陶然

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)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(zhǎng)47km，該高速公路為雙向全封閉高速公路，設(shè)計(jì)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(xué)地管理瀝青路面攤鋪施工，控制好施工過程中的各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)全過程管理，本路段工程在實(shí)際施工中應(yīng)用了PCS900自動(dòng)控制攤鋪系統(tǒng)。

2 智能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(gòu)成：

①針對(duì)瀝青材料生產(chǎn)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(dòng)態(tài)的形式監(jiān)控材料加工過程，進(jìn)而全面提高瀝青材料的生產(chǎn)質(zhì)量；

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

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

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

⑤針對(duì)路面碾壓過程的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取壓路機(jī)的工作參數(shù)，比如壓實(shí)遍數(shù)、壓實(shí)速度和壓實(shí)溫度等。

在實(shí)際碾壓施工前可以選擇任意標(biāo)準(zhǔn)路段獲得壓實(shí)參數(shù)信息，為整個(gè)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(diǎn)測(cè)量壓實(shí)度。但在該項(xiàng)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?jiǎn)栴}，可以及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理。

3 瀝青材料生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

①為了滿足瀝青拌和站遠(yuǎn)程質(zhì)量監(jiān)控的需求，必須建立在目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)配合比計(jì)算系統(tǒng)上，發(fā)揮瀝青材料生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)作用，同時(shí)配合應(yīng)用B/S技術(shù)。

②瀝青材料生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，專家數(shù)據(jù)庫(kù)模塊是非常重要的部分之一，可以分析瀝青材料生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，針對(duì)異常數(shù)據(jù)發(fā)出警報(bào)。在該模塊的作用下，瀝青材料生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)完成了向動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)。

③實(shí)時(shí)監(jiān)控材料級(jí)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(gè)指標(biāo)未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)就會(huì)向管理者提出警報(bào)，警報(bào)的方式一般為短信。

④瀝青材料生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用保證了供料及時(shí)性，防止溢料問題，降低了材料浪費(fèi)率，繼而提高了拌和站生產(chǎn)效率，節(jié)省了供料生產(chǎn)建設(shè)過程中的成本。

⑤利用服務(wù)器對(duì)當(dāng)天生產(chǎn)和當(dāng)月生產(chǎn)的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題立即調(diào)整生產(chǎn)過程，將質(zhì)量問題帶來的經(jīng)濟(jì)損失降到最低。

4 瀝青路面質(zhì)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(jié)果呈現(xiàn)。瀝青路面質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)包含三個(gè)子系統(tǒng)：瀝青混合料拌和實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)、攤鋪過程監(jiān)控子系統(tǒng)以及壓實(shí)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說，各子系統(tǒng)具有一定的獨(dú)立性，各個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)結(jié)可通過中間件共享數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，公路項(xiàng)目管理人員通過質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)獲得施工數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，給項(xiàng)目后續(xù)的開展提供科學(xué)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(dòng)態(tài)的監(jiān)控形式監(jiān)測(cè)拌和站內(nèi)的集料以及瀝青質(zhì)量。硬件是將工控機(jī)安裝在瀝青拌和站的計(jì)算機(jī)上，工控機(jī)獲取數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)椒?wù)器，系統(tǒng)內(nèi)部軟件會(huì)分析和處理數(shù)據(jù)，得出最佳的油石比以及關(guān)鍵篩孔等參數(shù)。系統(tǒng)內(nèi)部軟件還會(huì)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(shè)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(jí)配過程，當(dāng)瀝青混合料參數(shù)或者拌和指標(biāo)超出一定的范圍，系統(tǒng)會(huì)給出預(yù)警，向項(xiàng)目管理人員發(fā)出提醒警報(bào)，提醒警報(bào)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(chǎn)瀝青混合料的過程中常常會(huì)發(fā)生級(jí)配超過設(shè)定范圍的現(xiàn)象。為此，生產(chǎn)瀝青混合料時(shí)必須嚴(yán)加管控，將級(jí)配范圍控制在設(shè)定范圍的6%以內(nèi)，否則瀝青混合料會(huì)被視為“級(jí)配失穩(wěn)”。拌和站監(jiān)控系統(tǒng)能夠篩選生產(chǎn)數(shù)據(jù)，讓混合料的質(zhì)量變得更加可控。生產(chǎn)瀝青混合料的過程中必須綜合考慮實(shí)際情況以及設(shè)備情況，限定更加科學(xué)的、可行的生產(chǎn)參數(shù)范圍，生產(chǎn)參數(shù)范圍過寬或過窄，都無法達(dá)到監(jiān)控瀝青混合料質(zhì)量的目的。

本項(xiàng)目中瀝青拌和站監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)軟件應(yīng)用的模式為全網(wǎng)頁模式，在這個(gè)后臺(tái)中，參與該項(xiàng)目的各方具有不同的權(quán)限，具體來說，后臺(tái)網(wǎng)頁頁面刷新頻率為次/5min；應(yīng)用圖標(biāo)直觀地展示各類參數(shù)和指標(biāo)；實(shí)時(shí)更新瀝青拌和過程中的數(shù)據(jù)和信息；統(tǒng)計(jì)和計(jì)算任意時(shí)段的混合料的生產(chǎn)總量和生產(chǎn)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(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)模塊、攤鋪過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)成。通過該子系統(tǒng)，工作人員及時(shí)掌握攤鋪?zhàn)鳂I(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(diào)整攤鋪過程，進(jìn)而提高攤鋪質(zhì)量[2]。在攤鋪監(jiān)控子系統(tǒng)中，不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能。

①攤鋪機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)模塊：主要作用是實(shí)時(shí)采集攤鋪機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

②網(wǎng)絡(luò)模塊：作用是將現(xiàn)場(chǎng)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(fù)責(zé)將處理后的結(jié)果呈現(xiàn)給管理人員。

③攤鋪過程檢測(cè)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(dòng)和傾斜的情況。

④數(shù)據(jù)分析模塊：根據(jù)實(shí)際采集高程和設(shè)計(jì)下鋪面厚度，對(duì)路面攤鋪高程和厚度進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)攤鋪厚度的目的。

4.3 碾壓監(jiān)控子系

壓實(shí)機(jī)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的主要功能是在路面碾壓過程中實(shí)時(shí)監(jiān)管瀝青混合料的碾壓質(zhì)量，主要由壓力機(jī)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(nèi)容構(gòu)成。

①壓路機(jī)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(jī)的碾壓數(shù)據(jù)，再應(yīng)用三角定位原理獲得壓路機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

②碾壓數(shù)據(jù)無線傳輸模塊：壓路機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)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?wù)器，整個(gè)過程通過無線分組服務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)后，系統(tǒng)利用內(nèi)置算法進(jìn)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?zhàn)鳂I(yè)施工中，計(jì)算和分析壓路機(jī)的運(yùn)行軌跡和運(yùn)行速度。

②根據(jù)壓路機(jī)運(yùn)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(gè)位置的壓實(shí)度都達(dá)到設(shè)定要求。

③利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將以上數(shù)據(jù)處理的結(jié)果和報(bào)告?zhèn)鬏數(shù)巾?xiàng)目管理工作人員，為管理人員后續(xù)施工決策提供科學(xué)的依據(jù)和參考。

5 結(jié)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(yīng)用已成為大勢(shì)所趨，該系統(tǒng)的應(yīng)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(shí)，還能發(fā)現(xiàn)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)施工中存在的各種問題和不足，對(duì)提高瀝青路面平整度、改善公路工程建設(shè)施工水平具有積極的意義。