一种基于复合材料的交通流量检测装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于复合材料的交通流量检测装置及其使用方法，利用钾基地质聚合物复合材料受压力电阻改变的特性使道路自身具备对交通流量的监测功能，另外，本发明专利技术的检测装置与道路融为一体，使其无缝集成到具有强机械强度的路面，使道路本身成为交通流量检测装置的一部分，在不影响道路完整性的同时监测道路交通流量。路交通流量。路交通流量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合材料的交通流量检测装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及交通检测领域，尤其涉及一种交通流量检测装置。

技术介绍

[0002]目前，道路交通流量监测装置主要基于摄像技术、微波技术及地感应圈。随着市政道路的蓬勃发展，基于摄像技术的监测设备受天气及人为因素的影响，监测水平越来越低，使其逐渐成为交通流量监测的一种辅助手段；微波技术监测装置首次投资相对较高，无法监测单辆车速度，且技术复杂，道路上有少量使用；基于地感应圈的监测装置为目前较为常用的监测交通流量手段，其准确性与可操作性被市场广为接受，但地感应圈的维护成本较高、周期短，在维护中会中断交通。现有的交通流量检测装置无法将检测到的交通流量数据通过网络回传给工作人员，往往需要铺设大量线路，安装时较为不便。

技术实现思路

[0003]基于上述交通流量检测水平低、维护成本高、需要铺设大量线路、数据无法回传的问题，本专利从材料、结构、数据处理和传输等多个环节进行创新，提出一种全新的交通流量检测装置，即基于钾基地质聚合物水泥复合材料的嵌入式交通流量检测装置，来解决现有的问题。具体技术方案如下：一种基于复合材料的交通流量检测装置，包括压力感应部件、电源、电极、信号处理装置、数据传输装置、数据处理装置，所述检测装置与道路为一体，所述压力感应部件为钾基地质聚合物复合材料层状结构，所述电极与所述压力感应部件相连接，构成测量电路，所述电源与所述测量电路连接，为所述测量电路供电，所述信号处理装置与所述测量电路和所述数据传输装置电连接，所述信号处理装置通过所述数据传输装置将数据发送给所述数据处理装置。
[0004]钾基地质聚合物水泥复合材料在实际运用中可以依靠钾(K
+
)离子的扩散来感应机械应力。机电特性表明钾基地质聚合物复合材料热和机械负载条件下具有良好的稳定性。EIS特性表明，钾基地质聚合物复合材料能够测量具有高相位和阻抗灵敏度的压缩应力。
[0005]本专利技术的交通流量检测装置采用钾基地质聚合物复合材料层状结构作为压力感应部件，利用钾基地质聚合物复合材料受压力电阻改变的特性使道路自身具备对交通流量的监测功能，另外，本专利技术的检测装置与道路融为一体，使道路本身成为交通流量检测装置的一部分，在不影响道路完整性的同时监测道路交通流量。
[0006]进一步地，所述压力感应部件包括无机凝胶材料面层、钾基地质聚合物感应层、无机凝胶材料底层，沿路面到地下的方向依次为：无机凝胶材料面层、钾基地质聚合物感应层、无机凝胶材料底层。在本专利技术中，压力感应部件具体的层状结构为三层，无机凝胶材料面层、钾基地质聚合物感应层、无机凝胶材料底层，钾基地质聚合物感应层是本专利技术压力感应部件的关键部分，保证其结构的完整和感应的灵敏性至关重要，无机凝胶材料面层和无
机凝胶材料底层将钾基地质聚合物感应层夹在中间，可保护钾基地质聚合物少受机械外力的破坏，减少长期损耗。
[0007]进一步地，本专利技术还提供了所述无机凝胶材料层和钾基地质聚合物感应层的成分，所述无机凝胶材料层为硅酸盐水泥层，所述钾基地质聚合物感应层由粉煤灰和碱性活化剂制备而成。
[0008]通过在钾基地质聚合物胶凝材料加入普通道路硅酸盐水泥，形成钾基地质聚合物水泥复合材料，增强其整体的电性能以实现自感应目的，钾基地质聚合物水泥复合材料表现出相当好的压阻感应性能。钾基地质聚合物水泥复合材料可以作为一种传感器无缝集成到具有强机械强度的路面，使道路部分本身成为交通流量检测装置。
[0009]进一步地，本专利技术还提供了所述钾基地质聚合物感应层中粉煤灰和碱性活化剂的配比，所述碱性活化剂与所述粉煤灰的比率为0.60，所述碱性活化剂由SiO2=26.6%，K2O=30.7%，H2O=42.7%配比的硅酸钾（K2SiO3）溶液组成。
[0010]进一步地，本专利技术所述的信号处理装置包括信号转换器和信号放大器，所述的信号转换器可以将产生的电阻信号转换为电流信号，所述的信号放大器用于将转换过后的电流信号进行放大以便所述数据处理系统处理。
[0011]进一步地，本专利技术的交通流量检测装置还包括外壳，所述外壳包覆所述压力感应部件的侧面和无机凝胶材料底层。
[0012]优选地，所述外壳的材质为塑料。
[0013]外壳的材质为塑料。
[0014]进一步地，所述电源包括太阳能电池板和蓄电池，所述电源通过支撑杆与所述测量电路连接，所述支撑杆用于支撑所述太阳能电池板和为所述测量电路供电。
[0015]进一步地，在实际应用中，所述无机凝胶材料面层与路面为一体且与路面齐平。
[0016]本专利技术还提供一种基于复合材料的交通流量检测装置使用方法，包括以下步骤：a、车辆经过嵌入式交通流量检测装置时对装置的压力感应部件的无机凝胶面层产生压力，无机凝胶面层将压力传递给钾基地质聚合物感应层，由于钾基地质聚合物的压阻特性，使钾基地质聚合物感应层的电阻发生改变；c、电阻变化信号通过数据传输装置传递至信号处理装置，信号处理装置将接收到的电阻信号通过信号转换器转换为电流信号，电流经过信号放大装置，经数据传输装置将信息传输给数据处理装置，再由数据处理装置进行数据处理分析后记录车辆流量信息。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术以钾基地质聚合物水泥复合材料为压力感应部件的主体材料，具有稳定的压阻敏感度，最高压缩应力灵敏度为11Ω/MPa和0.55deg/Mpa，具有极其敏感的压阻响应，能准确捕捉数据；2)钾基地质聚合物水泥复合材料作为一种传感器无缝集成到具有强机械强度的路面，使道路部分本身成为交通流量检测装置，能直接、及时地判定道路交通流量，并进行实时发布且不受天气、磁场等因素影响，性能稳定环境适应性高。
[0018]3)制造工艺简单，可以将复合材料直接浇筑在路面上，因此交通检测装置可以快速、方便地安装。
[0019]4)主要材料为钾基地质聚合物水泥复合材料，原料简单，由碱性活化剂和粉煤灰
组成；5)钾基地质聚合物复合材料形状和大小可根据具体情况改变，可根据实际路况进行定制。
附图说明
[0020]图1为基于复合材料的交通流量检测装置结构示意图；图2为基于复合材料的交通流量检测装置的内部透视图；图3为实施例2的基于复合材料的交通流量检测装置压力感应部件的结构示意图；图4为基于复合材料的交通流量检测装置安装示意图；图中标记：1
‑
压力感应部件，2
‑
钾基地质聚合物感应层，3
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硅酸盐水泥层，301
‑
硅酸盐水泥面层，302
‑
硅酸盐水泥底层，4
‑
信息处理装置，5
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电极，6
‑
数据处理装置，7
‑
支撑杆，8
‑
电源，801
‑
太阳能电池板，802
‑
蓄电池,9
‑
数据传输装置。
具体实施方式
[0021本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合材料的交通流量检测装置，包括压力感应部件（1）、电源（8）、电极（5）、信号处理装置、数据传输装置（9）、数据处理装置（6），其特征在于，所述检测装置与道路为一体，所述压力感应部件（1）为钾基地质聚合物复合材料层状结构，所述电极（5）与所述压力感应部件（1）相连接，构成测量电路，所述电源（8）与所述测量电路连接，为所述测量电路供电，所述信号处理装置与所述测量电路和所述数据传输装置（9）电连接，所述信号处理装置通过所述数据传输装置（9）将数据发送给所述数据处理装置（6）。2.根据权利要求1所述的一种基于复合材料的交通流量检测装置，其特征在于，所述压力感应部件（1）包括无机凝胶材料面层、钾基地质聚合物感应层（2）、无机凝胶材料底层，沿路面到地下的方向依次为：无机凝胶材料面层、钾基地质聚合物感应层（2）、无机凝胶材料底层。3.根据权利要求2所述的一种基于复合材料的交通流量检测装置，其特征在于，所述无机凝胶材料层为硅酸盐水泥层（3），所述钾基地质聚合物感应层（2）由粉煤灰和碱性活化剂制备而成。4.根据权利要求3所述的一种基于复合材料的交通流量检测装置，其特征在于，所述碱性活化剂与所述粉煤灰的比率为0.60，所述碱性活化剂由SiO2=26.6%，K2O=30.7%，H2O=42.7%配比的硅酸钾（K2SiO3）溶液组成。5.根据权利要求4所述的一种基于复合材料的交通流量检测装置，其特征在于，所述的信号处理装置包括信号转换器和信号放大器，所述的信号转换器可以将产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军伟，王俊杰，邓琴，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：