一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法与流程

专利2026-06-19  3


本发明属于道路工程沥青路面结构智能监测,尤其涉及一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法。


背景技术:

1、沥青路面是目前公路工程领域应用最广泛的一种路面结构型式,在道路车辆荷载的反复作用下沥青路面材料内部会出现应力损伤并不断积累导致沥青路面材料损伤,从而导致沥青路面的破坏。准确的检测和识别沥青路面内部所受的应力状态可更好的研究沥青路面的力学行为,监测沥青路面的健康状态为沥青路面的维修养护提供科学依据。

2、目前的沥青路面状况检测、监测往往通过路面大型车辆通过来进行检测,检测频率低,很难实时感知路面状况的变化,因此只能检测到已经发生的病害,而对病害发生的过程无法监测。

3、目前监测沥青路面内部的应力状态主要是通过在沥青路面内部埋设应力应变片,这类应力应变片体积大,准确性较差同时安装施工困难易损坏,其信号传输通过有线式发送,成本较高且传感器成活率低。

4、针对现有技术中沥青路面内部应力状态监测传感器体积大、准确性差和使用不便的问题,亟需提出一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本发明提出了一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法,以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,包括:传感器封装容器,所述传感器封装容器内置电性连接的mems压力传感组件、信号传输组件和刚性信号处理电路板;

3、所述mems压力传感组件包括mems压力传感器和mems倾角传感器,所述mems压力传感器和mems倾角传感器固定于所述刚性信号处理电路板的上表面,用于感应所述传感器封装容器的压力信息和角度信息;

4、所述信号传输组件内嵌于所述刚性信号处理电路板上,用于实现传感器数据的无线传输。

5、可选地,所述传感器封装容器还包括封装硅胶,所述封装硅胶包括电路板封装硅胶和硅油;

6、所述电路板封装硅胶用于将所述mems压力传感器、mems倾角传感器和信号传输组件固定在所述刚性信号处理电路板上;所述硅油用于填充所述传感器封装容器。

7、可选地,所述mems压力传感器为硅压阻式压力传感器;

8、所述mems倾角传感器为固体摆式倾角传感器。

9、可选地,所述传感器封装容器包括底板、侧板和顶板;所述底板的上表面固定所述刚性信号处理电路板,所述侧板和顶板固定于所述底板上;

10、所述底板为环氧玻璃布板材料和能够形成刚性结构的树脂材料中的任意一种;所述侧板和顶板为低弹性模量的材料,所述低弹性模量的材料包括但不限于硅胶材料和柔性塑料。

11、可选地,还包括智能集料外壳;

12、所述智能集料外壳为所述传感器封装容器的封装外壳,用于保护传感器组件;

13、所述智能集料外壳采用单组份耐高温环氧树脂胶和石英砂的混合材料,所述单组份耐高温环氧树脂胶和石英砂的质量比为(2~3:1)。

14、可选地,所述传感器封装容器的底板上预留金属化孔;

15、所述智能集料外壳的外表面留置电池安装槽,所述电池安装槽通过电源连接线通过所述金属化孔与刚性信号处理电路板相连,用于通过安装电池为mems压力传感器、mems倾角传感器、信号传输组件与刚性信号处理电路板供电。

16、可选地,所述电池为磷酸铁锂电池。

17、可选地,所述智能集料外壳通过3d打印设备进行喷射打印制备。

18、可选地,所述信号传输组件采用蓝牙无线信号传输装置。

19、本发明还提供一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法,基于基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,包括以下步骤:

20、沥青路面上的外界压力作用于传感器封装容器,将所述外界压力传递至所述传感器封装容器内部;

21、基于mems压力传感组件感应传递的外界压力和压力角度信息;

22、基于信号传输组件将所述外界压力和压力角度信息无线传输至移动终端;

23、基于所述移动终端对沥青路面结构的受力状态进行实时监测。

24、与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:

25、本发明提供了一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法,采用mems压力传感组件可以克服传统沥青路面采用应力应变片传感器体积大,安装施工困难易损坏的缺点;采用无线蓝牙信号传输代替有线数据传输,解决应力应变片类传感器有线数据传输线路损坏、数据传输障碍的风险,能够实时监测沥青路面结构的受力状态,保证了测量结果的准确性。



技术特征:

1.一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,包括:传感器封装容器(5),所述传感器封装容器(5)内置电性连接的mems压力传感组件、信号传输组件(3)和刚性信号处理电路板(4);

2.根据权利要求1所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

8.根据权利要求5所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

9.根据权利要求1所述的基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,其特征在于,

10.一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法,其特征在于,基于权利要求1-9任意一项所述基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测装置,包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种基于智能传感技术的沥青路面结构健康监测方法,包括以下步骤:沥青路面上的外界压力作用于传感器封装容器,将所述外界压力传递至所述传感器封装容器内部;基于MEMS压力传感组件感应传递的外界压力和压力角度信息;基于信号传输组件将所述外界压力和压力角度信息无线传输至移动终端;基于所述移动终端对沥青路面结构的受力状态进行实时监测。本发明采用MEMS压力传感监测沥青路面结构受力状态,克服沥青路面应力应变监测现有技术中压力传感器体积大、安装施工困难易损坏等技术问题,并且采用无线蓝牙信号传输代替有线数据传输,能够实时监测沥青路面结构的受力状态,保证测量结果的准确性。

技术研发人员:张盼盼,王志军,马融,李鹏飞,李思李
受保护的技术使用者:交通运输部公路科学研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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