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1、高速公路温度采集存储器的设计 本科学生毕业论文(设计)题目中 文:高速公路温度采集存储器的设计英 文:Design of Highway TemperatureCollector and Memory姓名 王根学号200906002205院(系)电子工程系专业、年级电子信息工程 2009级指导教师徐晓2013年 5 月 8 日湖南科技学院本科毕业论文(设计)诚信声明 本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文(设计),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡
2、献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文(设计)作者签名: 二 年月日 毕业论文(设计)任务书课题名称:高速公路温度采集存储器的设计学生姓名:王根系 别:电子工程系专 业:电子信息工程指导教师:徐 晓 2012 年 11 月 30 日1、主题词、关键词: 高速公路; 温度采集; 存储器; AT89C52。2、毕业论文(设计)内容要求:查阅资料选择单片机、时钟芯片与液晶显示屏的类型,并做出一定的介绍。介绍单片机的原理。单片机、实时时钟、液晶显示屏等硬件电路设计。综合设计内容,表述自己的观点,做总结性陈述。3、文献查阅指引:1 刘熙明,喻迎春
3、,雷桂莲.辐射平衡原理计算夏季水泥路面温度J.应用气象学报,2004,155:623-6282 Shao J, Lister P J. An automated nowcasting model of road surface temperature and state for road maintenanceJ.J.Appl. Meteor,1996,358:1352-13613 Barber E SCalculation of imum pavement temperatures from weather reports. Highway Research BoardM, Washingt
4、on DC, 19574 Christison J M,Anderson K O.The response of asphalt pavements to low temperature climatic environment M.19725 Bent H Sass.A numerical forecasting system for the prediction of slippery /.l. Meter.1997,366: 801-8176 Jacos W. Raatz W E. Forecasting road-surface temperatures for different c
5、haracteristics J. Meteor. Appl., 1996.33:243-2567 谭永宏.单片机原理与开发技术M长沙:国防科技大学出版社,2011.8 胡汉才.单片机原理及其接口技术M. 清华大学出版社,1996.9 楼然苗.单片机课程设计指导M.北京.北京航空航天大学出版社,2007.10 郭天祥.新概念51单片机C语言教程?入门、提高、开发、拓展全攻略M北京.电子工业出版社,2010.4、毕业论文(设计)进度安排: 1、2012年11月30日指导教师给学生下达任务书,2012年12月25日完成开题。 开题时间:2011年12月25日 2、第8期第7周中期检查(2013年3
6、月25至31日),指导教师填写中期检查表。 3、第9周(2013年4月13日)拿出初稿。 4、第11周(4月27日),正式答辩前,学生根据自身完成的情况提出答辩申请,并填写“学生答辩申请及资格审查表”。 5、第13周(5月8日)学生毕业论文设计定稿; 6、第13周准备答辩;教研室意见: 负责人签名: 注:本任务书一式三份,由指导教师填写,经教研室审批后一份下达给学生,一份交指导教师,一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文(设计)开题报告书论文(设计)题目 高速公路温度采集存储器的设计作 者 姓 名 王根所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称 徐晓 副
7、教授预计字数12000开题日期2012.12.24选题的根据:1)说明本选题的理论、实际意义2)综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解 1)伴随着交通运输业的发展,高速公路运行的安全性问题也越来越突出。尤其是近几年,交通事故频繁发生,据可靠数字统计,2011年,我国高速公路共发生道路交通事故9564起,造成6412人死亡,比往年有升高趋势,死亡人数所占比例首度突破总数的10%。另外,就高速公路里程占公路总里程的比例来讲,高速公路的事故总数、受伤人数、死亡人数和造成经济损失的比例也远远高于其他等级道路。其中因为路面温度过高引发的爆胎事故和路面开裂甚至塌陷导致的事故大约占 35%。尽管人们在施
8、工过程中采取各种措施,但是新铺的路面,不久就会出现裂缝。研究表明,高速公路路基温度场的变化对路面的耐用性具有重大影响,这就要求在公路修建之前和投入使用后对路基的温度作深入的研究,掌握路基温度场的变化规律。2)综述国内外有关本选题的研究动态 确定路基温度的温度场,最直接的办法就是对路基的温度进行实地观测,实时监测。早在几十年前国外就已经开始了对路基温度的计算研究,不过大多数也只是停留在理论上。国内对于路面温度的研究还是比较少的,尤其是对已经投入使用的道路路面温度的研究就更少了,而且研究的设备也不是很完备,还没有形成一个系统的试验测试方法,更没有大量的展开使用具体温度传感器的方式对路面温度进行采集
9、,基本上都是采用外国的理论进行数据推理和计算,不具有普遍性。从目前的发展趋势来看,在未来的20年时间里,设计出了一款可以用在多种路面路基的温度测试系统,可以准确的得到高速路的温度,而且设计简单,成本低,经济适用。 主要内容:1、查阅资料选择单片机、时钟芯片与液晶显示屏等的类型,并做出一定的介绍。2、介绍单片机的原理。3、单片机、液晶显示屏硬件电路设计。4、综合设计内容,表述自己的观点,做总结性陈述。研究方法:研究方法: 1.理论推导法:利用所学的理论知识对本系统进行电路设计以及设计方案的选择。 2.仿真法:用Proteus对所设计出来的电路图进行仿真,调试,改进以便制板。3.实验法:应用设计出
10、的样机进行汽车防盗,并进行试验分析,根据试验数据进行改进。直到达预期目标。对系统进行概述,对程序研究和分析,软件设计和实现,以及对软件的测试。 完成期限和采取的主要措施: 1、2013年2月,根据自身兴趣特长进行选题。 2、2013年3月,制定计划,拟订提纲的基础上进行开题。 3、2013年4月上旬,设计原理图、仿真图,写出程序,仿真调试,硬件调试。 4、2013年4月13日,写出论文初稿。 5、2013年5月上旬,完成毕业论文答辩。 采取的主要措施: 1、密切联系毕业论文指导老师,经常与同学进行交流,保证论文设计按时完成。 2、到校图书馆以及互联网上查找相关资料,认真阅读参考资料、文献,分析
11、处理得到相关信息,充分结合自身所学的专业知识,主动思考,积极创新。 主要参考文献:1 刘熙明,喻迎春,雷桂莲.辐射平衡原理计算夏季水泥路面温度J.应用气象学报,2004,155:623-6282 Shao J, Lister P J. An automated nowcasting model of road surface temperature and state for road maintenanceJ.J.Appl. Meteor,1996,358:1352-13613 Barber E SCalculation of imum pavement temperatures from
12、weather reports. Highway Research BoardM, Washington DC, 19574 Christison J M,Anderson K O.The response of asphalt pavements to low temperature climatic environment M.19725 Bent H Sass.A numerical forecasting system for the prediction of slippery /.l. Meter.1997,366: 801-8176 Jacos W. Raatz W E. For
13、ecasting road-surface temperatures for different characteristics J. Meteor. Appl., 1996.33:243-2567 谭永宏.单片机原理与开发技术M长沙:国防科技大学出版社,2011.8 胡汉才.单片机原理及其接口技术M. 清华大学出版社,1996.9 楼然苗.单片机课程设计指导M.北京.北京航空航天大学出版社,2007.10 郭天祥.新概念51单片机C语言教程?入门、提高、开发、拓展全攻略M北京.电子工业出版社,2010.指导教师意见: 指导教师签名: 教研室意见: 签 名:年月 日 开 题 报 告 会 纪 要
14、时间 2012.12.24地点三教707与会人员姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)徐晓副教授陈泽顺副教授刘爱林副教授张文昭高级实验师周玲讲师刘志壮教授会议记录摘要:问题一:选择此课题的意义是什么?答:高速公路温度采集存储器现在是在国外已经开始应用,在中国还是空白,没有具体的深入研究,高速公路温度采集存储器是国家高速公路发展中的一个重要组成部分,应用广泛,发展前景好。问题二:完成此课题的思路是什么?答:通过芯片内部中断定时给单片机发送信号,采集多个点的温度数据,并存储到固定的存储器中,一段时间工作人员通过按键操作读取存储器中存储的数据,从而多点温度的长久温度采集记录。问题三:
15、需要完成的主要内容有哪些?答:需要完成电源模块、温度采集模块、数据存储模块、显示模块和继电器模块、时钟模块、键盘输入和串口通信模块,然后通过整合调试实现此课题所需完成的任务。 会议主持人: 记 录 人: 年 月日指导小组意见负责人签名: 年月日系部 意 见负责人签名:年月日注:此表由学生本人填写,一式三份,一份留系里存档,指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文(设计)中期检查表毕业论文(设计)题 目高速公路温度采集存储器的设计学生姓名王根学 号200906002238系 别电子工程系专 业电子信息工程指导教师徐晓检查日期2013年4月9日指导教师检查情况记载及修改意见: 检查情况记载:1
16、、已查阅各种相关资料,对相关知识有一定的了解和掌握。2、论文内容较为合理; 3、介绍现有技术过多,创新性欠佳; 4、参考文献书写不规范; 5、中文摘要和关键词写得不好; 修改意见: 1、内容比较少,需要增加内容; 2、注意论文格式,请参照湖南科技学院毕业论文设计模版;3、参考文献按照学校的规范写,同时在正文中出现的位置以上标的形式标出,参考文献要求15篇以上,且其中要有1篇以上的外文参考文献; 4、尽量突出说明你自己所做的工作,突出自己的独特之处;5、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论; 6、按照毕业论文撰写规范排版,行距设计为20磅,文中一般不要留空行;标题的前后不打空格; 签名:
17、注:此表用于指导教师在学生毕业论文(设计)初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用,由指导教师填写。 湖南科技学院毕业设计(论文)指导过程记录表 毕业论文设计题目高速公路温度采集存储器的设计学生姓名王根学号200906002205专业班级电子信息工程专业 电信0902班指导教师徐晓职称副教授系(教研室)电子工程系指导过程记录指导内容记录一选题、查阅资料指导: 根据自己所学专业和特长,选择一个通过查阅资料和自己的努力,既能做又有一定深度,能反映出自己学术水平的题目; 1、到图书馆查找和借阅与选题有关的文献和资料; 2、从网上检索和下载与选题有关的文献和资料。 学 生 签 名:20年 月 日
18、指导教师签名:20年 月 日指导内容记录二论文开题指导: 1、题目应该简短、明确、有概括性; 2、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论; 3、关键词应采用能覆盖论文主要内容的通用词条; 4、正文一般应包括绪论、论文主体及结论等部分; 5、结论是毕业论文的总结,要求精炼、准确地概述全文的主要观点。 学 生 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日指导内容记录(三硬件设计指导: 1、根据自己的设计要求,选择合适的芯片,在网上多查相关的资料,做到心中有数年,同时注意整个系统的性价比; 2、进行硬件仿真,确认系统设计的正确性; 学 生 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日
19、指导内容记录四软件设计指导: 1、设计软件之前,首先想好整个系统的设计要求,画出系统总体框图,然后把系统进行分块,细化到一个小模块; 2、画出软件流程图,根据流程图编写自己的程序; 3、进行软件调试时,做到测试的全面性,同时对于同一个测试数据至少达到三组,才能验证设计的准确性。 学 生 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日指导过程记录指导内容记录五论文写作指导: 主体的内容应包括以下几个方面: 1、毕业论文总体方案设计与选择的论证; 2、对本研究内容进行较全面、客观的理论阐述,应着重指出本研究内容中的创新、改进与实际应用之处; 3、论文应推理正确,结论清晰,无科学性错误。 学 生
20、 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日指导内容记录六论文中期检查指导: 1、加强对选题核心思想的理解; 2、参考更多的资料,丰富论文内容; 3、尽量突出说明你自己所做的工作,突出自己的独特之处。学 生 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日指导内容记录七论文修改指导: 1、按照毕业论文撰写规范排版; 2、将论文中超出边距的的图纸缩小; 3、参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写,同时在正文中出现的位置以上标的形式标出,要有9篇以上外文参考文献。学 生 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日指导内容记录八 论文答辩指导: 1、制作一个能反映论文主要内容,可放映
21、510分钟的ppt演示文稿,作答辩陈述用; 2、掌握研究内容的实际意义、创新、改进和特色之处,设计原理、工作过程等主要内容。 3、演示实物突出自己的设计创新点。学 生 签 名:20年 月 日指导教师签名:20年 月 日答辩小组组长意见组长签名:20年 月 日注:本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文(设计)评审表论文题目高速公路温度采集存储器的设计作者姓名王根所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称徐晓、副教授字 数12000定稿日期2013.5.8 中文摘要 单片机控制的高速公路温度采集存储器,是观测高速公路路面和路基的温度的一种设备,在设
22、计修筑高速公路之前和对高速公路的养护期间,该设备可有效记录所在观察点的温度变化情况,对高速公路的修筑和养护提供科学的决策依据。 公路温度采集存储器包括温度采集、数据保存和显示三部分。单片机通过温度传感器获取每个观测点的温度,并将温度数据保存至存储器中,要求系统掉电后存储器中的数据不丢失,工作人员能够通过显示模块或者串口通信模块获取温度数据。公路温度采集存储器设备具有体积小、功耗低、精度高等优点。 关键词(3-5个)高速公路;温度采集; 存储器; AT89C52。 英文摘要 The temperature acquisition memory single-chip control, is a
23、kind of equipment for observation of highway pavement and subgrade temperature, during the design of highway construction and maintenance of expressway, the device can record the observed temperature changes and provides scientific data for the construction and maintenance of highway. The highway te
24、mperature acquisition memory mainly consists of three modules, temperature acquisition module,data storage module, display module. Microcontroller for each observation point temperature through the temperature sensor, and temperature data store into the memory requirements of the system after power
25、off, the data in the memory is not lost, the worker can display module through the serial port communication module to obtain temperature data. Highway temperature acquisition memory of the device has the advantages of small volume, low power consumption, and high accuracy. Keywords:Highway; Tempera
26、ture acquisition;Memory;AT89C52 关键词3-5个Highway; Temperature acquisition;Memory;AT89C52指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标,体现学科、专业特点和教学计划的基本要求,达到毕业论文(设计)综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展,有一定的学术意义;对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究,具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当,难易度适中;有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅
27、相关文献资料,归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题;能对查阅的资料进行整理和运用;能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰;研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段(如计算机、实验仪器设备等)进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目(特殊专业除外)体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明;论据充分;条理清晰;语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式
28、、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5 实评总分成绩等级指导教师评审意见: 指导教师签名: 说明:评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级,实评总分90?100分记为优秀,80?89分记为良好,70?79分记为中等,60?69分记为及格,60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标,体现学科、专业特点和教学计划的基本要求,达到毕业论文(设计)综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展,有一定的学术意义;对经济建设和社会发展的应用性研究中
29、的某个理论或方法问题进行研究,具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当,难易度适中;有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料,归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题;能对查阅的资料进行整理和运用;能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰;研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段(如计算机、实验仪器设备等)进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目(特殊专业除外)体现一定的外语水平。5论
30、文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明;论据充分;条理清晰;语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5 实评总分成绩等级评阅教师评审意见: 评阅教师签名: 说明:评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级,实评总分90?100分记为优秀,80?89分记为良好,70?79分记为中等,60?69分记为及格,60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文(设计)答辩记录表论文题目高速公路温度采集存储器的设计作者姓名王根所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业
31、 2009年级指导教师姓名、职称徐晓副教授 电子工程系答 辩 会 纪 要时间2013-5-18地点三教707答辩小组成员姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)姓 名职务(职称)陈泽顺副教授刘爱林副教授张文昭高级实验师徐晓副教授周玲讲师刘志壮教授答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录:问题一:在市场上是否有此类产品?(刘志壮老师) 答:几十年前国外就已经开始了对路基温度的计算研究,有此类产品,而在中国没有这方面的深入研究。问题二:你做此毕业设计的出发点或者意义在哪里?(陈泽顺老师) 答:观测高速公路路面和路基的温度的一种设备,在设计修筑高速公路之前和对高速公路的养护期间,该设备可有效记录所在观察
32、点的温度变化情况,对高速公路的修筑和养护提供科学的决策依据。问题三:你做的此毕业设计有哪些需要改进的地方?(刘爱林老师) 答:我觉得可以增加按键设置DS12C887的时钟和闹钟的按键,另外,能够增加无线通讯模块,自动接收采集的温度数据 会议主持人: 记 录 人: 年 月 日答辩小组意见评语:评定等级:负责人(签名): 年月 日系学位委员会意见评语:论文(设计)最终评定等级:负责人(签名): 系部(公章) 年月日校学位委员会意见评语:评定等级: 负责人(签名):年月日目 录绪论1课题背景1课题的研究工作21 系统硬件设计31.1 系统总体结构31.2 硬件设计4在确定了系统总体设计框图后,下面对
33、硬件进行设计。41.2.1 单片机最小系统41.2.1.1 简述41.2.1.2 引脚及其功能描述41.2.2 电源模块61.2.3 时钟模块71.2.4 温度采集模块71.2.5 液晶显示模块91.2.6 继电器模块101.2.7 键盘输入和串口通信模块111.2.8 数据保存模块122 系统软件设计:142.1 软件设计流程142.2 程序设计162.2.1 中断服务子程序162.2.2 液晶显示172.2.3 时钟模块192.2.4 数据保存202.2.5 温度采集252.2.6 键盘扫描292.2.7 主函数32结论33参考文献34附录35致 谢36插图索引图1 系统结构框图3图2 单
34、片机最小系统系统5图3 电源模块原理图6图4 时钟模块原理图7图5 DS18B20引脚图8图6 温度采集模块原理图9图7 液晶显示模块原理图10图8 继电器模块原理图11图9 键盘输入原理图11图10 串口通信模块原理图12图11 IIC总线通信的起始、终止信号时序图12图12 数据保存模块原理图13图13 系统工作流程图14图14 系统程序结构图15图15 1602内部RAM地址映射图19图16 AT24C32指定地址读操作24图17 AT24C32指定地址写操作24图18 多点温度采集流程图28 摘要 单片机控制的高速公路温度采集存储器,是观测高速公路路面和路基的温度的一种设备,在设计修筑
35、高速公路之前和对高速公路的养护期间,该设备可有效记录所在观察点的温度变化情况,对高速公路的修筑和养护提供科学的决策依据。 公路温度采集存储器包括温度采集、数据保存和显示三部分。单片机通过温度传感器获取每个观测点的温度,并将温度数据保存至存储器中,要求系统掉电后存储器中的数据不丢失,工作人员能够通过显示模块或者串口通信模块获取温度数据。公路温度采集存储器本设备具有体积小、功耗低、精度高等优点。 【关键词】: 高速公路; 温度采集; 存储器; AT89C52。Abstract The temperature acquisition memory single-chip control, is a
36、kind of equipment for observation of highway pavement and subgrade temperature, during the design of highway construction and maintenance of expressway, the device can record the observed temperature changes and provides scientific data for the construction and maintenance of highway. The highway te
37、mperature acquisition memory mainly consists of three modules, temperature acquisition module,data storage module, display module. Microcontroller for each observation point temperature through the temperature sensor, and temperature data store into the memory requirements of the system after power
38、off, the data in the memory is not lost, the worker can display module through the serial port communication module to obtain temperature data. Highway temperature acquisition memory of the device has the advantages of small volume, low power consumption, and high accuracy. Keywords:Highway; Tempera
39、ture acquisition;Memory;AT89C52绪论 本章阐述了单片机控制的高速公路温度采集存储器的市场价值、研究背景、国内外的现状、以及发展方向,明确指出了单片机控制的高速公路温度存储器所面临的问题及一些解决方案。 课题背景 在社会经济的推动下,公路运输事业的日益发展和运输向重型化、多元化发展的趋势就表现得更加明显了。由于公路是负荷性的,路面承载量的增加,必然会加剧公路路面的破坏。尤其是高等级的公路,长期以来,沥青路面的永久变形已成为一个突出的问题,永久变形达到一定的程度时,轮迹处沥青层厚度将会减薄,进而削弱路层及路面的整体强度2。如遇到雨水或者降雪的天气,大型车车辙槽内就会存
40、积水,在寒冷的天气甚至会导致结冰。极大的降低了路面的抗滑性能,对机动车的刹车操作产生很大的安全隐患,而且在行车的作用下产生裂缝,导致积水下渗,时间久了就会导致路面开裂,严重时甚至会导致路面塌陷,严重影响公路的结构功能和使用性能,容易造成意外事故的发生,而一旦在公路上有事故发生,造成的损害和影响是非常巨大的。 经过研究人员半个多世纪的分析得知,温度是影响路面破坏的最主要的因素。尤其是路基的温度变化更容易引起路面的变形,因此对公路路基的温度分析研究也就成了最大程度减小温度对沥青路面影响的重要工作。我们知道温度的交替变化是路面损坏的重要因素,通过在公路的路基不同深度放置温度传感器,来测试高温或低温期
41、间路面不同深度的温度,对测得的温度进行分析,寻找高速公路路基以及路面的温度场变化规律就变得十分可行了。 我国的地域辽阔,山地丘陵面积巨大,我们通常需要把高速公路的某一段建设在人烟稀少的野外,特别是我国西南!西北地广人稀的地区。由于高热和高寒地区面积广阔,南北以及东西不同地区温度气候差异巨大,这就需要在公路的建设中,对一些多年的冻土区与其它地区显著的区别出来,特别要研究这些地区高速公路路基下的冻土层温度场,由于冻土区路基温度分布状态是当地气候环境条件与路基结构、路面材料、路基内部水分状态和当地工业发展程度等诸多因素相互影响的产物1,所以路基温度场对上述这些因素的依赖和敏感性很强。如果外部条件有轻
42、微的变化,将会引起路基内部温度的剧烈变化。多年冻土区常年不予开发,在公路建成以后,由于机动车和路面的长时间摩擦,改变了地表和大气间的热交换条件,使多年冻土区的地表温度上升,导致高速公路路基下面土层区的温度剧烈变化,这就需要对温度变化的规律有一个整体的把握和研究1。在多年冻土区所对应的土层深度范围内,一年内土层冻结的时间大于融化的时间,在每年的冬夏季节交替时温度场发生剧烈的变化,明确的掌握这些地区温度变化的曲线图,采取补救措施,这不仅是准确分析冻土区路基的温度场变形的基础,也是分析温度对混凝土路面的不均匀变形的必要步骤,更是保证冻土区公路路基稳定从而保证交通安全的 首要条件,对路基温度的监测,不
43、仅在公路的建设过程中有重要作用,在公路建成后,对其地下冻土由于机动车的不断挤压而产生的受热情况分析,以及路基内部的温度场如何变化,将是关系到公路健全与稳定的重要因素,而且可以对路面营运若干年后的温度场进行预测提供巨大的理论依据和可靠的数据支持。实验分析人员可以根据多年冻土区路基下温度状态的分布图,对此路段路基的稳定情况进行研究,将多年冻土区路基进行路段分类,结合多年冻土类型和地质条件,对冻土区路段的稳定性给出可预测的病害报告和评估依据,保证在施工时把这些破坏降到最低,从而达到冻土区路基的最大的稳定性要求,保证公路行车的安全性。 目前对公路路面变形问题的研究主要集中在高温时导致的永久变形上,大多是路面以上的温度2 ,而忽视了底层温度条件变化的影响,尤其是路基的温度。本文就是根据现代社会对公路路基温度测试的不足,提出了一种新的路基温度测试方法,并与理论相结合,研究出了一套路基温度采集系统,满足气象部门在高速公路沿线增加路基温度观测站,对路基温度变化做出实时的准确观测和记录。国内外概况 确定路基温度的温度场,最直接的办法就是对路基的温度进行实地观测,实时监测。早在几十年前国外
