瀝青混合料質量動態監控系統開發與應用分析

趙悅陽

（北京九通衢檢測技術股份有限公司，北京 100000）

當前，國內高速公路建設不斷加快，且多是瀝青路面形態，但很多路面卻無法達到設計所需的壽命要求，使用時間較短，對道路和車輛通行安全產生很大影響，經常要大范圍維修，造成巨大的經濟損失和社會影響。生產合格的瀝青混合料是路面施工的首要環節，其質量是路面質量的基礎。

1 瀝青混合料生產問題

1.1 樣品量較少

檢測瀝青混合料時，抽取的樣本量較少，對需求較大的工程而言，抽取代表性樣本有較大難度，而且實驗非常繁瑣復雜，很多檢測結果并不能反映瀝青質量，也就很難按照檢測數據做出正確判斷，影響后續措施的實施。單一檢測方式很難控制大批量的瀝青混合料質量。

1.2 操作不規范

拌合機操作人員對設備雖然很熟悉，但對混合料的質量控制環節卻了解較少。試驗人員按照相關規定的頻率隨機取樣檢測，導致混合料的生產環節與檢測環節脫節。而且很難避免熱倉料的變異性，熱料的取樣與篩分比較困難，造成檢驗量不夠，實際調整時缺乏相關數據支持。

2 動態質量監控系統開發

為了實時動態化監控瀝青混合料的整個生產過程，歐美國家首先開發了動態監控系統。近年，國內相關機構也加強了研究，具體介紹如下：

2.1 系統模塊

（1）數據采集軟件。可以在瀝青拌和站及施工現場的機械設備中安裝專用的采集數據軟件，把生產相關數據實時傳輸到服務器內，服務器使用B/S模式，以網絡應用為基礎，用戶在電腦中打開瀏覽器，輸入相關ID并登陸，進入系統查看、分析生產狀況。

（2）數據采集硬件。主要是在拌和站、壓路機或攤鋪機等系統內安裝采集數據所需的黑匣子設備，只需一次配置，進行初始化，就可采集、發送數據，借助物聯網技術和網絡科技，使數據無線傳輸。

（3）數據處理系統。包含配合比的計算和調整系統，實時監控、統計及輔助專家決策等系統。此環節主要以數據庫建構為基礎，其核心是開發數據庫計算模型，借助相關軟件實時分析和處理數據，然后使用人機界面查詢系統，按照用戶需要，顯示相關的圖標數據，提升判斷質量。

（4）網絡傳輸系統。主要開發網絡程序，建設相關網站并調試服務器，以相關服務器為基礎，遠距離實時傳輸數據，技術員瀏覽相關網頁就能隨時得到所需的各種數據。

2.2 系統功能

（1）采集數據。可以準確采集瀝青拌和站在生產時的各種數據，包括每次投放的礦粉、骨料等，還包括瀝青質量、拌和與出料的溫度等數據。

（2）數據分析。分析瀝青量與礦料的配比。系統采集到相關數據后，可以有效計算每次拌和時礦料的比例與瀝青量，按照礦料的比例，計算混合料礦料合成的通過率，然后與標準級配相比較。

（3）統計分析。統計具體時間段生產的混合料總量，例如具體每小時或一天等時間段，能夠生成級配曲線，然后與相關級配范圍相比較，判斷級配穩定性。

（4）超限情況自動提示。系統能夠監控整個混合料過程，對發現的異常狀況，以短信形式發送至相關人員手機內，不僅能提示拌合站的管理操作人員，還方便管理人員監督操作人員，避免惡意操作。

（5）監控數據的共享。對管理或技術人員而言，如果生產出現異常時，可以直觀了解生產全過程的數據，按照相關數據正確處理。這一系統不需要管理和技術人員親自前往拌和站，只需借助網絡查看整個生產過程的數據。系統可借助無線數據傳輸，從拌和站收集的各種數據借助網絡傳輸至相關服務器，管理或技術人員借助網絡查看數據，實施遠距離監控。

3 動態質量監控系統的應用

（1）準備環節。需要按照當地的地理地質、原材料、氣候等因素，用工程中實際使用的材料，借助實驗計算混合料目標配合比，確定瀝青的最佳用量，上下不超過0.3%，然后通過馬歇爾實驗，借助拌和機的取樣，確定生產配合比，按照配合比試拌，并鋪設一段實驗路程，試驗路鋪設后進行取樣分析，檢測配比與瀝青用量，通過驗證后，才能確定最終施工的配合比，并制定級配控制的范圍。準備工作結束后，要把混合料的級配實施監控系統與控制室電腦相連接，具體菜單都能夠單一進行列表，并含有相關命令，菜單欄中有“設置”按鈕，單擊某個菜單，會彈出相應的對話框，然后單擊列表內的命令執行。還可以根據每檔資料設置好報警的界限，全部錄入結束點擊確定。

（2）拌和時監控接收數據的電腦軟件。會按照之前設定的熱料倉比例范圍，繪制其級配的上下限，如果某個倉料生產時出現了異常，配比曲線就會超過之前的控制線，曲線顏色也會出現變化，并發出報警聲音提示相關人員，然后檢查產生報警信號的原因，并采取針對性措施，其監控的界面一般都是使用圖像顯示，非常清晰明了。配合比實時控制的曲線圖，在一幅界面滿后自動截屏，而且拌和站料倉在出現調整時，其數據表格就能夠自動區分，每日監控的數據可以自動保存為表格，管理人員方便打印或存檔。

（3）數據庫的構建。系統可以對相關決策進行輔助，實時采集、分析和處理各種數據，所以，建構數據庫就是系統核心，分析實時監控系統相關需求，發現為了使各種數據能夠被實時分析、處理和發布，需要構建開放與動態化的數據庫，可以儲存大量信息數據，便于用戶查詢分析，還能使不同機構的數據方便傳遞。

（4）數據處理技術。監控系統處理數據，包含數據采集、接收、計算、分析和發送等環節，采集和發送主要借助C/S結構進行，而接收和計算分析主要借助數據庫進行。數據庫的接收端在接收各種數據后，可以根據不同字段使其儲存在對應數據表內，然后按照現行標準處理、加工數據等操作，最后，借助B/S結構發布數據。

（5）數據采集和發送。在拌和站需要安裝相應的提取和發送數據軟件，成功安裝相關軟件后，在每次拌和啟動時，軟件也會自動啟動，軟件在啟動時首選需要對其初始化操作，之后程序會啟動計時器，如果拌和站有了新的數據，就會自動發出數據采集命令，程序就會進入相應數據庫內尋找到數據，對其壓縮、加工，然后傳送至遠端的數據中心，如果拌和站的生產停止，程序也會自動關閉。

（6）接收數據、計算和分析。在數據中心，服務器每次啟動時，接收數據系統也會啟動，接收到拌和機的相關信號，在接收具有作用的數據后，會存儲在數據庫內，服務器關閉，接收系統也會關閉。系統可以按照各熱倉的實時結果，提供最優化的熱倉比例，使熱倉與冷倉之間的比例盡可能實現協調，降低溢料和等料情況。計算機可以顯示每盤料及配圖，還可以按照用戶自己設定的相關條件，顯示已拌和的混合料、篩孔、油石比等統計圖，記憶后臺的程序，使收集到的原始數據得到轉換，用圖表等形式顯示，監控混合料指標。而且監控界面的左上部還可以實時顯示報警情況，如果出現了異常數據，點擊這一區域，可以彈出相應對話框，會對其求解和規劃，改善異常情況。

4 系統效用

首先，能夠確保混合料的質量。瀝青混合料借助監控系統能監控整個生產環節，采集和發送相關數據，借助圖表形式實時反映相關數據變化狀況，對確保整個混合料質量有很大幫助。其次，提升機械化水平和質量控制能力，系統的使用可以提升混合料拌和的質量，確保級配均勻，控制瀝青用量，有效提升工程的機械化水平和質量控制能力。最后，提升路面的質量，降低養護費用。監控整個混合料的生產過程，可提升混合料質量，對路面施工的質量有很大保障，降低路面在早期就被破壞的概率，提升路面耐久性，降低日后養護的費用。

5 結束語

總之，瀝青混合料實時質量監控系統非常重要，需要引起相關人員重視，加強研究和創新，使用各種新技術，不斷改善系統，有效提升混合料質量，為國內道路施工建設提供保障。