本發(fā)明涉及瀝青路面結(jié)構(gòu)檢測領域，是基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其施工方法。

背景技術：

公路與人類生活密切相關，對一個國家和地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展起著決定性作用，是各個地區(qū)之間進行交流溝通的紐帶。瀝青路面結(jié)構(gòu)，以其施工工期短、養(yǎng)護維修成本低、行車舒適、可再生利用等優(yōu)點而作為國內(nèi)外高等級公路的主要型式，已經(jīng)得到長足應用，大面積覆蓋寒冷、高溫等惡劣氣候地區(qū)。

然而，處于自然環(huán)境中的瀝青路面由于受到氣候條件與地質(zhì)條件的影響，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度分布不均勻，且變化規(guī)律復雜。瀝青路面的溫度狀況對其結(jié)構(gòu)承載能力和使用性能有重要影響，如高溫條件引發(fā)的路面車轍病害與低溫條件導致的面層縮裂等。在瀝青路面施工過程中，對其攤鋪溫度也有較為嚴格的要求。瀝青路面病害產(chǎn)生的原因復雜，大部分病害的根源在于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外發(fā)展，很難從結(jié)構(gòu)表面觀察分析路面狀況。因此，對于瀝青路面溫度場進行長期實時監(jiān)測具有重要意義。

傳統(tǒng)的監(jiān)測方法大部分是使用車輛在路面上巡查，尋找破壞路段，這種方法不僅效率低下，而且很難滿足要求。就現(xiàn)有的監(jiān)測方法而言，對道路的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主要是通過肉眼的觀察，直到觀測到破壞以后才采取相應的措施，此時路面可能已經(jīng)產(chǎn)生了較為嚴重的破壞。這種方法花費大量人力、物力和財力，耗時長，無法了解瀝青路面在不同荷載、環(huán)境作用下、實時的真實受力狀況，因此對于路面損壞認識不夠全面、確切、及時。由此造成了養(yǎng)護資金浪費、路面質(zhì)量下降及使用費用上升，不適應現(xiàn)代科學管理的要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)，可對瀝青路面溫度進行長期實時監(jiān)測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所述監(jiān)測系統(tǒng)包括

N個分布式光纖溫度傳感器，所述N個分布式光纖溫度傳感器縱向通長布置，與道路走向平行，分別埋設在瀝青層各層底部，分別用于測量各層的溫度；

數(shù)據(jù)采集箱，所述數(shù)據(jù)采集箱與N個采用分布式光纖溫度傳感器連接，收集所述溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)，并對所收集到的溫度數(shù)據(jù)進行提取分析，以得出瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度場。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)的施工方法，通過該方法施工的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對瀝青路面溫度進行長期實時監(jiān)測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)的施工方法，其特征在于所述方法包括：

A、鋪設瀝青底層，并對傳感器位置埋設點進行定位；

B、采用柔性材料、高強鋼管鎧裝裸光纖并形成分布式光纖溫度傳感器；

C、安置分布式光纖溫度傳感器，鋪設該層瀝青面層；

D、重復步驟C，直至瀝青路面鋪設完成后，將分布式光纖溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集箱連接。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)的施工方法，通過該方法施工的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對瀝青路面溫度進行長期實時監(jiān)測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)的施工方法，其特征在于所述方法包括：

A、在既有路面開設凹槽，凹槽寬度略大于分布式光纖溫度傳感器直徑；

B、各瀝青層交界面埋設分布式光纖溫度傳感器，再用原瀝青材料填實凹槽，碾壓達到規(guī)范要求；

C、瀝青路面鋪設完成后，將分布式光纖溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集箱連接。

本發(fā)明利用分布式光纖傳感技術，在施工階段和運營階段對瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度進行監(jiān)測，既可用于指導瀝青路面施工，也可對路面結(jié)構(gòu)使用性能進行評價，預防并及時發(fā)現(xiàn)瀝青路面的病害，避免造成損失。該系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的人工檢測方式和傳統(tǒng)傳感器存在的諸多不足和限制，具有精確性、穩(wěn)定性、高效性、及時性、和長期性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明溫度傳感器平面位置安裝示意圖（無中央分隔帶）。

圖3為本發(fā)明的溫度傳感器平面位置安裝示意圖（有中央分隔帶）。

圖4為本發(fā)明溫度傳感器在新建路面的安裝大樣圖。

具體實施方式

以下通過詳細說明一個具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。

1、方案設計

一種基于分布式光纖傳感技術的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)采用

分布式光纖技術的溫度傳感器N個：

縱向通長布置，并與道路中心線平行。為減少車輛行車對光纖測量數(shù)據(jù)及光纖使用壽命的影響，平面位置應位于道路路肩的0.5m范圍內(nèi)，圖1和圖2分別列出了兩種典型道路橫斷面情況下的光纖布置范圍。由于瀝青路面設有多個瀝青層，因此該溫度傳感器分別埋設在各瀝青層底部，用于測量各層的溫度，見圖3和圖4。

數(shù)據(jù)采集箱M個：

N個溫度傳感器1的溫度信號輸出端與M個數(shù)據(jù)采集箱2的N個溫度信號輸入端連接。通過數(shù)據(jù)采集箱2對所收集到的溫度數(shù)據(jù)進行提取分析，以得出瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度場。

2、瀝青路面現(xiàn)場埋設傳感器方法

A、根據(jù)設計圖紙要求，對光纖埋設位置進行坐標定位。要求光纖縱向平行于道路中心線，橫向坐標、高程與設計位置的偏差符合規(guī)范要求。

B、為避免裸光纖在瀝青攤鋪碾壓過程中被破壞，應采用柔性材料、高強鋼管鎧裝裸光纖并形成鎧裝溫度傳感器，可以在裸光纖外包覆柔性材料，然后用高強鋼管鎧裝制成分布式光纖溫度傳感器。

C、對于新建路面，應將傳感器安置并固定于設計位置，局部回填瀝青混合料，人工攤鋪夯實傳感器位置的瀝青混合料。溫度傳感器及鎧裝光纖安設好后，盡快鋪設該層瀝青，鋪設瀝青時應盡量注意對光纖的保護，其余施工工藝與施工規(guī)范工藝相同。

D、對于既有路面，可采用開微槽方式，如圖4所示。先按設計位置開好設計尺寸的凹槽，凹槽寬度可稍大于鎧裝光纖直徑，以便于安裝為原則。于各瀝青層交界面埋設溫度傳感器，再用原瀝青材料填實凹槽，碾壓達到規(guī)范要求后即可恢復交通。

3、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析。

N個溫度傳感器采集瀝青路面各結(jié)構(gòu)層的溫度狀況，通過通長光纖傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集箱中并由數(shù)據(jù)采集箱對溫度數(shù)據(jù)進行提取分析，以得出瀝青路面結(jié)構(gòu)的溫度場。

本發(fā)明所設計的瀝青路面溫度監(jiān)測系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點：

精確性和穩(wěn)定性：相對于傳統(tǒng)的人工巡檢和傳統(tǒng)傳感器，分布式光纖傳感技術靈敏度更高，具有更精確的測量結(jié)果；不受電磁影響，不受個人主觀因素影響，測量結(jié)果更穩(wěn)定。

高效性和及時性：分布式光纖傳感器埋設與瀝青路面結(jié)構(gòu)層，與數(shù)據(jù)采集箱連接，可實時反映瀝青路面層任意時刻的溫度變化情況。

長期性：相比于短期的人工巡查，分布式光纖壽命較長。在瀝青施工階段即埋入路面結(jié)構(gòu)層中，可用于指導瀝青施工，同時也可在后期運營階段，對瀝青路面結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)進行監(jiān)測與評估。

本發(fā)明通過在瀝青路面鋪筑時埋設分布式光纖傳感器，使用道路通長的光纖傳輸數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集箱對采集的數(shù)據(jù)進行分析，實時獲取瀝青路面結(jié)構(gòu)各層的溫度場，實現(xiàn)對瀝青路面結(jié)構(gòu)層從施工階段到運營階段的全壽命長期實時監(jiān)測。