，包括组成振动加速度信号的各种频率及其所对应的幅值，其中，基频即 为熨平板的实际振动频率f。
[0035] 与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：
[0036] (1)可同步实现路面摊铺厚度和摊铺机熨平振动频率的自动、高精度、实时采集， 可有效减少常规人工测量手段带来的误差；
[0037] (2)可对刚摊铺的沥青混凝土路面摊铺厚度及熨平振动频率进行实时检测与及时 反馈，有助于实现摊铺质量的及时控制与调整，以达到设定要求；
[0038] (3)可确定采样点采样时间、绝对坐标和摊铺质量相关数据（摊铺厚度和熨平振 动频率），有助于直观、准确地指示所测摊铺质量不合格时所对应的路面绝对位置，便于指 导不合格区域的质量补救；
[0039] (4)实现所采集各结构层摊铺厚度与熨平振动频率数据的自动发送入库，可为后 续摊铺质量查询与分析提供依据，有助于提高摊铺质量管理的效率。
【附图说明】
[0040] 图1本发明组成结构图；
[0041] 图2摊铺厚度计算原理图；
[0042] 图3本发明集成原理图。
【具体实施方式】
[0043] 本装置组成结构见图1，包括：摊铺厚度与熨平振动测量装置（熨平板左右两端各 一个）、GPS实时定位装置、集成控制器、数据无线发送装置（DTU)、数据库及应用服务器、摊 铺实时监控客户端、车载显示装置、现场报警装置共8部分。
[0044] 摊铺厚度与熨平振动测量装置包括钢制支架、倾斜活动梁、胶轮、加速度传感器、 倾角传感器（2个）。钢制支架一端与倾斜活动梁铰连接，另一端垂直固定在摊铺机熨平板 上，倾斜活动梁末端连接胶轮与路基面接触，使该测量装置随摊铺机一起行进。每辆摊铺机 安装两套摊铺厚度与熨平振动测量装置，分别安装在摊铺机熨平装置两端的摊铺前进方向 侦k加速度传感器安装在钢制支架上，实时采集熨平板的振动状态（加速度值）通过数据 线发送至集成控制器的数据控制器中；倾角传感器1安装在钢制支架上，按足够小的时间 间隔连续采集熨平板与水平面的夹角α，并将所测角度实时发送至数据控制器；倾角传感 器2安装在倾斜活动梁上，按足够小的时间间隔连续采集倾斜活动梁与水平面的夹角β， 并将所测角度实时发送至数据控制器。安装在熨平装置两端的两台摊铺厚度与熨平振动测 量装置的倾角传感器和加速度传感器需同步采集倾角和加速度数据，并将每台装置的对应 ID号，一并实时地传送到数据控制器中。
[0045] GPS实时定位装置由GPS接收机和GPS基准站构成，GPS接收机安装在摊铺机上， 用以确定摊铺机的平面位置坐标（x，y) ;GPS基准站将RTK (Real-time Kinematic)实时动 态差分信号无线发送至GPS接收机，以提高GPS定位精度。该装置用于获得任意时刻摊铺 机的平面位置坐标，并将当前测量时间及相应的位置坐标连续地发送至数据控制器。
[0046] 集成控制器包括12V供电电源与数据控制器两部分，12V供电电源向数据控制器 供电，同时数据控制器输出5V电压，向倾角传感器和加速度传感器供电。数据控制器实时 接收两台摊铺厚度和熨平振动测量装置传送的倾角和加速度数据，并分别计算每台摊铺厚 度和熨平振动装置所测的摊铺厚度h，计算原理图见图2,计算公式如下：
[0047] HfL'cos^O。-α-β)
[0048] h = H^R-L2
[0049] 式中，h为摊铺厚度；
[0050] L1, 1^2根据钢制支架和倾斜活动梁加工尺寸确定；
[0051] R为胶轮半径；
[0052] α，β为两倾角传感器所测的倾角（与水平面之间夹角）。
[0053] 此外，数据控制器接收加速度传感器按一定时间间隔连续采集熨平板振动加速度 的时域模拟信号后，通过AD转换，转化为便于存储、传输和分析处理的时域数字信号。一般 地，采样时间间隔T在满足工程精度要求下取足够小（本发明取Is)，这时模拟信号f a(t) 就可以用数字信号表示，BP :
[0054]
【主权项】
1. 一种路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，其特征是，包括：摊铺厚度与 熨平振动测量装置、GPS实时定位装置、集成控制器、数据无线发送装置（DTU);摊铺厚度与 熨平振动测量装置包括钢制支架、倾斜活动梁、胶轮、加速度传感器、2个倾角传感器，钢制 支架一端与倾斜活动梁铰连接，另一端垂直固定在摊铺机熨平板上，倾斜活动梁末端连接 胶轮与路基面接触，使该测量装置随摊铺机一起行进；加速度传感器安装在钢制支架上，实 时采集熨平板的振动状态通过数据线发送至集成控制器的数据控制器中；倾角传感器1安 装在钢制支架上，按足够小的时间间隔连续采集熨平板与水平面的夹角a，并将所测角度 实时发送至数据控制器；倾角传感器2安装在倾斜活动梁上，按足够小的时间间隔连续采 集倾斜活动梁与水平面的夹角0，并将所测角度实时发送至数据控制器； GPS实时定位装置由GPS接收机和GPS基准站构成，GPS接收机安装在摊铺机上，用以 确定摊铺机的平面位置坐标（x，y)，并将当前测量时间及相应的位置坐标连续地发送至数 据控制器；GPS基准站将RTK (Real-time Kinematic)实时动态差分信号无线发送至GPS接 收机，以提高GPS定位精度； 集成控制器中的数据控制器实时接收倾角和加速度数据，并分别计算每台摊铺厚度和 熨平振动装置所测的摊铺厚度h，计算公式如下： H1=L1Xcos(90。-a-0) h = Hi+R-^ 式中，h为摊铺厚度； U，1^2根据钢制支架和倾斜活动梁加工尺寸确定； R为胶轮半径； a，0为两倾角传感器所测的倾角，即与水平面之间夹角； 数据控制器按一定时间间隔在获取到一定数量的熨平振动的加速度值后，进行频谱分 析识别得到熨平振动频率f ;数据控制器接收GPS实时定位模块的当前测量时间及其相对 应的摊铺机位置坐标，并将每台摊铺厚度与熨平振动测量装置的ID号，以及每台测量装置 所对应的厚度值h和熨平振动频率值f?一并通过端口传输给数据无线发送装置向外发送。
2. 如权利要求1所述的路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，其特征是，还 包括：数据库及应用服务器、摊铺实时监控客户端、车载显示装置、现场报警装置，数据库及 应用服务器主要实现接收并储存从数据无线发送模块OTU)发送的当前测量时间及其对 应的摊铺机位置坐标、两台测量装置ID号及其所对应的摊铺厚度和熨平板振动频率数据 信息，随后根据所测得的测点平面位置坐标及预先输入的公路布置CAD图，确定出测点所 在位置的公路粧号，并与所接收的数据一并储存起来，以供后续分析和客户端应用；同时， 可根据摊铺实时监控客户端输入的摊铺厚度和熨平振动频率的控制标准，判断当前所测的 摊铺厚度和熨平板振动状态是否符合控制标准，如果否，通过Internet网络向摊铺实时监 控客户端发送摊铺厚度或熨平板振动频率不合格的报警信息，或者通过与数据库及应用服 务器连接的GSM通讯模块，经GPRS网络或CDMA网络向摊铺现场报警装置发出报警短信信 息。
3. 如权利要求2所述的路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，其特征是，摊 铺实时监控客户端安装在施工现场能连接Internet网络的PC或移动笔记本电脑上，在监 控开始前，通过该客户端设定当前工作面属性、施工仓面边界、摊铺结构层层数、摊铺厚度 和熨平板振动频率控制标准；然后，通过Internet网络存入数据库及应用服务器的数据库 中，以供后续应用；在监控过程中，该客户端可实时显示各摊铺测量装置所对应位置处的摊 铺厚度及熨平板振动状态，并可查询和输出摊铺质量监测结果，包括按公路粧号查询横断 面的熨平板振动频率值和摊铺厚度图以及沿道路轴线方向所有监测点的熨平板振动频率 值和摊铺厚度图；同时，接收数据库及应用服务器发送的摊铺厚度不达标报警信息，以提示 给现场质量管理人员及时调整摊铺机熨平板高度及振动频率，以符合设计要求。
4. 如权利要求2所述的路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，其特征是，车 载显示装置安装在摊铺机驾驶室内方便摊铺机操作手看到的位置，通过数据线与数据控制 器相连接，实时显示由数据控制器传输过来的当前测量时间及对应的摊铺机位置坐标、摊 铺厚度和熨平板振动频率；摊铺机操作手可根据显示的信息，及时调整摊铺机的工作参数 至设定要求。
5. 如权利要求2所述的路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，其特征是，现 场报警装置通过GPRS网络或CDMA网络实时接收数据库和应用服务器发送的摊铺厚度、熨 平振动频率不合格报警信息，现场质量管理人员可通过手持该装置，根据该装置接收到的 报警信息，及时采取相应的摊铺厚度和熨平振动频率调整措施。
6. 如权利要求2所述的路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，其特征是，得 到熨平振动频率f?进一步具体步骤是，数据控制器接收加速度传感器按一定时间间隔连续 采集熨平板振动加速度的时域模拟信号后，通过AD转换，转化为便于存储、传输和分析处 理的时域数字信号；然后，对经AD转化得到的熨平板振动加速度时域数字信号进行傅里叶 变换，将熨平板振动加速度信号分解为无数谐波的叠加，由此得到熨平板振动加速度的频 谱数据，包括组成振动加速度信号的各种频率及其所对应的幅值，其中，基频即为熨平板的 实际振动频率f。
【专利摘要】本发明属于道路施工质量控制领域，为提供一种可实现公路路面摊铺厚度和熨平振动频率自动、高精度、实时监测的装置，既可实现路面摊铺质量的实时测量，又能将测量信息远程发送至数据库可供后续质量评估应用，确保摊铺质量满足设计要求，对不达标情况进行实时报警，并形成统计图表，作为相关部门进行摊铺质量管理的依据。为此，本发明采取的技术方案是，路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，包括：摊铺厚度与熨平振动测量装置、GPS实时定位装置、集成控制器、数据无线发送装置(DTU)；摊铺厚度与熨平振动测量装置包括钢制支架、倾斜活动梁、胶轮、加速度传感器、2个倾角传感器。本发明主要应用于道路施工质量控制。
【IPC分类】E01C23-01, G01H17-00
【公开号】CN104674637
【申请号】CN201510058336
【发明人】刘东海, 吴优
【申请人】天津大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月4日