[發明專利]一種道路結構性能監測裝置及監測方法

有效

• 申請號: 202011326156.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112684143B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 馬濤;王寧;劉世同;劉朝暉;邵學富;龔仁崢;陸宇;張孝勝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N27/26;G01L1/00;G01P15/00;G01K13/00;G08G1/048;G08C17/02;H04W4/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種道路結構性能監測裝置，其特征在于，包括：

信息采集模塊，其埋設于道路待檢測位置層中，采集道路參數并輸出；

數據處理模塊，其接收信息采集模塊輸出的信息，對道路參數進行分析處理，得到反映道路結構性能的信息并輸出；

遠程控制模塊，其接收數據處理模塊輸出的信息并呈現，遠程控制模塊控制其余模塊的啟動停止；

無線傳輸模塊，其進行信號的無線傳輸，信息采集模塊、數據處理模塊和遠程控制模塊上均設有無線傳輸模塊；

供電單元，其對各模塊供電。

2.根據權利要求1所述的一種道路結構性能監測裝置，其特征在于，信息采集模塊包括：

PH監測器，其采集道路結構能酸堿信息；

應力傳感器，其采集道路結構在外部載荷作用下的應力信息；

加速度傳感器，其采集道路結構在外部載荷作用下的振動加速度；

溫度傳感器，其采集道路結構的溫度信息。

3.根據權利要求2所述的一種道路結構性能監測裝置，其特征在于，數據處理模塊采用如下計算模型處理其接收的道路參數信息：

Φ＝AICV+λF-ε|T-t|-COV；

其中，Φ為道路性能指標值；AICV為加速度項值；F為應力值；T為當前道路溫度值；t為溫度初始值，COV為加速度信號的變異系數；λ為調節應力對目標函數影響的權重；ε為溫度對目標函數影響的權重；C為常數，取C＝300；A_Ω為基頻幅值；A_2Ω為二次諧波幅值；A_3Ω為三次諧波的幅值；

數據處理模塊將Φ值與AICV值輸出。

4.根據權利要求3所述的一種道路結構性能監測裝置，其特征在于，還包括智能喚醒模塊，其接收信息采集模塊輸出的信息，并采用如下計算模型進行計算：

其中，STD_i為應力傳感器監測到的應力的標準差、溫度傳感器監測到的溫度的標準差和PH傳感監測到的PH標準差之和；

ψ為喚醒判定值，當ψ大于設定閾值時，信息采集模塊被喚醒，正常工作，當ψ小于設定閾值時，信息采集模塊進行低功耗休眠。

5.根據權利要求4所述的一種道路結構性能監測裝置，其特征在于，信息采集模塊還包括防干擾器，加速度傳感器采集的信息經防干擾器處理后輸出，輸出信號g₁(t)為：

g₁(t)＝Gs·cosω₀t+n(t)；

其中，Gs為加速度傳感器采集的信號；Gs·cosω₀t為調頻波；n(t)為高頻干擾信號。

6.根據權利要求5所述的一種道路結構性能監測裝置，其特征在于，供電單元包括恒壓供電模塊，其置于信息采集模塊中；恒壓供電模塊包括：

主供電部，其為可充電電池，向信息采集模塊供電；

輔助供電部，其為發電機構，向主供電部充電。

7.一種道路結構性能監測方法，其特征在于，基于權利要求6所述的一種道路結構性能監測裝置，步驟如下：

一、啟動，將信息采集模塊埋設于道路待檢測位置層中，通過遠程控制模塊控制信息采集模塊啟動，采集道路結構的應力信息、酸堿信息、溫度信息和振動加速度信息，并輸出至數據處理模塊；

二、處理分析，數據處理模塊利用其計算模型對接收的信息處理，最終將得出的道路性能指標值Φ和加速度項值AICV輸出至遠程控制模塊；

三、性能評價，遠程控制模塊將道路性能指標值Φ和加速度項值AICV呈現，工作人員根據呈現值對道路結構性能進行評價。

8.根據權利要求7所述的一種道路結構性能監測方法，其特征在于：步驟一中，信息采集模塊采集的振動加速度信息，經防干擾器處理后輸出至數據處理模塊。