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论文共鉴

宝汉高速沥青路面施工信息化智能监控系统应用

作者:李东 刘兴元 阮菊芳    部门:汉坪高速H-LMJL2驻地办    发表日期:2019-01-10    浏览次数:1264

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【摘要】随着计算机、网络和通信技术在公路工程施工中的发展和应用,信息化建设已经成为当今时代发展的大趋势,利用物联网架构的传感技术和GPRSLTE等信息传输技术,实时采集施工过程数据信息,动态、真实、全过程地反映工程质量情况,并及时预警,以达到保证项目建设质量的目的。宝汉高速公路路面施工中,采用信息化智能监控系统,通过在拌合楼、摊铺机、压路机安装温度、流量、速度等传感器,一旦有数据超标,智能终端会立即发出预警提醒,并自动生成短信,按照预警级别发送给管理方、监理方和施工方。所有实时监测数据还将自动传送到监控中心,绘成技术曲线图。各部门相关人员只要在办公室点点鼠标、看看手机,就能掌握现场的施工情况。

【关键词】改性沥青生产监控系统  沥青混合料监控系统   摊铺、碾压监控系统 

工程概况:宝汉高速主线全长88.172km,路线起点位于宝鸡市凤县坪坎镇北8.5公里处,与定汉线宝鸡至坪坎高速公路顺接,沿西河向南经坪坎镇、狮子坝至留坝县江口镇江西营村,再沿褒河向南,经武关驿镇(姜窝子)、马道镇至青桥驿乡青桥铺村,设特长隧道绕避石门褒河水库库区,在平安村北侧设石门水库特大桥跨越水库,设牛头山特长隧道至路线终点勉县褒城镇金寨村附近,与定汉线汉中至陕川界段顺接,通过石门枢纽立交与十天高速相连。设计行车速度为80km/h,路基宽度32m

一、信息化智能监控系统架构

二、改性沥青生产监控系统

沥青的质量对沥青路面性能有重要的影响,目前全国高速公路中、上面层普遍采用改性沥青。然而,随着研究工作的不断深入和路面胶结料新材料的出现,尤其是改性沥青在公路施工中的大量使用,改性沥青的质量控制显得尤为重要。改性沥青的生产过程对改性沥青的质量影响较大,因此对整个生产过程进行监控,生产过程监控系统能够实时监测改性沥青材料的添加比例、加工周期,有效提高改性沥青的生产质量。

1.智能化监控可预先设置参数、配比、加工流程等,通过预先设定,对沥青的温度、材料比例、加工周期等进行预先控制;可通过不同的控制权限,避免施工过程中随意调整改性剂的用量、即生产过程中从SBS改性剂进口进料,然后进入相应数量的配料罐、发育罐、溶胀罐和成品罐等的流程,实时地展示每个罐的温度和重量信息,如图2

2.实时高效采集温度、材料比例等数据;生产过程中将所有检测数据及统计结果用GPRS发送到网络服务器上对可能的质量波动提前预警,将实时、真实可靠的数据,短信通知各级管理人员,如图3

3.根据不同需求自动分析生产数据,进行统计与质量评价;实现施工质量动态控制,利于持续改进,提高生产效率和产品质量。简便的方式获取真实、可靠的数据。所有监测数据均来自沥青实时加工过程中,有效避免了传统的事后沥青试验检测控制方法中取样误差、试验误差以及数据人为处理等环节带来的数据失真。项目管理者能够实时通过网络查看真实的质量检测、分析和统计结果,为分析问题、解决问题提供可靠、真实、大样本的数据,从而前面提升质量评价的代表性和客观性,如图4

二、沥青混合料拌合站监控系统

热拌沥青混合料拌合楼实时监控系统主要包括:拌合站数据采集、现场数据的处理、远程通讯系统、远程监控系统。

1、数据采集系统

沥青混合料拌合站数据采集系统是综合传感技术、通讯技术、计算机软硬件开发等现代高科技技术的专业监管系统。该系统能够实时采集拌合楼生产过程中材料的计量数据及温度数据,并实时传输到远程中心服务器,对热拌沥青混合料质量控制,拌合站每盘拌合时间、料仓重量、出料温度等数据源,经计算获得每盘的油石比、级配,并以微信预警方式告知管理人员,如图5

2、生产动态监控

主要展示拌合站生产状态(是否再生产)和每盘料的基本信息。如图6所示,管理人员可通过登录模式对实时拌合楼的生产动态进行监控,当前拌合站的生产状态、级配分布、油石比、温度分布和生产周期。

1)级配图:根据相应的计算结果在系统中绘制设计级配的施工允许上、下限曲线,采用图形加文字说明方式表示,使管理者一目了然掌握沥青混合料拌合级配分布,展示当天从开始生产到目前为止,每盘料的级配曲线。级配分布如图7所示。

2)油石比图:在系统中预先设定油石比的合理范围,限度可根据需要分为施工允许上、下限和规范允许上、下限,如超出设定范围,将对超限问题的不合格混合料进行报警,油石比分布如图8所示。

3)通过实时统计分析,根据全面质量管理工具,绘制级配与油石比的质量曲线,可以人工进行系统分析,记录监测点走势、稳定性与偏差度,并以此提供趋势分析,运行自动判断,如系统判断出有失控趋势,进行报警。

4)拌合温度:在系统中预先设定出料温度的合理范围,限度可根据需要分为施工允许上、下限和规范允许上、下限,温度分布主要展示当天从开始生产到目前为止,每盘混合料的温度分布情况,温度超过预定的限值,进行报警,管理人员随时随地通过网络登录系统,实时对生产动态进行掌握。温度分布如图9所示。

三、摊铺、碾压监控系统

通过在施工现场布设、安装基站、红外线传感器、接发设备等设备,实时采集现场摊铺、碾压数据,现场摊铺、碾压过程中计算机通过安装在摊铺机、碾压设备上的红外线传感器采集混合料的料斗温度、熨行板的摊铺温度,并在摊铺机机顶位置设置高精度GPS定位接收系统与各台碾压设备上设置的红外线传感器相连接,采集碾压设备的轨迹与碾压遍数,实时向现场安装的基站传输采集到的信息,由计算机汇总采集的信息进行汇总分析后输出,反映到实时监控的大屏幕,现场各方管理人员、压路机操作手、摊铺机操作手通过直观的屏幕信息来判断摊铺的速度、碾压的遍数及漏压部位。

1)摊铺里程:以列表和图表的形式统计每天摊铺的里程数、总里程数和当前的施工进度如图10所示。统计每天施工的材料类型、施工的起始桩号和该材料类型到目前为止的累计进度情况如图11所示。

2)摊铺温度监控:以图表和列表形式展示每天和逐桩号的温度离析情况。分别按日期和标段统计温度离析等级分布,温度离析判断依据:每个桩号中最大温度-最小温度=温度离析,其中温度离析≤10,为无离析;10<温度离析≤20,为轻度离析;20<温度离析≤30,为中等离析;温度离析>30,为严重离析,如图12

3)实时摊铺信息:主要功能展示当前施工状态,实时获取当前摊铺的材料类型、摊铺机上每个摊铺温度和当前摊铺机的速度及摊铺机所在的当前位置。“红点”表示当前摊铺机所在的位置,实时摊铺信息如图13所示。

4)碾压设备压实监管:模块主要是在现场安装基站、传感器、平板等设备,实时采集现场摊铺数据,同时现场操作手可以看压路机的碾压情况,以折线图的形式展示当天逐桩号钢轮和胶轮的超压率和欠压率情况。同时,选择标段、结构层、材料类型、时间和开始桩号,可以查询以开始桩号为开始,相应时间内往后50米钢轮和胶轮超压、欠压情况。

系统根据钢轮和胶轮的碾压遍数,计算超压率和欠压率;

目前,智能监测平台的压实遍数以来回两趟计算为一遍。

5)初始压实温度监控:以图表和列表的形式展示钢轮和胶轮的初始压实温度。统计每天钢轮施工的初始压实温度。根据图表,可以看出每日以钢轮轮为初压。如图14所示。

6)测量数据的共享

施工现场的机械作业群的采集数据共享,以形成共同的碾压遍数分析数据,采用现场自主网络的方式进行作业机群间内部信息传输,使每台机械可掌握机群所采集所有数据,并保留2个以上对公网的传输通道。如图15所示。

6)碾压设备的轨迹及遍数监控:通过在碾压设备上安装了局域网+”的沥青路面施工智能碾压化监控系统后,每个操作手从LED显示屏上,直观的看到碾压轨迹、碾压速度、碾压温度、碾压效果等,使每个操作手对碾压质量控制一目了然。初始碾压为蓝色,达到深黄色为碾压遍数达到要求,如图1617所示。

四、结语

通过宝汉高速沥青路面施工信息化智能监控系统的运用,路面施工质量信息监管系统利用网络通信和传感器技术,实时采集、上传、展示路面施工全过程的数据(包括材料生产、混合料拌和、摊铺、碾压等),动态真实的远程反映工程质量,及时分析质量波动等问题,提供分析预警机制和专家决策系统,路面施工质量管理由事后检测向实时控制监测的转变,对提高沥青路面的质量提供了真实有效的监测数据,用专业的解决措施和途径实现对工程质量的控制。

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