基于传感网络的公路无损检测系统研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国信息化建设逐步推进，路面检测技术的总体趋势是由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无损检测技术发展，由低速度、低精度向高速度、高精度发展。近20年来，路面无损检测与评价技术的研究和应用在国内外受到日益广泛的重视，其中路面强度检测与结构性能评价一直是道路工程领域的热点课题。 近几年来，随着交通基础建设投资力度的加大，我国公路通车里程逐年快速增长，未来一段时期内大量的原有路面需要维修改造，以保持良好的路用性能。路面性能检测是公路建设与管理中的关键性、基础性技术，它不仅对检测和控制工程质量至关重要，而且决定着路网养护决策的科学性，直接影响养护资金分配的合理性。 当前，我国正兴起一场大规模的高等级公路建设热潮。发展高新检测技术是高等级公路建设与管理的必然要求，随着物联网，智能感知，车路协同等新型技术的发展，研究基于传感网络的公路无损检测系统就显得尤为重要。 本课题研究安全、高效、可靠的公路路面检测系统，用于公路的健康管理与护养；基于多传感网络融合技术，探究路面全生命周期的健康监测和管理办法；将此技术与业务逻辑相结合，应用到公路的安全维护中。

2. 课题关键问题和重难点

一丶关键问题：

1. 首先需要了解传感器网络的工作原理和如何与特定的传感器实现局部联合检测。

2. 系统由无线传感器节点、网关节点及中心计算机系统构成。传感器节点分布于需要检测的公路区域，执行数据采集、简单处理和与网关节点通信等工作。采集的数据沿着传感器节点逐级进行传输后汇集到网关节点，再通过 gprs 网传输到控制中心。

3. 国内外研究现状（文献综述）

沥青混凝土路面作为现代社会最重要、最昂贵的投资/资产之一，由于沥青混合料老化、累积荷载、环境条件和/或维护不充分等原因，路面会随着时间老化、劣化。路面健康状况检测是路面分析与管理系统的重要组成部分。本文提出了一种基于嵌入式传感网络的路面健康监测系统，该系统将多种商用路面传感器进行高效组合。路面表面层模量可以根据试验运行和数值模型每年或每隔几个月进行反计算。选取疲劳开裂和车辙模型，根据实际情况预测试验路段的破损程度。

近年来，大部分州交通机构都收集了路面管理的路面破损数据，以及评估路面健康状况对路面分析、病害预测和路面管理系统具有重要意义。

在过去的几十年里，除了传统的破坏方法外，人们还开发了许多方法来评估路面断面的状况，并可分为两类:外部评估方法和原位路面传感器。

4. 研究方案

本方案该系统的日常监控内容包括定期测试和持续的监控。定期检测主要用于跟踪路面的结构强度;而连续监测则用于计算车辆的累积损伤。在定期测试中，已知装载情况的测试车辆将多次驶过试验区。随着沥青混凝土模量的增加，加载过程将在有限元软件中进行模拟。然后得到沥青混凝土的实际模量，混凝土将被确定为与测量值相同的rzx或rzz值。反向计算的动态模量将用于评估路面的健康状态，也用于以下的灾害预测。定期测试的频率应根据主机路面的养护政策确定，从2周到3个月不等。在连续的实时监测中，会针对每一辆过往车辆，采集和处理各种路面响应。根据最后一次定期测试中确定的动态模量，利用收集到的响应来预测路面损伤。现有的损伤模型将被使用，并通过将其预测与现场观测进行比较来进行评估。在连续监测过程中，将通过累积每辆车辆带来的个别损伤，在整个路段的多个点上预测路面病害，这是利用在这些点实际测量的路面响应来计算的。

利用湿度和压力传感器，将公路的质量参数测试出来，再在网络系统中设计一个阀门阈值用来判断公路无损的报警情况，用一定量的沙土放在一段矩形的容器中，用不同重量的小铁球代替公路的小车，在添加一个红外线传感器用来检测路面是否平整，是否存在凹坑。

本验证方案大体分为三个阶段

5. 工作计划

2022-2022-1学期：

第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。。

第17周：与导师沟通进行课题总体规划。