淺談路面智能管控系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

曾高明 董超

摘要：近年來，我國科技技術(shù)得到了有效的提升，信息技術(shù)，傳感器技術(shù)，全球定位技術(shù)和無線通信技術(shù)的運(yùn)用，促進(jìn)了公路瀝青路面施工智能化管控。為了確保公路瀝青路面施工智能化管控的長效性，需要創(chuàng)建了一套智力控制系統(tǒng)，用于監(jiān)管項(xiàng)目在實(shí)際的應(yīng)用情況，并在現(xiàn)有的高速公路項(xiàng)目中制定了智能拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)的監(jiān)管方案，方便控制各方面前后變化情況，提高道路施工質(zhì)量，提升績效指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高速施工和養(yǎng)護(hù)一體化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：路面;智能管控;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：U415? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

0引言

隨著科技技術(shù)各方面的進(jìn)步，智力建設(shè)設(shè)備得到了不斷創(chuàng)新，有效提高了工程的技術(shù)和質(zhì)量。想要實(shí)現(xiàn)高水平的技術(shù)建設(shè)，高速公路的建設(shè)必須打破傳統(tǒng)的思維，不斷進(jìn)行思維創(chuàng)新，才能促進(jìn)新型自動智能施工設(shè)備的廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了在路面智能管控系統(tǒng)技術(shù)的具體應(yīng)用。

1智能控制技術(shù)的概念

智能化包含的范圍比較廣，例如：信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)和自動化工程技術(shù)，都屬于智能化發(fā)展，并各種自動化項(xiàng)目得到了廣泛的應(yīng)用，因此可以作為各種技術(shù)創(chuàng)新的標(biāo)志。智能控制的主要原理是對人腦思維模式實(shí)施數(shù)字化管理，通過嚴(yán)格的操作運(yùn)算，其核心是使用最低成本使其達(dá)到迅速進(jìn)操作的目的?！坝嬎銠C(jī)”是智能化的應(yīng)用最重要的工具，計算機(jī)是將人類大腦的思想轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼運(yùn)用到計算機(jī)程序中，這些程序的操作性比較強(qiáng)，主要包含采集、處理和輸出將知識信息進(jìn)行傳遞，提出一系列的解決方案，實(shí)現(xiàn)智能化控制的目的^[1]。

2智能化操控平臺的特點(diǎn)

（1）智能化技術(shù)可以對道路路基的碾壓軌跡，速度，振動狀態(tài)，激振力和駕駛室內(nèi)的壓實(shí)導(dǎo)航可以進(jìn)想全面控制，提供具體的施工導(dǎo)航服務(wù)，并且可以對建筑地圖的碾壓過過程進(jìn)行可視化。（2）對于路基碾壓的次數(shù)，可以聽過計算得出，以及路面壓實(shí)厚度，進(jìn)行全方位的在線導(dǎo)航指導(dǎo)，為操作員提供上一定的便利。（3）可以及時識別施工過程的問題，第一時間將信息發(fā)生到管理人員的手機(jī)或微信上，并進(jìn)行警報提醒，便于管理在最短的時間內(nèi)接收到通知。（4）建設(shè)完成后，對項(xiàng)目施工的整個過程可以進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計，自動對碾壓軌跡圖、碾壓遍數(shù)圖、碾壓高程圖、碾壓層厚度圖、施工過程合格率、整體工程進(jìn)度進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)控記錄，并合理的進(jìn)展整個施工進(jìn)度表，為工程施工順利完成提高一定的基礎(chǔ)和保障。

3當(dāng)前路面施工常見問題解析

（1）施工質(zhì)量的平整度在高速公路建設(shè)中分布不佳，最主要的問題攤鋪設(shè)備，通過相關(guān)的調(diào)查分析，瀝青施工質(zhì)量不高主要原因在于鋪路設(shè)備，鋪路設(shè)備的性能直接關(guān)系著道路的平整度問題。傳統(tǒng)的道路路面主要依靠的是人工進(jìn)行找平，容易出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致路面平整度問題接連發(fā)生。（2）施工效率的有效性問題主要取決于攤鋪速度，同時，施工效率也是影響施工進(jìn)度的主要因素。相比其他發(fā)達(dá)國家，我國在道路路基建設(shè)過程中，施工效率低和施工質(zhì)量差，主要與我國施工單位的攤鋪設(shè)備和施工技術(shù)有關(guān)。由于我國社會會的的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)提高高速公路項(xiàng)目建設(shè)效率。雖然我們需要提高路基施工效率，但我們還是要講將整個路基建設(shè)的質(zhì)量作為重點(diǎn)，在確保建設(shè)質(zhì)量的先決條件下，提高道路表面施工的效率，促進(jìn)兩個之間的平衡發(fā)展。

4系統(tǒng)整體設(shè)計

4.1系統(tǒng)設(shè)計原則

瀝青路面智能化控制系統(tǒng)建設(shè)主要結(jié)合了當(dāng)前最新技術(shù)和最新系統(tǒng)，以及最先進(jìn)的監(jiān)督技術(shù)。瀝青路面智能化控制系統(tǒng)主要采用的是分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，其優(yōu)勢是可以實(shí)施分階段的施工，達(dá)到擴(kuò)容的效果。該系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)設(shè)計的實(shí)用性比較強(qiáng)，易于施工人員的理解，為提高整體路基施工工作效率提提供了一定的保障，為了滿足施工質(zhì)量控制要求，控制系統(tǒng)還必須符合效率，維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)和人性的特點(diǎn)。壓實(shí)業(yè)務(wù)必須根據(jù)服務(wù)架構(gòu)，該架構(gòu)的應(yīng)用符合行業(yè)流動要求，以確保系統(tǒng)得到快速使用，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展業(yè)務(wù)和快速使用無故障的作用，并增加了系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施的效率。除此之外，該系統(tǒng)設(shè)計在施工規(guī)范和施工要求方面也達(dá)到了路基施工管理和使用的要求，充分發(fā)揮了設(shè)備的電源和輸出值之間的關(guān)系，并對施工成本和維護(hù)成本進(jìn)行準(zhǔn)確的計算^[2]。

4.2系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

4.2.1瀝青混合生產(chǎn)控制系統(tǒng)

瀝青混合物的生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，在質(zhì)量方面容易出拌合廢料、材料尺寸顆粒大、瀝青和骨料溫度低及混合料配比錯位等各種問題。智能化系統(tǒng)的實(shí)時可以監(jiān)控整個生產(chǎn)過程，及時發(fā)現(xiàn)瀝青混合物生產(chǎn)過程的問題，并予以解決。

4.2.2瀝青混合料運(yùn)輸控制系統(tǒng)

在整個路基施工過程中，即使攪拌站產(chǎn)生的混合物符合施工設(shè)計的要求，如果運(yùn)輸?shù)缆烦霈F(xiàn)任何的狀況或者受到外界環(huán)境的影響，例如：下雨天氣，當(dāng)材料運(yùn)輸過程中出現(xiàn)偏析和溫度的離析問題，混合物的性能將發(fā)生巨大變化變得顯著減少石膏石膏。如果在實(shí)時安裝各種類型的傳感器在瀝青運(yùn)輸車輛上，可以對瀝青車輛運(yùn)輸?shù)幕旌狭蠣顟B(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，同時，也可以對瀝青運(yùn)輸過程中行駛軌跡進(jìn)行監(jiān)控。

4.2.3路面攤鋪現(xiàn)場控制系統(tǒng)

對瀝青攤鋪現(xiàn)場進(jìn)行智能化的監(jiān)控，可以對瀝青溫度和攤鋪機(jī)行走速度進(jìn)行合理的控制，這兩項(xiàng)環(huán)節(jié)在現(xiàn)場最難控制。該系統(tǒng)主要通過攝像設(shè)備，3G/4G對瀝青溫度和攤鋪機(jī)行走速度的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過通信模塊對收集的數(shù)據(jù)及時反饋到監(jiān)控中心，并對該數(shù)據(jù)做出一個綜合性的分析用于引導(dǎo)施工作業(yè)。

4.2.4路面壓實(shí)控制系統(tǒng)

使用數(shù)據(jù)收集模塊對瀝青混合料的壓實(shí)過程進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，用于在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計系統(tǒng)中對碾壓遍數(shù)，壓實(shí)軌跡、壓實(shí)溫度進(jìn)行全面的記錄，并正在第一時間內(nèi)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，確保監(jiān)控中心的及時性，通過說明和實(shí)地工作管理，對現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量和流程進(jìn)行專業(yè)化的指導(dǎo)。

4.3系統(tǒng)整體構(gòu)架

對控制系統(tǒng)的訪問設(shè)定了專門、統(tǒng)一的門戶或項(xiàng)目管理平臺，整個系統(tǒng)包含了路基施工的整個過程，主要包含：瀝青拌和生成監(jiān)控子系統(tǒng)、車輛運(yùn)輸監(jiān)控子系統(tǒng)、路面攤鋪監(jiān)控子系統(tǒng)、路面壓實(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)訪問的是一個同類管理平臺，為每個子系統(tǒng)管理的一致性提供了一定的基礎(chǔ)和保障。

5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

5.1瀝青混合料拌和站管控

在瀝青混合物中設(shè)置數(shù)據(jù)收集終端，對瀝青混合物中的各自含量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，主要包含材料用量、加熱溫度、級配、油石比、拌和時間等，對這幾個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，傳輸，并做出相關(guān)的分析與評價，便于對整個生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的對比，以提高瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量?？梢詫⒅悄芸刂破靼惭b在混合材料的拌和環(huán)節(jié)，實(shí)時瀝青混合料拌和生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫度和拌和時間的參數(shù)進(jìn)行采集、識別，分析，確認(rèn)最終的決策方案，有效提高了瀝青和水穩(wěn)混合料的性能、質(zhì)量和管理水平，避免因此生產(chǎn)質(zhì)量的不穩(wěn)定影響最終路基質(zhì)量;信息化還可以對道路建設(shè)設(shè)計、運(yùn)輸、人行道實(shí)現(xiàn)智能角色監(jiān)測的。

5.1.1日常監(jiān)控應(yīng)用

采用智能化技術(shù)實(shí)時監(jiān)測瀝青混合建筑物的拌和樓生產(chǎn)，可以實(shí)時顯示出所有信息數(shù)據(jù)，例如：材料波動、油比、混合時間、溫度等參數(shù)，并可顯示出生產(chǎn)的總量，施工進(jìn)展，一般生產(chǎn)地點(diǎn)的石油比例也可以全部顯示出來，簡要說明了正面前場攤鋪碾壓數(shù)據(jù)。

5.1.2實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控

實(shí)時監(jiān)測是在瀝青混合建筑生產(chǎn)的整個過程，最重要監(jiān)控指標(biāo)包拌和站生產(chǎn)狀態(tài)。用表格的形式對各種材料，添加劑，石油估算數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，從而明確生產(chǎn)總量和預(yù)警條件。

5.1.3材料分析

在瀝青材料生產(chǎn)過程中，智能技術(shù)可以對拌和樓各熱料倉，瀝青定量料，礦石粉，添加劑等給出具體數(shù)據(jù)，并采用波動曲線圖的形式展現(xiàn)。

5.2公路路面連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要采用的是高精度北斗和壓縮傳感器監(jiān)控技術(shù)以及實(shí)時定位技術(shù) 。由于軟件自身功能優(yōu)勢，對數(shù)字和圖像進(jìn)行獲取，找準(zhǔn)路機(jī)鋼輪準(zhǔn)確的三維位置和鋼輪的確切量。實(shí)時監(jiān)測壓路機(jī)行進(jìn)方、速度，振動壓實(shí)值、碾壓遍數(shù)等信， 為施工的順利進(jìn)行做出正確的引導(dǎo)。

5.2.1現(xiàn)場應(yīng)用—顯示終端

在查看終端驅(qū)動器時，可以直觀地查看到路基碾壓遍數(shù)，振動壓實(shí)值，以及行駛速度的值，并與施工要求值組對比，確保其數(shù)值的合格率。在電纜控制單元上的控制箱，需要通過三維位置和緊湊型傳感器的坐標(biāo)對振動壓力進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。記錄振動數(shù)值，并實(shí)時顯示滾動區(qū)的振動壓力，碾壓遍數(shù)、振動頻率和幅度等信息顯示出來， 便于進(jìn)將施工人員的碾壓作業(yè)提供了可視化的質(zhì)量圖，減輕了施工人員的施工壓力。

壓實(shí)系統(tǒng)分析了統(tǒng)計碾壓數(shù)據(jù)圖表，便于管理人員了解施工過程中的不足之處，并結(jié)合具體的問題，制定出相應(yīng)的解決措施及時解決，為提高建設(shè)和管理質(zhì)量的提供一定的基礎(chǔ)和保障，提高施工作業(yè)的效率。

北斗高精度壓縮傳感器技術(shù)，壓縮傳感器，系統(tǒng)數(shù)字化，圖像化的實(shí)時顯示等具有圖像和記錄速度，方向的功能，還可以對瀝青溫度，振蕩頻率和其他物理參數(shù)進(jìn)行對比，導(dǎo)向機(jī)手施工，提高整個施工的有效性，從而縮短整個路基施工的周期。

5.2.2混合料拌和-攤鋪-碾壓閉合

利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，對整個施工信息進(jìn)行傳遞，并結(jié)合各種原材料實(shí)驗(yàn)室控制數(shù)據(jù)，對路面面層生產(chǎn)施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)管。通過整個瀝青面層的施工全過程數(shù)據(jù)的采集、分析、評價、預(yù)警、處置，對整個路徑及施工過程進(jìn)行全過程閉合管理?；谫|(zhì)量測定模塊的集成控制平臺，對道路建設(shè)施工管理和維護(hù)管理水平進(jìn)行多維評估。主要實(shí)施如下：實(shí)施原料，混合比，溫度、攤鋪、碾壓數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，以及對油比、重合比例數(shù)據(jù)繼續(xù)努力監(jiān)控 。

5.3開發(fā)配套的手機(jī) APP 軟件

在軟件市場中創(chuàng)建系統(tǒng)平臺方面，主要采用的是移動客戶端開發(fā)的軟件，例如：Android（Android）和iOS（Apple）兩個手機(jī)操作系統(tǒng)，合適的用戶界面優(yōu)化和系統(tǒng)功能根據(jù)移動通信系統(tǒng)的環(huán)境，主要包括對手機(jī)性能和屏幕尺寸兩方面的優(yōu)化，由于移動電話的開發(fā)應(yīng)用可以提高能化管理系統(tǒng)的快捷性和便利性，為用戶體驗(yàn)進(jìn)一步體驗(yàn)提供了一定的基礎(chǔ)保障。

6結(jié)語

（1）由于該項(xiàng)目中，占比例最重的是橋梁和隧道施工，75%處于山區(qū)，大多數(shù)區(qū)域不能使用智能化技術(shù)。由于信號的限制，無法及時獲得數(shù)據(jù)，無法就那些傳輸以及分析，導(dǎo)致在瀝青路面建設(shè)中無法實(shí)施監(jiān)管，對施工中存在的問題不能及時反饋。無法保障道路路基的施工質(zhì)量。信息管理系統(tǒng)最常用于平原地區(qū)，不受任何因素的限制，還可以采用無人駕駛對施工前期進(jìn)行勘察，并獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，為路基施工設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)參考。

（2）道路智能管理控制系統(tǒng)不斷可以為施工帶來準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，還可以提高道路的施工質(zhì)量和舒適度，但是，為了更好的實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，施工企業(yè)需要組織專業(yè)的技術(shù)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。由于對掌握數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的分析，對整個道路路基建設(shè)有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2021-05-25

作者簡介：曾高明（1990—），男，湖南湘潭人，本科，工程師，研究方向：交通工程。

Talking About the Application of Intelligent Pavement Management and Control System Technology

ZENG Gaoming， DONG Chao

（CCCC Third Highway Engineering Bureau Co.， Ltd.， Beijing? 100000）

Abstract： In recent years， my country's science and technology have been effectively improved. The use of information technology， sensor technology， global positioning technology and wireless communication technology has promoted the intelligent management and control of highway asphalt pavement construction. In order to ensure the long-term effectiveness of intelligent management and control of highway asphalt pavement construction， it is necessary to create a set of intelligent control systems to monitor the actual application of the project， and to develop intelligent mixing， transportation， and spreading in existing highway projects. The supervision plan of paving and compaction facilitates the control of changes before and after all aspects， improves the quality of road construction， improves performance indicators， and realizes the integrated construction of high-speed construction and maintenance.

Keywords：Pavement; intelligent management and control; technology application