近年来我国道路建设飞速发展,随着道路使用年限的增加和所处环境的影响,道路内部会出现不同程度的损伤,这直接关系到道路性能安全问题,因此对道路性能的检测十分重要。为提高道路建设与养护管理水平,针对传统的路面检测方法存在的耗时、耗力、效率低下,难以做到检测的周期性和实时性的缺点,对简单实用、成本低、数据量大、可重复验证的路面检测技术开展了研究工作。研究和实现了一种基于温差发电的道路监测传感器节点系统,能够用于新建、扩建或重铺的沥青混合路面的实时监测。通过对低功耗无线自供电传感器节点关键技术难题的解决,完成了原型系统的设计和测试。主要研究内容包括道路温差发电技术、埋入式低功耗无线传感器节点设计和道路应力检测技术。论文的主要创新点与成果如下:(1)设计温差发电模块为道路监测系统供电。通过有限元分析和实际测量,得到道路内部温度场分布情况,确定道路不同深度温差大小。采用柱形金属散热装置保证温差发电片冷热两端温差。将温差发电模块埋置在沥青混凝土车辙板内,通过实验得到不同温差条件下温差发电模块的输出特性。模拟现实道路中不同车载应力下的车辙实验,得到温差发电模块在不同应力和碾压速度条件下的输出特性。(2)设计道路监测传感器节点采集道路温湿度数据。实现传感器节点的软硬件设计,对传感器节点进行封装保护,以提高传感器节点在道路内的使用寿命。分析和测试不同环境下无线信号的传输距离与信号强度。经实际测试实现了传感器节点的自组网、道路温湿度数据采集和无线数据收发功能。(3)利用压电换能器检测道路内部压力。将压电换能器埋置在车辙板的不同深度,在车辙仪上对其进行碾压,模拟车辆负载在道路上行驶实验,不同埋深和不同车辙压力下压电换能器输出不同大小的电压,对压电换能器进行标定,从而能够测量道路所受应力大小。(4)将四块埋置传感器节点的车辙板放置在不同温湿度环境中,经过四个月的实验四个车辙板存在不同程度的损伤。采集得到车辙板内部温度、湿度相关数据之后,通过分析得到温湿度对道路内部结构健康的影响程度。