申请/专利权人：山东省交通规划设计院集团有限公司

申请日：2019-04-10

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN109916455B

主分类号：G01D21/02

分类号：G01D21/02;G01B11/06;G01B17/02;E01C11/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2021.05.25#著录事项变更;2020.12.08#著录事项变更;2019.07.16#实质审查的生效;2019.06.21#公开

摘要：本公开提供了一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，包括多通道传感器数据解调装置，所述多通道传感器数据解调装置包括温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元，所述温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元将各自采集的信号传送至解调器内，所述解调器为多通道解调器，所述解调器用于将其解调的信号经各个通道传送至信号中继站，所述信号中继站用于接收多通道传感器数据采集装置采集的数据并发送至数据处理及分析终端中进行数据实时监测和预警。

主权项：1.一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，包括：多通道传感器数据解调装置，所述多通道传感器数据解调装置包括温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元，所述温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元将各自采集的信号传送至解调器内，所述解调器为多通道解调器，所述解调器用于将其解调的信号经各个通道传送至信号中继站，所述信号中继站用于接收多通道传感器数据采集装置采集的数据并发送至数据处理及分析终端中进行数据实时监测和预警；所述温度采集单元布设于无机热管的吸热端和路面的散热端，用于采集无机热管的吸热端和路面的散热端的温度；所述温度采集单元包括三个温度传感器，这三个温度传感器分别绑定到无机热管的吸热端和路面散热端的近端和远端，通过这三个温度传感器的温度实时监测无机热管的工作状态；所述应力应变采集单元包括应力传感器和应变传感器，布设于沥青路面的上面层与中面层之间，用于采集沥青路面的应力应变。

全文数据：一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统技术领域本公开属于高速公路数据采集领域，尤其涉及一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统。背景技术本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。冰雪天气是导致高速公路交通事故的重要因素，特别是大范围的雨雪天气，会导致高速路网的大范围交通瘫痪，造成巨大的经济损失。雨雪天气下的高速公路表面极易形成冰雪层，汽车在路面行驶摩擦系数急剧下降，车辆可操纵性及刹车效果变差，最终导致车辆行驶途中打滑失控，酿成重大交通事故。特别是已建成运营的高速公路，在设计施工中没有考虑相应的融雪化冰的方法，一般使用融雪剂融雪。融雪剂融雪对路面带来严重的腐蚀破坏，同时融雪剂融化于水中，对周边的生态环境产生极大的危害。发明内容为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其通过实时监测温度、湿度和积雪厚度，来监测无机热管在地温传导的工作效率，利用监测应力应变用来保证铺设热管段的沥青路面结构稳定性。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，包括：多通道传感器数据解调装置，所述多通道传感器数据解调装置包括温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元，所述温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元将各自采集的信号传送至解调器内，所述解调器为多通道解调器，所述解调器用于将其解调的信号经各个通道传送至信号中继站，所述信号中继站用于接收多通道传感器数据采集装置采集的数据并发送至数据处理及分析终端中进行数据实时监测和预警。本公开的有益效果是：高速公路积雪段无机热管的工作状态及融雪状态的监测能保障该新技术能高效工作，同时为无机热管的布设方案的优化提供数据支撑，本公开通过实时监测温度、湿度和积雪厚度，来监测无机热管在地温传导的工作效率，利用监测应力应变用来保证铺设热管段的沥青路面结构稳定性。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开实施例提供的无机热管铺设段示意图。图2是本公开实施例提供的温度传感器、应力传感器和应变传感器的布置情况。图3是本公开实施例提供的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和或它们的组合。在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。在已建的沥青路面开展地温热管融雪现场试验，主要包括沥青路面的刨除、拉槽、打孔、放管和路面恢复步骤。沥青路面结构主要包括：沥青层上面层4cm、中面层8cm、下面层8cm、基层沥青基层、下封层、水泥碎石基层、底基层。在试验场地划分设置不同的区域，已达到实验对比目的。如图1所示，无机热管铺设段共划分段0～段6进行监测试验开展。试验监测断面元件布置如下：监测项目：温度、湿度、应力；监测部位：热管吸热段处温度场、热管散热管处温度场、路面力学场；预设路段的土路肩处湿度场，如图2所示，给出了温度传感器、应力传感器和应变传感器的布置情况实施例。如图3所示，本实施例的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，包括：多通道传感器数据解调装置，所述多通道传感器数据解调装置包括温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元，所述温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元将各自采集的信号传送至解调器内，所述解调器为多通道解调器，所述解调器用于将其解调的信号经各个通道传送至信号中继站，所述信号中继站用于接收多通道传感器数据采集装置采集的数据并发送至数据处理及分析终端中进行数据实时监测和预警。在具体实施中，所述温度采集单元布设于无机热管的吸热端和路面的散热端，用于采集无机热管的吸热端和路面的散热端的温度。作为一种实施方式，所述温度采集单元包括三个温度传感器，这三个温度传感器分别绑定到无机热管的吸热端和路面散热端的近端和远端，通过这三个温度传感器的温度实时监测无机热管的工作状态。需要说明的是，温度采集单元包括的温度传感器的数量及设定位置，可根据本领域技术人员的具体情况来自行设置。作为一种实施方式，所述湿度采集单元布设于预设路段的土路肩处，用于采集相应位置处的湿度。具体地，湿度采集单元包括湿度传感器，且数量可根据本领域技术人员的具体情况来自行设置。作为一种实施方式，所述应力应变采集单元布设于沥青路面的上面层与中面层之间，用于采集沥青路面的应力应变。具体地，应力应变采集单元包括应力传感器和应变传感器。作为一种实施方式，所述积雪厚度传感器单元设于预设路段上表面，用于采集预设路段的积雪厚度。具体地，积雪厚度传感器单元可采用光电传感器来实现。作为一种实施方式，所述多通道传感器数据解调装置通过无线传输模块将数据实时传输至信号中继站。作为一种实施方式，所述数据处理及分析终端，用于：将实时接收到的温度、湿度、应力应变和积雪厚度，分别与相应预设正常范围比较，来判断温度、湿度、应力应变和积雪厚度是否发生异常，若发生异常，则报警。以温度为例：设实时采集的温度为T，预设温度正常范围为T0～T1；若T在T0～T1范围内，则实时采集的温度T正常，否则温度异常。作为一种实施方式，所述数据处理及分析终端内还存储有温度、湿度、应力应变和积雪厚度数据异常相匹配的方案措施，当相应数据发生异常，查找相应方案措施来解决当前数据异常情况。以温度为例：当温度发生异常，若温度T低于TO，则增加无机热管的数量；若若温度T高于T1，则减少无机热管的数量。作为一种实施方式，所述数据处理及分析终端，还用于：根据预设时间段内的温度、湿度、应力应变和积雪厚度数据，拟合温度、湿度、应力应变和积雪厚度的相应变化曲线方程；利用温度、湿度、应力应变和积雪厚度的相应变化曲线方程，预测温度、湿度、应力应变和积雪厚度的变化趋势。以温度为例：温度的变化曲线方程为正弦曲线，那么根据正弦曲线，则可预测出温度的变化趋势。高速公路积雪段无机热管的工作状态及融雪状态的监测能保障该新技术能高效工作，同时为无机热管的布设方案的优化提供数据支撑，本实施例通过实时监测温度、湿度和积雪厚度，来监测无机热管在地温传导的工作效率，利用监测应力应变用来保证铺设热管段的沥青路面结构稳定性。以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

权利要求：1.一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，包括：多通道传感器数据解调装置，所述多通道传感器数据解调装置包括温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元，所述温度采集单元、湿度采集单元、应力应变采集单元和积雪厚度传感器单元将各自采集的信号传送至解调器内，所述解调器为多通道解调器，所述解调器用于将其解调的信号经各个通道传送至信号中继站，所述信号中继站用于接收多通道传感器数据采集装置采集的数据并发送至数据处理及分析终端中进行数据实时监测和预警。2.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述温度采集单元布设于无机热管的吸热端和路面的散热端，用于采集无机热管的吸热端和路面的散热端的温度。3.如权利要求2所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述温度采集单元包括三个温度传感器，这三个温度传感器分别绑定到无机热管的吸热端和路面散热端的近端和远端，通过这三个温度传感器的温度实时监测无机热管的工作状态。4.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述湿度采集单元布设于预设路段的土路肩处，用于采集相应位置处的湿度。5.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述应力应变采集单元布设于沥青路面的上面层与中面层之间，用于采集沥青路面的应力应变。6.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述积雪厚度传感器单元设于预设路段上表面，用于采集预设路段的积雪厚度。7.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述多通道传感器数据解调装置通过无线传输模块将数据实时传输至信号中继站。8.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述数据处理及分析终端，用于：将实时接收到的温度、湿度、应力应变和积雪厚度，分别与相应预设正常范围比较，来判断温度、湿度、应力应变和积雪厚度是否发生异常，若发生异常，则报警。9.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述数据处理及分析终端内还存储有温度、湿度、应力应变和积雪厚度数据异常相匹配的方案措施，当相应数据发生异常，查找相应方案措施来解决当前数据异常情况。10.如权利要求1所述的一种高速公路无机地温热管融雪的数据采集系统，其特征在于，所述数据处理及分析终端，还用于：根据预设时间段内的温度、湿度、应力应变和积雪厚度数据，拟合温度、湿度、应力应变和积雪厚度的相应变化曲线方程；利用温度、湿度、应力应变和积雪厚度的相应变化曲线方程，预测温度、湿度、应力应变和积雪厚度的变化趋势。

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