用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的系统和方法技术方案

公开了一种用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法。在一些实施方案中，配有传感器的土工格栅系统包括配有传感器的土工格栅，所述配有传感器的土工格栅还包括容纳一个或多个传感器的排列的土工格栅。配有传感器的土工格栅系统还包括通信手段或网络，用于从配有传感器的土工格栅收集关于基础设施的健康、状况和/或状态的信息和/或数据。此外，还提供了一种使用本公开的用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统的方法。的配有传感器的土工格栅系统的方法。的配有传感器的土工格栅系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的系统和方法
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2020年1月30日提交的题为“用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法(SENSOR
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ENABLED GEOGRID SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING THE HEALTH,CONDITION,AND/OR STATUS OF INFRASTRUCTURE)”的美国临时专利申请第62/967733号，于2020年1月30日提交的题为“用于监测轨道基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法(SENSOR
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ENABLED GEOGRID SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING THE HEALTH,CONDITION,AND/OR STATUS OF RAIL TRACK INFRASTRURE)”的美国临时申请第62/967736号，以及于2020年5月27日提交的题为“用于监测路面和车辆基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的系统和方法(SENSOR
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ENABLED SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING THE HEALTH,CONDITION,AND/OR STATUS OF PAVEMENT AND VEHICULAR INFRASTRURE)”的美国临时申请第63/030485号的权益和优先权，其内容在此通过引用全部纳入。


[0003]本公开内容一般涉及结构健康监测，尤其是涉及用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅和/或平台。

技术介绍

[0004]提供数据以评估基础设施的状况或健康的传感技术在诸如桥梁、隧道和建筑物等应用中被普遍使用。这些应用通常被称为结构健康监测(SHM)。其他基础设施，如道路、铁路、停车场、钻井平台、建筑、墙壁和斜坡以及海洋应用，也可以从利用传感器中受益，传感器提供可用于评估其状况的数据。然而，在这些应用中增加传感器历来是困难的，因为需要移除现有的材料，并确保传感器的准确位置以提供有意义的数据。这些问题由于所安装的基础设施的位置和规模，以及通常不宽容的周围环境而进一步加剧。
[0005]因此，如果可以获得可用于评估影响结构的条件的准确的传感器数据，那么各种基础设施应用可以从SHM中受益。例如，在铁路应用中，轨道道碴下的含水构造是一个已知的问题，它可以削弱道碴结构和道碴下面的土壤，导致轨道的劣化和移动，最终需要修复。在某些情况下，轨道会被削弱，以至于火车的速度必须降低，或者(在极端情况下)可能发生脱轨。在道路和路面应用中，随着交通量和/或负荷的增加，或由于支撑土的移动(如因冲刷)而发生侵蚀，在土工格栅和集料下会出现车辙和路面的其他移动，导致道路表面出现裂缝，最终(在极端情况下)导致道路坍塌。此外，在建筑物和其他基础设施中，底层土壤的削弱会对结构造成重大损害，并需要昂贵和广泛的维修。
[0006]目前，基础设施的健康和/或状况和状态通常是通过目视检查来评估的。目视检查有一个问题，就是只能看到地面上的东西。此外，目视检查很耗时，需要人员在现场进行检查，并且在判断状况的严重性方面存在主观性。在许多情况下，一旦通过目视检查发现问
题，下部结构(土壤、集料、道碴、底碴、路基等)就已经发生了损坏，可能需要进行重大的维修工作(通常是以紧急的方式进行，并增加成本)。长期以来，一直在寻求通过系统监测来改善基础设施维护、健康和状况的条件。本公开试图消除人为错误，消除目视检查的劳动密集型任务。本公开试图为团体和组织提供对基础设施健康和状况的有意义的反馈和理解。在这样做的时候，本文的系统和方法提供了主动的维护计划，取代了通常的反应性措施。

技术实现思路

[0007]公开了用于监测基础设施的结构健康、完整性和状况的配有传感器的系统和方法的各个方面。基础设施在此被称为不同的实施方案，例如路面基础设施、铁路基础设施、建筑基础设施、工作平台以及其他使用土工格栅、土工织物或其他土工合成材料的土木和土工工程相关的基础设施。
[0008]在一方面，公开了基础设施监测系统。该基础设施监测系统包括配有传感器的土工格栅。该配有传感器的土工格栅配备或配置有一个或多个传感器。该配有传感器的土工格栅进一步配置到微控制器。该微控制器与计算网络通信，其中接收的数据被分析和监测。被监测的数据在被分析时被用于确定基础设施的健康和/或状况。
[0009]在另一方面，公开了基础设施监测设备。该设备包括传感器舱。该传感器舱包括微控制器、电源和通信适配器。该传感器舱和微控制器进一步配置到应变计、弯曲传感器、水分传感器和温度传感器。
[0010]在一方面，多个传感器被配备到和配置到土工格栅上，以形成配有传感器的土工格栅。该配有传感器的土工格栅提供基础设施的情报和理解，包括基础设施的状态和健康和/或状况。这种情报沿着一系列的通信和计算网络传输；这种类型的系统通常被称为物联网(IoT)平台。在物联网平台中，物理物体被嵌入传感器、软件和技术，允许通过互联网与系统连接和交换数据。
[0011]在一实施方案中，公开了用于监测基础设施的状况和/或健康的方法。该方法包括在基底材料中安装配有传感器的土工格栅。接下来，提供从配有传感器的土工格栅到计算网络的通信连接。然后监测从配有传感器的土工格栅传输的信息。在监测中，用基础设施处理引擎对信息进行分析和处理，其中该引擎在信息中识别出基础设施的健康和/或状况的变化。
[0012]在一些实施方案中，本公开的主题提供了用于监测基础设施的健康、状况和/或状态的配有传感器的土工格栅系统和方法。该配有传感器的土工格栅系统包括配有传感器的土工格栅和通信手段或网络，用于收集关于基础设施的健康、状况和/或状态的信息和/或数据。此外，在本实施方案中，计算网络包括平台和面向用户的应用程序，该应用程序报告状态并提供关于从传感器接收的信息的实时更新。
[0013]在一些实施方案中，本公开的配有传感器的土工格栅系统和方法包括作为传感器“载体”的土工格栅，其可用于监测基础设施的健康、状况和/或状态。在类似的实施方案中，配有传感器的土工格栅可以是多轴土工格栅，其配置如单轴、双轴、三轴和六边形等。在其他实施方案中，传感器载体可以是土工织物或其他底层土壤保持材料，如土工合成材料、土工网、土工网格或土工复合物。
[0014]在一些实施方案中，本公开的配有传感器的土工格栅系统和方法提供了易于安装
的配有传感器的土工格栅，并为监测基础设施的健康、状况和/或状态提供了简单的机制。该系统能够即插即用，能够整合到新的基础设施项目中，或以补救的方式安装在现有的基础设施上。安装的便利性包括能够运行连续的配有传感器的土工格栅部分以形成覆盖层，其中多个配有传感器的土工格栅上的多个传感器协同工作并传输关于整个安装区域的状态的实时反馈。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于基础设施监测的系统，包括：配有传感器的土工格栅；微控制器，其中所述微控制器被配置到所述配有传感器的土工格栅上；一个或多个通信点，其中所述一个或多个通信点与所述微控制器进行通信；计算网络，其中所述计算网络被配置为接收来自所述配有传感器的土工格栅的数据。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅是多轴土工格栅。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅是土工织物。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅配置有传感器舱。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅包含应变计。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅包含弯曲传感器。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅包含水分传感器。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅包含温度传感器。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述配有传感器的土工格栅包含加速度计。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述微控制器被配置到网关，其中所述网关与所述一个或多个通信点进行通信。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述网关还包含微控制器。12.根据权利要求1所述的系统，还包括用户界面，其中所述用户界面被配置到计算网络，以允许查看从所述配有传感器的土工格栅获得的信息。13.一种用于基础设施监测的设备，包括：传感器舱，包含：微控制器；电源；通信适配器；应变计，配置到所述传感器舱；水分传感器，配置到所述传感器舱；和温度传感器，配置到所述传感器舱。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述传感器舱还包含加速度计。15.根据权利要求13所述的设备，其中所述传感器舱还包含弯曲传感器。16.根据权利要求13所述的设备，其中所述应变计被连接到多轴土工格栅上。17.根据权利要求13所述的设备，其中所述传感器舱被固定在多轴土工格栅上。18.根据权利要求13所述的装置，其中所述传感器舱被配置到土工织物上。19.根据权利要求13所述的装置，其中所述通信适配器被配置到无线电和/或蜂窝式传输。20.一种用于监测土工格栅支持的基础设施的状态的方法，包括：在基础设施内分布配有传感器的土工格栅；由微控制器接收来自所述基础设施内的所述配有传感器的土工格栅的信号；由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：坦萨国际公司，
类型：发明
国别省市：