大數(shù)據(jù)背景下道路工程施工智能化攤鋪應(yīng)用探討

鄭勝偉

（聊城市市政工程管理處，山東 聊城252000）

1 引言

隨著公路和城市道路的高速發(fā)展，道路路面基層和面層的攤鋪在整個(gè)道路工程施工環(huán)節(jié)中越來(lái)越重要。在大數(shù)據(jù)的背景下，用智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)指導(dǎo)攤鋪施工將成為道路路面施工的一個(gè)方向，本文對(duì)道路工程施工的智能化攤鋪在工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討，對(duì)道路工程施工實(shí)現(xiàn)智能化的前景進(jìn)行瞻望。

2 對(duì)下承層表面的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集整理

目前，公路和城市道路待攤鋪層下的下承層一般為已具備攤鋪條件的路床或通過平地機(jī)等整平設(shè)備平整壓實(shí)到規(guī)定密實(shí)度符合攤鋪條件的底基層。采取智能化攤鋪設(shè)備攤鋪前，首先要對(duì)已具備攤鋪條件的下承層表面的現(xiàn)狀高程進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，通過電子手簿對(duì)擬鋪下承層的現(xiàn)狀高程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集應(yīng)結(jié)合道路寬度和每臺(tái)攤鋪設(shè)備的擬攤鋪寬度進(jìn)行，縱向應(yīng)沿道路中心線或攤鋪設(shè)備行走中心線即平行于道路中心線的位置取點(diǎn)采集；橫向應(yīng)盡量沿垂直于縱向點(diǎn)的法線方向上取點(diǎn)采集；在道路交叉、站臺(tái)位置，城區(qū)道路的集水井周圍或道路外側(cè)進(jìn)行鋸齒形邊溝設(shè)計(jì)的折點(diǎn)處應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行加密。整個(gè)數(shù)據(jù)采集的過程也是攤鋪前建立下承層電子平面的過程。采集的下承層平面數(shù)據(jù)經(jīng)過平差改正后，攤鋪前下承層的虛擬電子平面也就建立了。

3 建立用于道路智能化攤鋪的三維坐標(biāo)系

建立用于道路智能化攤鋪的三維坐標(biāo)系是實(shí)際應(yīng)用的前提，即先明確智能化攤鋪設(shè)備如何走和怎么走的問題，這就需要向裝有智能化操作系統(tǒng)的設(shè)備輸入行走中心線的縱向坐標(biāo)和熨平板下表面的行走控制高度數(shù)據(jù)。

道路智能化攤鋪三維坐標(biāo)系的建立要與道路中心線的平曲線長(zhǎng)度和實(shí)際寬度相結(jié)合，坐標(biāo)系與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)或測(cè)量坐標(biāo)系不同，為方便設(shè)備的行走，同時(shí)，做到坐標(biāo)系上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的唯一性，取道路的實(shí)際中心線（實(shí)際為平曲線）或攤鋪設(shè)備行走中心線即平行于道路中心線為該坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)xi，即建立的道路智能化攤鋪縱坐標(biāo)實(shí)際是一條變化的曲線，結(jié)合道路樁號(hào)點(diǎn)位置取與該中心線垂直的法線方向?yàn)闄M坐標(biāo)yi，平面坐標(biāo)（xi，yi）建立后，主要與全球定位系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接解決攤鋪設(shè)備平面位置如何走的問題，而橫坐標(biāo)建立后依據(jù)道路的設(shè)計(jì)橫坡和路面數(shù)據(jù)采集計(jì)算解決熨平板走多高的問題。也就是如何確定空間坐標(biāo)系的高度坐標(biāo)zi。在下承層的虛擬電子平面建立后，假設(shè)某一點(diǎn)（xi，yi）處的虛擬下承層表面高程為h0；路面設(shè)計(jì)攤鋪厚度為d，路面施工的攤鋪松鋪系數(shù)為k，則可以計(jì)算出該點(diǎn)的空間高度坐標(biāo)為：

這樣該道路智能化攤鋪行走路線上任一點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)系就建立起來(lái)了，從而為道路智能化攤鋪的空間路徑提供了數(shù)據(jù)支撐，使道路建設(shè)關(guān)鍵的攤鋪階段智能化成為現(xiàn)實(shí)[1]。

4 攤鋪智能化系統(tǒng)的安裝、采集數(shù)據(jù)的傳輸和基于全球定位系統(tǒng)的縱向攤鋪路線的控制

隨著5G 通信技術(shù)的普及，基于全球定位系統(tǒng)的車輛實(shí)時(shí)導(dǎo)航精度大幅提升，加之?dāng)備佋O(shè)備自身攤鋪行走速度較慢的特點(diǎn)，將為智能化攤鋪建立起的三維空間坐標(biāo)系與全球定位系統(tǒng)對(duì)接，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)攤鋪設(shè)備的實(shí)時(shí)導(dǎo)航。為實(shí)現(xiàn)這種對(duì)接和對(duì)攤鋪設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化控制，需要在現(xiàn)有傳統(tǒng)攤鋪設(shè)備微電腦控制終端系統(tǒng)中安裝智能攤鋪控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)包括3 大功能：（1）攤鋪機(jī)械設(shè)備自動(dòng)精準(zhǔn)行走功能；（2）攤鋪設(shè)備熨平板的高度自動(dòng)調(diào)整功能；（3）傳統(tǒng)攤鋪設(shè)備控制終端已具備的其他功能。

攤鋪智能化系統(tǒng)建立后，需要將采集的基于全球定位系統(tǒng)的道路攤鋪三維坐標(biāo)系數(shù)據(jù)輸入智能化攤鋪控制系統(tǒng)。智能化攤鋪系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)信息采集、信息輸入、信息處理和控制指導(dǎo)攤鋪設(shè)備按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行自動(dòng)化攤鋪施工，從而實(shí)現(xiàn)道路的智能化攤鋪施工。

5 智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)路面攤鋪效果和傳統(tǒng)路面攤鋪效果的對(duì)比

將智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)路面攤鋪效果與傳統(tǒng)路面攤鋪效果進(jìn)行對(duì)比，得到以下結(jié)論：

1）智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)可以從最大程度上提高實(shí)際攤鋪效果，基本可以做到實(shí)際攤鋪平面與設(shè)計(jì)攤鋪表面的最大符合，消除了人為調(diào)節(jié)對(duì)攤鋪平整度的影響，保證攤鋪層上表面的平整度精度，從而取得最佳的攤鋪效果和建成后的行車舒適度。

2）智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)平衡梁系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的局限性。大數(shù)據(jù)背景下，智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)對(duì)完成后的下承層表面信息的獲取量更大、更全面、更科學(xué)、更合理，從而使平整度和縱坡變化的連續(xù)性更好。

3）智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)提高了攤鋪?zhàn)鳂I(yè)施工效率，節(jié)省了人力資源成本，避免了材料浪費(fèi)，降低了企業(yè)的施工成本。

4）智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了竣工后路面高程與設(shè)計(jì)高程的高度吻合，提高了行業(yè)內(nèi)的道路攤鋪?zhàn)鳂I(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

5）大數(shù)據(jù)背景下，智能自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)的應(yīng)用探討和思路將對(duì)道路工程施工實(shí)現(xiàn)數(shù)字化起到一定的引領(lǐng)推動(dòng)作用。

6 結(jié)語(yǔ)

道路工程建設(shè)一直是我國(guó)建設(shè)工程管理中的重點(diǎn)內(nèi)容，路面攤鋪施工質(zhì)量一定程度上影響城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，綜合利用大數(shù)據(jù)攤鋪技術(shù)成為路面質(zhì)量控制的重點(diǎn)。加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)的改進(jìn)，不斷地將新工藝，新材料以及新的機(jī)械設(shè)備引進(jìn)并應(yīng)用到路面的攤鋪施工中去，進(jìn)而提高路面的耐久性和行車舒適性，延長(zhǎng)路面的使用壽命，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益并收，是每一位工程技術(shù)人員新時(shí)代的使命和擔(dān)當(dāng)。