DB15/T 2885-2023 公路路基路面长期性能观测站数据系统建设技术规范

ICS93.080.01

CCSP66

15

内蒙古自治区地方标准

DB15/T2885—2023

公路路基路面长期性能观测站数据系统建

设技术规范

Technicalspecificationfordatasystemconstructionofhighway

subgradeandpavementlong-termperformanceobservationstation

2023-02-27发布2023-03-27实施

内蒙古自治区市场监督管理局发布

DB15/T2885—2023

目次

前言.................................................................................III

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4数据的采集..........................................................................3

4.1数据的采集方式..................................................................3

4.2数据采集设备....................................................................3

4.3数据采集软件....................................................................4

4.4数据采集格式及观测频度..........................................................4

5数据的传输..........................................................................6

5.1传输系统设计要求................................................................6

5.2传输质量控制....................................................................7

6数据的存储与管理....................................................................7

6.1数据库构建要求..................................................................7

6.2数据运行及安全管理..............................................................8

7数据的处理..........................................................................9

7.1基本原则........................................................................9

7.2数据预处理......................................................................9

7.3数据后处理......................................................................9

8观测站数据系统验收.................................................................10

8.1数据传输系统验收...............................................................10

8.2数据中心验收...................................................................10

8.3观测系统总体验收...............................................................11

9定期检查与维护.....................................................................11

9.1数据采集设备定期检查与维护.....................................................11

9.2数据传输设备定期检查与维护.....................................................12

9.3数据存储设备定期检查与维护.....................................................12

9.4数据显示设备定期检查与维护.....................................................13

9.5观测系统软件定期检查与维护.....................................................14

附录A（资料性）响应监测数据滤波压缩................................................15

附录B（资料性）响应关键信息提取分析................................................16

附录C（资料性）车辆横向偏移位置感知判别............................................17

附录D（资料性）车辆荷载移动速度感知处理............................................18

附录E（资料性）路面各层模量反算评估................................................20

I

DB15/T2885—2023

附录F（资料性）公路路基路面性能评估................................................22

附录G（规范性）观测站数据系统验收记录表............................................26

附录H（规范性）定期检查与维护记录表................................................29

II

DB15/T2885—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由内蒙古自治区交通运输厅提出并归口。

本文件主要起草单位：内蒙古自治区交通运输科学发展研究院、哈尔滨工业大学、中咨公路养护检

测技术有限公司。

本文件主要起草人：董泽蛟、张洪伟、马宪永、王学营、赵楷文、刘恒、白亚杰、齐志鑫，刘磊、

殷允飞、周涛、刘彦山、王跃山、曹丽萍、崔洪涛、樊拥民、于艳波、李瑞平、刘洪辉、董艳颖、全蔚

闻、王彤旭，张冀雯、张宇杰、宋洪阳、郭晶晶。

III

DB15/T2885—2023

公路路基路面长期性能观测站数据

系统建设技术规范

1范围

本文件规定了公路路基路面长期性能观测站数据系统建设的基本要求，包括数据的采集、数据的传

输、数据的存储与管理、数据的处理、观测站数据系统验收以及定期检查与维护等技术要求。

本文件适用于公路建设与运营期间的路基路面长期性能观测站数据系统设计、搭建与应用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T15532计算机软件测试规范

GB/T18459传感器主要静态性能指标计算方法

GB/T19436.1机械电气安全电敏保护设备第1部分：一般要求和试验

DL/T593高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求

JTGD50公路沥青路面设计规范

YD/T2319数据设备用网络机柜

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

公路响应观测highwayresponsemonitoring

通过传感器测试技术，实时获取在交通荷载和外界气象环境作用下公路内部结构响应及环境的变

化，进而对公路力学行为、长期服役性能进行评估，为公路设计方法的完善、养护与管理决策的制定提

供依据和指导。

3.2

观测频度monitoringfrequency

单位周期内测试被观测对象的次数。

3.3

BOTDRbrilliouinopticaltimedomainreflectometer

1

DB15/T2885—2023

布里渊散射光时域反射技术，通过探测光脉冲后向布里渊散射光功率或频移的时域分布，实现对温

度或应变等的分布式传感。

3.4

集中采集centralizeddatacollection

数据采集设备空间集中且数据采集时间同步的一种数据采集方式。

3.5

分散采集discretedatacollection

数据采集设备空间分散且数据采集时间非同步的一种数据采集方式。

3.6

混合采集hybriddatacollection

数据采集设备包含集中式和分散式的一种数据采集方式。

3.7

数据传输系统datatransmissionsystem

将传感器获取的各类数据传输到数据中心或用户终端的软硬件设备，通常由终端设备、网络互联设

备和传输介质组成。

3.8

有线传输wiretransmission

在两个通信设备之间通过物理连接，将信号从一方传输到另一方的技术。

3.9

无线传输wiretransmission

在两个通信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输，将信号从一方传输到另一方的技术。

3.10

同步传输synchronoustransmission

发送方和接受方的时钟是统一的、字符与字符之间的传输是同步无间隔的数据传输方式。

3.11

异步传输asynchronoustransmission

不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符和字符间的传输是异步的数据传输方式。

3.12

观测站数据系统observationstationdatasystem

2

DB15/T2885—2023

大量数据组成的数据集合及其组织管理实体，用于采集、传输、存储管理以及处理公路路基路面长

期性能监测信息。

3.13

观测系统硬件hardwareofmonitoringsystem

用于环境与结构信息感知、采集、传输、存储和显示的所有实体部件和设备的统称。

3.14

观测系统软件softwareofmonitoringsystem

用于环境与结构信息感知、采集、传输、存储和显示以及结构响应分析、环境与结构信息显示的计

算机指令集合。

4数据的采集

4.1数据的采集方式

应根据公路路基路面观测站的观测范围、测点的位置和数量、观测设备类型，合理设计数据采集方

式，并满足下列要求：

a)测点及观测设备较少、观测范围较集中的观测站，宜采用集中采集的数据采集方式；

b)测点及观测设备较多、观测范围较分散的观测站，宜采用分散采集或混合采集的数据采集方式。

4.2数据采集设备

4.2.1数据采集设备应根据传感器输出信号类型、信号传输方式、信号调理设备类型及供电需求等条

件进行选型，并满足下列要求：

a)数字信号宜选用基于RS485、CAN、ModbusTCP或UDP等数据采集设备，并根据采样频率、数

据传输率、传输距离进行选型；

b)模拟电压信号宜选用标准工业信号，选用基于PCI、PXI等技术的数据采集设备，并根据输入

范围、总采样频率、采样通道、分辨力、精度与数据传输率进行选型，也可选用在传感器端进

行模数转换；

c)光信号数据采集应采用专门的光纤解调设备，应根据波长范围、采样通道与采样频率进行选型。

4.2.2数据采集设备应根据传感器输出信号类型选择合适的信号调理装置，应考虑与后续数据传输与

管理接口的兼容性，并满足下列要求：

a)数据采集模块转换分辨力应满足传感器分辨率及观测要求，应符合GB/T18459的规定；

b)电荷信号应选用电荷放大器进行信号调理和采集；

c)电信号应进行光电隔离，以增强抗干扰能力；

d)电阻类传感器应选用惠斯通电桥调理放大信号；

e)静态模拟信号可选用多路模拟开关和采样保持器进行多路信号依次采集，动态信号应选用抗

混滤波器进行滤波和降噪。

4.2.3宜选用具有自动校准功能的数据采集硬件，对于无自动校准功能的数据采集硬件应根据设备说

明定期进行外校准。

4.2.4数据采集设备应考虑抗干扰措施，包括串模干扰抑制、共模干扰抑制、接地技术及屏蔽技术，

以提高信噪比。

3

DB15/T2885—2023

4.2.5数据采集设备应避免设置在潮湿、有静电和磁场环境中，信号采集仪器应有不间断电源保障，

并应采用一定的防护措施，保证在高低温、冲击、振动、电磁干扰、潮湿等恶劣环境中正常工作，应便

于维护及更换，并按照GB/T19436.1和DL/T593的相关防护设计规定执行。

4.3数据采集软件

4.3.1应具备传感器数据实时采集、自动存储、缓存管理、及时反馈、自动传输功能。

4.3.2应具备与数据库系统和数据分析软件进行稳定和可靠通信、远程或本地便捷更改设备配置、通

过标签数据库或本地配置文件进行信息读取的功能。

4.3.3应能对传感器输出信号与采集传输设备运行状况进行观测和识别。

4.3.4应能接受计算机传送观测参数调整的指令，并能进行相关的观测过程或观测数据处理参数的调

整，并记录、备份相关的调整指令。

4.3.5宜具备部分后端数据分析处理系统的功能，或留出便利的数据接口。

4.4数据采集格式及观测频度

4.4.1结合观测指标的技术特点，可选择实时观测或周期性观测的方式进行观测，采用动、静态传感

器，实现实时、自动采集，其中动态传感器的采集频率宜根据车速确定，应不小于200Hz，静态传感器

的采集频率应不少于1次/10min。

4.4.2公路路基路面长期性能观测站数据应包括交通荷载信息、外界气象环境信息、路面内部结构响

应及环境信息。

4.4.3结构响应信息的各类观测指标及观测频度应满足表1要求，数据采集格式应满足表2、表3、表

4的要求。

表1结构响应信息观测指标及频度

观测指标单位观测频度观测方式

应力MPa实时观测自动观测

应变με实时观测自动观测

竖向总变形mm实时观测自动观测

表2应力数据采集格式

时间时刻应力传感器编号与路表距离结构层位应力

年/月/日时/分/秒-m-MPa

表3应变数据采集格式

时间时刻应变传感器编号与路表距离结构层位应变

年/月/日时/分/秒-m-με

4

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表4竖向变形数据采集格式

时间时刻位移传感器编号与路表距离结构层位竖向变形

年/月/日时/分/秒-m-mm

4.4.4交通荷载信息的各类观测指标及观测频度应满足表5要求，数据采集格式应满足表6的要求。

表5交通荷载信息观测指标及频度

观测指标单位观测频度观测方式

车辆轴载t实时观测自动观测

轴型分布-实时观测自动观测

表6车辆轴载及轴型分布数据采集格式

轴重

时间时刻轴型分布

第1轴第2轴第3轴第4轴第5轴第6轴第7轴第8轴

年/月/日时/分/秒-tttttttt

4.4.5公路内部环境信息的各类观测指标及观测频度应满足表7要求，数据采集格式应满足表8、表

9的要求。

表7公路内部环境信息观测指标及频度

观测指标单位观测频度观测方式

温度℃实时观测自动观测

湿度%实时观测自动观测

表8结构温度数据采集格式

时间时刻温度传感器编号与路表距离结构层位温度

年/月/日时/分/秒-m-℃

表9结构湿度数据采集格式

时间时刻湿度传感器编号与路表距离结构层位湿度

年/月/日时/分/秒-m-%

4.4.6外界气象环境信息的各类观测指标及观测频度应满足表10要求，数据采集格式应满足表11的

要求。

5

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表10外界气象环境信息观测指标及频度

观测指标单位观测频度观测方式

大气温度℃实时观测自动观测

相对湿度%实时观测自动观测

气压hPa实时观测自动观测

风速m/s实时观测自动观测

风向°实时观测自动观测

雨量mm实时观测自动观测

总辐射强度W/m²实时观测自动观测

日照强度h/d实时观测自动观测

直接辐射强度W/m2实时观测自动观测

表11外界气象环境数据采集格式

大气相对总辐射日照直接辐紫外辐射

时间时刻气压风速风向雨量

温度湿度强度强度射强度强度

年/月/日时/分/秒℃%hPam/s°mmW/m²h/dW/m2W/m²

5数据的传输

5.1传输系统设计要求

5.1.1数据传输系统应具有对来自数据采集系统的各种数据予以接收、处理、交换和传输的能力，应

保证数据传输的可靠性、高效性和数据传输质量，并满足下列要求：

a)当历史数据平均值有效数字不统一时，应与最多有效数字位数的情况一致；

b)采集得到的数据和历史数据的差值应在一定范围内，可根据具体情况设置阈值，当超过阈值时，

应检查系统的运行状态。

5.1.2要求高速传输的公路路基路面长期性能观测站，应采用同步传输，仅要求低速传输的公路路基

路面长期性能观测站，可采用异步传输。

5.1.3数据传输系统应坚持因地制宜原则，综合考虑数据传输距离、公路工程各阶段施工特征和工程

现场地形条件、网络覆盖状况、已有的通信设施等因素，灵活选取合适的数据传输方式：

a)当公路工程现场存在无线发射设备或在有强电磁场的环境下，应采取有效的电磁屏蔽措施，当

无法实施电磁屏蔽时，应采用有线传输方式；

b)对于地形复杂、物理线路布设和维护困难的环境，宜在网络允许条件下优先采用无线传输方式；

c)需要构建临时传输网络的工程现场，宜采用无线传输方式；

d)根据工程需要，可选用一种或多种传输方式进行组合使用，在条件允许时，应优先采用有线传

输方式；

6

DB15/T2885—2023

e)采用有线传输数据时，宜利用已有的光纤通信网或部门局域互联网等数据传输线路，设置必要

的中继器或转发器，选取适当的传输介质，同时应以现场数据采集器的接口为基础，以增加最

少的接口转换器为原则，选取适当的接口类型；

f)采用无线传输数据时，应根据公路工程现场营运的网络、成本和现场实际情况选择合适的无线

传输方式。

5.1.4数据传输系统应设置数据备份机制，以保证在传输线路故障时数据的完整性和可靠性：

a)数据采集站应至少保存最近30d的观测数据做备份，宜根据工程现场条件及观测需求适当的

延长数据备份时长；

b)数据存储介质应根据公路沥青路面响应观测系统每天接收的数据量选取。

5.2传输质量控制

5.2.1应根据数据采集系统前端传感器单位时间采集数据量大小，结合设计的传输通信能力，对数据

进行分包处理，以包、帧为单位实时传输。

5.2.2开发的相应数据传输软件在设计中应采用应答模式，并且引入检校-重发-补发机制进行误码控

制，数据包设计宜满足下列格式要求：

a)数据包应加入开始位及结束位；

b)在每组数据的开头和结束位置，应加入控制参数信息，定义请求发送包和文件结束包；

c)在每个数据段前应加入标识信息；

d)传输数据应进行校验，可采用奇偶校验或循环冗余校验，并将校验码加入数据段后的校验位。

5.2.3应设计校验机制，在传送和接收两方都对数据进行确认：

a)当数据通道发生故障而中断，在故障排除后，数据传输系统应具有补发功能，将中断时间段内

所有数据发送到接收端；

b)对于数据传输系统的应答、重发和补发模块应设置时限，避免因应答等待、重发及补发影响正

常数据发送，宜利用数据通道空闲时段完成补发数据传输；

c)数据传输系统设计时应根据实际情况制定应对特殊突发情况的应急预案。

6数据的存储与管理

6.1数据库构建要求

6.1.1数据库应将采集系统收集到的实时数据和历史数据，提供给数据处理系统进行处理，供评估系

统对数据进行分析，最终将处理及分析结果进行保存以便查询。

6.1.2数据库设计应遵循数据库系统的可靠性、先进性、开放性、可扩展性、标准性和经济性的基本

原则，应保证数据的共享性、数据结构的整体性、数据库系统与应用系统的统一性。

6.1.3数据库系统在使用时应支持在线实时数据处理分析、离线数据处理分析以及两种工作方式的混

合模式。

6.1.4数据库管理应实现数据归档、生成报告、快速显示和高效存储的管理功能。数据管理软件应能

对所有观测项目、观测站设备或指定观测项目、观测站设备的观测数据在限定时间段进行回放追溯。

6.1.5数据库应模块化架构，可对公路结构基本信息、观测系统信息和观测数据信息进行分层、分类

存储和管理，宜包括公路结构基本信息子数据库、观测系统信息子数据库、观测数据子数据库和分析报

表子数据库等：

a)公路结构基本信息子数据库应存储和管理公路等级、路面设计资料、路面材料与结构信息、施

工及养护信息等；

7

DB15/T2885—2023

b)观测系统信息子数据库应存储和管理传感器、数据采集和传输设备、数据存储和管理设备及相

应软件等信息，包括传感器参数、设备名称、设备参数、设备功能、设备安装位置、安装时间、

采样频率、