[實(shí)用新型]用于高速公路壽命監(jiān)測(cè)的地下傳感器網(wǎng)絡(luò)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320387241.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203323712U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代亮;尚陽(yáng);裴建中;秦雯;張久鵬;張?jiān)銎?/a>;李蕊;曹蕾蕾;劉玉;李艷波;李雪;林杉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于高速公路全壽命周期過(guò)程中各結(jié)構(gòu)層的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及高速公路在運(yùn)營(yíng)及養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中應(yīng)用光纖光柵傳感技術(shù)和GPRS無(wú)線傳輸技術(shù)對(duì)道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部在不同環(huán)境條件、交通荷載作用下的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)

目前高速公路的路面類型以瀝青路面為主，而其結(jié)構(gòu)類型根據(jù)其設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)的不同又有很大的區(qū)別。到2020年，我國(guó)將建成國(guó)家高速公路網(wǎng)，高速公路總里程預(yù)計(jì)將達(dá)到10萬(wàn)公里。但交通量的不斷增長(zhǎng)及嚴(yán)重的超載現(xiàn)象，使很多公路瀝青路面過(guò)早地出現(xiàn)路面病害問(wèn)題，如車轍、疲勞、裂縫、松散等。路面病害的出現(xiàn)不僅影響了道路的使用性能，還給公路交通帶來(lái)了極大的交通隱患。而且，這些病害從路面發(fā)病初期的微小損傷開(kāi)始，就相互交織、相互影響，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)將會(huì)造成路面更大規(guī)模的破壞，降低了路面的使用壽命，即道路養(yǎng)護(hù)維修期縮短，及早地迎來(lái)了改建期，大大增加了交通建設(shè)的資金投入。

現(xiàn)有檢測(cè)道路性能的方法都是通過(guò)路表的彎沉信息來(lái)評(píng)定路面承載能力狀態(tài)，基于宏觀路用性能的檢測(cè)方法，無(wú)法真實(shí)的反映瀝青路面在外界環(huán)境和交通荷載作用下的結(jié)構(gòu)信息狀況。而如何更為真實(shí)地了解瀝青路面結(jié)構(gòu)在內(nèi)因和外因作用下的力學(xué)響應(yīng)是解決瀝青路面過(guò)早損壞的關(guān)鍵。路面損壞是多種因素耦合作用的結(jié)果，有一部分原因是可以通過(guò)對(duì)路面的直觀觀察分析得出的，但大部分病害源自面層以下結(jié)構(gòu)層所承受的力和溫濕度變化的共同作用，而這些變化都無(wú)法通過(guò)對(duì)路面的觀察分析原因。因此如何了解瀝青路面結(jié)構(gòu)在各種因素共同作用下的力學(xué)響應(yīng)，是解決目前高等級(jí)瀝青路面過(guò)早損壞的關(guān)鍵，并且通過(guò)對(duì)早期損壞的養(yǎng)護(hù)和性能的提升可以大大延長(zhǎng)道路的使用壽命，節(jié)約建設(shè)資金。

高速公路路面往往由多個(gè)車道組成，每個(gè)車道的寬度在3.75m，多個(gè)車道組成的路面往往很寬。由于光纖光柵傳感器的價(jià)格較高，且單支傳感器測(cè)量的范圍有限，因此如果要在高速公路的路面布置出一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面就需要埋設(shè)很多支傳感器，這樣成本就會(huì)非常高。

再者，由于一條高速公路的里程很長(zhǎng)，需要在沿線選取多個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)斷面的選取需具有代表性，如直線路段、長(zhǎng)大縱坡路段、橋梁和隧道等結(jié)構(gòu)物連接處等，這就導(dǎo)致了監(jiān)測(cè)斷面之間的距離較遠(yuǎn)。每個(gè)光纖光柵傳感器的監(jiān)測(cè)信號(hào)都需要光柵解調(diào)儀進(jìn)行解調(diào)，但是光柵解調(diào)儀的成本十分昂貴。監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)如何能夠及時(shí)的反饋回管理人員，使管理人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的了解道路處于何種狀態(tài)，并及時(shí)的做出運(yùn)營(yíng)及養(yǎng)護(hù)的相應(yīng)對(duì)策。因此，研究一種光纖光柵傳感器的部署方法有著重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于高速公路壽命監(jiān)測(cè)的地下傳感器網(wǎng)絡(luò)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案。

該地下傳感器網(wǎng)絡(luò)包括基層傳感測(cè)量裝置以及面層傳感測(cè)量裝置，所述基層傳感測(cè)量裝置包括設(shè)置于輪跡帶下方基層內(nèi)的依次串接的第一光纖光柵溫度傳感器、第一光纖光柵垂直應(yīng)變傳感器、第一光纖光柵水平應(yīng)變傳感器以及第二光纖光柵水平應(yīng)變傳感器；面層傳感測(cè)量裝置包括設(shè)置于輪跡帶下方面層內(nèi)的依次串接的第二光纖光柵溫度傳感器、第二光纖光柵垂直應(yīng)變傳感器、第三光纖光柵垂直應(yīng)變傳感器、第五光纖光柵水平應(yīng)變傳感器、第六光纖光柵水平應(yīng)變傳感器、第三光纖光柵水平應(yīng)變傳感器以及第四光纖光柵水平應(yīng)變傳感器。

所述第一光纖光柵水平應(yīng)變傳感器和第二光纖光柵水平應(yīng)變傳感器沿道路橫向布設(shè)于輪跡帶的下方，第一光纖光柵水平應(yīng)變傳感器的末端和第二光纖光柵水平應(yīng)變傳感器的始端相鄰接，第一光纖光柵垂直應(yīng)變傳感器設(shè)置于與輪跡帶中部相對(duì)的位置。

所述第三光纖光柵水平應(yīng)變傳感器垂直于第四光纖光柵水平應(yīng)變傳感器，第四光纖光柵水平應(yīng)變傳感器沿道路橫向布設(shè)，第五光纖光柵水平應(yīng)變傳感器垂直于第六光纖光柵水平應(yīng)變傳感器，第六光纖光柵水平應(yīng)變傳感器沿道路橫向布設(shè)，第四光纖光柵水平應(yīng)變傳感器的末端和第六光纖光柵水平應(yīng)變傳感器的始端相鄰接，第二光纖光柵垂直應(yīng)變傳感器以及第三光纖光柵垂直應(yīng)變傳感器沿道路橫向均布。

所述地下傳感器網(wǎng)絡(luò)還包括第一光纖接續(xù)盒、第二光纖接續(xù)盒、光纖終端盒、光纖光柵解調(diào)儀、本地計(jì)算機(jī)、GPRS無(wú)線模塊以及遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，基層傳感測(cè)量裝置以及面層傳感測(cè)量裝置通過(guò)第一光纖接續(xù)盒與室外地埋光纜相連，第二光纖接續(xù)盒的一端與室外地埋光纜相連，另一端與光纖終端盒相連；光纖終端盒與光纖光柵解調(diào)儀相連，本地計(jì)算機(jī)與光纖光柵解調(diào)儀相連，GPRS無(wú)線模塊與本地計(jì)算機(jī)相連，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)GPRS無(wú)線模塊與本地計(jì)算機(jī)相連。

所述基層傳感測(cè)量裝置分別埋設(shè)于底基層和基層。