一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法及系统，方法包括以下步骤：S1、基于平均海拔、河流以及地质灾害对二级自然区进行划分，得到若干三级自然区；S2、采集所述三级自然区区域内的待采集路面内部温度，得到内温度信息；S3、获取待采集路面位置信息，并基于气象数据得到气温值；S4、构建温度预测模型，并基于所述温度预测模型、所述内温度信息和所述气温值对内部温度场进行预测，得到预测结果。本发明专利技术通过对自然区进行三级划分，得到更为细化的三级自然区。同时结合气象站气象信息实现三级自然区任意位置的气象估计。采用神经网络，结合气象估计以及采集的路面温度实现在路面内部温度场的预测。内部温度场的预测。内部温度场的预测。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法及系统


[0001]本专利技术属于环境监测
，具体涉及一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法及系统。

技术介绍

[0002]路面长期性能包括耐久性、功能性、承载力方面，是交通载荷与环境共同作用的结果，路面温度是环境作用的一个重要方面。温度变化直接影响路面的应力应变状况、材料损失演变。路面温度场预测是路面长期性能演变研究的重要一环。
[0003]目前，对路面温度场预测方法的研究主要分为两类，一种是利用气象学和热传导学的原理，根据气象数据、路面材料有关参数和边界条件，采用数值分析方法，建立路面温度场预测模型，称为理论分析法；另一种是根据路面实测温度数据和气象数据，采用回归分析方法建立路面温度与气象因素两者之间的关系，称为统计分析法。理论分析法虽然适应性强，但是建模需要输入大量参数并且精度较低；统计分析法虽存在预估公式地域适应性差的缺点，但是建立模型需要的参数少，建模简单，预测精度较高，能满足局域地区工程需要。现有研究方法都存在着一定局限性，因此，亟需一种准确率高，性能好的路面温度场预测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决现有技术的不足，提出一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法及系统，通过对自然区进行三级划分，得到更为细化的三级自然区。同时结合气象站气象信息实现三级自然区任意位置的气象估计。采用神经网络，结合气象估计以及采集的路面温度实现在路面内部温度场的预测。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法，包括以下步骤：
[0006]S1、基于平均海拔、河流以及地质灾害对二级自然区进行划分，得到若干三级自然区；
[0007]S2、采集所述三级自然区区域内的待采集路面内部温度，得到内温度信息；
[0008]S3、获取待采集路面位置信息，并基于气象数据得到气温值；
[0009]S4、构建温度预测模型，并基于所述温度预测模型、所述内温度信息和所述气温值对内部温度场进行预测，得到预测结果。
[0010]优选地，所述S1包括：
[0011]采集二级自然区内平均海拔数据、河流情况以及历史地质灾害数据；
[0012]所述河流情况包括：是否存在河流，以及河流的面积数据；
[0013]所述地质灾害数据包括：是否发生地质灾害，以及灾害类型，灾害等级和灾害范围；
[0014]对平均海拔高度、河流面积大小以及地质灾害数据进行阈值划分，并对二级自然
区基于所述阈值划分进行三级自然区划分，得到若干所述三级自然区。
[0015]优选地，所述S2包括：
[0016]基于待采集路面确定测试点数目和埋深；
[0017]基于所述测试点数目和所述埋深对温度传感器进行布设；
[0018]设定采样频率对路面内部温度信息进行采集，得到内温度信息。
[0019]优选地，所述S3包括：
[0020]确定待采集路面位置信息，利用等高线数据对所述待采集路面所在的三级自然区构建网格；
[0021]确定周围气象站分布，并获取周围气象站的气象数据；
[0022]将所述气象站的气温根据海拔和气温垂直递减率换算到虚拟海平面上；
[0023]将虚拟海平面上的气温值按照预定网格大小进行内插和栅格化；
[0024]采用克吕金插值法对所述虚拟海平面栅改的气温插值，生成气温栅格图；
[0025]利用虚拟海平面上的栅格气温值按照气温垂直递减率减去因海拔升高而降低的气温差得到路面所述气温值。
[0026]优选地，所述温度预测模型包括：
[0027]表面热流模拟层和路面温度模拟层；
[0028]所述表面热流模拟层以所述气温值、路面参数和基础环境参数作为输入，输出路面表面热流；
[0029]所述路面温度模拟层以所述路面表面热流为输入，输出路面温度点数。
[0030]本专利技术还提供一种水泥混凝土路面内部温度场预测系统，包括：划分单元、采集单元、气象单元和构建单元；
[0031]所述划分单元用于基于平均海拔、河流以及地质灾害对二级自然区进行划分，得到若干三级自然区；
[0032]所述采集单元用于采集所述三级自然区区域内的待采集路面内部温度，得到内温度信息；
[0033]所述气象单元用于获取待采集路面位置信息，并基于气象数据得到气温值；
[0034]所述构建单元用于构建温度预测模型，并基于所述温度预测模型、所述内温度信息和所述气温值对内部温度场进行预测，得到预测结果。
[0035]优选地，所述划分单元得到所述三级自然区的方法包括：
[0036]采集二级自然区内平均海拔数据、河流情况以及历史地质灾害数据；
[0037]所述河流情况包括：是否存在河流，以及河流的面积数据；
[0038]所述地质灾害数据包括：是否发生地质灾害，以及灾害类型，灾害等级和灾害范围；
[0039]对平均海拔高度、河流面积大小以及地质灾害数据进行阈值划分，并对二级自然区基于所述阈值划分进行三级自然区划分，得到若干所述三级自然区。
[0040]优选地，所述采集单元得到所述内温度信息的方法包括：
[0041]基于待采集路面确定测试点数目和埋深；
[0042]基于所述测试点数目和所述埋深对温度传感器进行布设；
[0043]设定采样频率对路面内部温度信息进行采集，得到内温度信息。
[0044]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0045]本专利技术一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法及系统，通过对自然区进行三级划分，得到更为细化的三级自然区。同时结合气象站气象信息实现三级自然区任意位置的气象估计。采用神经网络，结合气象估计以及采集的路面温度实现在路面内部温度场的预测。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0047]图1为本专利技术实施例一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法的流程示意图；
[0048]图2为本专利技术实施例温度预测模型结构示意图；
[0049]图3为本专利技术实施例一种水泥混凝土路面内部温度场预测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0050]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0051]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0052]实施例一
[0053]如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于平均海拔、河流以及地质灾害对二级自然区进行划分，得到若干三级自然区；S2、采集所述三级自然区区域内的待采集路面内部温度，得到内温度信息；S3、获取待采集路面位置信息，并基于气象数据得到气温值；S4、构建温度预测模型，并基于所述温度预测模型、所述内温度信息和所述气温值对内部温度场进行预测，得到预测结果。2.根据权利要求1所述一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法，其特征在于，所述S1包括：采集二级自然区内平均海拔数据、河流情况以及历史地质灾害数据；所述河流情况包括：是否存在河流，以及河流的面积数据；所述地质灾害数据包括：是否发生地质灾害，以及灾害类型，灾害等级和灾害范围；对平均海拔高度、河流面积大小以及地质灾害数据进行阈值划分，并对二级自然区基于所述阈值划分进行三级自然区划分，得到若干所述三级自然区。3.根据权利要求1所述一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法，其特征在于，所述S2包括：基于待采集路面确定测试点数目和埋深；基于所述测试点数目和所述埋深对温度传感器进行布设；设定采样频率对路面内部温度信息进行采集，得到内温度信息。4.根据权利要求1所述一种水泥混凝土路面内部温度场预测方法，其特征在于，所述S3包括：确定待采集路面位置信息，利用等高线数据对所述待采集路面所在的三级自然区构建网格；确定周围气象站分布，并获取周围气象站的气象数据；将所述气象站的气温根据海拔和气温垂直递减率换算到虚拟海平面上；将虚拟海平面上的气温值按照预定网格大小进行内插和栅格化；采用克吕金插值法对所述虚拟海平面栅改的气温插值，生成气温栅格图；利用虚拟海平面上的栅格气温值按照气温垂直递减率减去因海拔升高而...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思李，张盼盼，田波，权磊，李立辉，谢晋德，何哲，刘洁，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：