本实用新型专利技术公开了一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，包括分布式光纤光栅传感网络、光纤光栅解调仪、分布式车辆称重和定位传感网络、称重和定位数据处理装置和工控机。本装置设计科学严谨、实用性强，对沥青路面结构进行全天候实时监测，及时发现沥青路面因受外界环境、荷载、腐蚀和材料老化等因素作用而产生的路面病害问题，防微杜渐，提高行车的安全性和舒适度，为沥青路面的维修和养护提供技术支撑，确定最佳养护时机，减少道路维修和养护的资金投入，具有极强的推广价值和广阔的发展前景。此外，本装置的光纤光栅土压力计也可以对监测沥青路面的压实度，提高路面的施工质量，减少沥青路面早期病害。
【技术实现步骤摘要】
一种高速公路沥青路面结构实时监测装置
本技术属于沥青路面监测监控装置，涉及一种高速公路沥青路面结构实时监测装置。
技术介绍
我国道路的大部分路面均以沥青为主要材料建成的。在道路运营期间由于受外界环境、荷载、腐蚀和材料老化等因素长期反复的作用，沥青路面结构不可避免地产生损伤和抗力的衰减，给道路交通安全带来极大的隐患。如果不能及时发现沥青路面结构的病害问题，将会对路面结构造成更大规模的破坏，缩短了道路的使用寿命，增加了道路维修和养护的资金投入。近年来，许多研究机构对沥青路面的寿命进行了大量的研究，并取得了一些研究成果，但传统的车载路面监测技术无法获得受外界环境、荷载、腐蚀和材料老化等因素作用下路面内部结构变化的真实情况，缺乏路面内部结构变化的系统性研究。鉴于此，本技术提出了一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，本装置基于埋入道路结构中的传感器实现实时远程监测沥青路面内部结构变化的全过程，能够及时掌握沥青路面的运行状况和损坏机理。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供如下技术方案：一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，包括分布式光纤光栅传感网络、光纤光栅解调仪、分布式车辆称重和定位传感网络、称重和定位数据处理装置和工控机；所述的分布式光纤光栅传感网络通过光缆连接光纤光栅解调仪，该光纤光栅解调仪通过光缆连接至工控机；所述的分布式车辆称重和定位传感网络通过光缆连接称重和定位数据处理装置，该称重和定位数据处理装置通过光缆连接至工控机。进一步地，所述的分布式光纤光栅传感网络包括光纤光栅竖向应变传感器、光纤光栅横向应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅湿度传感器、光纤光栅单点位移计以及光纤光栅土压力计。所述的光纤光栅竖向应变传感器和光纤光栅横向应变传感器均通过光缆串联成组后分别连接至光纤光栅解调仪的光通道，并且两者均布设在沥青层底部每个行车道的导流线两侧，且所述的光纤光栅竖向应变传感器平行于行车方向设置，而光纤光栅横向应变传感器垂直于行车方向设置。所述的光纤光栅温度传感器通过光缆串联成组后连接至光纤光栅解调仪的光通道，且该光纤光栅温度传感器布设在沥青层各层底部用于测量每层沥青层的温度。所述的光纤光栅湿度传感器通过光缆串联成组后连接至光纤光栅解调仪的光通道，且该光纤光栅湿度传感器布设在沥青路面上表面和土基层上表面向下0.1m处。所述的光纤光栅单点位移计以及光纤光栅土压力计通过光缆串联成组后分别连接至光纤光栅解调仪的光通道；且两者均布设在沥青层的底部。进一步地，所述的分布式车辆称重和定位传感网络包括动态称重传感器和车辆定位传感器；所述的动态称重传感器通过光缆串联成组后连接至光纤光栅解调仪的光通道；所述的车辆定位传感器通过光缆串联成组后连接至光纤光栅解调仪的光通道；且两者均安装于每个行车道的沿途或高速公路收费站口的沥青层顶部的位置。进一步地，所述的光纤光栅解调仪的光通道为扩展通道；且采用SM125型解调仪。有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：本装置设计科学严谨、实用性强，对沥青路面结构进行全天候实时监测，及时发现沥青路面因受外界环境、荷载、腐蚀和材料老化等因素作用而产生的路面病害问题，防微杜渐，提高行车的安全性和舒适度，为沥青路面的维修和养护提供技术支撑，确定最佳养护时机，减少道路维修和养护的资金投入，具有极强的推广价值和广阔的发展前景。此外，本装置的光纤光栅土压力计也可以对监测沥青路面的压实度，提高路面的施工质量，减少沥青路面早期病害。附图说明图1为本技术结构框图；图2为本技术结构安装图；图3为本技术安装位置及距离表示图；其中，1-分布式光纤光栅传感网络、2-光纤光栅解调仪、3-分布式车辆称重和定位传感网络、4-称重和定位数据处理装置、5-工控机、1-1-光纤光栅竖向应变传感器、1-2-光纤光栅横向应变传感器、1-3-光纤光栅温度传感器、1-4-光纤光栅湿度传感器、1-5-光纤光栅单点位移计、1-6-光纤光栅土压力计、3-1-动态称重传感器、3-2-车辆定位传感器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。如图1和图2所示，一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，包括分布式光纤光栅传感网络1、光纤光栅解调仪2、分布式车辆称重和定位传感网络3、称重和定位数据处理装置4和工控机5；所述的分布式光纤光栅传感网络1的输出端通过光缆连接于光纤光栅解调仪2的光通道，该光纤光栅解调仪2通过光缆连接至工控机5；所述的分布式车辆称重和定位传感网络3通过光缆连接称重和定位数据处理装置4，该称重和定位数据处理装置4通过串口连接至工控机5；工控机5主要用于数据储存和用户界面显示，对光纤光栅解调仪解调2的数据信息以及称重和定位数据处理装置4的数据信息存储于工控机5上，并实时地显示在工控机5的显示屏上。其中，光纤光栅解调仪的光通道为扩展通道；且采用SM125型解调仪。其中的分布式光纤光栅传感网络1包括光纤光栅竖向应变传感器1-1、光纤光栅横向应变传感器1-2、光纤光栅温度传感器1-3、光纤光栅湿度传感器1-4、光纤光栅单点位移计1-5以及光纤光栅土压力计1-6；通过设置六种不同的感应装置形成一个全光纤型分布式的传感网络。光纤光栅竖向应变传感器1-1和光纤光栅横向应变传感器1-2均通过光缆串联成组后分别连接至光纤光栅解调仪2的光通道，并且两者均布设在沥青层底部每个行车道的导流线两侧，且所述的光纤光栅竖向应变传感器1-1平行于行车方向设置，而光纤光栅横向应变传感器1-2垂直于行车方向设置；光纤光栅竖向应变传感器1-1用于测量沥青路面的竖向应变量；光纤光栅横向应变传感器1-2用于测量沥青路面的竖向应变量。光纤光栅温度传感器1-3通过光缆串联成组后连接至光纤光栅解调仪2的光通道，且该光纤光栅温度传感器1-3布设在沥青层各层底部且靠近路肩的位置，用于测量每层沥青层的温度。光纤光栅湿度传感器1-4通过光缆串联成组后连接至光纤光栅解调仪2的光通道，且该光纤光栅湿度传感器1-4布设在沥青路面上表面和土基层上表面向下0.1m处。光纤光栅单点位移计1-5以及光纤光栅土压力计1-6通过光缆串联成组后分别连接至光纤光栅解调仪2的光通道；且两者均布设在沥青层的底部。分布式车辆称重和定位传感网络包括动态称重传感器3-1和车辆定位传感器3-2。动态称重传感器3-1用于测量行驶速度约0km/h到200km/h各类车辆的轴重、轴重对应的采集时间、轴距的数据信息；车辆定位传感器3-2用于对车辆的实时位置、行驶方向进行实时监控。动态称重传感器3-1和车辆定位传感器3-2通常安装于每个行车道的沿途或各类收费站口的沥青层顶部的位置。称重和定位数据处理装置4用于对动态称重传感器3-1和车辆定位传感器3-2采集的数据进行处理。对于动态称重传感器3-1而言，本数据处理系统根据传感器采集的被测车辆各轴重、各轴重对应的采集时间和预设的传感器间距计算出被测车辆的车速、车重、车型，同时对异常测量数据信息进行过滤；对于车辆定位传感器3-2而言，本数据处理系统处理传感器采集的每个车辆的位置相关的数据，并对异本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，其特征在于：包括分布式光纤光栅传感网络（1）、光纤光栅解调仪（2）、分布式车辆称重和定位传感网络（3）、称重和定位数据处理装置（4）和工控机（5）；所述的分布式光纤光栅传感网络（1）通过光缆连接光纤光栅解调仪（2），该光纤光栅解调仪（2）通过光缆连接至工控机（5）；所述的分布式车辆称重和定位传感网络（3）通过光缆连接称重和定位数据处理装置（4），该称重和定位数据处理装置（4）通过光缆连接至工控机（5）。
【技术特征摘要】
1.一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，其特征在于：包括分布式光纤光栅传感网络（1）、光纤光栅解调仪（2）、分布式车辆称重和定位传感网络（3）、称重和定位数据处理装置（4）和工控机（5）；所述的分布式光纤光栅传感网络（1）通过光缆连接光纤光栅解调仪（2），该光纤光栅解调仪（2）通过光缆连接至工控机（5）；所述的分布式车辆称重和定位传感网络（3）通过光缆连接称重和定位数据处理装置（4），该称重和定位数据处理装置（4）通过光缆连接至工控机（5）。2.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青路面结构实时监测装置，其特征在于：所述的分布式光纤光栅传感网络（1）包括光纤光栅竖向应变传感器（1-1）、光纤光栅横向应变传感器（1-2）、光纤光栅温度传感器（1-3）、光纤光栅湿度传感器（1-4）、光纤光栅单点位移计（1-5）以及光纤光栅土压力计（1-6）；所述的光纤光栅竖向应变传感器（1-1）和光纤光栅横向应变传感器（1-2）均通过光缆串联成组后分别连接至光纤光栅解调仪（2）的光通道，并且两者均布设在沥青层底部每个行车道的导流线两侧，且所述的光纤光栅竖向应变传感器（1-1）平行于行车方向设置，而光纤光栅横向应变传感器（1-2）垂直于行车方向设...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志胜，牛力强，师永翔，范丽，边睿，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：新型
国别省市：山西,14
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