本發(fā)明屬于路基監(jiān)測領(lǐng)域，具體為一種用于路基沉降自動監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

公路路基常年受到車輛荷載的沖擊作用，尤其在局部區(qū)域水文氣候條件比較復(fù)雜，導(dǎo)致路基容易發(fā)生沉降變形。近年來，隨著交通運輸業(yè)的發(fā)展，車輛流量與日俱增，車輛荷載也有不斷增大的趨勢，甚至出現(xiàn)了超重車荷載超過設(shè)計荷載3~4倍的情況，這些因素嚴(yán)重惡化了路基的運營狀況。路基發(fā)生沉降將造成路面不平順，影響車輛運行的舒適性和安全性。在特殊部位，如橋頭位置，路基沉降過大會增加跳車的程度，形成的沖擊作用反過來會加速沉降，形成惡性循環(huán)。鐵路路基受到的荷載更大，平順性要求更高，因此對沉降的要求也更嚴(yán)格。

如圖1所示的路基，在使用一段時間后，由于底層路基80沉降坍塌，導(dǎo)致鋪路時的第一基層81、第二基層82、第三基層83跟隨沉降形成表面坍塌處85，最終導(dǎo)致路面84形成如圖示中的裂痕處86，如此造成路面84破壞，影響車輛通行，甚至?xí)斐山煌ㄊ鹿省?/p>

目前，國內(nèi)外通常用于道路路基沉降的測量方法包括：埋設(shè)沉降板，如圖2、圖3所示，在路基80整理完成后，在檢測符合基層鋪設(shè)條件后，在道路的中間隔離帶87位置鋪設(shè)好如圖3中所示的測量標(biāo)組件，其包括設(shè)置在底端的底板70、與底板70垂直相連的底板立桿71以及露出路面的測量標(biāo)72；然后每鋪設(shè)一層，放一層測量標(biāo)組件，用以檢測該層的沉降情況。當(dāng)路面鋪設(shè)完成后，定期檢測測量標(biāo)72的高程信息，形成連貫性數(shù)據(jù)，監(jiān)測沉降情況。因為路面若出現(xiàn)沉降，其會出現(xiàn)像圖2中右邊所示的底板70跟隨沉降的情況，從而反饋到測量標(biāo)72的高程上，即某一基層發(fā)生沉降D，則代表該基層的測量標(biāo)72的高程變化對應(yīng)為D。

以上方式測試精度低，測試自動化程度低，而且只能反映某一點（放置了底板70位置)的沉降變化，而且需要路面結(jié)構(gòu)支持，能夠有位置預(yù)埋測量標(biāo)組件，而且對于預(yù)埋也有施工要求，操作繁瑣，比較難大面積推廣使用。

我們知道電阻=電阻系數(shù)×長度÷橫截面積,電阻應(yīng)變片拉伸,則電阻絲柵拉長,同時橫截面積變小,所以電阻增大。因此可以考慮測量電阻應(yīng)變片的電阻值大小來實際反應(yīng)電阻的拉伸形變關(guān)系。

本申請考慮將電阻應(yīng)變設(shè)備預(yù)埋來代替測量標(biāo)組件預(yù)埋，通過檢測電阻變化實時感知到路基層的沉降變化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上問題，提供一種用于路基沉降自動監(jiān)測系統(tǒng)，方便持續(xù)高效監(jiān)測路基沉降情況，而且能連貫性地反饋整個路基截面的情況，靈敏度高，方便實用，不受道路條件限制。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于路基沉降自動監(jiān)測系統(tǒng)，它包括整體預(yù)埋在道路基層中的電阻應(yīng)變測量裝置（9），以及與其相連的設(shè)置在道路側(cè)邊的控制箱（3），控制箱（3）通過設(shè)置在路邊的底座（1）固定，且底座（1）上豎立有立桿（4），立桿（4）上通過支座臺（6）固定連接著太陽能發(fā)電板（7），且在立桿（4）上端設(shè)置有用于與遠(yuǎn)程控制裝置（12）通訊的信號收發(fā)器（5）。

進(jìn)一步的，所述控制箱（3）內(nèi)部設(shè)置有CPU控制板（31），所述CPU控制板（31）連接著電池組（32)，所述太陽能發(fā)電板（7）通過太陽能發(fā)電模組（35）與電池組（32）相連；所述信號收發(fā)器（5）通過信號模組（33）與CPU控制板（31）相連。

進(jìn)一步的，所述電阻應(yīng)變測量裝置（9）通過可快速插接的信號輸出端口（2）與控制箱（3）內(nèi)的CPU控制板（31）相連。

進(jìn)一步的，所述支座臺（6）上同時設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電裝置（8），且風(fēng)力發(fā)電裝置（8）通過風(fēng)力發(fā)電模組（34）與CPU控制板（31）相連。

進(jìn)一步的，所述電阻應(yīng)變測量裝置（9）連續(xù)貫通設(shè)置在路基基層的橫截面上，且分層設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述電阻應(yīng)變測量裝置（9）包括成組設(shè)置的用于監(jiān)測沉降變化的感應(yīng)帶（91），以及用于提供對照組的參照感應(yīng)帶（92），感應(yīng)帶（91）和參照感應(yīng)帶（92）均通過信號輸出端口（2）接入到CPU控制板（31）。

進(jìn)一步的，所述信號收發(fā)器（5）為GSM網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器或者Zigbee網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明一種用于路基沉降自動監(jiān)測系統(tǒng)，方便持續(xù)高效監(jiān)測路基沉降情況，而且能連貫性地反饋整個路基截面的情況，靈敏度高，方便實用，不受道路條件限制。

1、采用電阻應(yīng)變測量裝置連續(xù)反映沉降路基層處的沉降變化情況，通過電阻應(yīng)變測量裝置隨路基沉降而發(fā)生的拉伸導(dǎo)致的電阻變化來準(zhǔn)確表征沉降數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性和可靠性更強。

2、無需人工測量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采用無線傳輸，數(shù)據(jù)自動歸集匯總，而且實時監(jiān)控。

3、各個測量點處做到能源自給，無需接入電網(wǎng)，使用不受輸電網(wǎng)絡(luò)限制。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有路基結(jié)構(gòu)以及沉降演示示意圖。

圖2為現(xiàn)有路基沉降測量演示示意圖。

圖3為現(xiàn)有路基沉降測量時使用的測量標(biāo)組件示意圖。

圖4為本發(fā)明安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4中A處局部放大示意圖。

圖6為本發(fā)明電路連接原理圖。

圖7為本發(fā)明組網(wǎng)連接示意圖。

圖8為本發(fā)明中感應(yīng)帶91俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為圖8中B-B剖視示意圖。

圖10為圖9中C-C剖視示意圖。

圖中所述文字標(biāo)注表示為：1、底座；2、信號輸出端口；3、控制箱；4、立桿；5、信號收發(fā)器；6、支座臺；7、太陽能發(fā)電板；8、風(fēng)力發(fā)電裝置；9、電阻應(yīng)變測量裝置；12、遠(yuǎn)程控制裝置；

31、CPU控制板；32、電池組；33、信號模組；34、風(fēng)力發(fā)電模組；35、太陽能發(fā)電模組；

70、底板；71、底板立桿；72、測量標(biāo)；

80、路基；81、第一基層；82、第二基層；83、第三基層；84、路面；85、坍塌處；86、裂痕處；87、中間隔離帶；

91、感應(yīng)帶；92、參照感應(yīng)帶；

801、柔性管；802、電阻線圈；803、傳輸導(dǎo)線；804、密封端；806、表層護(hù)套；8061、抓地凸釘；807、插線排；808、信號輸出端口；8010、安裝孔；

D1、D2、D3、D4、D5……分別為路基沉降檢測區(qū)。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。

如圖4-圖7所示，本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)為：一種用于路基沉降自動監(jiān)測系統(tǒng)，它包括整體預(yù)埋在道路基層中的電阻應(yīng)變測量裝置9，以及與其相連的設(shè)置在道路側(cè)邊的控制箱3，控制箱3通過設(shè)置在路邊的底座1固定，且底座1上豎立有立桿4，立桿4上通過支座臺6固定連接著太陽能發(fā)電板7，且在立桿4上端設(shè)置有用于與遠(yuǎn)程控制裝置12通訊的信號收發(fā)器5。

優(yōu)選的，所述控制箱3內(nèi)部設(shè)置有CPU控制板31，所述CPU控制板31連接著電池組32，所述太陽能發(fā)電板7通過太陽能發(fā)電模組35與電池組32相連；所述信號收發(fā)器5通過信號模組33與CPU控制板31相連。

優(yōu)選的，在本發(fā)明中，電池組32采用石墨烯電池，利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性，實現(xiàn)快速充電。

優(yōu)選的，所述電阻應(yīng)變測量裝置9通過可快速插接的信號輸出端口2與控制箱3內(nèi)的CPU控制板31相連。

優(yōu)選的，所述支座臺6上同時設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電裝置8，且風(fēng)力發(fā)電裝置8通過通過風(fēng)力發(fā)電模組34與CPU控制板31相連。

優(yōu)選的，所述電阻應(yīng)變測量裝置9連續(xù)貫通設(shè)置在路基基層的橫截面上，且分層設(shè)置。

優(yōu)選的，所述電阻應(yīng)變測量裝置9包括成組設(shè)置的用于監(jiān)測沉降變化的感應(yīng)帶91，以及用于提供對照組的參照感應(yīng)帶92，感應(yīng)帶91和參照感應(yīng)帶92均通過信號輸出端口2接入到CPU控制板31。

優(yōu)選的，所述信號收發(fā)器5為GSM網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器或者Zigbee網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。若采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器，則在連接末端與遠(yuǎn)程控制裝置12連接時需要增加一個路由器進(jìn)行文件傳輸。

本發(fā)明中關(guān)于具體的電路接線以及電控方式進(jìn)行了省略，其為現(xiàn)有技術(shù)可以實現(xiàn)的內(nèi)容，亦不是本發(fā)明的創(chuàng)造點。

具體使用時，如圖4，在路基80攤鋪填土前，沿道路橫截面位置鋪設(shè)好如圖6中所示的電阻應(yīng)變測量裝置9，包括用于監(jiān)測沉降變化的感應(yīng)帶91，以及用于提供對照組的參照感應(yīng)帶92；然后每鋪設(shè)一層，放一層電阻應(yīng)變測量裝置9，用以檢測該層的沉降情況。當(dāng)路面鋪設(shè)完成后，設(shè)置好如圖4、圖5、圖6、圖7所述的系統(tǒng)，實時監(jiān)控電阻應(yīng)變測量裝置9的電阻變化，并通過無線信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制裝置12進(jìn)行歸集匯總。

路面基層若出現(xiàn)沉降，則附著在基層上的感應(yīng)帶91的電阻會被拉伸，其電阻值會增大；而同時并排設(shè)置的參照感應(yīng)帶92電阻則不會受到沉降的影響，僅提供一個同溫濕度下的對比電阻數(shù)據(jù)；變化的電阻值即為此處的沉降拉伸值，此方法與圖1-圖3中的方法思路類似：都是通過在基層上預(yù)埋裝置的方法進(jìn)行側(cè)面反饋基層的沉降情況；但是本申請能夠連續(xù)在基層的整個橫斷面進(jìn)行設(shè)置，反饋基層的沉降更加準(zhǔn)確真實，現(xiàn)有技術(shù)中只能反饋一個點的沉降情況；如圖6中所示，將每一層路基橫斷面分為D1、D2、D3、D4、D5……若干個路基沉降檢測區(qū)的話，現(xiàn)有技術(shù)（圖1-圖3所示）一般情況只能反饋中間某一個沉降檢測區(qū)的沉降情況，其并不能準(zhǔn)確反映整個橫斷面的沉降情況；而本申請中如圖6所示，其感應(yīng)帶91和參照感應(yīng)帶92均貫穿整個基層橫截面，能完整監(jiān)控每層路基的沉降情況；而且本申請中不用人工測量，數(shù)據(jù)能實時反饋。

關(guān)于感應(yīng)帶91的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可以參加圖8-圖10所示，其為本發(fā)明中感應(yīng)帶91俯視結(jié)構(gòu)示意圖，感應(yīng)帶91包括用于預(yù)埋在路基層中的扁平狀的柔性管801，所述柔性管801內(nèi)分成若干個區(qū)且分別設(shè)置有用于感應(yīng)沉降拉伸變化的電阻線圈802；各個電阻線圈802相互絕緣，且分別單獨通過傳輸導(dǎo)線803運輸?shù)饺嵝怨?01的末端；所述柔性管801的兩端密封，一端通過傳輸導(dǎo)線803連接到插線排807上。

所述柔性管801的外表面設(shè)置有表層護(hù)套806，且在表層護(hù)套的兩邊外側(cè)均勻設(shè)置有用于固定在路基上的安裝孔8010。

所述表層護(hù)套806采用柔性硅膠材料制成，且表層護(hù)套806的表面均布有若干抓地凸釘8061，硅膠層的厚度為1cm-2cm，抓地凸釘8061的凸出高度為1cm-2cm。采用抓地凸釘8061能有效地固定本裝置，是指能跟隨土壤基層一起實現(xiàn)沉降。所述柔性管1內(nèi)設(shè)置的電阻線圈2分區(qū)固定在柔性管1內(nèi)部。所述柔性管1內(nèi)設(shè)置的電阻線圈2通過惰性膠水進(jìn)行固定。

具體使用時，將本實用新型裝置預(yù)埋在如圖2中的路基層中，橫向貫通整個基層，然后將接線排807連接到電阻測量設(shè)備上，監(jiān)測電阻的變化情況。

圖10所示，埋在土層中的本實用新型裝置軟管，將路基的橫斷面分成了，D1、D2、D3……若干個沉降區(qū)，對應(yīng)圖6；電阻線圈802隨土壤基層一起實現(xiàn)沉降，發(fā)生拉伸形變。

路面基層若出現(xiàn)沉降，則附著在基層上的電阻線圈2的電阻會被拉伸，其電阻值會增大；變化的電阻值即可反應(yīng)出此處的沉降拉伸值，此方法與圖1-圖3中的方法思路類似：都是通過在基層上預(yù)埋裝置的方法進(jìn)行側(cè)面反饋基層的沉降情況；但是本申請能夠連續(xù)在基層的整個橫斷面進(jìn)行設(shè)置，反饋基層的沉降更加準(zhǔn)確真實，現(xiàn)有技術(shù)中只能反饋一個點的沉降情況；如圖10中所示，將每一層路基橫斷面分為D1、D2、D3……若干個路基沉降檢測區(qū)的話，現(xiàn)有技術(shù)（圖1-圖3所示）一般情況只能反饋中間某一個沉降檢測區(qū)的沉降情況，其并不能準(zhǔn)確反映整個橫斷面的沉降情況；而本申請中如圖6、圖10所示，其電阻線圈802貫穿整個基層橫截面，能完整監(jiān)控每層路基的沉降情況。

需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)、潤飾或變化，也可以將上述技術(shù)特征以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行組合；這些改進(jìn)潤飾、變化或組合，或未經(jīng)改進(jìn)將發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。