瀝青路面攤鋪工程中智能監(jiān)控系統(tǒng)的應用

陶然

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司）

1 工程概況

四川省都江堰-郫縣-成都高速公路某合同段，路線全長47km，該高速公路為雙向全封閉高速公路，設計速度為120km/h，該路段施工涉及的單幅橋梁數(shù)量為83座，單幅隧道的數(shù)量為15座。

為了更加科學地管理瀝青路面攤鋪施工，控制好施工過程中的各項參數(shù)，實現(xiàn)全過程管理，本路段工程在實際施工中應用了PCS900自動控制攤鋪系統(tǒng)。

2 智能監(jiān)控系統(tǒng)結構

該路段施工中，涉及的智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下部分構成：

①針對瀝青材料生產過程的智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅有利于更好地監(jiān)控原材料配比，而且以動態(tài)的形式監(jiān)控材料加工過程，進而全面提高瀝青材料的生產質量；

②針對瀝青混合料拌和過程的監(jiān)控系統(tǒng)，以動態(tài)監(jiān)控方式監(jiān)控原材料的拌和溫度和時間；

③針對瀝青材料運輸車的監(jiān)控系統(tǒng)，主要控制瀝青混合料裝卸料時間、卸料位置等；

④針對瀝青攤鋪過程的監(jiān)控系統(tǒng)，實時獲取瀝青混合料的攤鋪速度和溫度；

⑤針對路面碾壓過程的監(jiān)控系統(tǒng)，實時獲取壓路機的工作參數(shù)，比如壓實遍數(shù)、壓實速度和壓實溫度等。

在實際碾壓施工前可以選擇任意標準路段獲得壓實參數(shù)信息，為整個公路的瀝青路面工程施工提供參考。在傳統(tǒng)碾壓工作模式下，碾壓完成后需要工作人員選擇若干點測量壓實度。但在該項目中，工作人員在碾壓的過程中通過觀察智能監(jiān)控系統(tǒng)的顯示屏即可判斷是否存在碾壓或者超壓問題，可以及時采取有效措施進行處理。

3 瀝青材料生產監(jiān)控系統(tǒng)

①為了滿足瀝青拌和站遠程質量監(jiān)控的需求，必須建立在目標配合比設計與實際生產配合比計算系統(tǒng)上，發(fā)揮瀝青材料生產監(jiān)控系統(tǒng)作用，同時配合應用B/S技術。

②瀝青材料生產監(jiān)控系統(tǒng)中，專家數(shù)據(jù)庫模塊是非常重要的部分之一，可以分析瀝青材料生產數(shù)據(jù)信息，針對異常數(shù)據(jù)發(fā)出警報。在該模塊的作用下，瀝青材料生產監(jiān)控系統(tǒng)完成了向動態(tài)質量監(jiān)控系統(tǒng)的升級。

③實時監(jiān)控材料級配、溫度、攤鋪厚度、攤鋪溫度、碾壓溫度等，一旦發(fā)現(xiàn)任何一個指標未達到相應的標準，系統(tǒng)就會向管理者提出警報，警報的方式一般為短信。

④瀝青材料生產監(jiān)控系統(tǒng)的應用保證了供料及時性，防止溢料問題，降低了材料浪費率，繼而提高了拌和站生產效率，節(jié)省了供料生產建設過程中的成本。

⑤利用服務器對當天生產和當月生產的數(shù)量和質量進行對比分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即調整生產過程，將質量問題帶來的經濟損失降到最低。

4 瀝青路面質量監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)功能的發(fā)揮主要由以下步驟完成：獲取數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、結果呈現(xiàn)。瀝青路面質量監(jiān)控系統(tǒng)包含三個子系統(tǒng)：瀝青混合料拌和實時監(jiān)控子系統(tǒng)、攤鋪過程監(jiān)控子系統(tǒng)以及壓實過程實時監(jiān)控子系統(tǒng)。對于整個系統(tǒng)來說，各子系統(tǒng)具有一定的獨立性，各個子系統(tǒng)之間的聯(lián)結可通過中間件共享數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。同時，公路項目管理人員通過質量監(jiān)控系統(tǒng)獲得施工數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行計算和分析，給項目后續(xù)的開展提供科學的依據(jù)和參考。

4.1 拌和站監(jiān)控子系統(tǒng)

瀝青拌和站監(jiān)控子系統(tǒng)的主要功能是以動態(tài)的監(jiān)控形式監(jiān)測拌和站內的集料以及瀝青質量。硬件是將工控機安裝在瀝青拌和站的計算機上，工控機獲取數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)椒掌鳎到y(tǒng)內部軟件會分析和處理數(shù)據(jù)，得出最佳的油石比以及關鍵篩孔等參數(shù)。系統(tǒng)內部軟件還會根據(jù)數(shù)據(jù)繪制圖形，并將繪制出來的圖表傳輸?shù)浇K端設備，工作人員通過觀察終端顯示器上顯示的圖表監(jiān)控瀝青混合料級配過程，當瀝青混合料參數(shù)或者拌和指標超出一定的范圍，系統(tǒng)會給出預警，向項目管理人員發(fā)出提醒警報，提醒警報的方式一般為短信[1]。

本文工程路面瀝青攤鋪工作量較大，需要的瀝青混合料量較多，在生產瀝青混合料的過程中常常會發(fā)生級配超過設定范圍的現(xiàn)象。為此，生產瀝青混合料時必須嚴加管控，將級配范圍控制在設定范圍的6%以內，否則瀝青混合料會被視為“級配失穩(wěn)”。拌和站監(jiān)控系統(tǒng)能夠篩選生產數(shù)據(jù)，讓混合料的質量變得更加可控。生產瀝青混合料的過程中必須綜合考慮實際情況以及設備情況，限定更加科學的、可行的生產參數(shù)范圍，生產參數(shù)范圍過寬或過窄，都無法達到監(jiān)控瀝青混合料質量的目的。

本項目中瀝青拌和站監(jiān)控系統(tǒng)后臺軟件應用的模式為全網頁模式，在這個后臺中，參與該項目的各方具有不同的權限，具體來說，后臺網頁頁面刷新頻率為次/5min；應用圖標直觀地展示各類參數(shù)和指標；實時更新瀝青拌和過程中的數(shù)據(jù)和信息；統(tǒng)計和計算任意時段的混合料的生產總量和生產合格率；方便操作人員和管理人員更加直觀地觀察數(shù)據(jù)變化。

4.2 攤鋪監(jiān)控子系統(tǒng)

攤鋪監(jiān)控子系統(tǒng)主要由攤鋪機運行監(jiān)測系統(tǒng)、網絡模塊、攤鋪過程監(jiān)測系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構成。通過該子系統(tǒng)，工作人員及時掌握攤鋪作業(yè)施工中瀝青混合料的攤鋪厚度和溫度，工作人員根據(jù)這些參數(shù)調整攤鋪過程，進而提高攤鋪質量[2]。在攤鋪監(jiān)控子系統(tǒng)中，不同的結構具有不同的功能。

①攤鋪機運行監(jiān)測模塊：主要作用是實時采集攤鋪機的運行數(shù)據(jù)。

②網絡模塊：作用是將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析中心，數(shù)據(jù)分析中心完成數(shù)據(jù)和信息的分析后，該模塊負責將處理后的結果呈現(xiàn)給管理人員。

③攤鋪過程檢測模塊：該模塊主要是利用傳感器收集熨平板信息和數(shù)據(jù)，根據(jù)這些信息和數(shù)據(jù)分析熨平板是否存在振動和傾斜的情況。

④數(shù)據(jù)分析模塊：根據(jù)實際采集高程和設計下鋪面厚度，對路面攤鋪高程和厚度進行計算，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測攤鋪厚度的目的。

4.3 碾壓監(jiān)控子系

壓實機監(jiān)測子系統(tǒng)的主要功能是在路面碾壓過程中實時監(jiān)管瀝青混合料的碾壓質量，主要由壓力機碾壓數(shù)據(jù)采集模塊、碾壓數(shù)據(jù)傳輸模塊兩大模塊內容構成。

①壓路機碾壓數(shù)據(jù)采集模塊：該模塊算法原理為RTK，利用該算法獲得壓路機的碾壓數(shù)據(jù)，再應用三角定位原理獲得壓路機運行數(shù)據(jù)。

②碾壓數(shù)據(jù)無線傳輸模塊：壓路機在運行過程中會產生各類數(shù)據(jù)和參數(shù)，該模塊的主要作用是將這些參數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鳎麄€過程通過無線分組服務技術實現(xiàn)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫后，系統(tǒng)利用內置算法進一步分析和處理數(shù)據(jù)。

4.4 數(shù)據(jù)處理模塊

①數(shù)據(jù)處理模塊中，三角定位算法可用于攤鋪作業(yè)施工中，計算和分析壓路機的運行軌跡和運行速度。

②根據(jù)壓路機運行參數(shù)和信息判斷該路段是否存在“漏壓”或“超壓”問題，一旦存在立即采取處理措施，保證各個位置的壓實度都達到設定要求。

③利用數(shù)據(jù)傳輸技術將以上數(shù)據(jù)處理的結果和報告?zhèn)鬏數(shù)巾椖抗芾砉ぷ魅藛T，為管理人員后續(xù)施工決策提供科學的依據(jù)和參考。

5 結語

在科技飛速發(fā)展的背景下，智能監(jiān)控系統(tǒng)在瀝青路面攤鋪施工中的應用已成為大勢所趨，該系統(tǒng)的應用提升了瀝青路面攤鋪施工效率，將人為因素給瀝青路面攤鋪施工造成的影響降到最低，與此同時，還能發(fā)現(xiàn)攤鋪作業(yè)施工中存在的各種問題和不足，對提高瀝青路面平整度、改善公路工程建設施工水平具有積極的意義。