一种路面结构耐久性和动态交通监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程材料和交通工程技术领域，尤其涉及一种路面结构耐久性和动态交通监测系统。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的迅速发展，交通行业飞速地进步。重载交通和超速现象亦屡见不鲜，与此同时，路面大中修现象已成为交通工程中关注热点之一。自智能交通系统(Intelligent Transport System，简称IRS)提出以来，许多国家相继提出各自的发展战略，试图采用各种先进技术，将交通系统所涉及到的人、车、路及环境综合在一起使其发挥智能作用，从而使交通系统达到安全、通畅、低公害和耗能少的目标。作为智能交通系统中不可或缺的基本组成部分，开发成本低、性能优良、监测精度高、适用范围广的智能交通监测系统具有重要的实际意义。
[0003]目前常用的交通量、车速的监控主要依靠光、电、声学等仪器进行，分为激光测速、雷达测速、普通视频测速、精确视频测速和多车道实时精确视频测速等方式。这些方式都存在一定的弊端，比如说设备昂贵，位置比较明显、固定，维护比较麻烦，操作复杂，部分方法误差较大等。如果驾驶员在熟悉违章监测设备安装位置后，就会人为地躲避监测。这样对交通流量进行的监测，容易发生漏检现象，且往往耗费大量的人力以及专用设备的费用。
[0004]碳纳米管水泥基复合材料荷载传感器应用于水泥混凝土路面中属于本构材料传感器，埋置于水泥混凝土中具有较好的相容性，不用另外埋设而破坏路面的整体性，可以用于交通监测中。另外，碳纳米管水泥基材料埋在路面上隐蔽性好，而且可以大面积和全路段的布置测点。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及的问题，提供一种实用、可靠、低成本路面结构耐久性和动态交通监测系统。
[0006]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种路面结构耐久性和动态交通监测系统，包含第一荷载传感器、第二荷载传感器、恒压源、信号放大器、数据采集仪和比较装置，所述恒压源分别与第一荷载传感器、第二荷载传感器电气相连，所述第一荷载传感器、第二荷载传感器均通过信号放大器与数据采集仪电气相连，所述数据采集仪与比较装置电气相连；
所述第一荷载传感器、第二荷载传感器均采用碳纳米管水泥基复合材料，按预设的距离埋设在路面上；
所述信号放大器用于放大所述第一荷载传感器、第二荷载传感器感应到的电压和电流；
所述数据采集仪用于根据接收到的第一荷载传感器、第二荷载传感器感应到的电压和电流分别计算出第一荷载传感器、第二荷载传感器的电阻后将其传递给比较装置，同时将汽车通过第一荷载传感器、第二荷载传感器的时间传递给比较装置；
所述比较装置包含耐久比较单元和速度比较单元；
所述耐久比较单元用于在所述第一荷载传感器、第二荷载传感器的电阻最低峰值小于预设的电阻阈值时发出警报提示信息；
所述速度比较单元用于根据汽车通过第一荷载传感器、第二荷载传感器的时间以及第一荷载传感器、第二荷载传感器之间的距离计算出汽车的速度，并在汽车的速度大于等于预设的速度阈值时发出警报提示信息。
[0007]作为本发明一种路面结构耐久性和动态交通监测系统进一步的优化方案，所述数据采集仪和比较装置之间采用串口连接。
[0008]作为本发明一种路面结构耐久性和动态交通监测系统进一步的优化方案，所述比较装置采用计算机。
[0009]作为本发明一种路面结构耐久性和动态交通监测系统进一步的优化方案，所述预设的距离的范围为I米到20米。
[0010]作为本发明一种路面结构耐久性和动态交通监测系统进一步的优化方案，所述预设的距离为5米。
[0011]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1.使用寿命长。
[0012]本发明所述的荷载传感器使用的是碳纳米管水泥基复合材料，首先，碳纳米管自身具有优异的力学性能，杨氏模量可高达lTPa，近乎比钢高出5倍；碳纳米管的抗拉强度能达到63GPa或再高出10%，大概是钢的50倍；其次，水泥基复合材料是多孔结构，基体中存在大量的毛细孔和微孔，碳纳米管的掺入显著降低了水泥基体的孔隙率，细化了孔径分布，使得复合材料的结构更加密实；再次，碳纳米管的纳米尺寸和高比表面积使之分散于基体能够形成一个增强网络，桥联基体中的裂缝和空洞，保证了良好的应力传递。这些使得碳纳米管水泥基复合材料的力学性能得到了提高，所制得的荷载传感器不易损坏，同时埋于地下，也不易受到人为破坏，使用寿命增长。
[0013]2.相容性好。
[0014]本发明所述荷载传感器本身为水泥基材料，埋入混凝土结构中而不改变结构的特性，并且在传感器与周围混凝土介质间也不存在不连续的界面问题，不会出现应力突变现象。
[0015]3.灵敏度高。
[0016]碳纳米管也有着出色的力电性能，当受到应力作用，碳纳米管的电学性质会发生改变，碳纳米管水泥基复合材料对应不同应力水平表现出一种线性和反复的压敏反应。其电阻对应于压力的实时变化，也实现了系统的实时监测能力。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明: 如图1所示，本发明公开了一种路面结构耐久性和动态交通监测系统，包含第一荷载传感器、第二荷载传感器、恒压源、信号放大器、数据采集仪和比较装置，所述恒压源分别与第一荷载传感器、第二荷载传感器电气相连，所述第一荷载传感器、第二荷载传感器均通过信号放大器与数据采集仪电气相连，所述数据采集仪与比较装置电气相连；
所述第一荷载传感器、第二荷载传感器均采用碳纳米管水泥基复合材料，按预设的距离埋设在路面上；
所述信号放大器用于放大所述第一荷载传感器、第二荷载传感器感应到的电压和电流；
所述数据采集仪用于根据接收到的第一荷载传感器、第二荷载传感器感应到的电压和电流分别计算出第一荷载传感器、第二荷载传感器的电阻后将其传递给比较装置，同时将汽车通过第一荷载传感器、第二荷载传感器的时间传递给比较装置；
所述比较装置包含耐久比较单元和速度比较单元；
所述耐久比较单元用于在所述第一荷载传感器、第二荷载传感器的电阻最低峰值小于预设的电阻阈值时发出警报提示信息；
所述速度比较单元用于根据汽车通过第一荷载传感器、第二荷载传感器的时间以及第一荷载传感器、第二荷载传感器之间的距离计算出汽车的速度，并在汽车的速度大于等于预设的速度阈值时发出警报提示信息。
[0019]所述比较装置采用计算机，所述数据采集仪和计算机之间采用串口连接。
[0020]所述预设的距离的范围为I米到20米，优先设置为5米。
[0021]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其构架形式能够灵活多变，可以派生系列方案。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【主权项】
1.一种路面结构耐久性和动态交通监测系统，其特征在于，包含第一荷载传感器、第二荷载传感器、恒压源、信号放大器、数据采集仪和比较装置，所述恒压源分别与第一荷载传感器、第二荷载传感器电气相连，所述第一荷载传感器、第二荷载传感器均通过信号放大器与数据采集仪电气相连，所述数据采集仪与比较装置电气相连； 所述第一荷载传感器、第二荷载传感器均采用碳纳米管水泥基复合材料，按预设的距离埋设在路面上； 所述信号放大器用于放大所述第一荷载传感器、第二荷载传感器感应到的电压和电流； 所述数据采集仪用于根据接收到的第一荷载传感器、第二荷载传感器感应到的电压和电流分别计算出第一荷载传感器、第二荷载传感器的电阻后将其传递给比较装置，同时将汽车通过第一荷载传感器、第二荷载传感器的时间传递给比较装置； 所述比较装置包含耐久比较单元和速度比较单元； 所述耐久比较单元用于在所述第一荷载传感器、第二荷载传感器的电阻最低峰值小于预设的电阻阈值时发出警报提示信息； 所述速度比较单元用于根据汽车通过第一荷载传感器、第二荷载传感器的时间以及第一荷载传感器、第二荷载传感器之间的距离计算出汽车的速度，并在汽车的速度大于等于预设的速度阈值时发出警报提示信息。
2.根据权利要求1所述的路面结构耐久性和动态交通监测系统，其特征在于，所述数据采集仪和比较装置之间采用串口连接。
3.根据权利要求1所述的路面结构耐久性和动态交通监测系统，其特征在于，所述比较装置采用计算机。
4.根据权利要求1所述的路面结构耐久性和动态交通监测系统，其特征在于，所述预设的距离的范围为I米到20米。
5.根据权利要求1所述的路面结构耐久性和动态交通监测系统，其特征在于，所述预设的距离为5米。
【专利摘要】本发明公开了一种路面结构耐久性和动态交通监测系统，包含第一荷载传感器、第二荷载传感器、恒压源、信号放大器、数据采集仪和比较装置，其中，恒压源分别与第一荷载传感器、第二荷载传感器相连，第一荷载传感器、第二荷载传感器均通过信号放大器与数据采集仪相连，数据采集仪与比较装置相连。本发明通过对采集数据的分析，可以对交通量及交通行车荷载进行监测，同时可以对路面损坏程度进行判断，进而监测路面的耐久性能；用恒压源和信号放大器能够准确测量路面荷载变化引起的碳纳米管水泥基复合材料传感器电阻的变化，荷载检测的灵敏度高。
【IPC分类】G01N3-34, G08G1-01
【公开号】CN104574964
【申请号】CN201510009876
【发明人】刘小艳, 傅峰, 刘静, 刘爱华, 夏苏鲁
【申请人】河海大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日