瀝青混凝土路面施工過程智能化控制研究與應用

暢浩浩

摘 ?要：近年以來，我國經濟快速發展，國內生產總值已經躍居世界第二。各地區之間經濟往來的頻率也隨之不斷增加，交通運輸的發展是聯系不同區域的一個重要因素，同時也是衡量一個國家經濟發展的標志之一。本文主要分析瀝青混凝土路面施工過程智能化控制研究與應用。

關鍵詞：控制措施;施工過程;智能化施工

引言

我國瀝青道路施工現場檢測方法和結果的反饋存在滯后性，其檢測結果往往在施工結束后才出來，無法在施工過程中獲得有效數據并做出及時調整;還有人為影響因素容易造成偏差;因此，通過物聯網、北斗導航、傳感器等先進技術，結合控制圖與GPS等方法，建立一套完整的施工過程智能化控制系統，實現瀝青混凝土路面從混合料的拌合到材料的運輸、攤鋪、碾壓等過程的可視化引導與管控、提高瀝青混凝土路面質量、延長使用壽命是非常有必要的。

1、系統整體設計

1.1系統設計原則

瀝青路面智能化控制系統建設應當采用當前技術成熟、先進和符合技術發展趨勢的設備和系統。系統選用分布式結構設計，可以實現系統的分階段建設或者擴容;整個系統結構應該設計合理，結構設計簡單易懂，實現提高工作效率的功能，滿足施工中壓實質量管控的需求;此外，該控制系統還應滿足高效性、可維護性、網絡化、人性化等特點。壓實業務應采用行業主流基于服務構架，與行業主流一致，以保證業務與需求的快速應用和無縫接入拓展，更好的實現對現場作業進行指導和管理。除上述的原則外，系統設計還符合有關規范及施工工藝的管理和使用要求，充分考慮設備的性能與產值之間的關系，綜合考慮一次性購置所需的安裝成本和長期運行維護所需的成本。

1.2系統設計目標

瀝青混合生產控制系統在瀝青混合料生產過程中，容易出現多種質量問題，如：拌合易出現廢料的問題、料倉出現超尺寸顆粒、瀝青和骨料加熱沒達到規定溫度及混合料級配不符合設計要求等等。對生產瀝青混合料拌和生產過程進行實時監控并對生產過程中出現的問題及時處理是系統的主要功能。瀝青混合料運輸控制系統，施工生產過程中，即使攪拌站生產的混合料質量優良，如果措施不得當、路面狀況及外界環境影響等因素，在運輸過程中，拌和料如果出現離析和溫度離析的狀況，將嚴重降低瀝青路面的使用性能和使用壽命。通過安裝在瀝青運輸車上的各類傳感器和監控設備，實現對瀝青運輸過程中行駛軌跡以及混合料狀態的實時監控是系統的功能之一。路面攤鋪現場控制系統，目前在瀝青攤鋪現場進行監控管理，特別是對瀝青溫度和攤鋪機行走速度的實時控制是很難做到的。路面攤鋪現場控制系統，通過攝像設備、3G/4G數據采集模塊和通訊終端實現對攤鋪現場的實時監控、數據采集并將現場各類數據及時反饋至監控中心，綜合分析以指引施工。路面壓實控制系統，對瀝青混合料壓實過程進行實時監控，通過將數據采集模塊用于碾壓遍數、壓實軌跡、壓實溫度等現場施工數據的采集，并將現場數據通過無線網絡發送至監控中心綜合分析，對現場作業質量和流程進行積極的指導和管理。

1.3系統整體構架

管理系統的接入通過統一的門戶網站或者項目管理平臺，整個系統包括瀝青拌和生成監控子系統、車輛運輸監控子系統、路面攤鋪監控子系統、路面壓實監控子系統。瀝青混凝土路面施工過程智能化控制系統包含多種類型的數據監控，比如監控現場的視頻流、北斗/GPS終端采集的車輛定位信息、溫度傳感器采集的溫度信息、壓實智能終端采集的壓實質量信息，以及拌和生產的拌料參數信息等。這些數據的信息量大，頻率高，經過網絡智能模塊接入公路現場智能網絡方案，發送至各種類型服務器。

2、系統主要組成模塊

2.1瀝青混合料拌和生產控制系統

道路施工建設所需的瀝青混合料等材料都是通過拌和站集中生產的。這些材料的質量直接影響到公路的質量。所以要對這些材料的生產過程進行監控，該系統主要針對原料的配合比和溫度進行監控。并且實時通過智能網絡傳輸模塊送達瀝青拌和生產監控服務中心。如果有參數不達標，系統會發短信至業主手機進行報警，以便業主及時處理。結合瀝青的物理特性，在氣候溫度較高的地區，應選擇標號較小的瀝青，提升路面硬度，反之則應選擇延度更好的高標號瀝青。設計單位需要充分考慮高速公路所處區域的氣候條件和地質狀況，做好瀝青標號的合理選擇。施工單位采購瀝青材料時，應制訂可靠的材料檢測方案，做好對應的功能檢測，明確瀝青材料的延度、針入度等指標;集料，要求施工單位在選擇集料生產廠家時，能夠確保其生產規格統一，以此確保集料來源的一致性，并且安排專人做好集料加工監督，要求加工企業定期對生產設備進行檢查，避免設備故障引發的集料供應不及時的問題。

2.2瀝青攤鋪控制系統

通過對現有設備的改造或者直接使用，充分利用基于物聯網架構的傳感技術和基于3G的傳輸技術，將瀝青混合料在路面攤鋪施工過程中產生的關鍵控制參數，通過通信模塊及時上報到瀝青攤鋪監控服務中心，實時地反映路面攤鋪狀況，有效避免數據造假、資料造假等行為，實現各參與方對路面攤鋪的動態控制，設計分析預警機制，實時分析攤鋪質量問題，發現質量波動狀況形成質量追溯檔案，確保工程質量目標實現。

2.3運輸系統

在工程運輸領域，工程施工材料如何及時安全的送達施工現場，取決于工程運輸車的運行情況，以及企業對車輛的統一調度管理和后期車輛運輸的費用結算等，因此建立一套對工程運輸車輛進行實時統一監控調度系統顯得十分必要。

2.4應用效果

對壓實質量進行實時控制。使用智能化壓實控制系統對壓實質量進行檢測，可對時間、碾壓檢測日期、碾壓溫度以及碾壓次數等施工參數進行實時控制，進而減少返工等問題。加快施工進度，減少施工工期。駕駛員可以通過控制箱上的顯示屏對碾壓次數等相關參數進行實時監控，避免出現欠壓和過壓現象。由于該系統不受日照的影響，因此可以24h對施工過程進行監控，從而達到提高施工效率的目的。節約成本。該系統的顯示界面比較直觀，即使駕駛員的施工經驗不豐富也可以對其進行精準控制，能夠在提高機械效率的同時減少人員的投入，從而達到降低人員成本的目的。與此同時，當道路存在壓實薄弱區域時，施工單位可對其進行有針對性的檢測，不僅可以提高報檢的合格率，還可以降低檢測成本。存在的主要問題。①當路基細顆粒填料較多時，可以使用智能化壓實技術，但是在GPS基站的使用過程中，會受天氣、外界電磁以及現場地形等因素影響，導致信號傳送出現問題，從而影響數據的完整性和連續性。②每個壓路機之間不能實時共享數據，限制了壓路機之間的調配，可能會產生壓實設備閑置時間較多等問題，影響施工效率。③如果駕駛員操作技術不夠熟練，在其碾壓開始和結束的時候，可能忘記開關機，進而影響到控制效果。因此，施工單位應對駕駛員進行操作培訓，進一步提高控制效果。

結束語

瀝青混凝土路面施工過程質量控制對路面質量影響非常大，混合料的拌和、運輸、攤鋪、壓實等施工工藝是控制路面質量的關鍵步驟。由于施工過程控制是整個質量控制的難點，因此，提出了瀝青混凝土路面智能化施工控制系統，包括系統的整體設計、主要組成、主要組成模塊等。最后，根據具體工程案例，實現主要負責人對工程整體的控制，現場施工人員也可以及時了解施工作業情況，通過最后的質量檢測結果可以說明，智能化施工可以保證路面施工質量，解決傳統施工過程中的控制缺陷與不足。

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