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基于物联网技术的沥青路面施工管控系统

日期:2018年01月30日 来源:/

物联网的认知
“物联网”概念首先由美国麻省理工学院提出,其就是目前所说的物联网技术。物联网是在计算机互联网基础上,利用射频自动识别技术、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的网络。在公路工程中,物联网技术是把RFID技术、红外光感探头、全球定位系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)、激光测距仪等通过信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换,即物物关联,以实现智能化识别和管理。

系统框架
路面质量信息化监控系统是利用物联网架构的传感技术、通用分组无线服务技术、长期演进技术(LongTermEvolution,LTE)等信息传输技术,将沥青生产质量控制子系统,沥青混合料拌和、运输、摊铺、碾压等子系统整合到路面质量信息化监控系统平台,实时采集施工过程数据信息,动态、真实、全过程地反映工程质量情况,并及时预警,以达到保证项目建设质量的目的。
 
沥青材料生产监控系统。改性沥青生产信息监管系统能够实时监测材料比例、加工周期,从而有效提高改性沥青生产质量。
 
沥青混合料拌和监控系统。沥青混合料拌和监控系统可实时采集每一盘料的拌和时间、各热料仓热料的投放质量、沥青的投放质量、矿粉和添加剂的投放质量、沥青温度、集料温度和混合料出料温度等数据。
 
运输车监控系统。运输车监控系统除能够识别沥青混合料的装料顺序外,还能识别出料对应的拌和站生产某一时间段,以及卸料对应的摊铺机具体摊铺位置,包括车道和段落。
 
摊铺监控系统。沥青路面质量信息化摊铺监控系统可实时采集混合料的摊铺温度、摊铺机的摊铺速度,以及整个纵断面的铺面温度分布等施工信息。
 
碾压监控系统。路面碾压监控系统能够有效监控压路机碾压混合料的压实温度、压路机的压实速度及压实遍数3个参数,以保证路面压实度。通过查阅任意桩号段落路基工程的压实质量,包括压路机的压实遍数、压实轨迹、压实速度、混合料的压实温度等信息,客观评价各标段的施工质量。利用安装在驾驶室内的智能反馈系统,让操作手了解到施工段落出现“漏压、超压”的具体位置,指导操作手进行操作。

沥青材料生产监管系统
沥青质量对沥青路面性能有重要影响。目前我国高速公路中上面层普遍采用改性沥青,因此通过安装改性沥青监控系统,可对材料比例、改性沥青加工温度等指标进行有效监控,并通过实时获取聚合物改性剂与基质沥青的用量比例,将其用曲线直观地反映出来。可以看出,发育温度与溶胀温度差距较大,说明生产过程中改性沥青的发育环境波动较大,成品改性沥青指标需得到进一步重点验证。
 
沥青混合料拌和监控系统
沥青混合料拌和站监控系统采集的数据包括各热料仓的投放质量、沥青投放质量、矿粉和添加剂的投放质量及油石比等信息。该系统把数据整理成服务程序需要的格式并通过GPRS发送到远程服务器端,对可能的质量波动提前预警,并将实时、真实、可靠的数据以短信方式通知各级管理人员。可以发现,该沥青拌和站生产的沥青混合料其油石比较为稳定,未超出设定的阈值范围。可以看出,全天生产的级配都在设计上下限范围内,但9.5~16mm筛孔通过率曲线离散性较大,表明热料仓10~15mm规格的用量与设定的用量波动较大。

摊铺监控系统
沥青混合料摊铺时,在摊铺机上安装了高精度的GNSS定位板卡,其支持常用的GPS、北斗卫星定位系统,识别精度可达到厘米级。依靠实时动态差分技术,获得了摊铺的运动痕迹地理信息,从而实现了对沥青混合料摊铺速度、摊铺里程的实时监管统计。
 
另外,在摊铺机上还加装了红外温度传感器,以便对摊铺温度、铺面均匀性进行监管。通过在摊铺机上加装多点红外温度传感器,对沥青混合料整体铺面温度进行测量,以了解沥青混合料铺面温度离析情况。为实现现场施工的可视化,还开发了以外挂LED屏为载体的实时反馈体系,现场施工人员可在第一时间知晓摊铺信息。宁定高速公路所用红外温度传感器均经过校准测量,足以保证测量数据的真实准确性。
 
随着物联网技术的发展,沥青路面施工质量控制技术朝着智能化方向迈进。本文基于物联网的沥青路面施工过程管控技术,建立了沥青路面智能监控系统,从项目建设初期开始,通过对大量数据的采集分析,使公路工程施工过程中的大量宝贵数据资源得以保存。改性沥青材料生产,沥青混合料拌和、运输、摊铺、碾压等数据信息通过通信模块被及时上传到服务器,从而可以动态、真实地反映工程质量状况。另外,沥青路面智能监控系统还建立了高速公路建设周期数据库,实现了对工程质量的动态控制,其对于及时发现并分析质量问题,提高路面质量和服务水平具有积极意义。


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