本发明属于交通运输技术领域，涉及一种道路半刚性基层养生质量监测与预警方法，具体涉及一种基于温湿传感器的智能型养生质量监控设备。
背景技术：
目前在半刚性基层的施工养生过程中缺少对养生质量的有效监控手段，jtg/tf20-2015《道路基层施工技术细则》规定半刚性基层养生七天需取出完整光滑的芯样，否则，施工质量存在缺陷，需挖出重建。众所周知，半刚性基层养生的质量不仅与养生时间有关，还与其养生时所处环境的温度和湿度的函数有关，即和成熟度有关。在我国的南方和北方，温度和湿度都有很大的差别，简单以7d养生期的芯样质量来评价养生质量过于草率，因为南方平均温度为20℃时，北方平均温度也就5～10℃左右，其实质上的养生期相差1倍以上，以相同养生时间取芯的芯样质量来评判半刚性基层的施工质量势必会高估南方地区的施工水平，低估北方地区的施工质量，为公正客观地评价不同地区的半刚性基层施工质量，必须检测半刚性基层养生时的温度、湿度和养生时间，需要把温度和湿度指标也纳入评价体系，才能体现评价体系的公平和公正。目前在道路半刚性基层施工过程中还没有一种智能型的自动监控设备，监测并实时显示其养生温度、湿度和养生时间，当养生湿度达不到规范要求时，采用通讯报警的方式通知管理人员洒水保湿，并以与养生温度和养生时间双指标相关联的并经湿度修正的成熟度为指标，对养生质量进行监控，当累计的成熟度达到规定的成熟度时，设备通过自动调整显示状态和自动发射信号，通知监理人员，可以进行取芯验收。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种半刚性基层养生质量智能监控与预警设备，可以实时监控、存储和显示半刚性基层养生时间、温度和湿度状况，当湿度达不到要求时(98％)，会自动报警并发生信息通知施工管理人员；通过采集半刚性基层养生时的温度、湿度和养生时间等参数，自动计算半刚性基层养生的成熟度参数，当养生的成熟度达到预设要求时，则通过显示和信息发送，通知施工管理人员，该处半刚性基层养生期已到，可以取芯验收和进行下一步工序施工。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种半刚性基层养生质量智能监控与预警设备，包括温湿传感器、单片机、led显示屏、太阳能电池板、信号发射器和铝制标示牌六部分，其中：
所述温湿传感器的个数为一个，温湿传感器的端口与单片机的输入端相连；
所述led显示屏的个数为四个，四个led显示屏分别与单片机的输出端相连，用于实时显示温湿传感器测得的温、湿数据、养生累计时间、成熟度指标；
所述太阳能电池板的个数为一个，太阳能电池板附带一个蓄电池，太阳能电池板与蓄电池相连，蓄电池与控制器相连，控制器经电源转换器与单片机和led显示屏相连；
所述信号发射器的个数为一个，与单片机相连；
所述铝制标示牌由铝制框架和铝制薄板组成，单片机、led显示屏和信号发射器安装在铝制薄板上，太阳能电池板铰接在铝制框架的上缘，太阳能电池板可以任意角度调节，同时还可以反扣在铝制标示牌上，保护led显示器和太阳能面板表面，并方便设备的运输和储存。
一种利用上述设备进行半刚性基层养生质量智能监控与预警的方法，包括如下步骤：
一、将设备安放到被监测的半刚性基层养生现场，然后将温湿传感器放置在养生覆盖物下，调整太阳能电池板的角度，使其面向阳光；
二、开启设备，输入养生湿度和成熟度设定值，清零养生时间，开始监测运作；
三、通过温湿传感器测得养生现场的温湿数据，计算得到成熟度指标，并与预定要求的成熟度指标对比；
四、当养生现场的湿度低于设定值时，用于显示湿度的led显示屏显示提醒红色信号并发送信息给相关施工管理人员，提示洒水补湿；
五、当计算得到的成熟度指标达到预设要求时，用于显示成熟度的led显示屏显示红信号并发送信息通知相关施工管理人员，半刚性基层养生成熟度达到标准要求，进行取芯工作，本段半刚性基层养生监控结束，关机，移送设备至下一养生现场，其中：成熟度的计算公式如下：
其中：m——龄期为t时的成熟度，℃·h；
tc——时间间隔δt内的平均温度，℃；
t0——基准温度，℃；
δt——时间间隔，h。
kt——湿度修正系数，湿度为95～100％时，kt＝1；湿度为90～95％时，kt＝0.9；湿度为80～90％时，kt＝0.8。
本发明具有如下优点：
(1)铝制标示牌采用全铝框架，重量轻，方便工地养生段之间的转运；
(2)铝制标示牌的底座采用工字型，配有与地面的连接螺栓，可保证在野外矗立的稳定性；
(3)采用太阳能供电，节约能源，绿色环保，适合无电力条件下工地的流动检测；
(4)太阳能电池板与铝制标示牌的框架上缘采用铰接方式，可以任意调节太阳能电池板的角度，使其面向太阳，当监测完毕，可以扣上太阳能电池板，方便运输和储存，避免太阳能电池板损坏；
(5)成熟度的湿度修正和标准成熟度；
(6)实时显示温度、湿度、养生时间和成熟度等相关信息；
(7)各种采集信息通过通讯模块按1次/h发送给相关技术人员和管理人员；
(8)当湿度不满足要求和成熟度达到预定值时，采用通讯报警，通知管理人员采用相应措施；
(9)制作成本低廉，可重复使用，总体成本在1万元以内，操作便利。
附图说明
图1为养生质量监控设备的主视图；
图2为养生质量监控设备的后视图；
图3为养生质量监控设备的侧视图；
图4为养生质量监控设备的组成图；
图中：1-温湿传感器、2-单片机、3-led显示屏、4-太阳能电池板、5-信号发射器、6-蓄电池、7-铝制框架、8-铝制薄板、9-led显示屏控制卡、10-数据线、11-电源转换器、12-控制器、13-信号灯、14-设备箱、15-横向转轴、16-纵向转轴、17-固定栓、18-电源箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种半刚性基层养生质量智能监控与预警设备，如图1-4和表1所示，所述设备由一个温湿传感器1、一个单片机2、四个led显示屏3、一个太阳能电池板4、一个信号发射器5和一个铝制标示牌组成，其中：
所述温湿传感器1是传感器的一种，通过一定检测装置，测量到空气中的温湿度后，按一定的规律变换成电信号输出，将其连接至单片机2上。
所述单片机2是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。本发明中采用pic单片机，兼具信息发布功能。
所述四个led显示屏3分别连接到单片机2的输出端，用于实时显示温湿传感器1测得的温、湿数据、养生累计时间、成熟度指标。
所述太阳能电池板4附带一个蓄电池6，太阳能电池板4为蓄电池6充电，蓄电池6与控制器12相连，控制器12经电源转换器11与单片机2和led显示屏3相连，为设备提供电源，且比较绿色环保。
所述信号发射器5使用gsm模块接至单片机2上，养护到期时向移动端发射信号。
所述铝制标示牌由铝制框架7和一片铝制薄板8组成，单片机2、led显示屏3、信号发射器5和太阳能电池板4皆安装在铝制薄板8上，太阳能电池板4铰接在铝制框架7的上缘，集合成一个整体。
表1
设备组装：
①进行单片机2的初始设定。编写单片机2的运行程序，用于处理通过温度传感器1获取的温湿数据，运行计算得到成熟度指标，通过数据线10将相关数据输出到led显示屏3上。
②连接温湿传感器1。只需将温湿传感器1的端口连接到单片机2的输入端即可。
③连接led显示屏3。将led显示屏3连接至单片机2的输出端，用于显示温、湿数据、养生累计时间和成熟度。
④连接信号发射器5。将信号输出端连接到信号发射器5上，此信号可被移动端接收，从而可使工程人员实时得知养护情况。在养护到达要求后，发出提醒信号。
⑤将单片机2、led显示屏3和信号发射器5安装至铝制标示牌的铝制薄板8上，最后再安装太阳能电池4(太阳能电池4通过横向转轴15和纵向转轴16连接在铝制标示牌铝制框架7的上缘，即可旋转调整，且太阳能电池4可扣下作为后舱盖，对后置设备起到保护)，组装成一个整体。
设备测试：
可通过室内试验来测试设备对温湿数据检测的准确度，如果检测结果不够准确需要对设备进行校正；测试设备整体能否良好运作。
使用方法：
将设备安放到半刚性基层养生现场，然后将温湿传感器放置在养生覆盖物下，调整太阳能电池板的角度，使其面向阳光，开启设备，输入养生湿度和成熟度设定值，清零养生时间，即可开始监测运作：按开始观测键，相关数据自动显示，关键的监测数据1次/h定期无线传输给施工管理人员。当养生湿度低于设定值时，湿度led显示屏显示提醒红色信号并发送信息给施工管理，提示洒水补湿；当养生达到预设的成熟度后，成熟度led显示屏显示红信号并发送信息以提醒施工人员进行取芯工作，本段半刚性基层养生监控结束，关机，移送养生监控系统至下一养生现场。
工作原理：
通过温湿传感器测得养生现场的温湿数据，计算得成熟度指标，并与预定要求的成熟度指标对比，当计算得到的成熟度指标达到预设要求时，则通过信息显示和信息发送通知相关施工管理人员，半刚性基层养生成熟度达到标准要求，可进行现场取芯等质量验收工作，为半刚性基层的取芯提供准确可信的参考。成熟度的计算公式如下：
其中：m——龄期为t时的成熟度，℃·h；
tc——时间间隔δt内的平均温度，℃；
t0——基准温度，℃；
δt——时间间隔，h。
kt——湿度修正系数，湿度为95～100％时，kt＝1；湿度为90～95％时，kt＝0.9；湿度为80～90％时，kt＝0.8。