瀝青混合料質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用分析

趙悅陽(yáng)

（北京九通衢檢測(cè)技術(shù)股份有限公司，北京 100000）

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高速公路建設(shè)不斷加快，且多是瀝青路面形態(tài)，但很多路面卻無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)所需的壽命要求，使用時(shí)間較短，對(duì)道路和車輛通行安全產(chǎn)生很大影響，經(jīng)常要大范圍維修，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。生產(chǎn)合格的瀝青混合料是路面施工的首要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量是路面質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1 瀝青混合料生產(chǎn)問(wèn)題

1.1 樣品量較少

檢測(cè)瀝青混合料時(shí)，抽取的樣本量較少，對(duì)需求較大的工程而言，抽取代表性樣本有較大難度，而且實(shí)驗(yàn)非常繁瑣復(fù)雜，很多檢測(cè)結(jié)果并不能反映瀝青質(zhì)量，也就很難按照檢測(cè)數(shù)據(jù)做出正確判斷，影響后續(xù)措施的實(shí)施。單一檢測(cè)方式很難控制大批量的瀝青混合料質(zhì)量。

1.2 操作不規(guī)范

拌合機(jī)操作人員對(duì)設(shè)備雖然很熟悉，但對(duì)混合料的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)卻了解較少。試驗(yàn)人員按照相關(guān)規(guī)定的頻率隨機(jī)取樣檢測(cè)，導(dǎo)致混合料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與檢測(cè)環(huán)節(jié)脫節(jié)。而且很難避免熱倉(cāng)料的變異性，熱料的取樣與篩分比較困難，造成檢驗(yàn)量不夠，實(shí)際調(diào)整時(shí)缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

2 動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

為了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化監(jiān)控瀝青混合料的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，歐美國(guó)家首先開發(fā)了動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。近年，國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)也加強(qiáng)了研究，具體介紹如下：

2.1 系統(tǒng)模塊

（1）數(shù)據(jù)采集軟件。可以在瀝青拌和站及施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備中安裝專用的采集數(shù)據(jù)軟件，把生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器內(nèi)，服務(wù)器使用B/S模式，以網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為基礎(chǔ)，用戶在電腦中打開瀏覽器，輸入相關(guān)ID并登陸，進(jìn)入系統(tǒng)查看、分析生產(chǎn)狀況。

（2）數(shù)據(jù)采集硬件。主要是在拌和站、壓路機(jī)或攤鋪機(jī)等系統(tǒng)內(nèi)安裝采集數(shù)據(jù)所需的黑匣子設(shè)備，只需一次配置，進(jìn)行初始化，就可采集、發(fā)送數(shù)據(jù)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)科技，使數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸。

（3）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。包含配合比的計(jì)算和調(diào)整系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)及輔助專家決策等系統(tǒng)。此環(huán)節(jié)主要以數(shù)據(jù)庫(kù)建構(gòu)為基礎(chǔ)，其核心是開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算模型，借助相關(guān)軟件實(shí)時(shí)分析和處理數(shù)據(jù)，然后使用人機(jī)界面查詢系統(tǒng)，按照用戶需要，顯示相關(guān)的圖標(biāo)數(shù)據(jù)，提升判斷質(zhì)量。

（4）網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。主要開發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序，建設(shè)相關(guān)網(wǎng)站并調(diào)試服務(wù)器，以相關(guān)服務(wù)器為基礎(chǔ)，遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，技術(shù)員瀏覽相關(guān)網(wǎng)頁(yè)就能隨時(shí)得到所需的各種數(shù)據(jù)。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）采集數(shù)據(jù)。可以準(zhǔn)確采集瀝青拌和站在生產(chǎn)時(shí)的各種數(shù)據(jù)，包括每次投放的礦粉、骨料等，還包括瀝青質(zhì)量、拌和與出料的溫度等數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分析。分析瀝青量與礦料的配比。系統(tǒng)采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，可以有效計(jì)算每次拌和時(shí)礦料的比例與瀝青量，按照礦料的比例，計(jì)算混合料礦料合成的通過(guò)率，然后與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配相比較。

（3）統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)具體時(shí)間段生產(chǎn)的混合料總量，例如具體每小時(shí)或一天等時(shí)間段，能夠生成級(jí)配曲線，然后與相關(guān)級(jí)配范圍相比較，判斷級(jí)配穩(wěn)定性。

（4）超限情況自動(dòng)提示。系統(tǒng)能夠監(jiān)控整個(gè)混合料過(guò)程，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常狀況，以短信形式發(fā)送至相關(guān)人員手機(jī)內(nèi)，不僅能提示拌合站的管理操作人員，還方便管理人員監(jiān)督操作人員，避免惡意操作。

（5）監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的共享。對(duì)管理或技術(shù)人員而言，如果生產(chǎn)出現(xiàn)異常時(shí)，可以直觀了解生產(chǎn)全過(guò)程的數(shù)據(jù)，按照相關(guān)數(shù)據(jù)正確處理。這一系統(tǒng)不需要管理和技術(shù)人員親自前往拌和站，只需借助網(wǎng)絡(luò)查看整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可借助無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，從拌和站收集的各種數(shù)據(jù)借助網(wǎng)絡(luò)傳輸至相關(guān)服務(wù)器，管理或技術(shù)人員借助網(wǎng)絡(luò)查看數(shù)據(jù)，實(shí)施遠(yuǎn)距離監(jiān)控。

3 動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。需要按照當(dāng)?shù)氐牡乩淼刭|(zhì)、原材料、氣候等因素，用工程中實(shí)際使用的材料，借助實(shí)驗(yàn)計(jì)算混合料目標(biāo)配合比，確定瀝青的最佳用量，上下不超過(guò)0.3%，然后通過(guò)馬歇爾實(shí)驗(yàn)，借助拌和機(jī)的取樣，確定生產(chǎn)配合比，按照配合比試拌，并鋪設(shè)一段實(shí)驗(yàn)路程，試驗(yàn)路鋪設(shè)后進(jìn)行取樣分析，檢測(cè)配比與瀝青用量，通過(guò)驗(yàn)證后，才能確定最終施工的配合比，并制定級(jí)配控制的范圍。準(zhǔn)備工作結(jié)束后，要把混合料的級(jí)配實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)與控制室電腦相連接，具體菜單都能夠單一進(jìn)行列表，并含有相關(guān)命令，菜單欄中有“設(shè)置”按鈕，單擊某個(gè)菜單，會(huì)彈出相應(yīng)的對(duì)話框，然后單擊列表內(nèi)的命令執(zhí)行。還可以根據(jù)每檔資料設(shè)置好報(bào)警的界限，全部錄入結(jié)束點(diǎn)擊確定。

（2）拌和時(shí)監(jiān)控接收數(shù)據(jù)的電腦軟件。會(huì)按照之前設(shè)定的熱料倉(cāng)比例范圍，繪制其級(jí)配的上下限，如果某個(gè)倉(cāng)料生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)了異常，配比曲線就會(huì)超過(guò)之前的控制線，曲線顏色也會(huì)出現(xiàn)變化，并發(fā)出報(bào)警聲音提示相關(guān)人員，然后檢查產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)的原因，并采取針對(duì)性措施，其監(jiān)控的界面一般都是使用圖像顯示，非常清晰明了。配合比實(shí)時(shí)控制的曲線圖，在一幅界面滿后自動(dòng)截屏，而且拌和站料倉(cāng)在出現(xiàn)調(diào)整時(shí)，其數(shù)據(jù)表格就能夠自動(dòng)區(qū)分，每日監(jiān)控的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)保存為表格，管理人員方便打印或存檔。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建。系統(tǒng)可以對(duì)相關(guān)決策進(jìn)行輔助，實(shí)時(shí)采集、分析和處理各種數(shù)據(jù)，所以，建構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)就是系統(tǒng)核心，分析實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)需求，發(fā)現(xiàn)為了使各種數(shù)據(jù)能夠被實(shí)時(shí)分析、處理和發(fā)布，需要構(gòu)建開放與動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以儲(chǔ)存大量信息數(shù)據(jù)，便于用戶查詢分析，還能使不同機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)方便傳遞。

（4）數(shù)據(jù)處理技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，包含數(shù)據(jù)采集、接收、計(jì)算、分析和發(fā)送等環(huán)節(jié)，采集和發(fā)送主要借助C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行，而接收和計(jì)算分析主要借助數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)的接收端在接收各種數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)不同字段使其儲(chǔ)存在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表內(nèi)，然后按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)處理、加工數(shù)據(jù)等操作，最后，借助B/S結(jié)構(gòu)發(fā)布數(shù)據(jù)。

（5）數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。在拌和站需要安裝相應(yīng)的提取和發(fā)送數(shù)據(jù)軟件，成功安裝相關(guān)軟件后，在每次拌和啟動(dòng)時(shí)，軟件也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，軟件在啟動(dòng)時(shí)首選需要對(duì)其初始化操作，之后程序會(huì)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，如果拌和站有了新的數(shù)據(jù)，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令，程序就會(huì)進(jìn)入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)尋找到數(shù)據(jù)，對(duì)其壓縮、加工，然后傳送至遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，如果拌和站的生產(chǎn)停止，程序也會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

（6）接收數(shù)據(jù)、計(jì)算和分析。在數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器每次啟動(dòng)時(shí)，接收數(shù)據(jù)系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)，接收到拌和機(jī)的相關(guān)信號(hào)，在接收具有作用的數(shù)據(jù)后，會(huì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，服務(wù)器關(guān)閉，接收系統(tǒng)也會(huì)關(guān)閉。系統(tǒng)可以按照各熱倉(cāng)的實(shí)時(shí)結(jié)果，提供最優(yōu)化的熱倉(cāng)比例，使熱倉(cāng)與冷倉(cāng)之間的比例盡可能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，降低溢料和等料情況。計(jì)算機(jī)可以顯示每盤料及配圖，還可以按照用戶自己設(shè)定的相關(guān)條件，顯示已拌和的混合料、篩孔、油石比等統(tǒng)計(jì)圖，記憶后臺(tái)的程序，使收集到的原始數(shù)據(jù)得到轉(zhuǎn)換，用圖表等形式顯示，監(jiān)控混合料指標(biāo)。而且監(jiān)控界面的左上部還可以實(shí)時(shí)顯示報(bào)警情況，如果出現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊這一區(qū)域，可以彈出相應(yīng)對(duì)話框，會(huì)對(duì)其求解和規(guī)劃，改善異常情況。

4 系統(tǒng)效用

首先，能夠確保混合料的質(zhì)量。瀝青混合料借助監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采集和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，借助圖表形式實(shí)時(shí)反映相關(guān)數(shù)據(jù)變化狀況，對(duì)確保整個(gè)混合料質(zhì)量有很大幫助。其次，提升機(jī)械化水平和質(zhì)量控制能力，系統(tǒng)的使用可以提升混合料拌和的質(zhì)量，確保級(jí)配均勻，控制瀝青用量，有效提升工程的機(jī)械化水平和質(zhì)量控制能力。最后，提升路面的質(zhì)量，降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。監(jiān)控整個(gè)混合料的生產(chǎn)過(guò)程，可提升混合料質(zhì)量，對(duì)路面施工的質(zhì)量有很大保障，降低路面在早期就被破壞的概率，提升路面耐久性，降低日后養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，瀝青混合料實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)非常重要，需要引起相關(guān)人員重視，加強(qiáng)研究和創(chuàng)新，使用各種新技術(shù)，不斷改善系統(tǒng)，有效提升混合料質(zhì)量，為國(guó)內(nèi)道路施工建設(shè)提供保障。