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論文共鑒

寶漢高速瀝青路面施工信息化智能監控系統應用

作者:李東 劉興元 阮菊芳    部門:漢坪高速H-LMJL2駐地辦    發表日期:2019-01-10    瀏覽次數:1240

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【摘要】隨著計算機、網絡和通信技術在公路工程施工中的發展和應用,信息化建設已經成為當今時代發展的大趨勢,利用物聯網架構的傳感技術和GPRSLTE等信息傳輸技術,實時采集施工過程數據信息,動態、真實、全過程地反映工程質量情況,并及時預警,以達到保證項目建設質量的目的。寶漢高速公路路面施工中,采用信息化智能監控系統,通過在拌合樓、攤鋪機、壓路機安裝溫度、流量、速度等傳感器,一旦有數據超標,智能終端會立即發出預警提醒,并自動生成短信,按照預警級別發送給管理方、監理方和施工方。所有實時監測數據還將自動傳送到監控中心,繪成技術曲線圖。各部門相關人員只要在辦公室點點鼠標、看看手機,就能掌握現場的施工情況。

【關鍵詞】改性瀝青生產監控系統  瀝青混合料監控系統   攤鋪、碾壓監控系統 

工程概況:寶漢高速主線全長88.172km,路線起點位于寶雞市鳳縣坪坎鎮北8.5公里處,與定漢線寶雞至坪坎高速公路順接,沿西河向南經坪坎鎮、獅子壩至留壩縣江口鎮江西營村,再沿褒河向南,經武關驛鎮(姜窩子)、馬道鎮至青橋驛鄉青橋鋪村,設特長隧道繞避石門褒河水庫庫區,在平安村北側設石門水庫特大橋跨越水庫,設牛頭山特長隧道至路線終點勉縣褒城鎮金寨村附近,與定漢線漢中至陜川界段順接,通過石門樞紐立交與十天高速相連。設計行車速度為80km/h,路基寬度32m

一、信息化智能監控系統架構

二、改性瀝青生產監控系統

瀝青的質量對瀝青路面性能有重要的影響,目前全國高速公路中、上面層普遍采用改性瀝青。然而,隨著研究工作的不斷深入和路面膠結料新材料的出現,尤其是改性瀝青在公路施工中的大量使用,改性瀝青的質量控制顯得尤為重要。改性瀝青的生產過程對改性瀝青的質量影響較大,因此對整個生產過程進行監控,生產過程監控系統能夠實時監測改性瀝青材料的添加比例、加工周期,有效提高改性瀝青的生產質量。

1.智能化監控可預先設置參數、配比、加工流程等,通過預先設定,對瀝青的溫度、材料比例、加工周期等進行預先控制;可通過不同的控制權限,避免施工過程中隨意調整改性劑的用量、即生產過程中從SBS改性劑進口進料,然后進入相應數量的配料罐、發育罐、溶脹罐和成品罐等的流程,實時地展示每個罐的溫度和重量信息,如圖2

2.實時高效采集溫度、材料比例等數據;生產過程中將所有檢測數據及統計結果用GPRS發送到網絡服務器上對可能的質量波動提前預警,將實時、真實可靠的數據,短信通知各級管理人員,如圖3

3.根據不同需求自動分析生產數據,進行統計與質量評價;實現施工質量動態控制,利于持續改進,提高生產效率和產品質量。簡便的方式獲取真實、可靠的數據。所有監測數據均來自瀝青實時加工過程中,有效避免了傳統的事后瀝青試驗檢測控制方法中取樣誤差、試驗誤差以及數據人為處理等環節帶來的數據失真。項目管理者能夠實時通過網絡查看真實的質量檢測、分析和統計結果,為分析問題、解決問題提供可靠、真實、大樣本的數據,從而前面提升質量評價的代表性和客觀性,如圖4

二、瀝青混合料拌合站監控系統

熱拌瀝青混合料拌合樓實時監控系統主要包括:拌合站數據采集、現場數據的處理、遠程通訊系統、遠程監控系統。

1、數據采集系統

瀝青混合料拌合站數據采集系統是綜合傳感技術、通訊技術、計算機軟硬件開發等現代高科技技術的專業監管系統。該系統能夠實時采集拌合樓生產過程中材料的計量數據及溫度數據,并實時傳輸到遠程中心服務器,對熱拌瀝青混合料質量控制,拌合站每盤拌合時間、料倉重量、出料溫度等數據源,經計算獲得每盤的油石比、級配,并以微信預警方式告知管理人員,如圖5

2、生產動態監控

主要展示拌合站生產狀態(是否再生產)和每盤料的基本信息。如圖6所示,管理人員可通過登錄模式對實時拌合樓的生產動態進行監控,當前拌合站的生產狀態、級配分布、油石比、溫度分布和生產周期。

1)級配圖:根據相應的計算結果在系統中繪制設計級配的施工允許上、下限曲線,采用圖形加文字說明方式表示,使管理者一目了然掌握瀝青混合料拌合級配分布,展示當天從開始生產到目前為止,每盤料的級配曲線。級配分布如圖7所示。

2)油石比圖:在系統中預先設定油石比的合理范圍,限度可根據需要分為施工允許上、下限和規范允許上、下限,如超出設定范圍,將對超限問題的不合格混合料進行報警,油石比分布如圖8所示。

3)通過實時統計分析,根據全面質量管理工具,繪制級配與油石比的質量曲線,可以人工進行系統分析,記錄監測點走勢、穩定性與偏差度,并以此提供趨勢分析,運行自動判斷,如系統判斷出有失控趨勢,進行報警。

4)拌合溫度:在系統中預先設定出料溫度的合理范圍,限度可根據需要分為施工允許上、下限和規范允許上、下限,溫度分布主要展示當天從開始生產到目前為止,每盤混合料的溫度分布情況,溫度超過預定的限值,進行報警,管理人員隨時隨地通過網絡登錄系統,實時對生產動態進行掌握。溫度分布如圖9所示。

三、攤鋪、碾壓監控系統

通過在施工現場布設、安裝基站、紅外線傳感器、接發設備等設備,實時采集現場攤鋪、碾壓數據,現場攤鋪、碾壓過程中計算機通過安裝在攤鋪機、碾壓設備上的紅外線傳感器采集混合料的料斗溫度、熨行板的攤鋪溫度,并在攤鋪機機頂位置設置高精度GPS定位接收系統與各臺碾壓設備上設置的紅外線傳感器相連接,采集碾壓設備的軌跡與碾壓遍數,實時向現場安裝的基站傳輸采集到的信息,由計算機匯總采集的信息進行匯總分析后輸出,反映到實時監控的大屏幕,現場各方管理人員、壓路機操作手、攤鋪機操作手通過直觀的屏幕信息來判斷攤鋪的速度、碾壓的遍數及漏壓部位。

1)攤鋪里程:以列表和圖表的形式統計每天攤鋪的里程數、總里程數和當前的施工進度如圖10所示。統計每天施工的材料類型、施工的起始樁號和該材料類型到目前為止的累計進度情況如圖11所示。

2)攤鋪溫度監控:以圖表和列表形式展示每天和逐樁號的溫度離析情況。分別按日期和標段統計溫度離析等級分布,溫度離析判斷依據:每個樁號中最大溫度-最小溫度=溫度離析,其中溫度離析≤10,為無離析;10<溫度離析≤20,為輕度離析;20<溫度離析≤30,為中等離析;溫度離析>30,為嚴重離析,如圖12

3)實時攤鋪信息:主要功能展示當前施工狀態,實時獲取當前攤鋪的材料類型、攤鋪機上每個攤鋪溫度和當前攤鋪機的速度及攤鋪機所在的當前位置。“紅點”表示當前攤鋪機所在的位置,實時攤鋪信息如圖13所示。

4)碾壓設備壓實監管:模塊主要是在現場安裝基站、傳感器、平板等設備,實時采集現場攤鋪數據,同時現場操作手可以看壓路機的碾壓情況,以折線圖的形式展示當天逐樁號鋼輪和膠輪的超壓率和欠壓率情況。同時,選擇標段、結構層、材料類型、時間和開始樁號,可以查詢以開始樁號為開始,相應時間內往后50米鋼輪和膠輪超壓、欠壓情況。

系統根據鋼輪和膠輪的碾壓遍數,計算超壓率和欠壓率;

目前,智能監測平臺的壓實遍數以來回兩趟計算為一遍。

5)初始壓實溫度監控:以圖表和列表的形式展示鋼輪和膠輪的初始壓實溫度。統計每天鋼輪施工的初始壓實溫度。根據圖表,可以看出每日以鋼輪輪為初壓。如圖14所示。

6)測量數據的共享

施工現場的機械作業群的采集數據共享,以形成共同的碾壓遍數分析數據,采用現場自主網絡的方式進行作業機群間內部信息傳輸,使每臺機械可掌握機群所采集所有數據,并保留2個以上對公網的傳輸通道。如圖15所示。

6)碾壓設備的軌跡及遍數監控:通過在碾壓設備上安裝了局域網+”的瀝青路面施工智能碾壓化監控系統后,每個操作手從LED顯示屏上,直觀的看到碾壓軌跡、碾壓速度、碾壓溫度、碾壓效果等,使每個操作手對碾壓質量控制一目了然。初始碾壓為藍色,達到深黃色為碾壓遍數達到要求,如圖1617所示。

四、結語

通過寶漢高速瀝青路面施工信息化智能監控系統的運用,路面施工質量信息監管系統利用網絡通信和傳感器技術,實時采集、上傳、展示路面施工全過程的數據(包括材料生產、混合料拌和、攤鋪、碾壓等),動態真實的遠程反映工程質量,及時分析質量波動等問題,提供分析預警機制和專家決策系統,路面施工質量管理由事后檢測向實時控制監測的轉變,對提高瀝青路面的質量提供了真實有效的監測數據,用專業的解決措施和途徑實現對工程質量的控制。

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