基于物聯(lián)網(wǎng)的瀝青路面施工過(guò)程智能管控技術(shù)探討

孫秀麗

（鎮(zhèn)江市四通公路工程有限公司）

1 引言

在瀝青路面的施工中，對(duì)瀝青混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓各環(huán)節(jié)采用對(duì)應(yīng)的智能管控系統(tǒng)，可以對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，包括每個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)都能詳細(xì)記錄、實(shí)時(shí)反饋，反映工程的建設(shè)質(zhì)量情況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，提高施工管理效率，確保工程質(zhì)量管控目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的瀝青路面施工過(guò)程智能化管控介紹

2.1 智能化管控技術(shù)的應(yīng)用原理

智能化管控系統(tǒng)必須包含數(shù)據(jù)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)中心及處理服務(wù)器、移動(dòng)終端設(shè)備[1]。系統(tǒng)在工作時(shí)，各設(shè)備提前進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，精度校正達(dá)到最佳工作狀態(tài)，并建立起網(wǎng)絡(luò)連接，然后通過(guò)傳感器、掃描設(shè)備等數(shù)據(jù)采集器收集數(shù)據(jù)，傳輸給現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中心和遠(yuǎn)程中心服務(wù)器，系統(tǒng)根據(jù)施工管控的需要篩選和分類(lèi)數(shù)據(jù)，將實(shí)際施工參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)施工要求進(jìn)行對(duì)比，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，從而正確評(píng)判施工質(zhì)量，將有異議之處進(jìn)行上報(bào)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員和遠(yuǎn)程管控中心人員可以通過(guò)移動(dòng)終端了解具體情況，進(jìn)而做出科學(xué)應(yīng)對(duì)。

2.2 智能化管控技術(shù)的功能特點(diǎn)

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

瀝青路面施工過(guò)程的智能化管控系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接形成一個(gè)既獨(dú)立又互相聯(lián)系的整體，因此通過(guò)在施工各環(huán)節(jié)合理的位置和施工設(shè)備上布設(shè)各類(lèi)信息化傳感設(shè)備，將智能化的施工設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)傳輸通路，以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和遠(yuǎn)程云計(jì)算中心為主體框架形成的監(jiān)管系統(tǒng)可以收集拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓各道工序?qū)?yīng)的各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)變化的大量數(shù)據(jù)的全面采集[2]。

2.2.2 數(shù)據(jù)分析與信息反饋

數(shù)據(jù)采集為數(shù)據(jù)利用打好基礎(chǔ)，由于各環(huán)節(jié)收集的數(shù)據(jù)體量較大，不僅需要對(duì)其進(jìn)行快速分析，根據(jù)施工質(zhì)量控制指標(biāo)提取有用的數(shù)據(jù)，還要分析其合理性，并提前在系統(tǒng)中針對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)設(shè)置合理、動(dòng)態(tài)的報(bào)警邊界條件[3]。當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)算法及分析系統(tǒng)處理后，可以根據(jù)指標(biāo)比對(duì)，并綜合材料特性、施工工藝、設(shè)備參數(shù)等評(píng)價(jià)施工質(zhì)量，從而可以發(fā)出正確、合理的預(yù)警，并提供問(wèn)題分析報(bào)告和建議解決方案，協(xié)助管理人員做出明智決策。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的瀝青路面施工過(guò)程智能化管控技術(shù)應(yīng)用方式

3.1 構(gòu)建瀝青混合料拌和智能化監(jiān)控系統(tǒng)

在混合料拌和環(huán)節(jié)，可以通過(guò)傳感器、監(jiān)控設(shè)備、計(jì)算機(jī)等裝置實(shí)時(shí)采集每一盤(pán)料的拌和時(shí)間、原料種類(lèi)和重量、拌和溫度、出倉(cāng)溫度和時(shí)間等重要信息，并傳輸至后臺(tái)數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算分析后，管控平臺(tái)會(huì)對(duì)溫度異常、質(zhì)量和重量異常等情況進(jìn)行自動(dòng)控制，或是發(fā)出預(yù)警，反饋給管理人員，由各終端顯示設(shè)備對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的查詢(xún)，這樣，管理人員可以遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地了解實(shí)際的拌和情況，拌和質(zhì)量可以有效控制，拌和生產(chǎn)操作產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以全面保存和利用[4]。此外，還可追蹤到瀝青混合料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后的攤鋪開(kāi)始和結(jié)束時(shí)刻，以及對(duì)應(yīng)的攤鋪機(jī)和攤鋪樁號(hào)起止位置等信息，從而可以分析出拌和廠與現(xiàn)場(chǎng)的距離，該車(chē)料能夠攤鋪的面積，也能間接反映出結(jié)構(gòu)層厚度，加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量的把控。

3.2 構(gòu)建運(yùn)輸車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)

在混合料運(yùn)輸環(huán)節(jié)，利用RFID技術(shù)能夠監(jiān)控瀝青混合料的運(yùn)輸周期，從拌和料裝車(chē)開(kāi)始，到出廠、運(yùn)輸路上以及到達(dá)攤鋪前場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程可以通過(guò)電子掃描器、二維碼、手機(jī)和電腦等設(shè)備記錄和監(jiān)控每輛車(chē)所裝的拌和料批次、重量、現(xiàn)場(chǎng)所使用部位、卸料對(duì)應(yīng)的攤鋪機(jī)等信息，以及車(chē)輛的進(jìn)出時(shí)間、司機(jī)的聯(lián)系方式、運(yùn)送軌跡，從而可以保證拌和料在規(guī)定的時(shí)間順利到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，用于對(duì)應(yīng)的攤鋪區(qū)域。中途出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)也可以進(jìn)行混合料溯源，查看車(chē)輛動(dòng)態(tài)軌跡等查明原因，以便快速采取有效的應(yīng)對(duì)措施。

3.3 構(gòu)建攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)

這一環(huán)節(jié)的監(jiān)控設(shè)備主要布置于攤鋪斷面和攤鋪機(jī)上，由于各裝置的精度非常高，并且建立了實(shí)時(shí)反饋體系，因此可以獲得及時(shí)準(zhǔn)確的攤鋪數(shù)據(jù)信息。通過(guò)紅外傳感器、GNSS定位板卡、LED顯示屏等裝置可以實(shí)時(shí)采集混合料的攤鋪溫度、里程、車(chē)道和攤鋪機(jī)行進(jìn)速度，以及整個(gè)縱斷面的鋪面溫度分布等施工信息，并且可以清楚顯示給現(xiàn)場(chǎng)工作人員，讓施工人員和管理人員第一時(shí)間知曉攤鋪信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的可視化，也能夠?qū)崟r(shí)傳輸至后臺(tái)數(shù)據(jù)中心，為后續(xù)資料檢查或施工問(wèn)題調(diào)查提供依據(jù)。同時(shí)，可依靠實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)(RTK），讓施工管理人員對(duì)攤鋪溫度、鋪面均勻性進(jìn)行監(jiān)管，了解瀝青混合料鋪面溫度離析情況，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行施工調(diào)整，達(dá)到更好的攤鋪效果。

3.4 構(gòu)建碾壓監(jiān)控系統(tǒng)

碾壓施工關(guān)鍵在于控制碾壓厚度及其均勻性，而在質(zhì)量管控中由于施工技術(shù)及管理人員的主觀影響，碾壓施工質(zhì)量檢測(cè)代表性不強(qiáng)，不能切實(shí)反映整體的質(zhì)量水平。為提高質(zhì)量監(jiān)控效率，避免后續(xù)返工增加成本，可以在各路面壓實(shí)設(shè)備上安裝機(jī)載數(shù)據(jù)采集站，自建定位參考基站，借助傳感器、衛(wèi)星定位技術(shù)采集各壓實(shí)設(shè)備的運(yùn)作數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中心。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的瀝青路面施工過(guò)程智能化管控技術(shù)應(yīng)用意義

4.1 實(shí)現(xiàn)各單位的協(xié)同管理

由于整個(gè)施工過(guò)程都運(yùn)用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立了客戶(hù)端操作入口，通過(guò)B/S技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)站管理功能，工程參建各方可隨時(shí)通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)入服務(wù)器進(jìn)行施工監(jiān)管和指導(dǎo)。①項(xiàng)目業(yè)主的管理工作從事后管控提升到全過(guò)程、實(shí)時(shí)管控，遠(yuǎn)程信息化的管理，可以隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)動(dòng)態(tài)，獲取相關(guān)的工程資料，路面質(zhì)量管控更為過(guò)程化、精細(xì)化，質(zhì)量問(wèn)題追溯也更為容易；②監(jiān)理人員可以自主、隨時(shí)隨地對(duì)各施工要素進(jìn)行全面、無(wú)間隙的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，質(zhì)量檢測(cè)效率更高，且可以有效預(yù)防施工單位弄虛作假，提高監(jiān)理效率；③施工單位可以精細(xì)化進(jìn)行人員、設(shè)備和工序管理，由于信息化管理明顯，技術(shù)交底效果更好，各作業(yè)隊(duì)伍之間的交流和配合更為協(xié)調(diào)，從而可以極大提高施工效率。

4.2 提高施工質(zhì)量防控成效

①該系統(tǒng)既可對(duì)瀝青路面施工過(guò)程進(jìn)行全面、無(wú)間隙遠(yuǎn)程監(jiān)控，也可通過(guò)外掛LED顯示屏讓現(xiàn)場(chǎng)施工操作人員、技術(shù)指導(dǎo)人員、監(jiān)管人員實(shí)時(shí)查看糾偏，各工序?qū)訉佑行ПO(jiān)控和自檢，每道工序都可以按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)順利完成。

②由于具備專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，對(duì)采集的數(shù)據(jù)處理效率較高，可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制，對(duì)不合格指標(biāo)發(fā)出管控提示和建議，實(shí)現(xiàn)各級(jí)項(xiàng)目管理者對(duì)施工質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制，使采取的質(zhì)量管控措施和抽樣檢測(cè)項(xiàng)目更具針對(duì)性，效果更好，避免了各種資源和成本的浪費(fèi)。

4.3 保證施工資料的完整性和真實(shí)性

由于對(duì)施工各過(guò)程構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的智能化管控系統(tǒng)，瀝青路面施工各個(gè)過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)都被采集，從而建立了路面施工全過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，包括施工初期到工程結(jié)束整個(gè)建設(shè)周期的所有數(shù)據(jù)，而將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與質(zhì)量控制結(jié)合起來(lái)，項(xiàng)目管理者可以在有必要時(shí)，利用服務(wù)器對(duì)周期、月度、季度的施工資料進(jìn)行抽查，查看拌合、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓全過(guò)程歷史數(shù)據(jù)，對(duì)原始監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和當(dāng)下的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，核實(shí)各環(huán)節(jié)物資使用情況，進(jìn)行定期的動(dòng)態(tài)質(zhì)量分析，以便找出當(dāng)下施工方案中的不足，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

公路工程是非常重要的民生建設(shè)工程，以往由于對(duì)瀝青混合拌合料的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程、攤鋪和碾壓施工中的速度、溫度等重要此施工參數(shù)無(wú)法精準(zhǔn)把控造成施工質(zhì)量管控效果不佳，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使其施工過(guò)程管控逐漸向智能化發(fā)展，可以對(duì)項(xiàng)目建設(shè)的整個(gè)階段、各道工序、各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)采集，大量寶貴的數(shù)據(jù)得以保存、傳輸、分析和利用，從而可以動(dòng)態(tài)、真實(shí)地反映工程質(zhì)量，也能夠協(xié)助項(xiàng)目管理者進(jìn)行精準(zhǔn)化動(dòng)態(tài)施工過(guò)程管控，以便采取有效的防控手段提高路面質(zhì)量，節(jié)約施工成本。