本發(fā)明屬于民航機場地面特種設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備。

背景技術(shù)：

機場道面(跑道、滑行道、停機坪)是機場的主體工程及重要設(shè)施，是供飛機起飛、著陸、停放和組織并保障飛行活動的場所，是飛機的載體。平坦、抗滑、耐久、安全的道面是飛機安全運行的重要保障。道面狀況包括粗糙度、潔凈度和平坦度，都對飛機的起飛降落有著重要影響。目前已有很多關(guān)于機場道面粗糙度和潔凈度的日常維護方法，但道面平坦度的損害在日常維護中并不容易被察覺，它的損傷是日積月累的過程，一旦出現(xiàn)問題，其修復過程將嚴重影響機場的正常運行。目前我國機場道面多數(shù)為水泥混凝土道面。機場水泥道面平坦度的破壞大多是從道面接縫損壞逐步發(fā)展起來的。目前應對機場道面接縫積水導致的接縫陰潮損傷只是采用定期更換接縫填充料的辦法，并且在更換過程中存在很大問題：即去除舊填充料后，舊縫未能及時烘干，導致新填充料封縫質(zhì)量下降，壽命縮短。

本專利技術(shù)以維護機場道面質(zhì)量、延長道面壽命為目的，解決影響機場道面質(zhì)量的關(guān)鍵問題——水泥道面板塊之間接縫積水、陰潮問題。采用自動檢測和控制技術(shù)對機場水泥道面接縫積水進行實時檢測和排除。本專利技術(shù)可以對舊填充料去除后的接縫濕度進行精確檢測，并且排除接縫積水，提高接縫填充料更換工作的質(zhì)量和效率。另外，在日常機場道面維護中，道面陰潮破損接縫內(nèi)的積水量檢測和接縫積水的定期排除對接縫可以起到很好的養(yǎng)護作用，可以延長接縫填充料的使用壽命。

本專利結(jié)合自動化檢測和自適應控制技術(shù)對道面接縫這一特定環(huán)境的積水進行檢測和清除，維護道面質(zhì)量，延長道面壽命，因此應用前景廣闊，不僅對機場建設(shè)和民航發(fā)展具有重要意義，對其他特種環(huán)境下濕度檢測及精確除濕排水也具有借鑒意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備包括：含水檢測模塊、管控模塊和除水模塊；其中：含水檢測模塊通過信號線或通信接口與管控模塊相連接，用于獲取機坪水泥道面接縫處的含水量、機場環(huán)境溫濕度、傳感器與地面間的距離以及風速風向數(shù)據(jù)；管控模塊通過信號線或通信接口與除水模塊相連接，根據(jù)上述含水檢測模塊傳送的數(shù)據(jù)驅(qū)動除水模塊進行除水操作，本設(shè)備還通過管控模塊和已接入機場生產(chǎn)網(wǎng)的服務(wù)器相連接，從而實現(xiàn)和機場其他生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

所述的含水檢測模塊由微波傳感器、補償傳感器、信號變送器、人機接口組成，其中：信號變送器分別與微波傳感器和補償傳感器相連接而獲取檢測值，然后傳送給管控模塊；人機接口與信號變送器相連接，用于實現(xiàn)對含水檢測模塊的功能操控；補償傳感器包括溫濕度傳感器、紅外傳感器和風速風向傳感器。

所述的管控模塊由核心處理器、檢測接口、操作臺、數(shù)據(jù)存儲器、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口、電源管理模塊和控制接口組成；

其中核心處理器分別與檢測接口、操作臺、數(shù)據(jù)存儲器、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口、電源管理模塊和控制接口相連接，并且內(nèi)部嵌入有機坪土壤含水特征提取、含水量評估和自適應排水控制在內(nèi)的專用程序；檢測接口同時與信號變送器相連接；數(shù)據(jù)存儲器是支持文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的可插拔存儲器件；定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口為總線、以太網(wǎng)、光纖和無線接口；操作臺是一組在機坪高溫強光環(huán)境下工作的輸入和顯示設(shè)備；電源管理模塊為主電源、備用電源、變壓穩(wěn)壓組件、電力監(jiān)控組件和電源切換組件；控制接口為數(shù)據(jù)輸出接口，與除水模塊連接。

所述的除水模塊由調(diào)節(jié)器、積水處理裝置和供電管理系統(tǒng)組成，其中調(diào)節(jié)器分別與積水處理裝置和供電管理系統(tǒng)相連接，以進行調(diào)節(jié)控制，供電管理系統(tǒng)為積水處理裝置供電，其與積水處理裝置連接；積水處理裝置采用等離子或微波烘干裝置；供電管理系統(tǒng)包括主備電源、開關(guān)切換器和多功率輸出通道。

所述的含水檢測模塊、管控模塊和除水模塊分別置于ip65等級以上的一臺機箱內(nèi)，其中含水檢測模塊的機箱底面上設(shè)有用于使微波傳感器上探頭向下伸出的開口，除水模塊的機箱底面上設(shè)有用于使積水處理裝置上發(fā)射頭向下伸出的開口，三臺機箱置于一輛可移動車輛上或置于前后兩輛可移動車輛上；在后一種情況下，兩車輛上分別安裝一個管控模塊，并且兩車的管控模塊能夠?qū)崟r通信，含水檢測模塊設(shè)置在前一車輛上，除水模塊設(shè)置在后一車輛上，同步完成前車檢測后車排水操作；同時可移動車輛的底盤上設(shè)有與含水檢測模塊的機箱上開口以及除水模塊的機箱上開口相對應的開孔。

所述管控模塊還能夠制成移動手持式裝置。

本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的優(yōu)點在于：

1.實現(xiàn)了對道面接縫中積水含量的精確非接觸式實時檢測，避免了接觸式檢測對道面的影響或破壞，利用補償傳感器減少了機坪復雜環(huán)境對含水檢測值的干擾，利用微波快速檢測，減少了由于接縫狹窄、形狀特殊、排水時間短等不利影響，實現(xiàn)了實時檢測。

2.構(gòu)建了微波頻譜特征與接縫含水量之間的模型，根據(jù)不同地理、氣候、環(huán)境等條件下的機坪土壤含水特征，固化了含水量特征模型，實現(xiàn)了不同機場條件下的精確檢測。

3.實現(xiàn)了可自適應調(diào)節(jié)的排水控制過程，利用等離子或微波兩種排水方法，并根據(jù)檢測值和不同機場環(huán)境特征，調(diào)整等離子或微波束的功率、強度、方向，實現(xiàn)了高效自適應排水控制過程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的系統(tǒng)工作示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的組成示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備中含水檢測模塊的連接和數(shù)據(jù)交互關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備中管控模塊的連接和數(shù)據(jù)交互關(guān)系示意圖。

圖5為本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的安裝示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備包括：

含水檢測模塊1、管控模塊2和除水模塊3；其中：含水檢測模塊1通過信號線或通信接口與管控模塊2相連接，用于獲取機坪水泥道面接縫處的含水量、機場環(huán)境溫濕度、傳感器與地面間的距離以及風速風向數(shù)據(jù)；管控模塊2通過信號線或通信接口與除水模塊3相連接，根據(jù)上述含水檢測模塊1傳送的數(shù)據(jù)驅(qū)動除水模塊3進行除水操作，本設(shè)備還通過管控模塊2和已接入機場生產(chǎn)網(wǎng)的服務(wù)器相連接，從而實現(xiàn)和機場其他生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

如圖2所示，所述的含水檢測模塊1由微波傳感器11、補償傳感器12、信號變送器13、人機接口14組成，其中：信號變送器13分別與微波傳感器11和補償傳感器12相連接而獲取檢測值，然后傳送給管控模塊2；人機接口14與信號變送器13相連接，用于實現(xiàn)對含水檢測模塊1的功能操控。

如圖2、圖3所示，微波傳感器11利用定向功率可調(diào)微波技術(shù)，根據(jù)機坪水泥道面接縫處土壤的返回值進行含水量檢測；

補償傳感器12包括溫濕度傳感器、紅外傳感器和風速風向傳感器，分別用于對因機場環(huán)境溫濕度、傳感器與地面間的距離以及風速風向在內(nèi)的外界因素對含水量造成的檢測誤差進行補償；

信號變送器13是具有信息處理能力的智能裝置，分別與微波傳感器11和補償傳感器12相連接，用于接收上述傳感器輸出的信號，實現(xiàn)模擬信號、頻率信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換，并完成前置數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合，最終將經(jīng)過現(xiàn)場初步整理后的檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至管控模塊2，信號變送器13可以實現(xiàn)4-20ma電流、總線、網(wǎng)絡(luò)、無線等多種通信方式，并實現(xiàn)雙向電氣隔離，以保證信號穩(wěn)定性；

人機接口14為具備人機交互功能的裝置，用于動態(tài)實時顯示采集數(shù)據(jù)和含水檢測模塊1的相關(guān)狀態(tài)，同時完成對含水檢測模塊1內(nèi)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和開關(guān)切換輸入。

如圖2、圖4所示，所述的管控模塊2由核心處理器21、檢測接口22、操作臺23、數(shù)據(jù)存儲器24、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25、電源管理模塊26和控制接口27組成；

其中核心處理器21分別與檢測接口22、操作臺23、數(shù)據(jù)存儲器24、定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25、電源管理模塊26和控制接口27相連接，并且內(nèi)部嵌入有機坪土壤含水特征提取、含水量評估和自適應排水控制在內(nèi)的專用程序；

檢測接口22同時與信號變送器13相連接，具備和信號變送器13相互兼容的通信接口和遠程傳輸能力，實現(xiàn)核心處理器21對機坪水泥道面接縫處含水量采集數(shù)據(jù)的實時同步；

數(shù)據(jù)存儲器24是支持文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的可插拔存儲器件，內(nèi)部固化有不同地理、氣候等環(huán)境下的機坪土壤含水量特征模型和機坪地圖，可以存儲并導出本設(shè)備工作時的各類歷史數(shù)據(jù)；

核心處理器21對檢測接口22輸入的檢測數(shù)據(jù)進行濾波處理和特征提取，再進一步同數(shù)據(jù)存儲器24內(nèi)的含水量特征模型進行比對，最終核心處理器21得出含水量評估值，并根據(jù)此評估值自適應調(diào)節(jié)排水控制輸出量，經(jīng)控制接口27輸出；

定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25為總線、以太網(wǎng)、光纖和無線接口，可以與機場遠端服務(wù)器進行通信,可以連接gps或北斗定位模塊，定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25可獲取本設(shè)備當前在機坪的定位信息，可以將本設(shè)備接入機場生產(chǎn)網(wǎng)，與機場其它生產(chǎn)系統(tǒng)信息共享，同時可將本設(shè)備得到的含水量檢測值、排水情況、設(shè)備狀態(tài)、故障情況、定位坐標等數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，并接收服務(wù)器命令和配置數(shù)據(jù)；

操作臺23是一組可在機坪高溫強光環(huán)境下工作的輸入和顯示設(shè)備，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)和操作指令的顯示、發(fā)聲、輸入功能，支持接觸和非接觸式輸入方式，操作臺23可用于在工作現(xiàn)場配置數(shù)據(jù)存儲器24內(nèi)的含水量特征模型，配置定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25的工作參數(shù)，并可以顯示含水量檢測值、歷史曲線、通信狀態(tài)、電力狀態(tài)、排水進程、故障報警、遠端服務(wù)器指令和當前所處機坪定位地圖等圖文信息；

電源管理模塊26為主電源、備用電源、變壓穩(wěn)壓組件、電力監(jiān)控組件和電源切換組件等，實現(xiàn)對管控模塊2的電源管理；

控制接口27為數(shù)據(jù)輸出接口，與除水模塊3連接，用于控制除水模塊3實現(xiàn)機坪水泥道面接縫處排水操作，可以支持總線、無線數(shù)據(jù)接口。

如圖2所示，所述的除水模塊3由調(diào)節(jié)器31、積水處理裝置32和供電管理系統(tǒng)33組成，其中調(diào)節(jié)器31分別與積水處理裝置32和供電管理系統(tǒng)33相連接，以進行調(diào)節(jié)控制，供電管理系統(tǒng)33為積水處理裝置32供電，其與積水處理裝置32連接。

調(diào)節(jié)器31從控制接口27接收排水控制數(shù)據(jù)，積水處理裝置32采用等離子或微波烘干裝置，調(diào)節(jié)器31根據(jù)接收的數(shù)據(jù)控制積水處理裝置32中的等離子體或微波的功率、發(fā)射強度、導通時間和方向等參數(shù)，以達到排水的目的；

供電管理系統(tǒng)33包括主備電源、開關(guān)切換器和多功率輸出通道，調(diào)節(jié)器31通過控制供電管理系統(tǒng)33的電源開關(guān)，進行通道切換，實現(xiàn)積水處理裝置32的節(jié)能管理，增加工作時間。

如圖5所示，含水檢測模塊1、管控模塊2和除水模塊3分別置于ip65等級以上的一臺機箱內(nèi)，其中含水檢測模塊1的機箱底面上設(shè)有用于使微波傳感器11上探頭向下伸出的開口，除水模塊3的機箱底面上設(shè)有用于使積水處理裝置32上發(fā)射頭向下伸出的開口，三臺機箱置于一輛可移動車輛上或置于前后兩輛可移動車輛上；在后一種情況下，兩車輛上分別安裝一個管控模塊2，并且兩車的管控模塊2能夠?qū)崟r通信，含水檢測模塊1設(shè)置在前一車輛上，除水模塊3設(shè)置在后一車輛上，同步完成前車檢測后車排水操作，另外，管控模塊2還能夠制成移動手持式裝置，同時可移動車輛的底盤上設(shè)有與含水檢測模塊1的機箱上開口以及除水模塊3的機箱上開口相對應的開孔。

現(xiàn)將本發(fā)明提供的機場機坪水泥道面接縫積水檢測排除設(shè)備的使用方法闡述如下：如圖5所示，可移動車輛采用人工手推或者掛接在機坪車輛后兩種方式在機坪道面上移動。載有本設(shè)置的可移動車輛以勻速方式遍巡機坪道面，并且將微波傳感器11上的探頭對準機坪水泥道面接縫處，行駛路線可通過管控模塊2的定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25接口從機場生產(chǎn)網(wǎng)接收的實時航班、機坪環(huán)境、地面服務(wù)信息等數(shù)據(jù)進行調(diào)整，含水檢測模塊1中微波傳感器11、補償傳感器12和信號變送器13的初始配置通過人機接口14人工設(shè)定，工作中的配置變化通過管控模塊2根據(jù)工況自動調(diào)整和下達，完成初始化后本設(shè)備開始工作，在載有本設(shè)備的可移動車輛移動過程中，利用含水檢測模塊1中的微波傳感器11實時檢測機坪水泥道面接縫處的含水量數(shù)據(jù)，然后經(jīng)信號變送器13和檢測接口22傳送給核心處理器21；與此同時，利用補償傳感器12中的溫濕度傳感器、紅外傳感器和風速風向傳感器分別檢測機場環(huán)境溫濕度、紅外傳感器與地面間的距離以及風速風向數(shù)據(jù)，然后經(jīng)信號變送器13和檢測接口22傳送給核心處理器21；核心處理器21對檢測接口22輸入的檢測數(shù)據(jù)進行濾波處理和特征提取，再進一步同數(shù)據(jù)存儲器24內(nèi)的含水量特征模型進行比對，最終得出含水量評估值，并在判斷出某機坪水泥道面接縫處存在積水的情況下通過管控模塊2的操作臺23發(fā)出減速、停車信息，同時管控模塊2將根據(jù)檢測信息生成控制命令數(shù)據(jù)，并通過控制接口27傳送給除水模塊3的調(diào)節(jié)器31，由調(diào)節(jié)器31啟動積水處理裝置33并控制積水處理裝置33向外發(fā)射等離子束或微波而對機坪水泥道面接縫處的積水進行烘干，直至含水檢測模塊1檢測到該接縫處的積水程度達到機場安全要求為止，在管控模塊2的控制下除水模塊3停止工作，并通過管控模塊2的操作臺23發(fā)出繼續(xù)移動車輛的信息，上述積水檢測排除過程中的機坪定位、工作狀態(tài)和實時流程、歷史數(shù)據(jù)、故障等數(shù)據(jù)信息均會實時在管控模塊2的操作臺23上顯示，同時通過管控模塊2的定位模塊/網(wǎng)絡(luò)接口25上傳至與機場生產(chǎn)網(wǎng)相連接的服務(wù)器，以提供給相關(guān)管理人員。