[发明专利]基于光纤光栅传感的沥青路面智能化监测系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅传感的沥青路面智能化监测系统，该系统包括：光纤光栅传感器，为无源的温度、应变复用型光纤光栅传感器，分别埋入沥青路面基层与面层之中；摄像头，设于沥青路面之上；光纤光栅解调器，通过单模光缆与光栅传感器连接，用于获取并解调光纤光栅传感器采集到的温度、应变和振动信息；并根据解调的信号特征，结合沥青路面损伤机理，建立沥青路面智能化监测数据库，以对车辆荷载以及速度进行监测；监控端，用于实时展示光纤光栅解调器的解调结果，同时联动路面之上的摄像头完成路面上的监测。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于光纤光栅传感的沥青路面智能化监测系统。

背景技术

我国的绝大部分高速公路采用沥青混凝土路面。高速公路路面出现的早期破坏，如裂缝、水破坏和坑槽等，这些现象大都与路面所受载荷存在密切关系。因此，有必要研究一套沥青路面载荷监测系统，实现对车辆荷载以及速度的监测，探索路面损伤的产生机理和发展规律。

目前，测量路面载荷监测的传感器主要有应变片式测力传感器、液压活塞式测力传感器、弹簧式测力传感器以及压电式测力传感器。它们一般都具有较高的灵敏度和精度,但是存在耐久性、长期稳定性以及电磁干扰的问题,不能满足路面结构健康监测的需求。近年，光纤布拉格光栅(FBG)传感在土木工程领域的应用受到重视，它具有灵敏度高、抗电磁干扰、结构简单、体积小和稳定性好等优点，目前在道路监测方面已经有所应用，在沥青路面结构方面尚属于尝试阶段。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以同时监测沥青路面之上和之下的基于光纤光栅传感的沥青路面智能化监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于光纤光栅传感的沥青路面智能化监测系统，该系统包括：

光纤光栅传感器，为无源的温度、应变复用型光纤光栅传感器，分别埋入沥青路面基层与面层之中；

摄像头，设于沥青路面之上；

光纤光栅解调器，通过单模光缆与光栅传感器连接，用于获取并解调光纤光栅传感器采集到的温度、应变和振动信息；并根据解调的信号特征，结合沥青路面损伤机理，建立沥青路面智能化监测数据库，以对车辆荷载以及速度进行监测；

监控端，用于实时展示光纤光栅解调器的解调结果，同时联动路面之上的摄像头完成路面上的监测。

接上述技术方案，多个光纤光栅传感器通过一根传感光缆同时采集周围环境温度与应变信息。

接上述技术方案，面层和基层均设置两排光纤光栅传感器，使得每隔一段距离的沥青路面断面设有四个传感器。

接上述技术方案，光纤光栅解调器包括光源模块、光电转换板、数字采集卡、工控板；其中：

光源模块输出光信号传输至光纤光栅传感器，光信号通过光纤光栅传感器，由光栅反射一系列波长不同的传感光信号；

光电转换板将受外界物理量调制的传感光信号转换为电信号送入数字采集卡；

数字采集卡实时采集接收光电转换的电信号送入工控板；

工控板将采集转换的电信号进一步分析处理，综合分析各类信号特征，建立适应于沥青路面监测应用环境的数据库，便于进一步研究沥青路面损伤产生机理及更多综合性分析。

接上述技术方案，监控端联动第三方摄像头实时展示地面上车辆行驶信息，同时实时显示采集到沥青路面以下的温度、应变和振动信息，提供完整可靠的沥青路面智能化监测平台。

接上述技术方案，单模光缆为G652普通单模光纤。