一种沥青路面摊铺与压实管控系统及方法与流程

本发明属于道路施工质量控制领域，具体涉及一种沥青路面摊铺与压实管控系统及方法。

背景技术：

在沥青路面施工中，沥青混合料摊铺压实的温度与速度是对沥青路面施工质量管控的重要指标，这些指标将直接影响沥青路面的压实度与平整度的好坏，另外沥青混合料在摊铺压实后的均匀性对路面的质量和路面早期病害的控制有至关重要的影响。而施工中往往对这些数据的控制不严格，问题的反馈与处理不及时，对施工不达标的地点、时间、设备的备案不充分。因此要在沥青路面施工中实时检查、统一管理并对数据进行统计分析以保证施工质量。

现有技术中对沥青路面摊铺压实的温度与速度数据的处理和传递都是基于远程服务器，如基于物联网架构的传感技术和基于3g的传输技术（如cn201310243318.8和cn201520530054.9等），将施工过程的数据信息上报到远程服务器，这样在道路偏远、信号较差的施工地区就会出现数据检查与报错不及时的情况，无法在施工时进行监测。同时，现阶段在沥青路面施工时，对施工场地的统一管理主要是在固定端显示，但由于道路施工场地沿道路不断移动而导致管理不灵活，远程管理时调度不方便，处理方案存在与实际情况不符合的问题。

技术实现要素：

解决的技术问题：针对现有技术中存在施工区域偏僻、信号差、延迟大导致不能及时纠偏等技术问题，本发明提供一种沥青路面摊铺与压实管控系统及方法，所述系统能够在施工场地组建无线局域网来实时传输数据，同时能够实现各个施工设备之间数据的共享，可以在手机移动端进行实时查看也便于现场施工的统一管理与调度，使沥青路面施工质量得到保证与提高。

技术方案：一种沥青路面摊铺与压实管控系统，包括多个分别与摊铺机和压路机连接的子系统，每个子系统包括分别安装于摊铺机与压路机的数据采集子系统、数据处理子系统和数据显示子系统，所述数据采集子系统包括速度传感器和温度传感器，速度传感器和温度传感器的输出端口分别与数据处理子系统的输入端口连接，数据处理子系统的输出端口与数据显示子系统的输入端口连接，数据采集子系统用于对施工现场每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行实时采集，数据处理子系统用于对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行监测与控制，数据显示子系统用于显示每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据。

作为优选，所述沥青路面摊铺与压实管控系统还包括移动数据端，所述子系统还包括数据传输子系统，所述数据传输子系统的输入端口与数据处理子系统的输出端口连接，数据传输子系统与数据处理子系统配合形成无线局域网，所述移动数据端包括app和数据端，app通过数据端接入无线局域网进行实时管控。

作为优选，所述数据处理子系统包括工控机，所述工控机为ipc-610l工控机，工控机用于处理和储存施工现场采集的数据。

作为优选，所述数据处理子系统还包括云端服务器，云端服务器用于存储工控机上传的施工现场采集的数据。

作为优选，所述数据传输子系统包括数据传输单元、定向天线和sim卡，所述定向天线设于其中一个摊铺机的最高处，定向天线与所述数据传输单元连接并保持固定的角度，定向天线固定的方向与摊铺机行进的方向呈钝角，所述sim卡插设于数据传输单元，数据传输单元插入sim卡后与数据处理子系统配合产生无线局域网，定向天线将无线局域网进行方向信号强度固定和信号范围的扩大。

作为优选，定向天线固定的方向与摊铺机行进方向呈135度角。

作为优选，所述温度传感器为红外温度传感器，所述速度传感器为载波相位差分（rtk）速度传感器。

作为优选，所述数据显示子系统包括led显示器和导航平板，所述led显示器和导航平板的输入端口分别与数据处理子系统的输出端口连接，led显示器分别安装于摊铺机和压路机，导航平板安装于压路机，led显示器用于实时显示施工设备上数据处理子系统处理后的数据，导航平板用于实时展示路面压实速度、压实遍数和压实温度云图。

上述系统沥青路面摊铺与压实管控的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一.采用温度传感器和速度传感器对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行实时采集然后输送给数据处理子系统；

步骤二.数据处理子系统对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行监测与控制并将数据传送给数据显示子系统，现场管理人员通过数据显示子系统进行数据信息查看，实时了解现场施工质量状况。

作为优选，所述方法包括以下步骤：

步骤一.采用温度传感器和速度传感器对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行实时采集然后输送给数据处理子系统；

步骤二.数据处理子系统对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行监测与控制并将数据传送给数据传输子系统和数据显示子系统，数据传输子系统和数据处理子系统配合产生无线局域网，移动数据端接入无线局域网进行实施管控，现场管理人员通过移动数据端和数据显示子系统进行数据信息查看，实时了解现场施工质量状况。

有益效果：（1）本申请能够实时获取摊铺与压实作业的施工数据并进行管控，当施工遇到问题时能够达到及时纠正的效果，解决了网络延迟较大，实时性差的问题。

（2）本申请能够使沥青路面摊铺与压实协同作业并且能够实时共享数据，实现了各个施工设备之间数据共享的目的，使沥青路面施工质量得到保证与提高。

（3）现场管理人员可以通过手机端直接实时查看施工数据，便于现场施工的管理与调度，方便快捷且实用。

本申请通过将传感器采集好的施工数据实时监测，在构建的无线局域网中运行对应的软件使得数据共享，通过比对各项规范及系统存储的历史数据来推算、调整施工的标准实现施工质量最优的效果，并且依据标准范围对数据管控，对超出范围的数据及时记录，对频繁超出范围的数据及时报警控制施工质量，最终确保工程质量目标实现，以达到智能施工。

附图说明

图1为所述沥青路面摊铺与压实管控子系统的结构示意图；

图2为所述沥青路面摊铺与压实管控子系统内部连接关系示意图；

图3为实施例3所述无线局域网功能示意图；

图4为实施例4中rtk工作流程图；

图5为实施例4中主摊铺机接线组成结构示意图，图中（1）为db9线，（2）为网线，（3）为电源线；

图6为实施例4中压路机接线组成结构示意图，图中（4）为电源线，（5）为db9线，（6）为hdmi延长线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步描述。

实施例1

一种沥青路面摊铺与压实管控系统，所述沥青路面摊铺与压实管控系统包括多个分别与摊铺机和压路机连接的子系统，每个子系统包括分别安装于摊铺机与压路机的数据采集子系统、数据处理子系统和数据显示子系统。数据采集子系统将现场施工所需监测的数据（摊铺压实的温度和速度、摊铺机的位置和压实遍数）进行采集，数据处理子系统对采集到的数据进行处理，数据显示子系统对处理后的数据进行显示和查看。所述数据采集子系统包括速度传感器和温度传感器，所述温度传感器为红外温度传感器，所述速度传感器采用载波相位差分技术（rtk）来采集，能够达到厘米级定位效果，速度传感器和温度传感器的输出端口分别与数据处理子系统的输入端口连接。

实施例2

一种沥青路面摊铺与压实管控系统，所述沥青路面摊铺与压实管控系统包括多个分别与摊铺机和压路机连接的子系统，每个子系统包括分别安装于摊铺机与压路机的数据采集子系统、数据处理子系统和数据显示子系统。数据采集子系统将现场施工所需监测的数据（摊铺压实的温度和速度、摊铺机的位置和压实遍数）进行采集，数据处理子系统对采集到的数据进行处理，数据显示子系统对处理后的数据进行显示和查看。所述数据采集子系统包括速度传感器和温度传感器，所述温度传感器为红外温度传感器，所述速度传感器采用载波相位差分技术（rtk）来采集，能够达到厘米级定位效果，速度传感器和温度传感器的输出端口分别与数据处理子系统的输入端口连接。所述数据处理子系统包括工控机，所述工控机为ipc-610l工控机，工控机与每台摊铺机和压路机通过线路连接，工控机是专门为工业控制设计的计算机，它对施工数据参数进行监测与控制，具有计算机cpu、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和计算能力、友好的人机界面。工控机可在环境比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也更高。每台摊铺机和压路机都配置有工控机，能够将数据采集子系统采集好的数据进行处理，且为数据的传输提供保障。所述数据显示子系统包括led显示器和导航平板，所述led显示器和导航平板的输入端口分别与工控机的输出端口连接，led显示器分别安装于摊铺机和压路机上，导航平板安装于压路机上，led显示器将工控机处理后的数据在施工设备上进行实时显示，导航平板实时展示路面压实速度、压实遍数和压实温度云图。

上述系统沥青路面摊铺与压实管控的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一.采用数据采集子系统中的温度传感器和速度传感器对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行实时采集然后输送给工控机；

步骤二.工控机对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行监测与控制并将数据传送给led显示器和导航平板，现场管理人员通过led显示器和导航平板进行数据信息查看，实时了解现场施工质量状况。

实施例3

一种沥青路面摊铺与压实管控系统，所述沥青路面摊铺与压实管控系统包括移动数据端和多个分别与摊铺机和压路机连接的子系统，参见图1和图2，每个子系统包括分别安装于摊铺机与压路机的数据采集子系统、数据处理子系统、数据显示子系统和数据传输子系统。数据采集子系统将现场施工所需监测的数据（摊铺压实的温度和速度、摊铺机的位置和压实遍数）进行采集，数据处理子系统对采集到的数据进行处理，数据显示子系统对处理后的数据进行显示和查看，数据传输子系统对数据进行传输。所述数据采集子系统包括速度传感器和温度传感器，所述温度传感器为红外温度传感器，所述速度传感器采用载波相位差分技术（rtk）来采集，能够达到厘米级定位效果，速度传感器和温度传感器的输出端口分别与数据处理子系统的输入端口连接。所述数据处理子系统包括工控机和云端服务器，所述工控机为ipc-610l工控机，工控机将施工现场采集的数据进行处理、储存并上传至云端服务器，工控机与每台摊铺机和压路机通过线路连接，工控机是专门为工业控制设计的计算机，它对施工数据参数进行监测与控制，具有计算机cpu、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和计算能力、友好的人机界面。工控机可在环境比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也更高。每台摊铺机和压路机都配置有工控机，能够将数据采集子系统采集好的数据进行处理，且为数据的传输提供保障。所述数据显示子系统包括led显示器和导航平板，传感器为温度传感器和速度传感器，所述led显示器和导航平板的输入端口分别与工控机的输出端口连接，led显示器分别安装于摊铺机和压路机上，导航平板安装于压路机上，led显示器将工控机处理后的数据在施工设备上进行实时显示，导航平板实时展示路面压实速度、压实遍数和压实温度云图。所述数据传输子系统的输入端口与工控机的输出端口连接，数据传输子系统包括数据传输单元（dtu）、定向天线和sim卡，所述定向天线设于其中一个摊铺机（称为主摊铺机）的最高处，定向天线与所述数据传输单元连接并保持固定的角度，定向天线固定的方向与摊铺机行进的方向呈钝角，本实施例中定向天线固定的方向与摊铺机行进的方向呈135度角，所述sim卡插设于数据传输单元，起到路由器的作用，数据传输单元插入sim卡后与数据处理子系统配合产生无线局域网信号，参见图3，定向天线将无线局域网进行方向信号强度固定和信号范围的扩大，使得200m范围内的移动数据端都能搜索到产生的无线局域网，200m范围足以满足施工需求的范围，而单台摊铺机和压路机通过自己机械上的工控机与插入sim卡的数据传输单元（dtu）配合接入上述无线局域网，将所有施工数据通过无线局域网进行传输，达到数据共享的效果。所述移动数据端为手机移动端，手机移动端包括手机app和手机数据端，手机app通过手机数据端接入无线局域网进行实时管控和查看摊铺与压实作业数据情况，如果遇到施工问题时，可及时纠正，实时性强。

上述系统沥青路面摊铺与压实管控的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一.采用数据采集子系统中的温度传感器和速度传感器对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行实时采集然后输送给工控机；

步骤二.工控机对每台摊铺机和压路机施工时的路面摊铺压实数据进行监测与控制并将数据传送给云端服务器、插入sim卡后的数据传输单元、led显示器和导航平板，数据传输单元插入sim卡后与工控机配合产生无线局域网，手机数据段接入无线局域网进行实施管控，现场管理人员通过手机app、led显示器和导航平板进行数据信息查看，实时了解现场施工质量状况。

该系统将沥青路面摊铺与压实实时测得的数据信息，及时反馈给现场各施工设备终端和现场管理人员的手机移动端，真实地反映施工质量状况。

实施例4

同实施例3，区别在于，本实施例中温度传感器型号为lsci-sjd，通过rs232接口与工控机相连。温度传感器原理算法如下：物体向外发射红外辐射，辐射强度会随温度变化而变化；红外温度传感器接收红外辐射，并将其转化为可测电信号；工控机将测得的电信号处理成数字信号，获取准确数值，达到实时监测温度的效果。

速度传感器基于rtk技术获取，rtk设备采用北斗星通公司c201-at-683产品，与工控机通过rs232接口相连。rtk分为基准站和移动站，两者均包含gps定位模块。基准站一般设置在项目部，移动站放置在现场机械上（摊铺机和压路机）。参见图4，工作流程如下：基准站接收卫星信号，并通过4g网络实时发给用户；移动站接收卫星信号和基准站信号；移动站通过程序实时联合解算基准站和移动站的信号，求得基准站和流动站之间的坐标增量；移动站通过自身程序和所求得的坐标增量实时校正原有gps坐标；实现厘米级定位。

主摊铺机接线组成结构图参见图5，主摊铺机上分布3个温度传感器、led显示屏、rtk设备、工控机、dtu、电源模块、4g路由器、hub和定向天线，4g路由器为f3x3型工业级路由器。3个温度传感器分别通过db9线与工控机的rs232接口连接，led显示屏通过db9线与工控机的rs232接口连接，rtk设备通过db9线与工控机的rs232接口连接，工控机通过网线与f3x3型工业级路由器的rj45接口连接，f3x3型工业级路由器通过网线与hub的rs485接口连接，dtu通过db9线与rtk的rs232接口连接，定向天线通过网线分别与dtu的sma接口和hub的rs485接口连接，电源模块通过电源线分别与rtk设备、工控机、dtu、4g路由器和hub的power接口连接。

压路机接线组成结构图参见图6，压路机包括压路机电源、电源模块、dtu、rtk设备、工控机、导航平板、led显示屏和温度传感器。压路机电源通过电源线与电源模块的power接口连接，电源模块通过电源线分别与工控机、dtu、rtk设备、led显示屏、温度传感器和导航平板的power接口连接，dtu通过db9线与rtk设备的rs232接口连接，rtk通过db9线与工控机的rs232接口连接，led显示屏和温度传感器通过db9线与工控机的rs232接口连接，导航平板通过hdmi延长线与工控机的rs485接口连接。

温度传感器和速度传感器每5s采集一次路面摊铺压实数据，并通过工控机上自编的程序计算获取准确的数值。计算出来的数据一方面通过rs232接口传输给led显示屏实时显示，另一方面通过rj45接口传输给f3x3型工业级路由器，经中国移动4g网络发送给阿里云端服务器进行存储、分析，并在网页端展示。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。