瀝青路面攤鋪工程中智能監控系統的應用

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量為83座，單幅隧道的數量為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，實現全過程管理，本路段工程在實際施工中應用了PCS900自動控制攤鋪系統。

2 智能監控系統結構

該路段施工中，涉及的智能監控系統主要由以下部分構成：

①針對瀝青材料生產過程的智能監控系統，不僅有利于更好地監控原材料配比，而且以動態的形式監控材料加工過程，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控系統，以動態監控方式監控原材料的拌和溫度和時間；

③針對瀝青材料運輸車的監控系統，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控系統，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控系統，實時獲取壓路機的工作參數，比如壓實遍數、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信息，為整個公路的瀝青路面工程施工提供參考。在傳統碾壓工作模式下，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控系統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 瀝青材料生產監控系統

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

②瀝青材料生產監控系統中，專家數據庫模塊是非常重要的部分之一，可以分析瀝青材料生產數據信息，針對異常數據發出警報。在該模塊的作用下，瀝青材料生產監控系統完成了向動態質量監控系統的升級。

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

④瀝青材料生產監控系統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量和質量進行對比分析，一旦發現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 瀝青路面質量監控系統

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

4.1 拌和站監控子系統

瀝青拌和站監控子系統的主要功能是以動態的監控形式監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，工控機獲取數據后將數據和信息傳輸到服務器，系統內部軟件會分析和處理數據，得出最佳的油石比以及關鍵篩孔等參數。系統內部軟件還會根據數據繪制圖形，并將繪制出來的圖表傳輸到終端設備，工作人員通過觀察終端顯示器上顯示的圖表監控瀝青混合料級配過程，當瀝青混合料參數或者拌和指標超出一定的范圍，系統會給出預警，向項目管理人員發出提醒警報，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生級配超過設定范圍的現象。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”。拌和站監控系統能夠篩選生產數據，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、可行的生產參數范圍，生產參數范圍過寬或過窄，都無法達到監控瀝青混合料質量的目的。

本項目中瀝青拌和站監控系統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和指標；實時更新瀝青拌和過程中的數據和信息；統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據變化。

4.2 攤鋪監控子系統

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

①攤鋪機運行監測模塊：主要作用是實時采集攤鋪機的運行數據。

②網絡模塊：作用是將現場采集到的數據和信息傳輸到數據分析中心，數據分析中心完成數據和信息的分析后，該模塊負責將處理后的結果呈現給管理人員。

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據，根據這些信息和數據分析熨平板是否存在振動和傾斜的情況。

④數據分析模塊：根據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，實現動態監測攤鋪厚度的目的。

4.3 碾壓監控子系

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

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

②碾壓數據無線傳輸模塊：壓路機在運行過程中會產生各類數據和參數，該模塊的主要作用是將這些參數和數據傳輸到服務器，整個過程通過無線分組服務技術實現。數據傳輸到數據庫后，系統利用內置算法進一步分析和處理數據。

4.4 數據處理模塊

①數據處理模塊中，三角定位算法可用于攤鋪作業施工中，計算和分析壓路機的運行軌跡和運行速度。

②根據壓路機運行參數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利用數據傳輸技術將以上數據處理的結果和報告傳輸到項目管理工作人員，為管理人員后續施工決策提供科學的依據和參考。

5 結語

在科技飛速發展的背景下，智能監控系統在瀝青路面攤鋪施工中的應用已成為大勢所趨，該系統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，還能發現攤鋪作業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。