CN113251996B - 一种智能跑道 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机场工程领域，特别是涉及一种智能跑道和机场道面信息监测方法。本发明提供一种智能跑道，包括机场跑道本体，机场跑道本体中设有地基沉降感知模块和道面性状感知模块；所述地基沉降感知模块包括单点沉降测量装置等；所述道面性状感知模块包括基层表面点式承压监测装置等。本发明所提供的智能跑道和方法，具有针对跑道运行和管养的自动、自主、智慧化感知与解析能力，可对地基沉降风险、板底脱空风险、道面断裂风险、飞机滑水风险实时监测、适时决策，出现事故症候时及时预警，并可主动确定维护管养方案，可以实现无人化管理，能够有力促成“零人工、零事故、零延误”的安全运营目标的实现，具有良好的产业化前景。

Description

一种智能跑道
技术领域
本发明涉及机场工程领域，特别是涉及一种智能跑道和机场道面信息监测方法。
背景技术
机场跑道是保障航空器场面运行安全和高效运行的关键依托，对道面性能、道面运行状态的精准感知、科学预测是确保跑道安全运营的基础。传统机场跑道以人工检测、人工判别为主要手段进行道面性能和运行状态检测，操作程序繁琐、效率低下、误判风险高，不足以满足机场跑道运行的安全、效率、效益的新需求，亟需智能化解决方案。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能跑道和机场道面信息监测方法，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种智能跑道，包括机场跑道本体，所述机场跑道本体自上而下依次包括道面板、基层和地基，所述机场跑道本体中设有地基沉降感知模块和道面性状感知模块；
所述地基沉降感知模块包括单点沉降测量装置、分层沉降测量装置、压差沉降测量装置、地基局部应变监测装置、湿度测量装置和基质吸力测量装置；
所述道面性状感知模块包括基层表面点式承压监测装置、基层表面分布式承压监测装置、道面内部应变监测装置、道面内部温度监测装置、道面瞬时弯沉监测装置、飞机轮迹监测装置、道面水膜监测装置和道面冰雪覆盖监测装置；
还包括数据存储模块，所述数据存储模块包括地基沉降数据存储装置、地基含水率数据存储装置、板底接触状况数据存储装置、道面力学响应数据存储装置和道面湿滑状态数据存储装置；
所述地基沉降数据存储装置分别与单点沉降测量装置、分层沉降测量装置、压差沉降测量装置和地基局部应变监测装置信号连接；
所述地基含水率数据存储装置分别与湿度测量装置和基质吸力测量装置信号连接；
所述板底接触状况数据存储装置分别与基层表面点式承压监测装置和基层表面分布式承压监测装置信号连接；
所述道面力学响应数据存储装置分别与道面内部应变监测装置、道面内部温度监测装置、道面瞬时弯沉监测装置和飞机轮迹监测装置信号连接；
所述道面湿滑状态数据存储装置分别与道面水膜监测装置和道面冰雪覆盖监测装置信号连接。
在本发明一些实施方式中，所述道面板的厚度≥20cm；
在本发明一些实施方式中，所述基层的厚度≥15cm。
在本发明一些实施方式中，所述单点沉降测量装置位于地基层中，所述单点沉降测量装置的深度大于持力层深度，所述单点沉降测量装置的数量为一个或多个，当单点沉降测量装置的数量为多个时，各单点沉降测量装置之间的间距≥5m。
在本发明一些实施方式中，所述分层沉降测量装置位于地基层中，所述分层沉降测量装置的数量为多个、且在单点沉降测量装置的重力方向上均匀分布，各所述分层沉降测量装置之间的间距≥5m。
在本发明一些实施方式中，所述压差沉降测量装置位于地基层中，所述压差沉降测量装置的数量为多个、且沿机场跑道本体延伸方向均匀分布，各压差沉降测量装置之间的间距为5m～40m。
在本发明一些实施方式中，所述地基局部应变监测装置位于地基层中，所述地基局部应变监测装置沿机场跑道本体延伸方向分布。
在本发明一些实施方式中，所述湿度测量装置位于地基层中，所述湿度测量装置的数量为一个或多个，当湿度测量装置的数量为多个时，各湿度测量装置之间的间距≥10m。
在本发明一些实施方式中，所述基质吸力测量装置位于地基层中，所述基质吸力测量装置的数量为一个或多个，当基质吸力测量装置的数量为多个时，各基质吸力测量装置之间的间距≥10m。
在本发明一些实施方式中，基层表面点式承压监测装置位于基层层中，所述基层表面点式承压监测装置的数量为一个或多个，当基层表面点式承压监测装置的数量为多个时，各基层表面点式承压监测装置之间的间距≥0.2m。
在本发明一些实施方式中，基层表面分布式承压监测装置位于基层层中，沿机场跑道本体延伸方向与垂直于机场跑道本体延伸方向均匀分布。
在本发明一些实施方式中，道面内部应变监测装置位于道面板层中，道面内部应变监测装置的数量为一个或多个，当道面内部应变监测装置的数量为多个时，各道面内部应变监测装置之间的间距≥0.5m。
在本发明一些实施方式中，道面内部温度监测装置位于道面板层中，在道面内部温度监测装置的重力方向上分层分布，当道面内部温度监测装置的数量为多个时，各道面内部温度监测装置的水平间距≥0.5m，竖直间距≥5cm。
在本发明一些实施方式中，道面瞬时弯沉监测装置位于道面板层中，道面瞬时弯沉监测装置的数量为一个或多个，当道面瞬时弯沉监测装置为多个时，各道面瞬时弯沉监测装置之间的间距≥0.5m。
在本发明一些实施方式中，飞机轮迹监测装置位于机场跑道本体的边缘。
在本发明一些实施方式中，道面水膜监测装置位于道面板层中，道面水膜监测装置的数量为一个或多个，当道面水膜监测装置的数量为多个时，各道面水膜监测装置之间的间距≥0.5m。
在本发明一些实施方式中，道面冰雪覆盖监测装置位于道面板层中，道面冰雪覆盖监测装置的数量为一个或多个，当道面冰雪覆盖监测装置的数量为多个时，各道面冰雪覆盖监测装置之间的间距≥0.5m。
在本发明一些实施方式中，所述智能跑道还包括风险评价模块，所述风险评价模块包括：
地基沉降风险评价装置，用于根据全道面的地基沉降数据和土水关系，评价地基沉降风险，所述地基沉降风险评价模块与信号连接；
板底脱空风险评价装置，用于根据板底脱空状态，评价板底脱空风险，所述板底脱空风险评价模块与信号连接；
道面断裂风险评价装置，用于根据道面结构的力学响应，评价道面断裂风险，所述道面断裂风险评价模块与信号连接；
飞机滑水风险评价装置，用于根据道面湿滑状态，评价飞机滑水风险，所述飞机滑水风险评价模块与信号连接。
本发明另一方面提供一种机场道面信息监测方法，通过上述的智能跑道对机场道面信息进行监测。
在本发明一些实施方式中，所述机场道面信息监测方法包括：
1)提供单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据、湿度数据和基质吸力数据；
2)提供基层表面承压数据、基层中部承压数据、道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据、道面水膜数据和道面冰雪覆盖数据；
3)根据单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据，提供全道面的地基沉降数据；
4)根据湿度数据和基质吸力数据，提供土水关系；
5)根据基层表面承压数据、基层中部承压数据，提供板底脱空状态；
6)根据道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据，提供道面结构的力学响应；
7)根据道面水膜数据、道面冰雪覆盖数据，提供道面湿滑状态。
在本发明一些实施方式中，所述机场道面信息监测方法还包括：
8)根据全道面的地基沉降数据和土水关系，评价地基沉降风险；
9)根据板底脱空状态，评价板底脱空风险；
10)根据道面结构的力学响应，评价道面断裂风险；
11)根据道面湿滑状态，评价飞机滑水风险。
附图说明
图1显示为本发明所提供的智能跑道的结构示意图。
图2显示为本发明所提供的机场道面信息监测方法的流程示意图。
图3显示为本发明地基局部应变监测装置的应变与竖向位移的计算示意图。
图4显示为本发明一实施例中基于标定试验的光纤应变与竖向位移解析关系示意图；其中，(a)显示中点施加不同变形量后的光纤应变，(b)、(c)分别显示中点左侧、右侧不同位置施加相同变形量下的光纤应变。
图5显示为本发明一实施例中基于光纤应变的沉降反算示意图
图6显示为本发明一实施例中道基沉降监测云图示意图(道基沉降监测数据)。
图7显示为本发明一实施例中道基沉降监测数据与修正结果示意图。
元件标号说明
1 机场跑道本体
11 道面板
12 基层
13 地基
2 地基沉降感知模块
21 单点沉降测量装置
22 分层沉降测量装置
23 压差沉降测量装置
24 地基局部应变监测装置
25 湿度测量装置
26 基质吸力测量装置
3 道面性状感知模块
31 基层表面点式承压监测装置
32 基层表面分布式承压监测装置
33 道面内部应变监测装置
34 道面内部温度监测装置
35 道面瞬时弯沉监测装置
36 飞机轮迹监测装置
37 道面水膜监测装置
38 道面冰雪覆盖监测装置
4 数据存储模块
41 地基沉降数据存储装置
42 地基含水率数据存储装置
43 板底接触状况数据存储装置
44 道面力学响应数据存储装置
45 道面湿滑状态数据存储装置
5 风险评价模块
51 地基沉降风险评价装置
52 板底脱空风险评价装置
53 道面断裂风险评价装置
54 飞机滑水风险评价装置
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明第一方面提供一种智能跑道，包括机场跑道本体1，所述机场跑道本体1自上而下依次包括道面板11、基层12和地基13，所述机场跑道本体1中设有地基沉降感知模块2和道面性状感知模块3；所述地基沉降感知模块2包括单点沉降测量装置21、分层沉降测量装置22、压差沉降测量装置23、地基局部应变监测装置24、湿度测量装置25和基质吸力测量装置26；所述道面性状感知模块3包括基层表面点式承压监测装置31、基层表面分布式承压监测装置32、道面内部应变监测装置33、道面内部温度监测装置34、道面瞬时弯沉监测装置35、飞机轮迹监测装置36、道面水膜监测装置37和道面冰雪覆盖监测装置38；还包括数据存储模块4，所述数据存储模块4包括地基沉降数据存储装置41、地基含水率数据存储装置42、板底接触状况数据存储装置43、道面力学响应数据存储装置44和道面湿滑状态数据存储装置45；所述地基沉降数据存储装置41分别与单点沉降测量装置21、分层沉降测量装置22、压差沉降测量装置23和地基局部应变监测装置24信号连接；所述地基含水率数据存储装置42分别与湿度测量装置25和基质吸力测量装置26信号连接；所述板底接触状况数据存储装置43分别与基层表面点式承压监测装置31和基层表面分布式承压监测装置32信号连接；所述道面力学响应数据存储装置44分别与道面内部应变监测装置33、道面内部温度监测装置34、道面瞬时弯沉监测装置35和飞机轮迹监测装置36信号连接；所述道面湿滑状态数据存储装置45分别与道面水膜监测装置37和道面冰雪覆盖监测装置38信号连接。上述智能跑道，可以通过地基沉降感知模块2提供单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据、湿度数据和基质吸力数据，可以通过道面性状感知模块3提供基层表面承压数据、基层中部承压数据、道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据、道面水膜数据和道面冰雪覆盖数据，并可以将相关数据输送至数据存储模块4，通过对相关数据的进一步分析，可以实现对地基沉降风险、板底脱空风险、道面断裂风险、飞机滑水风险的实时监测、适时决策，在出现事故症候时可以及时预警，并可以主动确定维护管养方案。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括机场跑道本体1。地基沉降感知模块2和道面性状感知模块3通常分布于机场跑道本体1的合适位置，以收集对应的数据信息。如上所述，机场跑道本体自上而下可以包括道面板11、基层12和地基13，而基层12又可以进一步包括上基层和下基层。在机场跑道本体1中，道面板11通常的作用是直接承受飞机荷载作用和外界环境作用，并为飞机提供舒适、安全的行驶表面。道面板11的材料通常可以是水泥混凝土等，道面板11的厚度通常≥20cm。在机场跑道本体1中，上基层通常的作用是承接道面板扩散下来的竖向力。上基层的材料通常可以是混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定类材料、碎石混合料等，上基层的厚度通常≥10cm。在机场跑道本体1中，下基层通常的作用是将上基层扩散下来的竖向力扩散、传递至下面的结构层。下基层的材料通常可以是混凝土、沥青混合料、无机结合料稳定类材料、碎石混合料等，下基层的厚度通常≥10cm。在机场跑道本体1中，地基13通常的作用是作为道面板和基层的支撑物。地基13的材料通常可以是土、石料、土石混合料等。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括单点沉降测量装置21，单点沉降测量装置21可以用于监测机场跑道本体1所需监测的单点的绝对沉降值。单点沉降测量装置21可以位于地基13层中，且单点沉降测量装置21的深度通常大于持力层深度。单点沉降测量装置21的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当单点沉降测量装置21的数量为多个时，各单点沉降测量装置21之间的间距通常≥5m。合适的可作为单点沉降测量装置21的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，单点沉降测量装置21通常可以是光信号传感器等，具体可以是沉降计等，更具体可以是苏州南智传感科技有限公司的单点沉降计(NZS-FBG-DS(1))等。再例如，单点沉降测量装置21的布设方式可以为钻孔布设，钻孔深度通常大于持力层深度，具体的布设方式可以是：在地基工作面上钻孔至持力层，随后将固定好的单点沉降测量装置21、钢丝绳、导锤等放入钻孔内部，在导锤自重力下，将单点沉降测量装置21带入孔内，单点沉降测量装置21安装完成后，进行钻孔回填，底部(例如，60cm±4cm)、头部(例如，30cm±2cm)左右采用水泥砂浆回填，其余空间采用微膨胀土球与细砂土混合后回填。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括分层沉降测量装置22，分层沉降测量装置22可以用于监测机场跑道本体1所需监测的单点(例如，单点沉降测量装置21所监测的单点)在重力方向上所对应的不同层位的绝对沉降值。分层沉降测量装置22可以位于地基13层中，分层沉降测量装置22的数量通常为多个，且通常在单点沉降测量装置21的重力方向上均匀分布，各分层沉降测量装置22之间的间距通常≥5m。合适的可作为分层沉降测量装置22的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，分层沉降测量装置22通常可以是光信号传感器等，具体可以是沉降计等，更具体可以是苏州南智传感科技有限公司的分层沉降计(NZS-FBG-DPG)等。再例如，分层沉降测量装置22的布设方式可以为：在地基工作面上钻孔至持力层，随后将固定好的分层沉降测量装置22、钢丝绳、导锤等放入钻孔内部，在导锤自重力下，将分层沉降测量装置22带入孔内，分层沉降测量装置22安装完成后，进行钻孔回填，底部(例如，60cm±4cm)、头部(例如，30cm±2cm)左右采用水泥砂浆回填，其余空间采用微膨胀土球与细砂土混合后回填。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括压差沉降测量装置23，压差沉降测量装置23可以用于监测机场跑道本体1水平方向上的各点之间的相对沉降值(例如，相对于单点沉降测量装置21所监测的单点的相对沉降值)。压差沉降测量装置23可以位于地基13层中，压差沉降测量装置23的数量通常为多个，且通常可以沿机场跑道本体1延伸方向均匀分布，各压差沉降测量装置23之间的间距可以为5m～40m。合适的可作为压差沉降测量装置23的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，压差沉降测量装置23通常可以是光信号传感器等，具体可以是沉降计等，更具体可以是苏州南智传感科技有限公司的智能沉降仪(NZS-FBG-HD)等。再例如，压差沉降测量装置23的布设方式可以为：在地基工作面开设沟槽(例如，宽≥60cm，深≥68cm)，布设压差沉降测量装置23之后，将压差沉降测量装置23的辅助设备(例如，通讯光纤、主水管、通气管等)引入保护管中，储液罐位置处采用C15水泥混凝土将储液罐与沟槽底部固定，向储液罐中注入防冻液，并排除主水管内的空气及气泡；将压差沉降测量装置23补水管、通气管、通讯光纤从储液罐侧面上方的防水接口中引出，随后采用土工布包裹细砂进行保护，细砂层厚可以为20cm±2cm，上填混凝土(例如，C15混凝土)至下基层顶面。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括地基局部应变监测装置24，地基局部应变监测装置24可以用于监测地基局部应变分布状况。地基局部应变监测装置24位于地基13层中，地基局部应变监测装置24的延伸方向与压差沉降测量装置23的延伸方向通常是相配合的，即可以沿机场跑道本体1延伸方向分布，且地基局部应变监测装置24与压差沉降测量装置23之间通常距离较近。地基局部应变监测装置24通常可以是光信号传感器，具体可以是光缆等。地基局部应变监测装置24通常可以包括温度补偿光缆和金属基索状光缆，温度补偿光缆、金属基索状光缆的延伸方向通常与压差沉降测量装置23的延伸方向是一致，且金属基索状光缆为直线延伸(直线延伸通常指金属基索状光缆在埋设时可以对光纤的两端施加一定预应力，使其处于绷直的状态，从而可以使其在道基层12中直线延伸)，从而实现对微小重力方向变形的有效感知，温度补偿光缆为非直线延伸(非直线延伸通常指温度补偿光缆在埋设时处于松弛的非绷直的状态(例如，单位宽度的机场道面1中，温度补偿光缆的长度可以为金属基索状光缆的长度的1.05～1.20倍)，从而可以在到基层12中非直线延伸)，处于松弛状态的温度补偿光缆对微小竖向变形没有感知，仅测量温度变化带来的应变量，测量获得的光纤应变量可以用于纠正直线延伸的金属基索状光缆测量获得的光纤应变量。地基局部应变监测装置24与压差沉降测量装置23之间的距离通常不宜过大，例如，最大间距通常不大于60cm，优选不大于30cm，具体可以是5～30cm、5～10cm、10～15cm、15～20cm、20～25cm、或25～30cm，温度补偿光缆、金属基索状光缆互相之间的距离则通常可以≤5cm、≤1cm、1～2cm、2～3cm、3～4cm、或4～5cm，从而可以整体上相配合，在延伸方向一致的前提下，互相之间相对应的部分可以针对同一测量区域进行数据测量，保证数据的可靠性。地基局部应变监测装置24的布设方式可以为：将地基工作面开沟槽，布设地基局部应变监测装置24之后，将通讯光纤引出道肩，采用土工布包裹细砂进行保护，上填混凝土至下基层顶面。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括湿度测量装置25，湿度测量装置25可以用于监测地基土体湿度。湿度测量装置25可以位于地基13层中，湿度测量装置25的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当湿度测量装置25的数量为多个时，各湿度测量装置25之间的间距通常≥10m。合适的可作为湿度测量装置25的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，湿度测量装置25通常可以是电信号传感器等，具体可以是湿度计等，更具体可以是北京力高泰科技有限公司的湿度计(5TM)等。再例如，湿度测量装置25的布设方式可以为：将地基工作面开设沟槽，将湿度测量装置25插入沟槽侧壁，将通讯电缆引出道肩，采用土工布包裹细砂进行保护，上填混凝土至下基层顶面。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括基质吸力测量装置26，基质吸力测量装置26可以用于监测地基土体基质吸力。基质吸力测量装置26可以位于地基13层中，基质吸力测量装置26的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当基质吸力测量装置26的数量为多个时，各基质吸力测量装置26之间的间距通常≥10m。合适的可作为基质吸力测量装置26的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，基质吸力测量装置26通常可以是电信号传感器等，具体可以是基质吸力计等，更具体可以是北京力高泰科技有限公司的基质吸力计(MPS-6)等。再例如，基质吸力测量装置26的布设方式可以为：将地基工作面开设沟槽，将基质吸力测量装置26插入沟槽侧壁，将通讯电缆引出道肩，采用土工布包裹细砂进行保护，上填混凝土至下基层顶面。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括基层表面点式承压监测装置31，基层表面点式承压监测装置31可以用于监测道面板11对基层12的压力值(上基层表面位置)。基层表面点式承压监测装置31可以位于基层12层中，基层表面点式承压监测装置31的数量为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当基层表面点式承压监测装置31的数量为多个时，各基层表面点式承压监测装置31之间的间距通常≥0.2m。合适的可作为基层表面点式承压监测装置31的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，基层表面点式承压监测装置31通常可以是光信号传感器等，具体可以是土压力盒等，更具体可以是苏州南智传感科技有限公司的土压力盒(NZS-FBG-EPC)等。再例如，基层表面点式承压监测装置31的布设方式可以为：在上基层施工完毕后，刻槽布设基层表面点式承压监测装置31，将通讯光纤引出道肩。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括基层表面分布式承压监测装置32，基层表面分布式承压监测装置32可以用于监测道面板11对基层12的压力值(上基层和下基层之间的位置)。基层表面分布式承压监测装置32可以位于基层12层中，分布方式可以为沿机场跑道本体1延伸方向与垂直于机场跑道本体1延伸方向均匀分布。合适的可作为基层表面分布式承压监测装置32的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，基层表面分布式承压监测装置32通常可以是光信号传感器等，具体可以是压力感知元件等，更具体可以是上海拜安传感技术有限公司的压力感知元件(B609D)等。再例如，基层表面分布式承压监测装置32的布设方式可以为：上基层施工前，在传感器布设的区域，放置若干合适尺寸的钢板，用于占据传感器安装空间，在上基层施工完毕后，在钢板所在的槽中布设基层表面分布式承压监测装置32，将通讯光纤引出道肩。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括道面内部应变监测装置33，道面内部应变监测装置33可以用于监测道面结构的内部应变数值。道面内部应变监测装置33可以位于道面板11层中，道面内部应变监测装置33的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当道面内部应变监测装置33的数量为多个时，各道面内部应变监测装置33之间的间距通常≥0.5m。合适的可作为道面内部应变监测装置33的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，道面内部应变监测装置33通常可以是光信号传感器等，具体可以是应变传感器等，更具体可以是上海拜安传感技术有限公司的应变计(BA-OFS15E)等。再例如，道面内部应变监测装置33的布设方式可以为：上基层施工完毕后，将需要布设的道面内部应变监测装置33绑扎于钢筋支架上，基层顶面钻孔安装放置钢筋支架，道面板浇筑前，将通讯光纤引出道肩。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括道面内部温度监测装置34，道面内部温度监测装置34可以用于监测道面结构的内部温度。道面内部温度监测装置34可以位于道面板11层中，道面内部温度监测装置34的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当道面内部温度监测装置34的数量为多个时，各道面内部温度监测装置34之间的水平间距通常≥5cm，竖直间距通常≥5cm。合适的可作为道面内部温度监测装置34的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，道面内部温度监测装置34通常可以是光信号传感器等，具体可以是温度传感器等，更具体可以是上海拜安传感技术有限公司的温度传感器(BA-OFT10)等。再例如，道面内部温度监测装置34的布设方式可以为：上基层施工完毕后，将需要布设的道面内部温度监测装置34绑扎于钢筋支架上；基层顶面钻孔安装放置钢筋支架，道面板浇筑前，将通讯光纤引出道肩。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括道面瞬时弯沉监测装置35，道面瞬时弯沉监测装置35可以用于监测道面结构的瞬时弯沉数值。道面瞬时弯沉监测装置35可以位于道面板11层中，道面瞬时弯沉监测装置35的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当道面瞬时弯沉监测装置35的数量为多个时，各道面瞬时弯沉监测装置35之间的间距通常≥0.5m。合适的可作为道面瞬时弯沉监测装置35的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，道面瞬时弯沉监测装置35通常可以是光信号传感器等，具体可以是加速度传感器等，更具体可以是上海拜安传感技术有限公司的加速度计(BA-MA10)等。再例如，道面瞬时弯沉监测装置35的布设方式可以为：上基层施工完毕后，将需要布设的道面瞬时弯沉监测装置35绑扎于钢筋支架上，基层顶面钻孔安装放置钢筋支架，道面板浇筑前，将通讯光纤引出道肩。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括飞机轮迹监测装置36，飞机轮迹监测装置36可以用于监测飞机轮迹的横向分布。飞机轮迹监测装置36可以位于机场跑道本体1的边缘。合适的可作为飞机轮迹监测装置36的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，飞机轮迹监测装置36通常可以是光信号传感器等，具体可以是激光轮迹仪等，更具体可以是上海拜安传感技术有限公司的激光轮迹仪(BA-MDD500)等。再例如，飞机轮迹监测装置36的布设方式可以为：在布设点位设置混凝土固定台或硬化地面，通常高度可以高出道面约60cm左右，将飞机轮迹监测装置36固定于道面之外的土面区上，从下滑台接入电缆(输入电压可以为AC220V)，通过传感器旁的变压器(输出电压可以DC12V，功率5W)，对飞机轮迹监测装置36进行供电。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括道面水膜监测装置37，道面水膜监测装置37可以用于监测道面水膜覆盖情况。道面水膜监测装置37可以位于道面板11层中，道面水膜监测装置37的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当道面水膜监测装置37的数量为多个时，各道面水膜监测装置37之间的间距通常≥0.5m。合适的可作为道面水膜监测装置37的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，道面水膜监测装置37通常可以是光信号传感器等，具体可以是水膜厚度传感器等，更具体可以是上海拜安传感技术有限公司的水膜厚度传感器(BA-FPP25)等。再例如，道面水膜监测装置37的布设方式可以为：利用助航灯光灯具进行封装，并按照助航灯光灯具的安装方式进行道面水膜监测装置37的布设。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括道面冰雪覆盖监测装置38，道面冰雪覆盖监测装置38可以用于监测道面冰雪覆盖情况。道面冰雪覆盖监测装置38可以位于道面板11层中，道面冰雪覆盖监测装置38的数量可以为一个或多个，其分布方式通常为点式分布，当道面冰雪覆盖监测装置38为多个时，各道面冰雪覆盖监测装置38之间的间距通常≥0.5m。合适的可作为道面冰雪覆盖监测装置38的装置及其布设方式对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，道面冰雪覆盖监测装置38通常可以是光信号传感器等，具体可以是冰雪传感器等，更具体可以是芬兰维萨拉(Vaisala)的道路表面传感器(DRS511)等。再例如，道面冰雪覆盖监测装置38的布设方式可以为：利用助航灯光灯具进行封装，并按照助航灯光灯具的安装方式进行道面冰雪覆盖监测装置38的布设。
本发明所提供的智能跑道中，可以包括数据存储模块4，以用于存储地基沉降感知模块2和道面性状感知模块3收集获得的数据。还可以将地基沉降感知模块2和道面性状感知模块3收集获得的数据进行数据分析。例如，地基沉降数据存储装置41可以根据单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据，提供全道面的地基沉降数据。再例如，地基含水率数据存储装置42可以根据湿度数据和基质吸力数据，提供土水关系。再例如，板底接触状况数据存储装置43可以根据基层表面承压数据、基层中部承压数据，提供板底脱空状态。再例如，道面力学响应数据存储装置44可以根据道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据，提供道面结构的力学响应。再例如，道面湿滑状态数据存储装置45可以根据道面水膜数据、道面冰雪覆盖数据，提供道面湿滑状态。
本发明所提供的智能跑道中，数据存储模块4或其中的各部件(例如，地基沉降数据存储装置41、地基含水率数据存储装置42、板底接触状况数据存储装置43、道面力学响应数据存储装置44和道面湿滑状态数据存储装置45)可以是单片机、计算机等。合适的将数据存储模块4中各部件与地基沉降感知模块2和道面性状感知模块3中的各部件进行连接的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的。例如，地基沉降数据存储装置41可以通过分支光缆和光纤主缆分别与单点沉降测量装置21、分层沉降测量装置22、压差沉降测量装置23和地基局部应变监测装置24信号连接，分支光缆一般为单芯铠装光缆，或不超过8芯的铠装光缆，用于传输光信号传感器的数据，一端连接光信号传感器，另一端经由道肩、土面区延伸至线缆井，与光纤主缆熔接，光纤主缆一般为4芯至64芯的光纤铠装主缆，用于汇集并传输光信号传感器的数据，一端连接分支光缆，另一端经由线缆排管延伸至数据存储模块4。再例如，地基含水率数据存储装置42可以通过多芯电缆和无线传输装置分别与湿度测量装置25和基质吸力测量装置26信号连接，多芯电缆一般为3芯至6芯的电缆，用于传输电信号传感器的数据，一端连接电信号传感器，另一端连接无线传输装置，从而可以与数据存储模块4之间形成信号连接。再例如，板底接触状况数据存储装置43可以通过分支光缆和光纤主缆分别与基层表面点式承压监测装置31和基层表面分布式承压监测装置32信号连接。再例如，道面力学响应数据存储装置44可以通过分支光缆和光纤主缆分别与道面内部应变监测装置33、道面内部温度监测装置34、道面瞬时弯沉监测装置35和飞机轮迹监测装置36信号连接。再例如，道面湿滑状态数据存储装置45可以通过分支光缆和光纤主缆分别与道面水膜监测装置37和道面冰雪覆盖监测装置38信号连接。
本发明所提供的智能跑道中，还可以包括风险评价模块5，所述风险评价模块5可以包括：地基沉降风险评价装置51，用于根据全道面的地基沉降数据和土水关系，评价地基沉降风险。地基沉降风险评价模块51可以与地基沉降数据存储装置41和地基含水率数据存储装置42信号连接。地基沉降风险评价装置51可以是单片机、计算机等。通过输入地基沉降感知模块2的监测数据，根据现有规范及标准(例如，民用机场岩土工程设计规范(MHT5027-2013)第4.2节内容等)，即可输出对地基沉降风险的评价。
本发明所提供的智能跑道中，还可以包括风险评价模块5，所述风险评价模块5可以包括：板底脱空风险评价装置52，用于根据板底脱空状态，评价板底脱空风险。板底脱空风险评价模块52可以与板底接触状况数据存储装置43信号连接。板底脱空风险评价装置52可以是单片机、计算机等。通过输入表面点式承压监测装置31、表面分布式承压监测装置32的监测数据，根据现有规范及标准(例如，民用机场道面评价管理技术规范(MH/T5024-2019)第7.4节内容等)，即可输出对板底脱空风险的评价。
本发明所提供的智能跑道中，还可以包括风险评价模块5，所述风险评价模块5可以包括：道面断裂风险评价装置53，用于根据道面结构的力学响应，评价道面断裂风险。道面断裂风险评价模块53可以与道面力学响应数据存储装置44信号连接。道面断裂风险评价装置53可以是单片机、计算机等。通过输入的道面内部应变监测装置33、道面内部温度监测装置34、道面瞬时弯沉监测装置35、飞机轮迹监测装置37的监测数据，根据现有规范及标准(例如，民用机场道面评价管理技术规范(MH/T5024-2019)第7.4节及附录D内容等)，即可输出对道面断裂风险的评价。
本发明所提供的智能跑道中，还可以包括风险评价模块5，所述风险评价模块5可以包括：飞机滑水风险评价装置54，用于根据道面湿滑状态，评价飞机滑水风险。飞机滑水风险评价模块可以与道面湿滑状态数据存储装置45信号连接。飞机滑水风险评价装置54可以是单片机、计算机等。通过输入道面水膜监测装置37、道面冰雪覆盖监测装置38的监测数据，根据现有规范及标准(例如，民用机场飞行区技术标准(MH5001-2013)等)，即可输出对飞机滑水风险的评价。
本发明第二方面提供一种机场道面信息监测方法，通过本发明第一方面所提供的智能跑道对机场道面信息进行监测。该方法具体可以包括：
1)提供单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据、湿度数据和基质吸力数据；
2)提供基层表面承压数据、基层中部承压数据、道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据、道面水膜数据和道面冰雪覆盖数据；
3)根据单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据，提供全道面的地基沉降数据；
4)根据湿度数据和基质吸力数据，提供土水关系；
5)根据基层表面承压数据、基层中部承压数据，提供板底脱空状态；
6)根据道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据，提供道面结构的力学响应；
7)根据道面水膜数据、道面冰雪覆盖数据，提供道面湿滑状态。如上所述，通过上述的智能跑道，可以通过地基沉降感知模块2提供单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据、湿度数据和基质吸力数据，可以通过道面性状感知模块3提供基层表面承压数据、基层中部承压数据、道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据、道面水膜数据和道面冰雪覆盖数据，并可以将相关数据输送至数据存储模块4，通过对相关数据的进一步分析，可以实现对地基沉降风险、板底脱空风险、道面断裂风险、飞机滑水风险的实时监测、适时决策，在出现事故症候时可以及时预警，并可以主动确定维护管养方案。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：提供单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据、湿度数据和基质吸力数据。单点沉降数据即机场跑道本体1所需监测的单点的绝对沉降值。分层沉降数据即机场跑道本体1所需监测的单点(例如，单点沉降测量装置21所监测的单点)在重力方向上所对应的不同层位的绝对沉降值，压差沉降数据即机场跑道本体1水平方向上的各点之间的相对沉降值(例如，相对于单点沉降测量装置21所监测的单点的相对沉降值)，地基局部应变数据即地基局部应变分布状况的测量结果，湿度数据即地基土体湿度的具体测量结果，基质吸力数据即地基土体基质吸力的具体测量结果。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：提供基层表面承压数据、基层中部承压数据、道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据、道面水膜数据和道面冰雪覆盖数据。基层表面承压数据即道面板11对基层12的压力值(上基层表面位置)，基层中部承压数据即道面板11对基层12的压力值(上基层和下基层之间的位置)，道面内部应变数据即道面结构的内部应变数值，道面内部温度数据即道面结构的内部温度，道面瞬时弯沉数据即道面结构的瞬时弯沉数值，飞机轮迹数据即道飞机轮迹的横向分布结果，道面水膜数据即道面水膜覆盖情况，道面冰雪覆盖数据即监测道面冰雪覆盖情况。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据，提供全道面的地基沉降数据。将单点的绝对沉降数据(例如，单点沉降测量装置21和分层沉降测量装置22提供的数据)与多点的相对沉将数据(例如，压差沉降测量装置23提供的的数据)相结合，可以获得多点(例如，各压差沉降测量装置23所在点)的绝对沉降数据，辅助以地基局部应变监测装置24的监测，可以获得全跑道的地基沉降情况。在本发明一具体实施例中，提供全道面的地基沉降数据的具体方法具体如下：基于单点沉降测量装置21和分层沉降测量装置22的数据，可以计算得到若干点(例如，单点沉降测量装置21所在位置、以及各分层沉降测量装置22所在位置)的绝对沉降；基于压差沉降测量装置23和地基局部应变监测装置24，可以计算得到全局的相对沉降；二者数据结合，可以得到全局的绝对沉降。
上述机场道面信息监测方法中，全局的绝对沉降的计算方法可以包括：
根据地基局部应变监测装置24的监测结果结果ε(x)，由式(1)计算获得预估实际应变
Figure BDA0002849465030000151
Figure BDA0002849465030000152
其中，
Figure BDA0002849465030000161
为平均应变，即各ε(x)的平均值；
ε(x)为金属基索状光缆的应变量与温度补偿光缆的应变量的差值，ε(x)为光纤的实际应变测量结果，其中去除了因温度变化导致的光纤的应变量，x∈[0,l]，l为试验段的光纤长度；
α为应变折减系数，表征光纤松弛程度；
β为标准差系数，表征光纤内部应变重分配；
根据式(2)确定最大沉降位置，函数Y(x)的零点x＝x0即为最大沉降位置，因为对于最大沉降位置x0来说，应变量在0～x0和x0～l两个区段内积分获得的数值应该是基本相同的：
Figure BDA0002849465030000162
其中，
Figure BDA0002849465030000163
Figure BDA0002849465030000164
若光纤上某点发生竖向位移，如图3所示，设A点位置坐标为x，取光纤上的微元dx，原光纤AB段变形后为A’B’段，所以根据勾股定理和应变定义，每一点的竖向位移y(x)，即为y′(x)从端点到该点的积分，按最不利沉降，在单向变形区域内即可获得式(3)和式(4)；
根据式(5)计算获得预估位移
Figure BDA0002849465030000165
Figure BDA0002849465030000166
预估位移
Figure BDA0002849465030000167
即可表示机场道基在机场道基沉降监测系统的延伸方向上各点的相对沉降。
上述计算方法中，α与光纤自身性质及所处的状态有关，通常可以通过预先的实验测量获得所使用的光纤的α的值。应变折减系数α可以通过基于实测数据计算的光纤总伸长量Δlε与实际光纤总伸长量Δl的比值测量获得，从而可以表征光纤松弛程度。可以预先在实验室中，将监测系统中所使用的光缆两端固定，中间悬空，并在其上施加已知变形，通过与光纤连接的BOTDR分布式传感器测量光纤的应变量，并根据应变量计算获得光纤总伸长量Δlε，同时，监测实际光纤总伸长量Δl，从而计算获得该种光纤的应变折减系数α。之后在具体工程监测的计算中，使用该应变折减系数α的值即可。应变折减系数α的取值通常可以为0.9～1.0、0.9～0.92、0.92～0.94、0.94～0.96、0.96～0.98、或0.98～1.0。
上述计算方法中，β与光纤自身性质及所处的状态有关，通常可以通过预先的实验测量获得所使用的光纤的β的值。所述标准差系数β由式(6)计算获得：
Figure BDA0002849465030000171
可以预先在实验室中，将监测系统中所使用的光缆两端固定，中间悬空，并在其上施加已知变形，通过与光纤连接的BOTDR分布式传感器测量光纤的应变量，根据(3)式，选取使计算得到的变形误差最小的β作为该种光纤的β值。之后在具体工程监测的计算中，使用该β值即可。标准差系数β的取值通常可以为0.2～1.0、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8、或0.8～1.0。
进一步的，可以根据相对沉降距离和绝对沉降距离之和，获得机场道基的整体沉降距离。相对沉降距离即机场道基中测量点相对于机场道基本身的相对沉降距离，相对沉降距离可以根据如上所述的预估位移
Figure BDA0002849465030000172
计算获得，根据所获得的测量点相对于机场道基本身的相对沉降距离，再加上机场道基本身各处整体上的沉降距离，即可计算获得测量点实际上相对于原有路面的沉降距离。机场道基本身各处整体上的沉降距离可以通过单点沉降测量仪和整体沉降测量仪测量获得。例如，可以通过单点沉降测量仪获得特定测量点的机场道基本身的沉降距离，并可以根据整体沉降测量仪获得机场道基本身上各处相对于上述特定测量点的相对差值，从而确定机场道基本身各处整体上的沉降距离，即全局的绝对沉降。
随后可以根据现有规范及标准(例如，民用机场岩土工程设计规范(MHT 5027-2013)第4.2节内容等)，评价地基沉降风险。
在本发明一具体实施例中，采用金属基索状光缆(苏州南智供货，型号NZS-DTS-C08)监测道基土体沉降分布情况，采用高强钢丝铠装光缆(苏州南智供货，型号NZS-DTS-C08)补偿温度变化，作为温度补偿光缆，佐以高精度智能沉降仪辅助监测与检定数据，使用单点沉降测量仪作为单点沉降测量装置21，由苏州南智供货，型号为NZS-FBG-DS(1)，使用智能沉降仪作为压差沉降测量装置23(即整体沉降测量仪)由苏州南智供货，型号为NZS-FBG-HD。
先开展标定试验，通过FTB 2505型分布式光纤解调仪解析光纤应变与竖向位移量及竖向位移位置的相关关系：(1)固定变形施加位置，调整变形量的大小；(2)固定变形量，调整变形施加位置。参照图4中基于标定试验的光纤应变与竖向位移解析关系示意。直观地分析结果，可知光纤总变形长度越大，光纤应变越大，符合工程经验。代入试验结果ε(x)和标定参数
Figure BDA0002849465030000173
根据算子
Figure BDA0002849465030000174
反算沉降分别如图5中所示。可知，变形量的解析值与光纤长度的相对误差小于0.5％，工程可行性、适用性良好。
现场开槽埋设分布式光纤时，先将道基填筑至指定标高，并进行场地整平清扫，挖除块状碎石、植物根茎等硬物。在沟槽底部铺一层厚约5cm细砂，将分布式光纤拉直绷紧，外套波纹管保护，随后回填40cm细砂，其上回填去除碎石的原状土，检测光纤通路与解析情况。分布式光纤的布设长度根据实际需要确定，一般可覆盖整个机场跑道范围，一条分布式光纤的长度在2000～6000m不等，实施例中具体的长度为5000m。兼顾标定精度和工程成本，一般每隔20～40m布设一个单点沉降测量仪或整体沉降测量仪，实施例中的铺设方案为间隔15m布设单点沉降测量仪或整体沉降测量仪，上述单点沉降测量仪或整体沉降测量仪与其对应点位的分布式光纤的距离不超过30cm，温度补偿光缆和金属基索状光缆的距离不超过5cm，上述温度补偿光缆和金属基索状光缆的端部接入光纤解调仪。
以金属基索状光缆的应变数据减去相同位置处高强钢丝铠装光缆的应变数据，获得温度补偿后的道基沉降监测数据参照图6。根据监测数据所显示的分布式光纤在各个监测点位的应变情况，并利用上述的基于分布式光纤埋设的机场道基沉降监测方法，可由分布式光纤的横向应变计算得到监测点位处土基的竖向变形(即沉降)，由此得到的道基土体沉降分布情况是分布式光纤各监测点位之间的相对沉降，参照图7中关于道基沉降监测数据与修正结果，黑线上测点的间隔为0.04m。根据高精度的整体沉降测量仪23和单点沉降测量仪24的测量数据，蓝点所示，绝对沉降从左至右分别为29.2312mm、23.0720mm、16.6855mm和10.4307mm，标定对应位置的分布式光纤的监测数据；再根据分布式光纤各监测点位之间的相对沉降，即可得到分布式光纤所覆盖范围内的所有道基土体的真实沉降情况，红线所示，并计算出跑道不同区域之间的差异沉降。以道基沉降监测数据中2018.10.26的监测数据为例，由分布式光纤应变数据计算得到的相对沉降和用单点/整体沉降测量仪数据修正后的真实沉降参照图7中关于道基沉降监测数据与修正结果。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据湿度数据和基质吸力数据，提供土水关系。根据湿度数据和基质吸力数据，可以获取地基土的含水率特征，以提供土水关系，例如，可以绘制土水特征曲线，即土体含水率与土体基质吸力的关系曲线，可用于分析沉降原因。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据基层表面承压数据、基层中部承压数据，提供板底脱空状态。根据基层表面承压数据、基层中部承压数据，根据传感器数据的变化，可以定性判断是否存在板底脱空现象，从而确定板底脱空状态，具体的判断标准可以参照曾孟源,赵鸿铎,吴荻非,陈卉,凌建明.基于振动感知的混凝土铺面板底脱空识别方法[J].中国公路学报,2020,33(03):42-52.)。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据，提供道面结构的力学响应。根据道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据，基于既有力学模型，可以获取道面结构的力学响应结果，具体的力学模型可以参照颜可珍.弹性地基上薄板的动力响应研究[D].杭州:浙江大学,2005。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据道面水膜数据、道面冰雪覆盖数据，提供道面湿滑状态。根据道面水膜数据、道面冰雪覆盖数据，采用物理量换算的方法，可以获得道面湿滑状态情况，具体的物理量换算的方法可以参照曹剑锋.基于沥青道面水膜厚度感知的机轮滑水行为解析[D].上海:同济大学,2005。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据全道面的地基沉降数据和土水关系，评价地基沉降风险。根据全道面的地基沉降数据和土水关系，对全跑道的地基沉降情况进行回归分析，计算地基沉降速率与不均匀沉降系数，根据现有规范及标准(例如，民用机场岩土工程设计规范(MHT 5027-2013)第4.2节内容等)，可以确定地基沉降风险。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据板底脱空状态，评价板底脱空风险。根据板底脱空状态，通过板底脱空的发生位置和发生比例，根据现有规范及标准(例如，民用机场道面评价管理技术规范(MH/T5024-2019)第7.4节内容等)，确定板底脱空风险。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据道面结构的力学响应，评价道面断裂风险。根据道面结构的力学响应，对比理论的结构力学响应与传感器实际监测力学响应，评价道面断裂风险，具体的评价方法可以参照Ma X,Dong Z,Yu X,etal.Monitoring the structural capacity of airfield pavement with built-insensors and modulus back-calculation algorithm[J].Construction and BuildingMaterials,2018,175(JUN.30):552-561。
本发明所提供的机场道面信息监测方法，可以包括：根据道面湿滑状态，评价飞机滑水风险。根据道面湿滑状态，根据流体力学模型，对比传感器实际监测道面湿滑状态与飞机滑跑的安全阈值，确定当前的飞机滑水风险，具体的计算方法可以参照曹剑锋.基于沥青道面水膜厚度感知的机轮滑水行为解析[D].上海:同济大学,2005。
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明第二方面所提供的机场道面信息监测方法的步骤。
本发明第四方面提供一种设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行本发明第二方面所提供的机场道面信息监测方法的步骤。
本发明所提供的智能跑道和方法，具有针对跑道运行和管养的自动、自主、智慧化感知与解析能力，可对地基沉降风险、板底脱空风险、道面断裂风险、飞机滑水风险实时监测、适时决策，出现事故症候时及时预警，并可主动确定维护管养方案，可以实现无人化管理，能够有力促成“零人工、零事故、零延误”的安全运营目标的实现，具有良好的产业化前景。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种智能跑道，其特征在于，包括机场跑道本体(1)，所述机场跑道本体(1)自上而下依次包括道面板(11)、基层(12)和地基(13)，所述机场跑道本体(1)中设有地基沉降感知模块(2)和道面性状感知模块(3)；
所述地基沉降感知模块(2)包括单点沉降测量装置(21)、分层沉降测量装置(22)、压差沉降测量装置(23)、地基局部应变监测装置(24)、湿度测量装置(25)和基质吸力测量装置(26)；
所述道面性状感知模块(3)包括基层表面点式承压监测装置(31)、基层表面分布式承压监测装置(32)、道面内部应变监测装置(33)、道面内部温度监测装置(34)、道面瞬时弯沉监测装置(35)、飞机轮迹监测装置(36)、道面水膜监测装置(37)和道面冰雪覆盖监测装置(38)；
还包括数据存储模块(4)，用于存储地基沉降感知模块(2)和道面性状感知模块(3)收集获得的数据；所述数据存储模块(4)包括地基沉降数据存储装置(41)、地基含水率数据存储装置(42)、板底接触状况数据存储装置(43)、道面力学响应数据存储装置(44)和道面湿滑状态数据存储装置(45)；
所述地基沉降数据存储装置(41)分别与单点沉降测量装置(21)、分层沉降测量装置(22)、压差沉降测量装置(23)和地基局部应变监测装置(24)信号连接，所述地基沉降数据存储装置(41)用于根据单点沉降数据、分层沉降数据、压差沉降数据、地基局部应变数据提供全道面的地基沉降数据；
所述地基含水率数据存储装置(42)分别与湿度测量装置(25)和基质吸力测量装置(26)信号连接，所述地基含水率数据存储装置(42)用于根据湿度数据和基质吸力数据，提供土水关系；
所述板底接触状况数据存储装置(43)分别与基层表面点式承压监测装置(31)和基层表面分布式承压监测装置(32)信号连接，所述板底接触状况数据存储装置(43)用于根据基层表面承压数据、基层中部承压数据，提供板底脱空状态；
所述道面力学响应数据存储装置(44)分别与道面内部应变监测装置(33)、道面内部温度监测装置(34)、道面瞬时弯沉监测装置(35)和飞机轮迹监测装置(36)信号连接，所述道面力学响应数据存储装置(44)用于根据道面内部应变数据、道面内部温度数据、道面瞬时弯沉数据、飞机轮迹数据，提供道面结构的力学响应；
所述道面湿滑状态数据存储装置(45)分别与道面水膜监测装置(37)和道面冰雪覆盖监测装置(38)信号连接，所述道面湿滑状态数据存储装置(45)用于根据道面水膜数据、道面冰雪覆盖数据、提供道面湿滑状态；
还包括风险评价模块(5)，所述风险评价模块(5)包括地基沉降风险评价装置(51)，用于根据全道面的地基沉降数据和土水关系，评价地基沉降风险，所述地基沉降风险评价装置(51)与地基沉降数据存储装置(41)和地基含水率数据存储装置(42)信号连接；
板底脱空风险评价装置(52)，用于根据板底脱空状态，评价板底脱空风险，所述板底脱空风险评价装置(52)与板底接触状况数据存储装置(43)信号连接；
道面断裂风险评价装置(53)，用于根据道面结构的力学响应，评价道面断裂风险，所述道面断裂风险评价装置(53)与道面力学响应数据存储装置(44)信号连接；
飞机滑水风险评价装置(54)，用于根据道面湿滑状态，评价飞机滑水风险，所述飞机滑水风险评价装置(54)与道面湿滑状态数据存储装置(45)信号连接。
2.如权利要求1所述的一种智能跑道，其特征在于，所述道面板(11)的厚度≥20cm；
和/或，所述基层(12)的厚度≥15cm。
3.如权利要求1所述的一种智能跑道，其特征在于，所述单点沉降测量装置(21)位于地基(13)层中，所述单点沉降测量装置(21)的深度大于持力层深度，所述单点沉降测量装置(21)的数量为一个或多个，当单点沉降测量装置(21)的数量为多个时，各单点沉降测量装置(21)之间的间距≥5m；
和/或，所述分层沉降测量装置(22)位于地基(13)层中，所述分层沉降测量装置(22)的数量为多个、且在单点沉降测量装置(21)的重力方向上均匀分布，各所述分层沉降测量装置(22)之间的间距≥5m；
和/或，所述压差沉降测量装置(23)位于地基(13)层中，所述压差沉降测量装置(23)的数量为多个、且沿机场跑道本体(1)延伸方向均匀分布，各压差沉降测量装置(23)之间的间距为5m～40m；
和/或，所述地基局部应变监测装置(24)位于地基(13)层中，所述地基局部应变监测装置(24)沿机场跑道本体(1)延伸方向分布。
4.如权利要求1所述的一种智能跑道，其特征在于，所述湿度测量装置(25)位于地基(13)层中，所述湿度测量装置(25)的数量为一个或多个，当湿度测量装置(25)的数量为多个时，各湿度测量装置(25)之间的间距≥10m；
和/或，所述基质吸力测量装置(26)位于地基(13)层中，所述基质吸力测量装置(26)的数量为一个或多个，当基质吸力测量装置(26)的数量为多个时，各基质吸力测量装置(26)之间的间距≥10m。
5.如权利要求1所述的一种智能跑道，其特征在于，基层表面点式承压监测装置(31)位于基层(12)层中，所述基层表面点式承压监测装置(31)的数量为一个或多个，当基层表面点式承压监测装置(31)的数量为多个时，各基层表面点式承压监测装置(31)之间的间距≥0.2m；
和/或，基层表面分布式承压监测装置(32)位于基层(12)层中，沿机场跑道本体(1)延伸方向与垂直于机场跑道本体(1)延伸方向均匀分布。
6.如权利要求1所述的一种智能跑道，其特征在于，道面内部应变监测装置(33)位于道面板(11)层中，道面内部应变监测装置(33)的数量为一个或多个，当道面内部应变监测装置(33)的数量为多个时，各道面内部应变监测装置(33)之间的间距≥0.5m；
和/或，道面内部温度监测装置(34)位于道面板(11)层中，在道面内部温度监测装置(34)的重力方向上分层分布，当道面内部温度监测装置(34)的数量为多个时，各道面内部温度监测装置(34)的水平间距≥0.5m，竖直间距≥5cm；
和/或，道面瞬时弯沉监测装置(35)位于道面板(11)层中，道面瞬时弯沉监测装置(35)的数量为一个或多个，当道面瞬时弯沉监测装置(35)为多个时，各道面瞬时弯沉监测装置(35)之间的间距≥0.5m；
和/或，飞机轮迹监测装置(36)位于机场跑道本体(1)的边缘；
和/或，道面水膜监测装置(37)位于道面板(11)层中，道面水膜监测装置(37)的数量为一个或多个，当道面水膜监测装置(37)的数量为多个时，各道面水膜监测装置(37)之间的间距≥0.5m；
和/或，道面冰雪覆盖监测装置(38)位于道面板(11)层中，道面冰雪覆盖监测装置(38)的数量为一个或多个，当道面冰雪覆盖监测装置(38)的数量为多个时，各道面冰雪覆盖监测装置(38)之间的间距≥0.5m。
7.一种机场道面信息监测方法，通过如权利要求1～6任一权利要求所述的智能跑道对机场道面信息进行监测。
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