沥青路面温度离析车载在线监测装置

摘要

本发明公开一种沥青路面温度离析车载在线监测装置，其包括框式支架、安装在框式支架上的传动组件、设置在传动组件上的箱体以及通过远传装置进行通信连接的中央控制装置。传动组件包括一对轴承、滚珠丝杠、滚珠滑块、导轨、导轨滑块和安装板；箱体包括壳体、位于壳体中的隔板，位于隔板下方的红外热像仪以及位于隔板上方的半导体制冷装置。本发明的监测装置通过半导体制冷装置的设置使红外热像仪在高温环境下确保能正常工作，而且能够适应各种宽度的沥青路面温度离析监测并在线给出监测结果，以便及时进行离析区域的修复，保证沥青路面的摊铺质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测装置，特别是用于沥青路面温度离析的在线监测设 备。

背景技术

沥青路面是目前公路路面结构的主要形式。沥青混合料在施工过程中的 温度离析是造成沥青路面早期损坏的主要原因之一。温度离析是指沥青混合 料在存储、运输及摊铺过程中受天气、施工机械、施工工艺等影响，由于沥 青混合料的热量损失而出现温度差异的状况。温度离析会造成压实度的不足， 不同温度的沥青混合料，经过相同的碾压过程，其路面的技术特性有所差别。

而目前对于温度离析的判断大多依靠施工人员的经验进行判断，使得结 果具有较大的随机性，无法保证保障温度离析区域判定的准确性。另外还有 运用多个红外探头组成的测量系统实时检测沥青路面摊铺过程中的温度离析 现象，及时给出解决方法，但是该测量系统相对复杂，体积庞大，最长可达8 米，而红外热像仪虽然体积小但可以实现对整个温度场的测量，测量数据比 较全面，测量精度高，并且能够在中央控制装置上通过颜色的不同直观地显 示出温度离析的区域，对于判断沥青路面是否存在离析具有重要的作用。但 是沥青路面摊铺过程中的路面温度高达+150℃左右，而红外热像仪工作所能 承受的最高温度为+50℃，如果仅仅单纯的将红外热像仪安装在施工车上，无 法保证红外热像仪正常工作和监测的精度。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种沥青路面温度离析车 载在线监测装置，不仅可以满足沥青摊铺过程中的高温环境，而且能够适应 各种宽度的沥青路面温度离析监测和及时给出监测结果，以便及时进行离析 区域的修复，保证沥青路面的摊铺质量。

本发明一种沥青路面温度离析车载在线监测装置通过下述技术方案来实 现：

本发明沥青路面温度离析车载在线监测装置包括框式支架、安装在所述 框式支架上的传动组件、设置在所述传动组件上的箱体以及通过远传装置进 行通信连接的中央控制装置，所述框式支架包括设置于其底部的底座、位于 其顶部的顶梁、以及位于所述底座和所述顶梁之间的两个垂直延伸的立柱； 所述传动组件包括一对轴承、滚珠丝杠、滚珠滑块、导轨、导轨滑块和安装 板，所述轴承分别设置在所述底座和所述顶梁相应的孔中，所述滚珠丝杠由 所述轴承支撑并且在其伸出所述顶梁的一端上设有转向盘，所述导轨沿垂直 方向设置在所述立柱上，所述导轨滑块套设在所述导轨上，所述安装板设置 在所述滚珠滑块上并与所述导轨滑块固定相连；以及所述箱体包括壳体、位 于所述壳体中的隔板，位于所述隔板下方的红外热像仪以及位于所述隔板上 方的半导体制冷装置。

可优选的是，所述半导体制冷装置包括呈S型的通风组件和多片间隔地 设置在所述通风组件的外壁上的半导体制冷片，所述通风组件内设有风道， 并且在所述通风组件两侧的外壁上分别设有半导体制冷片。

可优选的是，所述监测装置还设有脉冲编码器和远传装置，所述脉冲编 码器所采集到的数据信息通过所述远传装置传递给所述中央控制装置来进行 数据分析处理。

可优选的是，所述隔板将所述箱体的内部分隔成容纳有所述红外热像仪 的下腔和容纳有所述半导体制冷装置的上腔，所述壳体的顶壁和所述下腔的 侧壁上分别设有通风口，所述隔板上设有中间通风口，所述通风组件的第一 自由端向上设有第一凸台，所述第一凸台伸入到所述顶壁的通风口中，所述 通风组件的第二自由端向下设有第二凸台，所述第二凸台通过所述隔板上的 中间通风口而伸入到所述下腔中。

可优选的是，所述红外热像仪通过环绕其侧壁的固定条和螺丝而固定在 所述壳体的螺丝孔中，所述红外热像仪的侧壁上设置有温度传感器开关，用 于监控所述红外热像仪的温度并根据预先设定的高温阈值和低温阈值进行开 关调节。

可优选的是，所述高温阈值为44℃—46℃，所述低温阈值为15℃—20℃。

可优选的是，所述滚珠滑块包括套设在所述滚珠丝杠上的滑块和位于其 下方的支撑板。

可优选的是，所述半导体制冷装置的制冷电路由制冷片驱动电路、温度 传感器开关与多个并联设置的所述半导体制冷片一起串联构成。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明利用红外热像仪实现对整个路面所有点温度的精确在线监 测，为保证红外热像仪在高温环境下正常工作和确保其测温精度，本发明将 半导体制冷装置和红外热像仪分层设置在一个箱体中，通过半导体制冷片使 位于箱体上腔中的半导体制冷装置的风道中的空气温度降低，从而使位于箱 体下腔中的红外热像仪周围温度下降，半导体制冷装置可以将红外热像仪周 围的环境温度有效地控制在0℃～+50℃范围内，因而可保证红外热像仪在现场 高温环境下正常工作。

(2)本发明利用脉冲编码器采集的脉冲个数计算沥青路面摊铺的路程， 获取沥青路面温度离析的路面位置，使中央控制装置显示的温度离析区域与 路面的具体位置一一对应。

(3)本发明设置了传动组件，当摊铺路面较窄时，可通过丝杠传动系统 降低红外热像仪的位置，当摊铺路面较宽时，升高红外热像仪的位置，从而 可以保证红外热像仪获取整个摊铺宽度路面的温度。

(4)本发明的支架可以方便地安装在施工车上，实现监测装置的车载设 置，进而实现整个摊铺路面温度离析车载在线监测。

附图说明

图1为本发明沥青路面温度离析车载在线监测装置的总装立体示意图；

图2为本发明监测装置的传动组件的立体示意图；

图3为本发明监测装置的传动组件的主视图；

图4为本发明监测装置的箱体示意图；

图5为本发明监测装置的半导体制冷装置的立体示意图；

图6为本发明半导体制冷装置的制冷电路示意图；以及

图7为本发明监测装置的数据信息传输示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明的沥青路面温度离析车载在线监测装置1包括框式 支架100、安装在支架100上的传动组件200、设置在传动组件200上的箱体 300以及通过远传装置122进行通信连接的中央控制装置123。下面对各部件 进行详细说明。

如图1—图3所示，框式支架100包括设置于底部的底座111、位于顶部 的顶梁112、连接底座111和顶梁112的两个垂直延伸的立柱113。为了提高 框式支架100的强度，在两个立柱113之间水平间隔开地设有多个横梁114。 框式支架100可以安装在用于沥青路面摊铺的施工车上，从而实现监测装置1 的车载设置。

如图2和图3所示，传动组件200包括一对轴承3、滚珠丝杠4、滚珠滑 块13、导轨12、导轨滑块6和安装板5。这对轴承3沿监测装置1的垂直中 心线Z分别设置在底座111的孔和顶梁112相应的通孔中，滚珠丝杠4由该 对轴承3支撑并且其伸出顶梁112的一端上设有转向盘8，滚珠滑块13包括 套设在滚珠丝杠4上的滑块131和位于其下方的支撑板132。导轨12沿垂直 方向设置在每一立柱113上，导轨滑块6套设在导轨12上，优选的是每一立 柱113上设有两个导轨滑块6。安装板5设置在滚珠滑块13的支撑板132并 与滑块131固定连接在一起，并且该安装板5通过诸如螺钉等固定装置与导 轨滑块6固定相连，这样通过转动转向盘8使得滚珠滑块13在滚珠丝杆4上 移动，滚珠滑块13带动安装板5通过4个导轨滑块6在导轨上运动，当调节 到一定高度时，导轨滑块6上的锁定器9将此时的位置锁死，实现对安装板5 高度位置的调节。

箱体300通过紧固装置设置在传动组件200的安装板5上。如图4所示， 箱体300包括基本呈方形的壳体10，位于壳体10中的隔板20，位于隔板20 下方的红外热像仪11以及位于隔板20上方的半导体制冷装置7。隔板20将 箱体300的内部分隔成容纳有红外热像仪11的下腔28和容纳有半导体制冷 装置7的上腔29。壳体10的顶壁101上设有通风口21，隔板20带有中间通 风口19，壳体10的下腔28的侧壁上设有通风口24以便保证壳体10内的气 压平衡。红外热像仪11通过环绕其侧壁的固定条15和螺丝而固定在壳体10 的螺丝孔23中，并且由于设置固定条15使得红外热像仪11与壳体10间隔 开。温度传感器开关22设置在红外热像仪11的侧壁上，用于监控红外热像 仪11的温度并进行开关调节。温度传感器开关22设定一个高温阈值和一个 低温阈值，在一个优选实施方式中，高温阈值为44℃—46℃，低温阈值为15℃ —20℃，并且该高温阈值和低温阈值的取值与红外热像仪的额定工作温度有 关。当箱体300中温度高于高温阈值时，温度传感器开关22闭合，当箱体300 中温度低于低温阈值时，温度传感器开关22断开。

此外，壳体10的下腔28的侧壁上还依据需要设有多个带有加密阀的小 孔，可优选的是如图4所示设有3个小孔，其中，红外热像仪11的电源线从 小孔16接入，数据传输线从小孔17接入，温度传感器开关连接线从小孔18 接入，其中红外热像仪11所需220V的电源线从施工车内接入。箱体300的 壳体10、隔板20及固定条15优选可使用304L不锈钢板制成以便使得装置耐 高温和获得足够强度。

如图5所示，半导体制冷装置7包括大体呈S型的通风组件25和多片间 隔地设置在通风组件25外壁上的半导体制冷片26。通风组件25内设有风道 257并由靠近壳体10的前部的第一横向通风组件251、第一纵向通风组件252、 中间横向通风组件253、第二纵向通风组件254和第二横向通风组件255依次 连接构成。在每个通风组件25两侧的外壁上分别设有半导体制冷片26，在一 个具体实施方式中，第一横向通风组件251、中间横向通风组件253和第二横 向通风组件255的两侧外壁上分别安装2个半导体制冷片26，第一纵向通风 组件252和第二纵向通风组件254的两侧外壁上分别安装1个半导体制冷片 26，其中半导体制冷片为TEC1-12708半导体制冷片。如图6所示，所有16 个半导体制冷片26采用并联连接方式再与制冷片驱动电路31和温度传感器 开关22串联在一起构成半导体制冷装置7的制冷电路。在第一横向通风组件 251的第一自由端向上设有第一凸台256，第一凸台256伸入到顶壁101的通 风口21中，这样通风组件25中的风道257就与通风口21直接相连，用以吸 入环境中的热风。类似地，在第二横向通风组件255的第二自由端向下设有 第二凸台258，第二凸台258通过隔板20上的中间通风口19而伸入到下腔 28中，这样，从通风口21吸入的环境中的热风，经过半导体制冷片26制冷 后从位于第二凸台258中的风道257吹入到下腔28中，从而对位于下腔28 中的红外热像仪11进行冷却，从而保证红外热像仪11的正常工作温度范围。 因此，通过半导体制冷装置7使红外热像仪11处在额定的工作温度下对沥青 路面温度离析区域进行监测。

本发明的沥青路面温度离析车载在线监测装置1还设有脉冲编码器121、 远传装置122和中央控制装置123，而中央控制装置123和脉冲编码器121均 安装在施工车内。如图7所示，半导体制冷装置7根据温度传感器开关22的 闭合而开始工作或者根据温度传感器开关22的打开而停止制冷工作，脉冲编 码器121和红外热像仪11所采集到的数据信息通过远传装置122传递给中央 控制装置123进行数据分析处理。脉冲编码器121通过采集脉冲次数来计算 沥青摊铺的路程，在正常使用状态时，脉冲编码器121持续记录各个测温点 的路面位置数据，例如0.1米、0.2米、0.3米等进而定位路面位置，红外热像 仪11在0.2米路面位置数据时发来温度场数据信息，这样就使监测的沥青路 面的温度离析的区域与路面的具体位置一一对应。

本发明的沥青路面温度离析车载在线监测装置1的工作过程是：红外热 像仪11实时采集沥青路面摊铺过程中的热图像数据信息，经远传装置122将 数据信息传输到中央控制装置123中进行分析处理，得到红外热像仪11视场 范围内的温度场数据信息，通过颜色的不同直观的显示出温度离析的区域； 通过脉冲编码器121来定位各个测温点的路面位置，使红外热像仪11的各个 测温点的温度值与沥青路面的具体位置相对应；通过半导体制冷装置7保证 位于箱体300中的红外热像仪11工作在额定工作温度范围内，若箱体300中 红外热像仪11周围的温度超出设定高温阈值为45℃，则温度传感器开关22 闭合，半导体制冷装置7开始工作，向红外热像仪11的周围输送冷风，若红 外热像仪11周围的温度低于设定的低温阈值20℃，则温度传感器开关22打 开，半导体制冷装置7停止工作不再向红外热像仪11的周围输送经过制冷的 冷风。从而保证红外热像仪11的测温精度，实时监测沥青路面摊铺过程中温 度离析现象，提高沥青路面的摊铺质量。

此外，本发明的沥青路面温度离析车载在线监测装置1还设有传动组件 200，当需要调节红外热像仪11的高度位置时，通过转动转向盘8使得滚珠 滑块13在滚珠丝杆4上移动，滚珠滑块13带动固设有箱体300的安装板5 通过4个导轨滑块6在导轨上运动，当调节到一定高度时，导轨滑块6上的 锁定器9将此时的位置锁死，实现对安装板5及箱体300内红外热像仪11的 高度位置的调节。

通过以上对本发明的沥青路面温度离析车载在线监测装置1的描述可知， 本发明具有如下优点：

(1)本发明利用红外热像仪11实现对整个路面所有点温度的精确在线 监测，为保证红外热像仪11在高温环境下正常工作和确保其测温精度，本发 明将半导体制冷装置7和红外热像仪11分层设置在一个箱体300中，通过使 位于箱体300的上腔29中半导体制冷装置7的风道257中的空气温度降低， 从而使位于箱体300的下腔28中的红外热像仪11周围温度下降，半导体制 冷装置7可以将红外热像仪11周围的环境温度有效地控制在0℃～+50℃范围 内，因而可保证红外热像仪11在现场可能高达150℃高温环境下正常工作。

(2)本发明利用脉冲编码器121采集的脉冲个数计算沥青路面摊铺的路 程，获取沥青路面温度离析的路面位置，使中央控制装置123显示的温度离 析区域与路面的具体位置一一对应。

(3)本发明设置了传动组件200，当摊铺路面较窄时，可通过丝杠传动 系统降低红外热像仪11的位置，当摊铺路面较宽时，升高红外热像仪11的 位置，从而可以保证红外热像仪11获取整个摊铺宽度路面的温度。

(4)本发明的支架100可以方便地安装在施工车上，实现监测装置1的 车载设置，进而实现整个摊铺路面温度离析车载在线监测。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案， 而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并 不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的范围。