专利名称：公路路基开裂失稳的实时在线监测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明公开一种公路路基开裂失稳的实时在线监测方法，同时还提供了实现该方法中路基内部位移的采集装置，用于实时在线监测运营期公路路基稳定性状态，特别适用于偏远地区、人工监测难度大的存在失稳安全隐患的已通车路段路基内部裂缝扩展监测， 属于公路路基监测技术领域。
背景技术：
由于我国地形地貌复杂，公路高填方路基、新旧道路搭接路基以及斜坡陡坡路基等特殊结构形式随处可见，此类路基普遍存在的路基失稳问题越来越受到重视。路基内部微裂缝延伸到路面往往要延迟数月或更长时间，进行道路表面检查和维护时不易察觉。当路基结构内部微裂损伤累积到一定程度，失稳破坏将会瞬时发生，给道路行车带来了极大的安全隐患，运营期的公路路基开裂失稳监测显得尤为重要。目前，公路路基稳定性监测采用人工定期观测或以模拟信号的形式传输。人工定期观测是指在开裂隐患路段设置观测点，借助经纬仪等测量观测点与基点(相对稳定的不动点)之间的角度、高程等参数变化，从而推断路基开裂程度。这种方法不但不能监测路基内部裂缝开展，而且耗时费力，效率低。模拟信号传输的形式是指通过在失稳隐患路基中埋设能够产生振弦、电压等信号(即模拟信号)的仪标，系统将模拟信号直接传输给中央控制单元，模拟信号在传输过程中受噪声、环境温湿度影响大，信号失真率高，现场采集后需要人工二次后处理。
发明内容
本发明是一种集成化的公路路基开裂失稳的实时在线监测方法，可以实现路基内部微裂缝扩展情况的远程实时监测，且传感信号均为数字信号自动传输，提高了监测的精度和效率。本发明还公开了实现上述发明方法中的路基内部位移采集装置。本发明的公路路基开裂失稳的实时在线监测方法，技术解决方案如下
在路基开裂失稳隐患的典型监测断面进行开槽，布设路基内部位移采集装置。当路基裂缝两侧土体与锚固底座发生移位、倾覆等变化时，采集装置中柔性测量端的电感调频式位移传感器将会实时自动记录并存储这种变化，并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。数字信号经电缆传输给采集模块，并通过GPRS公网由无线传输模块发送至中央控制单元，从而实现路基开裂失稳的无线远程传输及监测。采用公路路基开裂失稳的实时在线监测方法，实现了对公路存在失稳隐患的路段远程自动监测，提高了既有公路路基监测的自动化和时效性。实现本发明中路基内部位移的采集装置，具体结构及功能如下
包括电感调频式位移传感器、刚性测杆、保护套筒、锚固底座，刚性传力杆穿过保护套筒固定在所测失稳路基两端的锚固底座上；其中，电感调频式位移传感器由密封的圆柱形金属管及内置的磁芯、电感螺旋线圈、温度传感器、串行存储芯片、模数转换器、555时基电路(LC振荡器)构成，磁芯的一端可连接刚性传力杆，磁芯受外力作用可在电感螺旋线圈内平移，位移量的变化引起电感螺旋线圈电感量的变化，电感螺旋线圈电感量的变化传送给 555时基电路(LC振荡器)，555时基电路(LC振荡器)转变成频率输出给存储芯片，根据存储芯片中的标定系数及预置传感器计算公式就可计算出测杆位移变化量，得出测量路基裂缝数据传送给模数转换器将模拟信号转换为数字信号；数字信号经电缆传输给采集模块。使用时将带有加长刚性传力杆的位移传感器封装在内径为6cm，壁厚为1-2. 5mm, 长度与监测断面宽度相当的保护套筒内，套筒可以使得传力杆沿路基横断面自由伸缩。将刚性传力杆穿过套筒固定在所测失稳路基两端的锚固底座上，锚固底座由水泥混凝土浇注形成，保证锚固端与裂缝两侧土体的变形同步。装置的刚性测杆一端可以在传感器内自由伸缩，移动幅度为10-30cm;装置的另一端不可伸缩。路基开裂引起的内部物理量变化通过本装置感应得到信号，再通过GPRS公网远程传输至中央控制单元，从而实现公路路基开裂失稳的实时在线监测。本发明装置已于2009年10月成功应用于国道鹤大公路敦化一大蒲柴河路段失稳隐患路段的监测工程中，实现了该路段路基变形状态的远程实时监测，达到了节省人力物力的目的。在该失稳处选择两个断面平行各埋设一套裂缝监测装置，两断面间距3. 5m,通过对两段面13个月的连续实时监测数据分析，发现该段路基两个端面内部隐藏裂缝分别扩展 9. IOmm 禾口 9. 67mm。本发明的积极效果在于
通过埋设在路基内部微裂缝两侧电感调频式位移传感器的位移扩展情况，实现路基内部微裂缝的实时自动监测，避免现场人工读数，省时省力，快捷有效。可以实时在线监测公路路基开裂失稳变化，为公路养护部门及时了解失稳隐患路段路基内部状态变化，及时进行道路维修处置提供决策依据，保障道路的畅通和行车安全。
图1本发明在线监测方法方框图； 图2本发明在线监测装置结构原理1、磁芯；2、电感螺旋线圈；3、温度传感器；4、串行存储芯片；5、模数转换器；6、555时基电路；7、锚固底座；8、电缆；9、刚性传力杆；10、保护套筒；11、采集模块；12、无线传输模块；13、中央控制单元。
具体实施例方式实施例1
根据图1所示，在路基开裂失稳隐患的典型监测断面进行开槽，布设路基内部位移采集装置。当路基裂缝两侧土体与锚固底座发生移位、倾覆等变化时，采集装置中柔性测量端的电感调频式位移传感器将会实时自动记录并存储这种变化，并通过模数转换器5将模拟信号转换为数字信号。数字信号经电缆8传输给采集模块11，并通过GPRS公网由无线传输模块12发送至中央控制单元13，从而实现路基开裂失稳的无线远程传输及监测。实施例2根据图2所示，本发明装置包括电感调频式位移传感器、刚性测杆9、保护套筒10、锚固底座7及模数转换器5，刚性传力杆9穿过保护套筒10固定在所测失稳路基两端的锚固底座7上；其中，电感调频式位移传感器由封闭的圆柱形金属管及内置的磁芯1、电感螺旋线圈2、温度传感器3、串行存储芯片4、模数转换器5、555时基电路(LC振荡器)6构成，磁芯的一端可连接刚性传力杆，磁芯1受外力作用可在电感螺旋线圈2内平移，位移量的变化引起电感螺旋线圈2电感量的变化，电感螺旋线圈2电感量的变化传送给555时基电路(LC振荡器)，555时基电路(LC振荡器)转变成频率输出给存储芯片4，根据存储芯片4中的标定系数及预置传感器计算公式就可计算出测杆位移变化量，得出测量路基裂缝数据传送给模数转换器5将模拟信号转换为数字信号。
实施例3
将实施例2转换的数字信号经电缆8传输给采集模块11，并通过GPRS公网由无线传输模块12发送至中央控制单元13，从而实现路基开裂失稳的无线远程传输及监测。
权利要求
1.一种公路路基开裂失稳的实时在线监测方法，在路基开裂失稳隐患的典型监测断面进行开槽，布设路基内部位移采集装置；当路基裂缝两侧土体与锚固底座发生移位、倾覆等变化时，采集装置中柔性测量端的电感调频式位移传感器将会实时自动记录并存储这种变化，并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号；数字信号经电缆传输给采集模块，并通过GPRS公网由无线传输模块发送至中央控制单元，从而实现路基开裂失稳的无线远程传输及监测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于路基内部位移采集装置包括电感调频式位移传感器、刚性测杆、保护套筒、锚固底座，刚性传力杆穿过保护套筒固定在所测失稳路基两端的锚固底座上；其中，电感调频式位移传感器由密封的圆柱形金属管及内置的磁芯、 电感螺旋线圈、温度传感器、串行存储芯片、模数转换器、555时基电路构成，磁芯的一端可连接刚性传力杆，磁芯受外力作用可在电感螺旋线圈内平移，位移量的变化引起电感螺旋线圈电感量的变化，电感螺旋线圈电感量的变化传送给555时基电路，555时基电路转变成频率输出给存储芯片，根据存储芯片中的标定系数及预置传感器计算公式就可计算出测杆位移变化量，得出测量路基裂缝数据传送给模数转换器将模拟信号转换为数字信号；数字信号经电缆传输给采集模块。
全文摘要
本发明公开一种公路路基开裂失稳的实时在线监测方法，同时还提供了实现该方法中路基内部位移的采集装置，在路基开裂失稳隐患的典型监测断面进行开槽，布设路基内部位移采集装置。当路基裂缝两侧土体与锚固底座发生移位、倾覆等变化时，采集装置中柔性测量端的电感调频式位移传感器将会实时自动记录并存储这种变化，并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号。数字信号经电缆传输给采集模块，并通过GPRS公网由无线传输模块发送至中央控制单元，从而实现路基开裂失稳的无线远程传输及监测。
文档编号G08C17/02GK102175127SQ20111002339
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者王书娟, 王晓珂, 秦卫军, 郑纯宇, 陈东丰, 陈志国 申请人:吉林省交通科学研究所