本实用新型涉及一种路基监测领域，特别提供了一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统。
背景技术：
路基是路面或者轨道的基础，承载路面、轨道以及交通载荷的静载荷和动载荷，并将载荷向着地基伸出传递，扩散，路基修筑后，受环境气温，姜水和地下水、交通载荷、自重载荷、等多种因素影响，内部水分场，温度场，应变场发生变化，综合表现为路基不均匀变形，影响路基安全性与舒适性，针对路基开展水分场、温度场、应变场监测，有助于获取路基不同物理场变化特点及发展趋势，进一步预估路基不均匀变形，并采取预防性养护措施，提升公路行驶舒适性，减少生命财产损失，传统路基监测手段多为人工监测或者点式传感器监测，然而，人工监测耗时耗力，并只能获取路基表面监测数据，点式传感器监测价格高，布设复杂，难以组网，仅能获取点式数据，因此为了简化操作以及实时测量，设计一种铺设在路基内部的监测系统是很有必要的。
技术实现要素：
鉴于此，为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统。
本实用新型提供的技术方案是：一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，包括：路基、传感模块、通讯模块和监测模块，所述传感模块和通讯模块位于所述路基内，所述监测模块位于所述路基外侧，所述传感模块和所述通讯模块串联、且整体与所述监测模块中的光纤接口连接形成闭合环路，所述传感模块内包括有：温度/湿度感测光缆和应变感测光缆，所述通讯模块内包括有：通讯光缆和通讯电缆，所述监测模块内包括有：加热设备、光纤监测仪和计算机设备，所述加热设备和所述光纤监测仪分别与所述计算机设备电连接。
优选地，所述传感模块与所述路基之间的关系包括横断面布设或纵断面布设或横断面布设与纵断面布设两种组合，所述通讯模块铺设在所述路基的上表面边缘处、且沿所述路基水平方向铺设。
进一步优选，所述温度/湿度感测光缆、应变感测光缆、通讯光缆和通讯电缆外侧表面均设有保护壳，所述保护壳包括铠装和保护套。
进一步优选，所述监测模块中的所述光纤监测仪包括温度/湿度光纤监测仪和应变光纤监测仪。
进一步优选，所述温度/湿度光纤监测仪包括dts系列的设备，所述应变光纤监测仪包括botda系列的设备。
进一步优选，所述温度/湿度感测光缆为碳纤维或金属层包裹的松套温度/湿度感测光缆，所述应变感测光缆为紧套的应变感测光缆，所述通讯光缆为松套的通讯光缆，所述通讯电缆与所述加热设备和温度/湿度感测光缆连接。
本实用新型提供的路基分布式水、热、应变物理场监测系统，通过在路基内部进行横向或者纵向的铺设监测缆线，实现对路基水分场、温度场、应变场的定量监测，可实时监控路基各物理场变化特征，为路基预防性养护提供依据，减少路基危害的系统。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统的结构示意图；
图2为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统中所述路基、所述传感模块、所述通讯模块和所述监测模块相配合的正视剖面图；
图3为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统中所述路基、所述温度/湿度感测光缆和所述应变感测光缆在开槽处相配合的侧视剖面图；
图4为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统中所述温度/湿度感测光缆和所述应变感测光缆以及配重块在钻孔内放置的侧视图；
图5为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统中所述通讯模块中的通讯光缆和通讯电缆的结构图；
图6为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统中模块电路连接图；
图7为本一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统中零件电路连接图；
图中：1、路基；2、传感模块；3、通讯模块；4、监测模块；21、温度/湿度感测光缆；22、应变感测光缆；31、通讯光缆；32、通讯电缆；41、加热设备；42、光纤监测仪；43、计算机设备。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本实用新型进行进一步的解释，但并不局限本实用新型。
如图1-7所示，本实用新型提供了一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，包括：路基1、传感模块2、通讯模块3和监测模块4，所述传感模块2和通讯模块3位于所述路基1内，所述监测模块4位于所述路基1外侧，所述传感模块2和所述通讯模块3串联、且整体与所述监测模块4中的光纤接口连接形成闭合环路，所述传感模块2内包括有：温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22，所述通讯模块3内包括有：通讯光缆31和通讯电缆32，所述监测模块4内包括有：加热设备41、光纤监测仪42和计算机设备43，所述加热设备41和所述光纤监测仪42分别与所述计算机设备43电连接,使用此结构时，如图1所展示的情况，将传感模块2中的温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22放置在路基1的上表面两端开槽处，这个是水平放置，再将路基1内部且连接放置的开槽处向下钻孔，将部分温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22竖直放置在钻孔内，为了使得竖直放置的传感模块2固定良好，需要在温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22的下端面放置配重块，可以增加下端的重量，使得温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22固定良好的，其中配重块也就是起到下拉的作用，这种水平铺设和竖直铺设的温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22都将其进行串联，便于集中通电和集中信号传递，以适当大小的路基1为例，在路基1的上表面两端以及内部安装的温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22，为了传递检测到的信号和情况，需要在传感模块2和通讯模块3进行串联，其中通讯模块3就是通讯光缆31和通讯电缆32，通讯光缆31连接温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22内部的光纤部分，通讯电缆32连接温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22内的接电部分，全部串联好之后，整体与路基1外侧的监测模块4进行电连接，便于通过温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22对路基1内部监测的情况，通过通讯模块3传递给监测模块4，便于人工在监测模块4内部进行提取和记录的，其中如果路基1的长度比较长，可以将其分隔成适当的宽度的多段路基1，在选用的每相邻一端路基1之间留有适当的安装通讯模块3的距离，之后整体传感模块2和通讯模块3之间的相互串联，再与路基1外部的监测模块4进行串联连接即可，但是为了保证测量的精度，每个传感模块2在进行水平和竖直铺设时的长度不易超过1km，其中竖直放置在温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22之间的距离以及数量根据实际的监测情况决定，其中在路基1上表面两端进行开槽时，为了保护传感模块2，在开槽的周围铺设土工布，在土工布以及传感模块2之间铺设砂，在土工布的内上端、且位于砂上端铺设与路基1相同的原位土，便于对传感模块2进行良好的保护，铺砂的作用就是为了防止碎石类路基压实时在光纤位置产生局部大应变，导致光纤断裂，土工布包裹砂是用于防止水分导致砂流失，而引起较大的沉降，铺设原位土味减少开槽处与路基1其他位置的模量差异，减小差异沉降，防止路面底部脱空的，其中开槽长度以及钻孔的深度，根据实际的情况决定，其中由于监测模块4内部是由加热设备41、光纤监测仪42和计算机设备43组成的，加热设备41通过通讯电缆32给温度/湿度感测光缆21输出恒定功率电流能力，其中温度/湿度感测光缆21外部优选包括碳纤维或者金属层，碳纤维与金属层通电后可以放热，使得位于温度/湿度感测光缆21内部的光纤升温，便于进行监测，在传感模块2进行水平以及竖直方向的铺设时，便于对路基1表层或者深层水分场、温度场和应变场进行感测，之后将感测到的数据通过通讯模块2进行数据传送，与位于监测模块4内部的光纤监测仪形成回路，便于整体的运行和监测的，其中在监测模块4中的计算机设备43便于接收传输过来的监测数据，并在其表面显示出来，便于观察的，其中计算机设备43仅是用来显示监测数据的，包括pc机或者平板电脑等。
由说明书附图1-7可知，所述传感模块2与所述路基1之间的关系包括横断面布设或纵断面布设或横断面布设与纵断面布设两种组合，所述通讯模块3铺设在所述路基1的上表面边缘处、且沿所述路基1水平方向铺设，就是在铺设传感模块2（温度/湿度感测光缆21和应变感测光缆22）时，可以仅是铺设在路基1的上表面，对水平面上进行监测，或者仅是铺设在路基1的竖直内部，对路基1内部进行监测，也可以是同时铺设在路基1上表面和竖直内部进行水平面和竖直面上的高密度监测，不管怎么铺设，相互串联即可。
由说明书附图1-7可知，所述温度/湿度感测光缆21、应变感测光缆22、通讯光缆31和通讯电缆32外侧表面均设有保护壳，所述保护壳包括铠装和保护套，便于对温度/湿度感测光缆21、应变感测光缆22、通讯光缆31和通讯电缆32长时间位于路基1内部进行良好的外部保护，延长使用寿命。
由说明书附图1-7可知，所述监测模块4中的所述光纤监测仪42包括温度/湿度光纤监测仪和应变光纤监测仪，其中光纤监测仪42内部温度/湿度光纤监测仪便于对温度/湿度感测光缆21监测到的数据情况进行良好的信号接收，并转换成相应的数据显示在计算机设备43中，其中应变光纤监测仪便于对应变感测光缆22监测到的数据情况进行良好的信号接收，并转换成相应的数据显示在计算机设备43中。
由说明书附图1-7可知，所述温度/湿度光纤监测仪包括dts系列的设备，所述应变光纤监测仪包括botda系列的设备，此系列的设备，便于检测良好，适应能力强。
由说明书附图1-7可知，所述温度/湿度感测光缆21为碳纤维或金属层包裹的松套温度/湿度感测光缆21，所述应变感测光缆22为紧套的应变感测光缆22，所述通讯光缆31为松套的通讯光缆31，所述通讯电缆32与所述加热设备41和温度/湿度感测光缆21连接，其中碳纤维和金属层仅是用来进行导电发热的作用，也便于进行保护，其中温度/湿度感测光缆21选为松套的温度/湿度感测光缆21的包装，是使得内部的温度/湿度感测光缆21内部的光纤不会随着外部保护层的应变改变而发生改变，因此便于只针对路基1内部的温度/湿度的变化情况进行监测，应变感测光缆22为紧套的应变感测光缆22，便于在外部的保护层受到外部的应变挤压时，内部的应变感测光缆22中的光纤会随着产生适当的应变，这就便于排除温度以及湿度对其的影响，就只能监测到不同应变时产生的情况，便于只监测应变数据的。
本实用新型的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。
上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
1.一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，包括：路基（1）、传感模块（2）、通讯模块（3）和监测模块（4），所述传感模块（2）和通讯模块（3）位于所述路基（1）内，所述监测模块（4）位于所述路基（1）外侧，所述传感模块（2）和所述通讯模块（3）串联、且整体与所述监测模块（4）中的光纤接口连接形成闭合环路，所述传感模块（2）内包括有：温度/湿度感测光缆（21）和应变感测光缆（22），所述通讯模块（3）内包括有：通讯光缆（31）和通讯电缆（32），所述监测模块（4）内包括有：加热设备（41）、光纤监测仪（42）和计算机设备（43），所述加热设备（41）和所述光纤监测仪（42）分别与所述计算机设备（43）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，所述传感模块（2）与所述路基（1）之间的关系包括有横断面布设或纵断面布设或横断面布设与纵断面布设两种组合，所述通讯模块（3）铺设在所述路基（1）的上表面边缘处、且沿所述路基（1）水平方向铺设。
3.根据权利要求1所述的一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，所述温度/湿度感测光缆（21）、应变感测光缆（22）、通讯光缆（31）和通讯电缆（32）外侧表面均设有保护壳，所述保护壳包括铠装和保护套。
4.根据权利要求1所述的一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，所述监测模块（4）中的所述光纤监测仪（42）包括温度/湿度光纤监测仪和应变光纤监测仪。
5.根据权利要求4所述的一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，所述温度/湿度光纤监测仪包括dts系列的设备，所述应变光纤监测仪包括botda系列的设备。
6.根据权利要求1所述的一种路基分布式水、热、应变物理场监测系统，其特征在于，所述温度/湿度感测光缆（21）为碳纤维或金属层包裹的松套温度/湿度感测光缆（21），所述应变感测光缆（22）为紧套的应变感测光缆（22），所述通讯光缆（31）为松套的通讯光缆（31），所述通讯电缆（32）与所述加热设备（41）和温度/湿度感测光缆（21）连接。
技术总结