CN204730882U - 基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，包括：太阳能电池板、蓄电池、太阳能电源控制器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器、模拟量采集器、稳压器、无线信号传输器、服务器终端，所述太阳能电源控制器分别与太阳能电池板、蓄电池、稳压器连接，所述稳压器分别与位移传感器、湿度传感器、模拟量采集器、无线信号传输器连接，所述模拟量采集器分别与位移传感器、湿度传感器、温度传感器、无线信号传输器连接；所述无线信号传输器与服务器终端连接，能够实时监测沥青路面的横向、纵向裂缝的宽度变化，并对裂缝的宽度变化的数据进行分析，得到裂缝宽度的变化规律，进而对裂缝的形成机理和灌封的时机进行判断。

Description

基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统

技术领域：

本实用新型涉及沥青路面裂缝宽度实时监测领域，尤其涉及一种基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统。

背景技术：

沥青路面的开裂是国内外道路界普遍关注的问题，也是世界各国都存在的普遍现象，其危害在于大量裂缝的存在使得路表水、空气及其他有害物质可通过裂隙浸入路面结构内部，并沿着混合料的空隙渗入路面基层和路基，使路面基层和路基发软，路面结构承载力下降，在行车荷载作用下产生唧浆、唧泥、冲刷，界面层出现局部脱空，进而在路面形成局部凹陷，最终导致路面发生网裂与坑槽，严重地影响车辆的行驶质量，大大地降低了路面的使用寿命。因此，掌握沥青路面裂缝宽度在行车荷载及自然环境耦合作用下的变化特点，明确半刚性基层沥青路面裂缝宽度的变化规律，并为路面的“健康状况”作出准确的评估，进而为进行半刚性基层沥青路面的预防性养护措施、养护时机提供依据。

然而，高速公路正常运行时处于全线封锁状态，采用出入口控制的运行方式，研究人员不允许进入现场，这给数据的监测采集带来了很大的不便；与此同时，当前对于裂缝宽度的监测基本采用人工定期测量的方式，由于测量人员与仪器的变异性，给测量结果带来了更多的不确定性，并且由于人工测量的数据量有限，对于数据的后续分析又带来了困难，为了保证测量结果的准确性以及数据的可靠性，只有得到足够的样本数据才能对病害进行准确的分析。

实用新型内容：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，能够实时监测沥青路面的横向、纵向裂缝的宽度变化，并对裂缝的宽度变化的数据进行分析，得到裂缝宽度的变化规律，进而对裂缝的形成机理和灌封的时机进行判断。

本实用新型提供一种基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，包括：太阳能电池板、蓄电池、用于控制所述蓄电池充电过程的太阳能电源控制器、用于采集路面位移信号的位移传感器、用于采集路面温度信号的温度传感器、用于采集路面湿度信号的湿度传感器、用于采集温度传感器信号、湿度传感器信号和位移传感器信号的模拟量采集器、用于稳定输出电压的稳压器、用于对所述模拟量采集器采集的信号进行输出的无线信号传输器、服务器终端；

所述太阳能电源控制器的不同接入端分别与所述太阳能电池板的输出端、所述蓄电池、所述稳压器的输入端连接，所述稳压器的输出端分别与所述位移传感器的输入端、所述湿度 传感器的输入端、所述模拟量采集器的输入端、所述无线信号传输器的输入端连接，所述模拟量采集器的不同接入端分别与所述位移传感器的输出端、所述湿度传感器的输出端、所述温度传感器的输出端、所述无线信号传输器的输入端连接，所述无线信号传输器与所述服务器终端无线连接。

可选地，所述太阳能电源控制器、所述模拟量采集器、所述蓄电池、所述无线信号传输器、所述稳压器均放置于集线箱内；

所述太阳能电池板和所述集线箱安装在路肩区域的支柱上。

可选地，所述位移传感器个数为两或三个，且埋设于路肩处上面层内部。

可选地，所述温度传感器个数为大于等于三个，且埋设于沥青路面的上面层中部、中面层中部和下面层中部。

可选地，所述湿度传感器个数为大于等于三个，且埋设于上基层中部、下基层中部以及距离路基顶面0～0.1m处。

由上述技术方案可知，本实用新型的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，包括：太阳能电池板、蓄电池、太阳能电源控制器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器、模拟量采集器、稳压器、无线信号传输器、服务器终端，所述太阳能电源控制器分别与所述太阳能电池板、所述蓄电池、所述稳压器连接，所述稳压器分别与所述位移传感器、所述湿度传感器、所述模拟量采集器、所述无线信号传输器连接，所述模拟量采集器分别与所述位移传感器、所述湿度传感器、所述温度传感器、所述无线信号传输器连接；所述无线信号传输器与所述服务器终端连接，能够实时监测沥青路面的横向、纵向裂缝的宽度变化，并对裂缝的宽度变化的数据进行分析，得到裂缝宽度的变化规律，进而对裂缝的形成机理和灌封的时机进行判断。

附图说明：

图1为本实用新型一实施例提供的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统结构图；

图2为本实用新型一实施例提供的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统的各个传感器布设位置平面示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1示出了本实用新型一实施例提供的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统结构图，如图1所示，本实施例的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统 包括：太阳能电池板1、蓄电池2、用于控制所述蓄电池充电过程的太阳能电源控制器3、用于采集路面位移信号的位移传感器4、用于采集路面温度信号的温度传感器5、用于采集路面湿度信号的湿度传感器6、用于采集温度传感器信号、湿度传感器信号和位移传感器信号的模拟量采集器7、用于稳定输出电压的稳压器8、用于对所述模拟量采集器采集的信号进行输出的无线信号传输器9、服务器终端10；

所述太阳能电源控制器3的不同接入端分别与所述太阳能电池板1的输出端、所述蓄电池2、所述稳压器8的输入端连接，所述稳压器8的输出端分别与所述位移传感器4的输入端、所述湿度传感器6的输入端、所述模拟量采集器7的输入端、所述无线信号传输器9的输入端连接，所述模拟量采集器7的不同接入端分别与所述位移传感器4的输出端、所述湿度传感器6的输出端、所述温度传感器5的输出端、所述无线信号传输器9的输入端连接，所述无线信号传输器9与所述服务器终端10无线连接。

可选地，所述位移传感器4的个数可为两或三个，且埋设于路肩处上面层内部，所述温度传感器5的个数可为大于等于三个，且埋设于沥青路面的上面层中部、中面层中部和下面层中部，所述湿度传感器6的个数可为大于等于三个，且埋设于上基层中部、下基层中部以及距离路基顶面0～0.1m处；

进一步地，所述太阳能电源控制器3、所述模拟量采集器7、所述蓄电池2、所述无线信号传输器9、所述稳压器8均放置于集线箱内，所述太阳能电池板1和所述集线箱安装在路肩区域的支柱上。

具体地，所述太阳能电源控制器3的正极与负极分别与所述太阳能电池板1的正极与负极连接，用于为整个系统提供电能，所述太阳能电源控制器3的蓄电池接入端正极与负极分别与所述蓄电池2的正极与负极连接，用于为整个系统存储电能，所述太阳能电源控制器3的供电输出端正极与负极分别与所述稳压器8的正极与负极连接，用于为所述位移传感器4、所述湿度传感器6、所述模拟量采集器7、所述无线信号传输器9提供稳定电压，所述模拟量采集器7的b端分别与所述所述位移传感器4的a端、所述湿度传感器6的a端连接，用于测定沥青路面裂缝宽度的变化以及路面内部的相对湿度，所述模拟量采集器7的d端与所述温度传感器5连接，用于测定路面内部的温度，所述模拟量采集器7通过串口连线与所述无线信号输出器9连接，用于对采集到的信号无线输出至服务器终端10；

本实施例的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，包括：太阳能电池板、蓄电池、太阳能电源控制器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器、模拟量采集器、稳压器、无线信号传输器、服务器终端，所述太阳能电源控制器分别与所述太阳能电池板、所述蓄电池、所述稳压器连接，所述稳压器分别与所述位移传感器、所述湿度传感器、所述模拟 量采集器、所述无线信号传输器连接，所述模拟量采集器分别与所述位移传感器、所述湿度传感器、所述温度传感器、所述无线信号传输器连接；所述无线信号传输器与所述服务器终端连接，能够实时监测沥青路面的横向、纵向裂缝的宽度变化，并对裂缝的宽度变化的数据进行分析，得到裂缝宽度的变化规律，进而对裂缝的形成机理和灌封的时机进行判断。

举例来说，本实施例中所述位移传感器4采用电阻式位移传感器，所述温度传感器5采用三线制pt100，所述湿度传感器6采用TDR湿度传感器，需要稳压供电，所述无线信号传输器9采用GPRS无线网络传输技术对采集到的信号进行传递；

具体应用中，图2示出了本实用新型一实施例提供的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统的各个传感器布设位置平面示意图，如图2所示，本实施例选取4个位移传感器4分别埋设于左侧的路缘带和右侧的硬路肩处，每侧各两个位移传感器，均沿行车方向垂直于裂缝埋设于沥青上面层，其中距离右侧硬路肩的距离分别为40cm、80cm；在距离左侧路缘带的距离分别为30cm、60cm，选取6个温度传感器5分别埋设于沥青路面的上面层中部、中面层中部、下面层中部，右侧路肩、左侧路缘带各三个；应说明的是，在右侧路肩区域，温度传感器5距离右侧路肩分别为：25cm、50cm、75cm；在左侧路缘带区域，温度传感器5距离左侧路缘带分别为：20cm、30cm、60cm；选取6个湿度传感器6分别埋设于上基层中部、下基层中部以及距离路基顶面0～0.1m处，其距离右侧路肩的距离和左侧路缘带的距离同上述温度传感器5的相同；如图2所示，a’为行车方向，b’为沥青路面横向裂缝，c’为左侧路缘带区域，d’为集线槽，e’为右侧硬路肩区域。

具体工作过程为，在整套监测系统运行时，位移传感器4会将裂缝宽度实时的数据传入模拟量采集器7，模拟量采集器7将采集到的数据通过无线传输器9采用GPRS无线网络传输技术传输至服务器终端10，研究人员可通过互联网登陆服务器终端10进行数据的获取，同理，所述温度传感器5、所述湿度传感器6的工作过程与上述位移传感器4的相同；

应说明的是，当裂缝宽度变化时，所述模拟采集器7会同时采集所述位移传感器4的供电电压和信号电压，即使采用稳压器，所采集的信号电压也会发生不可忽略的变化，导致结果错误。而信号电压是对供电电压的分压，所以信号电压的变化与供电电压成正比，可利用信号电压和供电电压的比例，对裂缝的宽度变化进行监测，采用电压的相对比值对裂缝的宽度进行表征，消除了绝对电压采集时的误差。

同时，监测系统中采用的稳压器对系统中整套设备供电系统进行了稳压，保证了设备和所述位移传感器和所述湿度传感器的工作稳定性，避免了设备本身供电系统的影响，可达到较高的准确性。

综上所述，本实用新型通过在服役中的高速公路沥青路面裂缝位置处埋设位移传感器来 监测路面裂缝的宽度变化特征；通过温度传感器对路面结构内部的温度进行采集；通过湿度传感器对路面基层及土壤的湿度进行测量；通过模拟量采集器对上述三种传感器的信号进行采集；通过无线信号传输器对采集到的有效数据进行无线传输；通过太阳能电池板对本实用新型的组成元件供电。通过上述组成部分，实现了对路面裂缝宽度的数据进行提取与分析，获得其有效的变化特点，进而对路面的性能进行评价和预估，实现对高速公路沥青路面裂缝的实时监测，具有较高的实时性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，其特征在于，包括：太阳能电池板、蓄电池、用于控制所述蓄电池充电过程的太阳能电源控制器、用于采集路面位移信号的位移传感器、用于采集路面温度信号的温度传感器、用于采集路面湿度信号的湿度传感器、用于采集温度传感器信号、湿度传感器信号和位移传感器信号的模拟量采集器、用于稳定输出电压的稳压器、用于对所述模拟量采集器采集的信号进行输出的无线信号传输器、服务器终端；

所述太阳能电源控制器的不同接入端分别与所述太阳能电池板的输出端、所述蓄电池、所述稳压器的输入端连接，所述稳压器的输出端分别与所述位移传感器的输入端、所述湿度传感器的输入端、所述模拟量采集器的输入端、所述无线信号传输器的输入端连接，所述模拟量采集器的不同接入端分别与所述位移传感器的输出端、所述湿度传感器的输出端、所述温度传感器的输出端、所述无线信号传输器的输入端连接，所述无线信号传输器与所述服务器终端无线连接。

2.根据权利要求1所述的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，其特征在于，所述太阳能电源控制器、所述模拟量采集器、所述蓄电池、所述无线信号传输器、所述稳压器均放置于集线箱内；

所述太阳能电池板和所述集线箱安装在路肩区域的支柱上。

3.根据权利要求1所述的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，其特征在于，所述位移传感器个数为两或三个，且埋设于路肩处上面层内部。

4.根据权利要求1所述的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，其特征在于，所述温度传感器个数为大于等于三个，且埋设于沥青路面的上面层中部、中面层中部和下面层中部。

5.根据权利要求1所述的基于无线传输技术的沥青路面裂缝宽度实时监测系统，其特征在于，所述湿度传感器个数为大于等于三个，且埋设于上基层中部、下基层中部以及距离路基顶面0～0.1m处。