[發明專利]一種寒區機場跑道結構健康監測系統的評價方法

有效

• 申請號: 202010178858.2
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111272876B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 劉國光;武志瑋
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種寒區機場跑道結構健康監測系統及控制評價方法。系統包括多個加速度傳感器、Wifi通信模塊、數據存儲模塊、電源、工控機、后臺服務器和串狀溫度監測探頭。本發明提供的寒區機場跑道結構健康監測系統的控制方法具有如下優點：(1)實施方便。可在機場跑道中線燈燈殼的內部直接放置加速度傳感器，電源線和數據線從燈具電源線中走線，便于施工和后期管理。(2)計算便捷。利用機場跑道道面理論和實測加速度值結合飛機質量信息可以快速求解，大大提高運算速度。(3)安全度高。系統布置不對跑道結構造成任何破壞，利用飛機實際作用荷載機型安全評價，對跑道的實際安全性能展開即時評價。

技術領域

本發明屬于機場工程技術領域，特別是涉及一種寒區機場跑道結構健康監測系統及控制評價方法。

背景技術

我國幅員遼闊，南北緯度相差較大，有近一半面積的國土處于寒區(北溫帶、寒帶等)。這些區域最顯著的特點是冬季地表以下凍結，即地溫在冬季處于零下，因此存在凍脹融沉作用產生的工程破壞問題。

機場跑道屬于線性層狀結構，包括道面板(混凝土材料或瀝青混凝土材料)、水穩層和土基層。在直線長度約3-4公里的范圍內，跑道需要保持一定標準的結構健康狀況，主要包括結構性能和功能性能。結構性能主要指跑道的承載能力(PCN值)，即對飛機沖擊荷載的支撐能力。評價跑道結構健康狀況，目前主要通過重錘式彎沉儀(HWD)進行道面沖擊加載試驗，美國丹佛機場和上海浦東機場也在道面中埋設傳感器監測飛機沖擊作用下道面板的力學性能。

上述方法的問題在于：HWD測試范圍相對較廣但按民航局要求每隔5年測試一次，周期過長不利于機場采取合理的維護措施；在道面中預埋設傳感器存活率低、有效壽命短、出現故障后難以維修。因此，需要開展進一步研究，提高跑道結構健康監測能力，實現機場管理的信息化。

為此，結合機場工程領域的科技發展，提出一種簡單易行、結果可靠的寒區機場跑道結構健康監測系統和控制評價方法，對提高機場跑道安全管理能力，具有實際應用意義。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種寒區機場跑道結構健康監測系統及控制評價方法，以提高機場跑道安全管理能力。

為了達到上述目的，本發明提供的寒區機場跑道結構健康監測系統包括多個加速度傳感器、Wifi通信模塊、數據存儲模塊、電源、工控機、后臺服務器和串狀溫度監測探頭；其中，每個跑道中線燈殼內部設置一個加速度傳感器；串狀溫度監測探頭設置于跑道道肩外草面區的土基中；加速度傳感器、Wifi通信模塊、數據存儲模塊和串狀溫度監測探頭通過電源線和數據線與工控機相連接；后臺服務器為設置于管理中心的計算機，內置有跑道結構健康狀況預警模塊、航班進出港信息抓取模塊和跑道結構健康狀況評價模塊，通過Wifi通信模塊與工控機進行數據交換；電源為加速度傳感器、Wifi通信模塊、數據存儲模塊和串狀溫度監測探頭供電。

所述的加速度傳感器采用豎向加速度傳感器。

所述的串狀溫度監測探頭的埋置深度為地下10米。

所述的工控機包括單片機、振動采集及控制模塊和CPU；其中單片機用于溫度采集，采用ATMEL生產的Mega16；振動采集及控制模塊采用中國臺灣泓格I-7188XA；CPU采用AMD 80188-40，設置在機場跑道外側土面區。

本發明提供的寒區機場跑道結構健康監測系統的控制方法包括按順序執行的下列步驟：

1)系統通電自檢的S1階段：在此階段中，系統通電，工控機開始自檢，然后進入S2階段；

2)判斷組件是否正常工作的S2階段：在此階段中，工控機檢測加速度傳感器、Wifi通信模塊、數據存儲模塊和串狀溫度監測探頭是否通信正常，同時檢測與后臺服務器的遠程通信是否正常，如果判斷結果為“是”，則進入S4階段；否則進入S3階段；