熱熔標(biāo)線機(jī)的智能監(jiān)控系統(tǒng)改造與應(yīng)用

張占彪　焦楊陽

摘 要：針對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔式標(biāo)線機(jī)自動(dòng)化程度較低、對(duì)操作工作經(jīng)驗(yàn)水平依賴度較高的情況，對(duì)一款現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔式標(biāo)線機(jī)進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)、電氣電路和控制軟件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)，開發(fā)涂料溫度數(shù)采系統(tǒng)，通過采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取涂料溫度并與控制溫度相比較，達(dá)到控制涂料溫度的目的，開發(fā)智能電子顯示系統(tǒng)，可以數(shù)字設(shè)定速度、涂料溫度和涂料流量閾值參數(shù)，并在實(shí)際標(biāo)線施工作業(yè)時(shí)實(shí)測(cè)參數(shù)與閾值參數(shù)進(jìn)行智能參照、告警和記錄等，實(shí)現(xiàn)了操作圖形化、智能化、方便化及歷史標(biāo)線機(jī)工作數(shù)據(jù)的追溯。

關(guān)鍵詞：熱熔標(biāo)線機(jī) 溫度監(jiān)控 流量控制 智能化

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（c）-0027-02

在道路、橋梁、停車場(chǎng)等工程建設(shè)后期，施工方需完成不同類型的地面標(biāo)識(shí)、地面引導(dǎo)等信息的劃線工作，一般采用不同形式的標(biāo)線機(jī)來完成，手推式熱熔標(biāo)線機(jī)是我國(guó)施工領(lǐng)域常用的劃線機(jī)。

地面線標(biāo)的質(zhì)量主要通過標(biāo)線的厚度和逆反射系數(shù)來評(píng)定，也就是標(biāo)線的涂料和反光用的玻璃珠。不同廠家或同一廠家不同批次的熱熔標(biāo)線涂料物理特性和化學(xué)特性存在著差別，這些差異直接導(dǎo)致在標(biāo)線施工作業(yè)中，涂料的溫度和標(biāo)線機(jī)運(yùn)行速度對(duì)標(biāo)線質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，標(biāo)線施工時(shí)涂料溫度不足將直接導(dǎo)致玻璃珠無法嵌入標(biāo)線或嵌入量小于玻璃珠粒徑1/2～2/3，玻璃珠容易脫落影響標(biāo)線逆反射系數(shù)，料溫過高將直接導(dǎo)致玻璃珠全部嵌入標(biāo)線無外漏，影響標(biāo)線逆反射系數(shù)，同時(shí)玻璃珠的流量與運(yùn)行速度的配合也是影響標(biāo)線成本的主要因素。

1 傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線機(jī)智能化改造方案

傳統(tǒng)簡(jiǎn)易的熱熔標(biāo)線機(jī)，其性價(jià)比較高，使用方便，相比大型車載式、乘駕式道路標(biāo)線機(jī)來看，其自動(dòng)化功能缺乏，工作時(shí)操作人員的經(jīng)驗(yàn)水平對(duì)劃線質(zhì)量的高低有著極其明顯的影響作用，因此開發(fā)一套智能化監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)影響劃線質(zhì)量的關(guān)鍵因素進(jìn)行監(jiān)控，用以輔助操作人員的判斷和工作狀態(tài)調(diào)整，能在很大程度上提高劃線的質(zhì)量，提升施工效率。

傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線機(jī)進(jìn)行智能化升級(jí)的總體思路是通過增加各種傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)匯總到嵌入式工業(yè)平板電腦，后期可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析?？傮w改造思路主要是針對(duì)標(biāo)線機(jī)的涂料溫度、涂料流量、玻璃珠流量、標(biāo)線機(jī)工作狀態(tài)等物理量進(jìn)行測(cè)量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)警告、歷史存儲(chǔ)和離線數(shù)據(jù)分析。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線機(jī)進(jìn)行機(jī)械和電氣改造并新增設(shè)備，其邏輯框圖如圖1所示。

2 標(biāo)線機(jī)涂料溫度及流量監(jiān)控系統(tǒng)方案

2.1 涂料溫度測(cè)量

RTD是工業(yè)應(yīng)用中溫度測(cè)量常用的傳感器，最常用鉑PT100，具有高精度和良好的穩(wěn)定性。

2.1.1 涂料桶

考慮到涂料為熱不良導(dǎo)體，且涂料桶的體積較大，因此涂料桶測(cè)溫系統(tǒng)采用兩路測(cè)溫，改造時(shí)在涂料桶頂部固定2個(gè)PT100溫度傳感器。2個(gè)PT100溫度傳感器安裝在涂料桶頂部中間矩形頂蓋上，實(shí)際測(cè)量點(diǎn)深入保溫筒底部橫杠上緣。

2.1.2 涂料斗

在料斗中下部加裝1個(gè)PT100溫度傳感器，溫度傳感器通過可拆卸支架安裝在料斗頂部，傳感器深入料斗中下部，支架可拆卸以方便清理料斗上的凝固涂料。

涂料桶和涂料斗安裝的3個(gè)PT100溫度傳感器采集數(shù)據(jù)，通過PT100轉(zhuǎn)RS485溫度采集模塊連接到MMI中控中，實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)測(cè)量。

通過這3個(gè)溫度傳感器測(cè)量涂料桶及料斗中涂料的實(shí)際溫度，并顯示在MMI主控界面上并做記錄，通過MMI主控界面可以輸入涂料控制溫度的上下限，當(dāng)實(shí)際溫度超出涂料控制溫度上下限時(shí)，系統(tǒng)聲光報(bào)警，操作工通過MMI主控界面可以根據(jù)實(shí)際溫度來調(diào)整煤氣開口度，進(jìn)而控制涂料溫度。

標(biāo)線涂料有著粘稠度高、工作溫度高的特色，目前沒有專用的傳感器能直接測(cè)量涂料的流量信息。改造采用了間接的測(cè)量方式（如圖2）：首先由操作人員手動(dòng)輸入線寬，在依據(jù)測(cè)量出標(biāo)線機(jī)的運(yùn)行速度和噴涂時(shí)間間接的計(jì)算出涂料流量。

3 標(biāo)線機(jī)玻璃珠流量監(jiān)控系統(tǒng)方案

玻璃珠流量采用角位移傳感器測(cè)量。角位移傳感器是把對(duì)角度測(cè)量轉(zhuǎn)換成其他物理量的測(cè)量，采用非接觸式設(shè)計(jì)，與同步分析器和電位計(jì)等其它傳統(tǒng)的角位移測(cè)量?jī)x相比，有效地提高了長(zhǎng)期可靠性。通過測(cè)量玻璃珠容器開關(guān)的開口度，再通過時(shí)間積分來測(cè)量玻璃珠總量。

對(duì)改造后的玻璃珠流量進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3所示，操作人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要進(jìn)行開口度控制進(jìn)而控制玻璃珠流量。

4 標(biāo)線機(jī)智能控制系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)上述功能的集成應(yīng)用和可輸入控制，編制了嵌入式軟件。軟件主界面分為幾個(gè)顯示區(qū)域：操作菜單、狀態(tài)信息、GPS信息、涂料流量信息、玻璃珠流量信息、料桶溫度A信息、料桶溫度B信息、料斗溫度信息、標(biāo)線機(jī)運(yùn)行速度、傳感器可用標(biāo)記、線號(hào)、線寬信息、操作按鈕。

改造完成后的熱熔式標(biāo)線機(jī)，操作人員可以進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化設(shè)置（如圖4），工作完成后還可以對(duì)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行回看和整理，并用于后期質(zhì)量狀態(tài)跟蹤。

5 結(jié)語

改造后的熱熔標(biāo)線機(jī)增加了標(biāo)線控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)和智能顯示及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)界面化操作、系統(tǒng)智能運(yùn)行及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)等功能，使得整個(gè)項(xiàng)目中標(biāo)線作業(yè)的整體質(zhì)量上能保持一致；同時(shí)智能電子顯示屏、數(shù)字化顯示實(shí)測(cè)參數(shù)與閾值參數(shù)的偏差，使工作人員能及時(shí)糾正這些偏差，不僅保證了施工質(zhì)量，而且進(jìn)一步節(jié)約了標(biāo)線涂料，使得標(biāo)線施工更加經(jīng)濟(jì)，避免了涂料的浪費(fèi)。

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