CN103290767A - 基于探地雷达的公路施工质量检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于探地雷达的公路施工质量检测系统，包括有车载探地雷达系统和远程控制系统；该车载探地雷达系统包括探地雷达、连接于探地雷达的天线、主控制器、数据采集模块和无线手机短信报警系统；所述远程控制系统包括控制中心和连接于控制中心的无线网络设备。由于探地雷达检测法可实现无损和连续检测，经济、高效；操作简便，探测结果显示直观，探测时，主机显示器实时成像，操作人员可直接从屏幕上判读探测结果，现场也可打印成图；测量精度高，测试速度快；无载波电磁脉冲技术与高频聚能天线的组合使检测工作完全避开了人为因素，它能有效地探测出道路的分层结构和内部变化，在车载工作方式下，测试速度大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及自动检测领域技术，尤其是指一种基于探地雷达的公路施工质量检测系统。
背景技术
随着经济的飞速发展，各项基础设施建设也呈现出良好的发展势头。交通作为国民经济的命脉，其发展状况直接影响国民经济发展的速度，在整个交通运输体系中，公路又是基础中的基础。近几年来，国家每年投资成百上千亿来修建公路，全国的高速公路迅猛发展，形势十分喜人。但同时也产生了一些新的问题，如现有落后的公路检测手段和高速发展的公路建设之间的矛盾，怎样保证又快又好地检测施工质量，如何提高公路养护管理的水平等，都是一些亟待解决和探讨的问题。
我们知道，在公路施工中，为确保工程质量，从夯实地基、碾压每层路基，到灌注水泥砼层路面或沥青路面，每道工序都需要严格检测。传统的方法是根据规程随机选点，钻孔取样、进行室内分析处理，从中获取厚度、深度、压实度和强度等工程参数。然而，这种常规方法存在一定的局限性：首先被测点是随机选择的，因而检测结果往往缺乏代表性。
同时，由于检测点的密度稀，有些局部压实度达不到标准、厚度偏小、水泥混凝土或沥青内部存在的缺陷等不良区段极易漏检，给后续工程工作留下隐患。另外，在道路投入使用后的日常维护管理中，通常对路表面出现的破损、凹陷、裂缝、平整等问题可以及时发现，但对道路内部存在的隐性灾害，如路面下的空洞、积水、脱空、基础疏松等却无有效的检测手段，难以做到防患于未然，随着冬冰夏融，热胀冷缩以及日积月累的冲压，往往容易导致重大交通事故的发生，使人民生命财产造成巨大的损失。因此，如果能够研究开发出一种无损、快速、直观、能显示道路内部状态的检测设备和技术手段，必将使道路建设质量和养护管理提高到前所未有的水平。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其可实现无损和连续检测，经济、高效。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种基于探地雷达的公路施工质量检测系统，包括有车载探地雷达系统和远程控制系统；该车载探地雷达系统包括探地雷达、连接于探地雷达的天线、主控制器、数据采集模块和无线手机短信报警系统；所述远程控制系统包括控制中心和连接于控制中心的无线网络设备；
当车载地质系统启动后，通过车载探地雷达系统射出电磁波，电磁波穿透水泥混凝土或沥青路面，遇到不同材质的路面地基产生反射电磁波，由车载探地雷达系统接收反射电池波，数据采集模块对反射波信号进行采集处理以及放大和A/D转换处理，而后送到主控制器中，主控制器对检测的信号进行判断分析，给出路面检测情况，当检测到路面出现缺陷时，将检测结果通过无线手机短信报警系统向远程控制系统发送缺陷报告，远程控制系统通过无线网络设备接收缺陷报告，送到控制中心，从而实现远程检测和评估过程的数据采集和查询设备状态。
优选的，所述探地雷达包括发射机、连接于发射机的发射天线、接收机和连接于接收机的接收天线。
优选的，所述数据采集模块包括连接于接收机的模拟信号输入模块、连接于模拟信号输入模块的前置放大电路、连接于前置放大电路的A/D采集卡，A/D采集卡和前置放大电路均连接主控制器。
优选的，所述主控制器的输出连接无线手机短信报警系统；该无线手机短信报警系统包括继电器控制器和连接于无线手机短信报警模块。
优选的，所述的车载探地雷达系统由供电设备进行供电。
优选的，所述供电设备由100W小型车载风力发电机、专用直流充电器、12V免维护蓄电池三部分组成。
优选的，所述探地雷达采用LTD-2000雷达主机。
优选的，所述天线采用一用于面基层厚度检测的900M屏蔽天线和一用于基层下缺陷检测的500M屏蔽天线。
优选的，所述探地雷达通过天线小车连接于检测车的车尾，另外，于天线小车的车轮轴上还安装有测距器，通过检测车辆的速度判定检测点的位置。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是由于探地雷达检测法可实现无损和连续检测，经济、高效；操作简便，探测结果显示直观，探测时，主机显示器实时成像，操作人员可直接从屏幕上判读探测结果，现场也可打印成图；测量精度高，测试速度快；无载波电磁脉冲技术与高频聚能天线的组合使检测工作完全避开了人为因素，它能有效地探测出道路的分层结构和内部变化，在车载工作方式下，测试速度大大提高；此外，测点密度不受限制，便于点测和普查工作方式的灵活使得用户可以连续普查某一段路面的质量，也可随时对道路的异常区域进行重点探测和分析。
此外，本发明提供的天线小车上安装了测距装置，并可通过放置不同天线，完成不同的探测任务，如900M 高频天线可用于公路面基层厚度检测，500M 天线可用于基层下存在缺陷的探测检测，方便灵活。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例的系统结构框图；
图2是本发明之实施例的检测波示意图。
附图标识说明：
10、车载探地雷达系统 11、探地雷达
111、发射机 112、发射天线
113、接收机 114、接收天线
12、天线 13、主控制器
14、数据采集模块 141、模拟信号输入模块
142、前置放大电路 143、A/D采集卡
15、无线手机短信报警系统 151、继电器控制器
152、无线手机短信报警模块 16、记录设备
17、供电设备
20、远程控制系统 21、控制中心
22、无线网络设备
具体实施方式
请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，包括有车载探地雷达系统10和远程控制系统20。
该车载探地雷达系统10包括探地雷达11、连接于探地雷达11的天线12、主控制器13、数据采集模块14和无线手机短信报警系统15。该探地雷达11包括发射机111、发射天线112、接收机113和接收天线114。该数据采集模块14包括连接于接收机113的模拟信号输入模块141、连接于模拟信号输入模块141的前置放大电路142、连接于前置放大电路142的A/D采集卡143，A/D采集卡143和前置放大电路142均连接主控制器13。主控制器13的输出连接无线手机短信报警系统15。该无线手机短信报警系统15包括继电器控制器152和连接于无线手机短信报警模块152。
所述远程控制系统20包括控制中心21和连接于控制中心21的无线网络设备22。通过所述无线手机短信报警模块152与无线网络设备22实现二者之间的无线远程通讯，远程自动控制车载探地雷达11对路基检测和评估过程的数据采集和查询设备状态。
探地雷达11利用电磁波对地表的穿透能力，利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式从地表自上而下地发射电磁波。振源产生的雷达波频率一般在100～1000MHz之间，穿透能力很强。由于采用的是高频、宽频带、短脉冲和高速采样技术，所以其探测精度高于普通的物理勘探手段。
如图2，电磁波在地下介质特性(电特性)发生变化的界面上经反射返回地面。电磁波在传播过程中，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态的变化而产生不同程度的变化。根据回波信号的时一延、形状及频谱特性等参数，解译出目标深度、介质结构及性质。在数据处理的基础上，应用数字图像的恢复与币建技术，对地下目标进行成像处理，以期达到对地下目标真实和直观的再现。
本发明原理如下：
当车载地质系统启动后，自动调用采集软件，并且设置车载雷达数据采集所需要的参数，检查所述车载探地雷达系统10的状态，若所述车载探地雷达11的各组成部分状态完好，则通过发射机111的发射天线112射出电磁波，电磁波穿透水泥混凝土或沥青路面，遇到不同材质的路面地基产生反射电磁波，由接收机113的接收天线114接收反射电池波，由数据采集模块14对反射波信号进行采集处理。首先，反射电磁波的信号经模拟信号输入模块141送入前置放大电路142，经放大处理后，由A/D采集卡143进行模/数转换，而后送到主控制器13中。主控制器13对检测的信号进行判断分析，给出路面检测情况。当检测到路面出现缺陷时，主控制器13将缺陷位置及缺陷类别存储于记录设备16中，同时将检测结果通过无线手机短信报警模块152向远程控制系统发送缺陷报告。远程控制系统通过无线网络设备22接收缺陷报告，送到控制中心21，从而实现远程检测和评估过程的数据采集和查询设备状态。
所述的车载探地雷达系统10、定位系统和检测车辆端的信息收发设备所需要的电力由供电设备17来提供。所述的供电设备17由100W小型车载风力发电机、专用直流充电器、12V免维护蓄电池三部分组成。当检测车辆行驶达到一定的速度时，所产生的风力带动所述的小型车载风力发电机的叶轮旋转产生电力，该电力通过专用直流充电设备提供给所述的车载探地雷达系统10、检测车辆端的信息收发设备、继电控制器以及蓄电池，该设备可提供稳定12V直流电，并控制蓄电池充放电，避免蓄电池过充电或放电现象。当检测车辆靠站停车时，所需电力有蓄电池提供，损耗的电量可以在检测车辆行驶过程中得到补充。
所述探地雷达11采用LTD-2000雷达主机，所述天线12采用一用于面基层厚度检测的900M屏蔽天线12和一用于基层下缺陷检测的500M屏蔽天线12，该探地雷达11通过天线12小车连接于检测车的车尾，另外，于天线12小车的车轮轴上还安装有测距器，通过检测车辆的速度判定检测点的位置。
探地雷达11检测法可实现无损和连续检测，经济、高效；操作简便，探测结果显示直观，探测时，主机显示器实时成像，操作人员可直接从屏幕上判读探测结果，现场也可打印成图；测量精度高，测试速度快；无载波电磁脉冲技术与高频聚能天线12的组合使检测工作完全避开了人为因素，它能有效地探测出道路的分层结构和内部变化，在车载工作方式下，测试速度大大提高；提供的天线12小车上安装了测距装置，并可通过放置不同天线12，完成不同的探测任务，如900M高频天线12可用于公路面基层厚度检测，500M 天线12可用于基层下存在缺陷的探测检测，方便灵活；测点密度不受限制，便于点测和普查工作方式的灵活使得用户可以连续普查某一段路面的质量，也可随时对道路的异常区域进行重点探测和分析。
探地雷达11是一种快速、高效的无损检测工具，可广泛应用于道路检测. 应用探地雷达11（GPR）可进行路面结构层的厚度检测、脱空识别、压实度测定、含水量测定、空隙率测定，为道路施工质量的监控以及养护评价提供了科学、高效的检测手段。
综上所述，本发明的设计重点在于，其主要是由于探地雷达11检测法可实现无损和连续检测，经济、高效；操作简便，探测结果显示直观，探测时，主机显示器实时成像，操作人员可直接从屏幕上判读探测结果，现场也可打印成图；测量精度高，测试速度快；无载波电磁脉冲技术与高频聚能天线的组合使检测工作完全避开了人为因素，它能有效地探测出道路的分层结构和内部变化，在车载工作方式下，测试速度大大提高；此外，测点密度不受限制，便于点测和普查工作方式的灵活使得用户可以连续普查某一段路面的质量，也可随时对道路的异常区域进行重点探测和分析。
此外，本发明提供的天线12小车上安装了测距装置，并可通过放置不同天线，完成不同的探测任务，如900M高频天线可用于公路面基层厚度检测，500M 天线可用于基层下存在缺陷的探测检测，方便灵活。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：包括有车载探地雷达系统和远程控制系统；该车载探地雷达系统包括探地雷达、连接于探地雷达的天线、主控制器、数据采集模块和无线手机短信报警系统；所述远程控制系统包括控制中心和连接于控制中心的无线网络设备；
当车载地质系统启动后，通过车载探地雷达系统射出电磁波，电磁波穿透水泥混凝土或沥青路面，遇到不同材质的路面地基产生反射电磁波，由车载探地雷达系统接收反射电池波，数据采集模块对反射波信号进行采集处理以及放大和A/D转换处理，而后送到主控制器中，主控制器对检测的信号进行判断分析，给出路面检测情况，当检测到路面出现缺陷时，将检测结果通过无线手机短信报警系统向远程控制系统发送缺陷报告，远程控制系统通过无线网络设备接收缺陷报告，送到控制中心，从而实现远程检测和评估过程的数据采集和查询设备状态。
2.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述探地雷达包括发射机、连接于发射机的发射天线、接收机和连接于接收机的接收天线。
3.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述数据采集模块包括连接于接收机的模拟信号输入模块、连接于模拟信号输入模块的前置放大电路、连接于前置放大电路的A/D采集卡，A/D采集卡和前置放大电路均连接主控制器。
4.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述主控制器的输出连接无线手机短信报警系统；该无线手机短信报警系统包括继电器控制器和连接于无线手机短信报警模块。
5.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述的车载探地雷达系统由供电设备进行供电。
6.根据权利要求5所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述供电设备由100W小型车载风力发电机、专用直流充电器、12V免维护蓄电池三部分组成。
7.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述探地雷达采用LTD-2000雷达主机。
8.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述天线采用一用于面基层厚度检测的900M屏蔽天线和一用于基层下缺陷检测的500M屏蔽天线。
9.根据权利要求1所述的基于探地雷达的公路施工质量检测系统，其特征在于：所述探地雷达通过天线小车连接于检测车的车尾，另外，于天线小车的车轮轴上还安装有测距器，通过检测车辆的速度判定检测点的位置。
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