[发明专利]一种道路结构性能监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种道路结构性能监测装置，其特征在于，包括：

信息采集模块，其埋设于道路待检测位置层中，采集道路参数并输出；

数据处理模块，其接收信息采集模块输出的信息，对道路参数进行分析处理，得到反映道路结构性能的信息并输出；

远程控制模块，其接收数据处理模块输出的信息并呈现，远程控制模块控制其余模块的启动停止；

无线传输模块，其进行信号的无线传输，信息采集模块、数据处理模块和远程控制模块上均设有无线传输模块；

供电单元，其对各模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种道路结构性能监测装置，其特征在于，信息采集模块包括：

PH监测器，其采集道路结构能酸碱信息；

应力传感器，其采集道路结构在外部载荷作用下的应力信息；

加速度传感器，其采集道路结构在外部载荷作用下的振动加速度；

温度传感器，其采集道路结构的温度信息。

3.根据权利要求2所述的一种道路结构性能监测装置，其特征在于，数据处理模块采用如下计算模型处理其接收的道路参数信息：

Φ＝AICV+λF-ε|T-t|-COV；

其中，Φ为道路性能指标值；AICV为加速度项值；F为应力值；T为当前道路温度值；t为温度初始值，COV为加速度信号的变异系数；λ为调节应力对目标函数影响的权重；ε为温度对目标函数影响的权重；C为常数，取C＝300；A_Ω为基频幅值；A_2Ω为二次谐波幅值；A_3Ω为三次谐波的幅值；

数据处理模块将Φ值与AICV值输出。

4.根据权利要求3所述的一种道路结构性能监测装置，其特征在于，还包括智能唤醒模块，其接收信息采集模块输出的信息，并采用如下计算模型进行计算：

其中，STD_i为应力传感器监测到的应力的标准差、温度传感器监测到的温度的标准差和PH传感监测到的PH标准差之和；

ψ为唤醒判定值，当ψ大于设定阈值时，信息采集模块被唤醒，正常工作，当ψ小于设定阈值时，信息采集模块进行低功耗休眠。

5.根据权利要求4所述的一种道路结构性能监测装置，其特征在于，信息采集模块还包括防干扰器，加速度传感器采集的信息经防干扰器处理后输出，输出信号g₁(t)为：

g₁(t)＝Gs·cosω₀t+n(t)；

其中，Gs为加速度传感器采集的信号；Gs·cosω₀t为调频波；n(t)为高频干扰信号。

6.根据权利要求5所述的一种道路结构性能监测装置，其特征在于，供电单元包括恒压供电模块，其置于信息采集模块中；恒压供电模块包括：

主供电部，其为可充电电池，向信息采集模块供电；

辅助供电部，其为发电机构，向主供电部充电。

7.一种道路结构性能监测方法，其特征在于，基于权利要求6所述的一种道路结构性能监测装置，步骤如下：

一、启动，将信息采集模块埋设于道路待检测位置层中，通过远程控制模块控制信息采集模块启动，采集道路结构的应力信息、酸碱信息、温度信息和振动加速度信息，并输出至数据处理模块；

二、处理分析，数据处理模块利用其计算模型对接收的信息处理，最终将得出的道路性能指标值Φ和加速度项值AICV输出至远程控制模块；

三、性能评价，远程控制模块将道路性能指标值Φ和加速度项值AICV呈现，工作人员根据呈现值对道路结构性能进行评价。

8.根据权利要求7所述的一种道路结构性能监测方法，其特征在于：步骤一中，信息采集模块采集的振动加速度信息，经防干扰器处理后输出至数据处理模块。