能。

应用所提供的技术方案，采用继电器板卡、A/D板和计算机卡，这些板卡的集成度高，减小了测控机箱的体积；设置继电器板卡、A/D板和计算机卡关于检测和数据采集频率等参数；在自动工作模式下，根据来自上位机的操作指令，自动完成各种检测动作，通过A/D板采集并转换传感器信号并处理后生成第二数字信号，采用多种格式的输出文件存放第二数字信号，将生成的输出文件作为执行结果传回给上位机，供使用者在上位机的图形化环境中使用。

计算机卡集成度高，具有自栈结构，兼容IBM-PC/AT；模/数(A/D)板提供16路双端模拟输入，具备较高的参与速率和精度，支持400k采样频率和16位精度，提供多种模拟输入范围-例如±5v、±10v、0-10v等，可以直接与不同类型的计算机卡及扩展模块相栈接；上述各个板卡之间结构紧凑，方便携带及现场操作；检测逻辑单元支持多种格式的输出文件格式，支持生成可以图形化显示的输出文件来存放第二数字信号。

在一个优选实施例中，A/D板，具有16路双端模拟通道输入，4路计数通道；支持400K采样频率、16位精度；

继电器板卡，具有不少于32路单端模拟通道输入，以及隔离输入、输出功能；

计算机卡具体是PC/104CPU卡，具有自栈结构，兼容IBM-PC/AT，IBM-PC/AT是IBM公司自PC机发布后的第二代升级产品，最新的PC机都还支持IBM-PC/AT的总线结构。

在一个优选实施例中，主板，与所述继电器板卡、A/D板、计算机卡和检测逻辑单元连接，具有嵌入式控制扩展模块、PC/104CPU引擎和IBM-PC/AT引擎，用于为所述继电器板卡、A/D板和计算机卡之间的通信提供接口和总线。主板采用了嵌入式控制扩展，具有体积小、单+5v电压供电、工作范围宽等特点，系统核心模块可独立作为一台PC/104CPU引擎或者IBM-PC/AT引擎，支持与PC/104CPU卡或者IBM-PC/AT卡等一起构成嵌入式和便携式的应用方案。

在一应用场景中，为了兼顾技术先进性，硬件通用性和可维护性，选用板卡的过程中，应当充分考虑各个板卡的性能参数，包括：

继电器板卡，采用PM-582。PM-582光隔离开关量输入，继电器输出接口卡适用于PC104总线的嵌入式微机，CPU从目前广泛使用的64位处理器直到早期的16位处理器均可适用，操作系统可选用MS-DOS，Windows系列等多种操作系统。PM-582适用于工业现场中各种开关信号的自动控制以及计算机同数字仪器的接口。PM-582的继电器输出适合小功率场合，一般用于大功率继电器或交流接触器的驱动，也可用于小容量电器开关，报警指示等场合。考虑到在开关量的输入中″开/关″瞬态对计算机干扰十分强烈以及现场强电的干扰，采用了光电隔离技术，使计算机与现场信号之间以及各路现场信号之间全部隔离，提高了计算机与继电器板卡在工作中的抗干扰能力和抗损毁能力。PM-582为用户提供了8路光隔离开关量输入通道，8路继电器输出。主要技术参数包括：

输入路数及电气连接方式：8路输入，且独立光隔离；

输入信号电平范围：5V～48V(需根据不同输入电平调整限流电阻)；

输入信号电流消耗：≥5mA/每路；

各路信号之间，各路信号与接口卡之间隔离电压：500V；

输出路数及电气连接方式：8组继电器输出；

继电器最大开关功率：1A/30VDC，0.3A/110VDC，0.5A/125VAC；

建立/复位时间：2ms；

单通道最大通过电流：400mA；

电源功耗：+5V(±10％)≤300mA；

使用环境要求：工作温度：0℃～40℃；相对湿度：40％～80％；存贮温度：-55℃～+85℃；

外型尺寸：90mm×96mm。

工作原理包括：开关量输入部分工作原理：PM-582的所有8路开关量输入信号状态均可以由CPU通过巡检方式读出，即CPU通过直接读取I/O口上的数据来判断输入信号的状态；当一个足够大(5V～48V)的外部电压信号经过PM-582卡上的电阻R+或者R-后驱动光电耦合器的发光二极管发光，使光电三极管导通，并在10K电阻上建立一个低电平信号，这个低电平信号即可通过三态门读入计算机数据总线，反之，当外部电压信号为零或足够小时，计算机读入的即为高电平信号；电阻R+或者R-是一个限流保护电阻，对应输入的每一路参见图2的JR+和JR-部分，其中JR+是发光二极管地阳极限流电阻，JR-是阴极限流电阻，一般只要将电阻接在一端，另一端短路，就可以根据现场信号电压幅度而选择阻值(出厂时为1KΩ)插在插座上，R*的选用原则为R*＝(UIN-UR〕/I(KΩ)；其中UIN为现场信号高电平电压值，UR是加在光电耦合器上的电压值，一般UR取值为1V左右，I是流过发光二极管的电流，一般取5～20mA左右。

继电器板卡支持32路的多通道，提供隔离输入/输出功能，具有良好的抗干扰性能，并具备较高的驱动能力。

A/D板可以提供16路双端模拟输入，4路计数通道，具备400K的采样频率、16位精度，提供多种模拟输入范围，包括±5v、±10v、0v-10v，可用直接与PC/104CPU卡等计算机卡及扩展模块相栈接，结构紧凑。

A/D板可以采用SEM/ADT800板卡，SEM/ADT800板卡通过PC104总线与PC/104嵌入式系统构成一个高性能的数据采集与控制系统。

A/D板也可以采用高精度ADS8364芯片作为A/D转换芯片，形成高速、低功耗、6通道同步采样16位模数转换器，采用+5V工作电压，最大采样吞吐率可高达5MHz；带有80dB共模抑制的全差分输入通道以及6个4s连续近似的模数转换器、6个差分采样放大器；ADS8364芯片上还带有+2.5V参考电压以及高速并行接口。

PC/104CPU卡，高度集成，自栈结构，兼容IBM-PC/AT，其特性包括：

采用N2701.6GHzCPU，支持超低电压和无风扇；

单独5V电源设计，12V电源支持LCD/FAN；

18-bit双通道LVDS+VGA支持双独立显示；

板载内存达到1GB；

支持4xCOM，4xUSB2.0，1xSATA和CFTypeII插槽；

超薄散热片设计。

PC/104CPU卡的工作参数包括：

CPU：N2701.6GHz，支持一个533MHz的FSB；

芯片组：945GSE/ICH7-M；

BIOS：AMI BIOS；

内存：支持板载1GBDDR2SDRAM；

以太网：PCIe10/100MbpsRealtek8102E芯片组，4xUSB2.0，4xRS-232；

I/O接口：4xRS-232，1xPS/2支持KBMS，1xSATA，1xRS-422/485(共享COM2)，1xCFTypeII；

SuperI/O：FintekF81865；

数字I/O：8-bit数字I/O(4-bit输入，4-bit输出)；

音频：通道音频套件支持RealtekALC655AC″97编解码器，通道HD音频套件支持RealtekALC883编解码器支持双音频流；

显示接口：GraphicsMediaAccelerator950，VGA集成945GSE，18bit双通道LVDS集成945GSE；

扩展槽：PCI-104；

电源：支持5V和12V，支持LCD/FAN，AT/ATX；

功耗：5V*2.6A；

工作温度：0℃～60℃(32°F～140°F)；

相对湿度：5％～95％无冷凝；

尺寸：90mm*96mm至108.59mm*116mm；

重量：250g。

继电器板卡、A/D板和计算机卡这三块板卡插接在一起的结构尺寸仅有90mm*96mm*65mm，远小于现有测控机箱160*100mm*190mm的体积，且结构紧凑重量轻；根据输入和输出信号性质和数量，可用此前通用的模块化集成技术组成测控机箱。

在一个优选实施例中，检测逻辑单元还包括：

文件格式管理模块，用于支持生成不同格式的输出文件，且所述输出文件在所述上位机的图形化界面上能够浏览；

文件编辑模块，用于在所述输出文件中存放所述第二数字信号。

信号采集管理模块，用于设置采集所述传感器信号的频率，通知所述A/D板根据所述频率采集所述传感器信号。

检测逻辑单元，不仅能够实现现有技术的全部功能以及上述功能，还实现了以下功能：支持图形化界面，方便用户操作；可对落锤式弯沉仪的各个部件进行在线和离线检测，采用图形化界面方便地显示FWD的实时状态；具备演示功能，在无需连接FWD的情况下，演示检测程序；可以模拟检测，由上位机提供虚拟荷载和原本应当由位移传感器提供的虚拟传感器信号；具备校准功能；支持多种格式的输出文件；可用于对测控机箱的设备和检测程序进行优化设置。

在一个应用场景中，应用上述实施例提供的技术，便携式计算机作为上位机，支持运行Windows操作系统，测控机箱作为下位机，与一落锤式弯沉仪电连接；其中，测控机箱通过27路检测信号控制落锤式弯沉仪的状态和作业，其中不少于8个用于弯沉检测；测控机箱输出15个输出信号作为第二数字信号；检测过程包括：

步骤1，接通电源开机后，便携式计算机显示“欢迎使用弯沉测量仪”，表明便携式计算机、测控机箱和落锤式弯沉仪均工作正常。

步骤2，在便携式计算机上触发机场检测功能，机场检测主界面开启，状态指示灯显示绿色，表示测控机箱工作正常。

步骤3，工作模式切换到测量模式，首先校准各个传感器，便携式计算机提示各个需要校准的传感器的校准数据量程，由人工操作到指定量程。

步骤4，校准过程中，便携式计算机指示测控机箱采集传感器信号，传感器信号具体是各个传感器的输出电压，其中，A/D板采集的是电压的模拟信号，然后将电压转换为第一数字信号；

检测逻辑单元将第一数字信号处理为第二数字信号，上传给便携式计算机，便携式计算机分析处理第二数字信号后生成对应的校准系数，并传输给测控机箱存储；

便携式计算机依次对其他的传感器进行一致或者类似的校准。

步骤5，在便携式计算机上设置检测路面所需的各个参数，并执行相应的作业，包括：

1，将前支撑拄和检测厢体放落地面。

2，将负载发生器放落地面。

3，磁力吸盘降落吸附重锤。

4，重锤提升到设定高度落下。

5，设定需要采集各个传感器输出的传感器信号。

测控机箱生成检测所需的输出文件以及其他文件。

步骤6，测量的参数包括：道面弯沉、应用荷载、距离、空气、道面温度等参数，采用了以下传感器测量所需的参数：

八个位移传感器，分别用于测量所述路面的表面产生瞬时变形时，该变形在竖直方向上的位移；

一个压力传感器，用于通过测量分布在荷载盘上的液压荷载上的油压，来测量应用荷载；

一个温度传感器，用于测量空气温度；

一个红外温度计，用于测量道面温度；

一个对拖车车轮旋转计数的距离传感器，用于测量所述落锤式弯沉仪行驶距离。

其中，主要通过继电器板卡控制各个传感器，检测各种限位开关位置，控制各继电器的工作，包括：8个继电器，7个限位开关。

步骤7，测控机箱中，A/D板通过巡检方式直接读取I/O口上的传感器信号，以及转换传感器信号后生成第二数字信号；测控机箱通过232接口或者USB接口上传第二数字信号给便携式计算机。计算机板卡采用广泛使用的64位处理器。

步骤8，便携式计算机分析第二数字信号，检测主界面中的电压监控窗口显示工作用的三个电压，弯沉监测窗口显示8个位移，荷栽检测窗口显示荷栽，温度监测窗口显示空气温度和道面温度，限位开关窗口显示7个限位开关的状态，DIO窗口显示8个继电器的输出控制状态，距离行程窗口显示行程总距离和下一个测量点的距离；以及显示输出文件。

步骤9，便携式计算机控制测控机箱和落锤式弯沉仪恢复到检测的初始状态。完成了对路面上的一个检测点的检测。

步骤10，行驶到下一个检测点进行检测；其中，如果距离上一个检测点的距离超过了步骤5中设定的数值，则报警提示应当处于正确的检测点。

需要说明的是，PC/104是一种工业计算机总线标准，而PC104具有一系列具有不同功能的板卡。PC104系列有两个版本，8位和16位，分别与PC和PC/AT相对应。PC104PLUS则与PCI总线相对应，在两个版本中，8位PC104共有64个总线管脚，单列双排插针和插孔，P1：64针，P2：40针，合计104个总线信号，PC104因此得名。当8位模块和16位模块连接时，16位模块必须在8位模块得下面。P2总线连结在8-位元模块中是可选的，这样让这些模块无论何处都可在堆栈中使用。

PC104PLUS是专为PCI总线设计的，可以连接高速外接设备。PC104PLUS在硬件上通过一个3X40即120孔插座，PC104PLUS包括了PCI规范2.1版要求的所有信号；为了向下兼容，PC104PLUS保持了PC104的所有特性。

PC104PLUS与PC104相比有以下3个特点：

1.相对PC/104连接，增加了第三个连结接口支持PCI bus。

2.改变了组件高度的需求，增加模块的柔韧性。

3.加入了控制逻辑单元，以满足高速度bus的需求。

关于PC104PLUS总线与PCI总线规范的不同：

1.PC104PLUS是用120针2mm孔堆栈插座连接，而32位PCI总线用124针插槽连接；

2.120针的PCI不支持64位扩展，和JTAG、PRSNT或CLKRUN信号。

PC104PLUS规范包含了两种总线标准：ISA和PCI，所以向其他PC机一样，可以双总线并存。

由于PC104的管脚定义与ISA、PCI的规范完全兼容，所以在产品内部用PC/104系列的板卡时，也可以应自己的需要设计生产更多的专业应用PC/104模块种类。

可见，上述实施例采用的PC/104CPU卡是PC104系列中的一种板卡。

应用实施例提供的技术，测控机箱的机箱体积小，配上外围的接口，可用提供较小的体积以及较轻的重量，便于携带。设备的通用性能好，硬件系统的设备采用目前市场上通用的设备，为系统的维护和今后的升级带来极大的便利。系统内部提供闪存存储单元(Flash Memory)，即可和上位机协同工作，也可单独进行检测工作。

本发明实施例提供一种道路检测系统，如图2所示，包括测控机箱、落锤式弯沉仪和上位机；

上位机，用于向所述测控机箱下发控制指令，以及接收来自所述测控机箱的第二数字信号；

所述测控机箱包括：

继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；

A/D板，与所述继电器板卡连接，用于执行采集所述落锤式弯沉仪生成的传感器信号，将所述传感器信号转换为第一数字信号的功能；

计算机卡，与所述A/D板连接，用于执行接收多个所述第一数字信号，对所述第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；

检测逻辑单元，与所述计算机卡、A/D板和继电器板卡连接，用于根据所述上位机的控制指令来指示所述继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能；

落锤式弯沉仪，与所述测控机箱连接，用于把一重锤提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于一负载盘上并传递到路面，对所述路面施加脉冲荷载导致所述路面的表面产生瞬时变形。

应用所提供的技术方案，采用继电器板卡、A/D板和计算机卡，这些板卡的集成度高，减小了测控机箱的体积；设置继电器板卡、A/D板和计算机卡关于检测和数据采集频率等参数；在自动工作模式下，根据来自上位机的操作指令，指示落锤式弯沉仪自动完成各种检测动作，通过A/D板采集传感器信号并转换成第二数字信号，采用多种格式的输出文件存放第二数字信号，将生成的输出文件作为执行结果传回给上位机，供使用者在上位机的图形化环境中使用。

在一个优选实施例中，道路检测系统还包括：

八个位移传感器，用于分别测量所述路面的表面产生瞬时变形时，该变形在竖直方向上的位移；

一个压力传感器，用于通过测量分布在荷载盘上的液压荷载上的油压，来测量应用荷载；

一个温度传感器，用于测量空气温度；

一个红外温度计，用于测量道面温度；

一个对拖车车轮旋转计数的距离传感器，用于测量所述落锤式弯沉仪行驶距离。

在一个优选实施例中，检测逻辑单元还包括：

文件格式管理模块，用于支持生成不同格式的输出文件，且所述输出文件在所述上位机的图形化界面上能够浏览；

文件编辑模块，用于在所述输出文件中存放所述第二数字信号；

信号采集管理模块，用于设置采集所述传感器信号的频率，通知所述A/D板根据所述频率采集所述传感器信号。

在一个优选实施例中，所述继电器板卡还用于检测所述道路检测系统中的各个限位开关的位置，输出数字量以控制各个继电器的工作；其中，包括：8个继电器，7个限位开关。

在一个优选实施例中，落锤式弯沉仪，与所述测控机箱连接，用于把一定质量的重锤提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于一负载盘上并传递到路面，对所述路面施加脉冲荷载导致所述路面的表面产生瞬时变形。

落锤式弯沉仪的主要技术指标包括：

冲击荷载：可达到120Kg，可扩展，出厂时设置为50Kg；

动态力测量范围：0～120Kg，可扩展；

荷载测量精度：1％；

荷载脉冲形状：半正弦波；

位移测量范围：±5mm；

弯沉精度：2％；

弯沉分辨率：1μm；

位移传感器个数：8个；

每点检测速度：小于20秒/点，启用快速测量软件可缩小至15秒/点；

提锤方式：液压；

负载盘升、降方式：液压；

行走速度：0～120km/h，视路面状况而定；

DMI距离传感器精度：0.1％；

重量：总重量约450kg；

外形尺寸：高1.3米，其他尺寸依据用户提供的车型而定。

落锤式弯沉仪包括：

状态检测单元，由多个传感器组成，用于控制落锤式弯沉仪的液压机构和执行机构的状态；

数据测量检测单元，用于获取所述位移传感器、压力传感器、温度传感器红外温度计和距离传感器分别生成的道面弯沉参数、冲击力参数、环境温度参数、道面温度参数和落锤式弯沉仪行驶距离参数作为所述传感器信号。

在一个应用场景中，上位机一般采用PC或便携式计算机，以R232接口或USB接口与测控机箱(下位机)进行通信，完成对测控机箱各种参数的设置。

上位机向测控机箱发送各种控制指令，由测控机箱转发给FWD进行作业，测控机箱并将采集到的传感器信号进行存储、分析和处理。

测控机箱作为下位机，由上位机控制，通过电磁阀控制FWD的液压机构完成升、降、提锤等动作，并监控和采集传感器信号；FWD的工作原理在于：道路检测系统控制FWD初始工作状态控制重锤从不同高度自由落下，作用于荷载盘上，对道面施加冲击荷载，并利用沿荷载轴线，间隔布置的传感器阵列，检测道面的弯沉值。

当满足检测条件时，检测逻辑单元指示A/D板在预定时窗内采集各传感器输出的传感器信号，进行存储并根据上位机的指令将处理后的相应数据存放在输出文件中，将输出文件传送上位机。

本发明的有益技术效果在于，测控机箱是消化、吸收并实现了现有技术的全部原有功能，进一步地，上位机能够在Windows环境下运行，提供图形化界面，提供对道路检测系统中各个设备状态的实时检测和显示功能，方便了对于道路检测系统的操作和控制；由于采用了新的板卡以替代原有的控制和数据采集设备，为系统维护和升级提供了基础，缩小了测控机箱的体积；应用结果表明，所提供的道路检测系统性能完全满足检测各种道面的功能要求，为研制开发国产FWD奠定坚实的基础。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测控机箱，其特征在于，包括：

继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；

A/D板，与所述继电器板卡连接，用于执行采集所述落锤式弯沉仪生成的传感器信号，并将所述传感器信号转换为第一数字信号的功能；

计算机卡，与所述A/D板连接，用于执行接收多个所述第一数字信号，对所述第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；

检测逻辑单元，与所述计算机卡、A/D板和继电器板卡连接，用于根据上位机的控制指令来指示所述继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能，以及，对落锤式弯沉仪的各个部件进行在线和离线检测，采用图形化界面方便地显示所述落锤式弯沉仪的实时状态。

2.根据权利要求1所述的测控机箱，其特征在于，

所述继电器板卡，具有至少32路单端模拟通道输入，支持隔离输入和输出功能；

所述A/D板，具有16路双端模拟通道输入，4路计数通道，支持16位精度和400KHz采样频率；

所述计算机卡具体是PC/104CPU卡或者IBM-PC/AT卡。

3.根据权利要求1所述的测控机箱，其特征在于，还包括：

主板，与所述继电器板卡、A/D板和计算机卡连接，并具有嵌入式控制扩展模块、PC/104CPU引擎和IBM-PC/AT引擎，用于为所述继电器板卡、A/D板、计算机卡和检测逻辑单元之间的通信提供接口和总线。

4.根据权利要求1所述的测控机箱，其特征在于，所述检测逻辑单元还包括：

文件格式管理模块，用于支持生成不同格式的输出文件，且所述输出文件在所述上位机的图形化界面上能够浏览；

文件编辑模块，用于在所述输出文件中存放所述第二数字信号。

5.根据权利要求1所述的测控机箱，其特征在于，所述检测逻辑单元还包括：

信号采集管理模块，用于设置采集所述传感器信号的频率，通知所述A/D板根据所述频率采集所述传感器信号。

6.一种道路检测系统，其特征在于，包括测控机箱、落锤式弯沉仪和上位机；

上位机，用于向所述测控机箱下发控制指令，以及接收来自所述测控机箱的第二数字信号；

所述测控机箱包括：

继电器板卡，用于控制一落锤式弯沉仪执行路面检测动作；

A/D板，与所述继电器板卡连接，用于执行采集所述落锤式弯沉仪生成的传感器信号，将所述传感器信号转换为第一数字信号的功能；

计算机卡，与所述A/D板连接，用于执行接收多个所述第一数字信号，对所述第一数字信号进行运算得到对应的第二数字信号并输出的功能；

检测逻辑单元，与所述计算机卡、A/D板和继电器板卡连接，用于根据所述上位机的控制指令来指示所述继电器板卡、A/D板和计算机卡完成各自的功能，以及，对落锤式弯沉仪的各个部件进行在线和离线检测，采用图形化界面方便地显示所述落锤式弯沉仪的实时状态；

落锤式弯沉仪，与所述测控机箱连接，用于把一重锤提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于一负载盘上并传递到路面，对所述路面施加脉冲荷载导致所述路面的表面产生瞬时变形。

7.根据权利要求6所述的道路检测系统，其特征在于，还包括：

八个位移传感器，用于分别测量所述路面的表面产生瞬时变形时，该变形在竖直方向上的位移；

一个压力传感器，用于通过测量分布在负载盘上的液压荷载上的油压，来测量应用荷载；

一个温度传感器，用于测量空气温度；

一个红外温度计，用于测量道面温度；

一个对拖车车轮旋转计数的距离传感器，用于测量所述落锤式弯沉仪行驶距离。

8.根据权利要求6所述的道路检测系统，其特征在于，所述检测逻辑单元还包括：

文件格式管理模块，用于支持生成不同格式的输出文件，且所述输出文件在所述上位机的图形化界面上能够浏览；

文件编辑模块，用于在所述输出文件中存放所述第二数字信号；

信号采集管理模块，用于设置采集所述传感器信号的频率，通知所述A/D板根据所述频率采集所述传感器信号。

9.根据权利要求6所述的道路检测系统，其特征在于，所述继电器板卡还用于检测所述道路检测系统中的各个限位开关的位置，输出数字量以控制各个继电器的工作。

10.根据权利要求7所述的道路检测系统，其特征在于，所述落锤式弯沉仪包括：

数据测量检测单元，用于获取所述位移传感器、压力传感器、温度传感器、红外温度计和距离传感器分别生成的道面弯沉参数、冲击力参数、环境温度参数、道面温度参数和落锤式弯沉仪行驶距离参数作为所述传感器信号。