CN106292601A

CN106292601A - 基于rtk的摊铺作业状态监管系统及方法

Info

Publication number: CN106292601A
Application number: CN201610795214.1A
Authority: CN
Inventors: 唐建亚; 张志祥; 陈李峰
Original assignee: Jiangsu Sinoroad Information Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Sinoroad Information Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106292601B

Abstract

本发明公开了一种基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法，系统包括RTK定位设备，用于获得当前作业实时位置信息，生成实时的摊铺速度信息；数据采集卡，用于将RTK定位设备获得的摊铺速度信息进行速度单位转换；显示屏，用于实时显示当前的摊铺速度；定位接收电线、GPRS天线，构成无线网络模块，用于将摊铺机械的定位信息传输至网络服务器，并根据建立WGS84坐标与工程独立坐标转换对照表，获得当前摊铺机械所在的作业桩号；控制主机，用于控制RTK定位设备、定位接收电线、GPRS天线、数据采集卡和显示屏工作，并进行数据处理。本发明能够获得摊铺速度、摊铺位置、摊铺起终点工程桩号信息，具有良好的应用前景。

Description

基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法

技术领域

本发明涉及路面工程技术领域，具体涉及一种基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法。

背景技术

在沥青路面工程诸多施工工序中，摊铺无疑是较为重要的环节，摊铺的质量可保证路面的平顺度、均匀性等性能，其中摊铺速度是影响路面质量的重要参数，若是摊铺速度过快，使夯锤振级效率降低不能形成有效的路面初始压实度；摊铺速度过快，则会影响路面的平整度，而施工中的停机待料(摊铺速度为0)，又会影响停机处的混合料温度的失散，进而使路面压实度不足，降低路面质量。除摊铺速度外，每日摊铺的开始、结束桩号，每日的摊铺里程也是工程管理中重点关注内容。但现阶段对于路面摊铺的作业状态缺乏有效的信息化采集手段，完全依靠人工旁站监理，人工每日报表统计，无法做到及时性、准确性。

目前，申请号为“201320846272.4”的实用新型专利公开了“一种基于物联网的路面摊铺及碾压工程质量智能管控装置”，其提出通过霍尔传感器进行速度检测，用北斗定位与陀螺仪进行定位，由于霍尔传感器在安装时必须在行驶轮上安装磁性件，安装工作复杂，且由于摊铺速度数值较低(一般为1-3m/min)，霍尔传感器的采集频率低(数分钟采集1次)，而北斗与陀螺仪进行机械定位，专利方法中未公布定位精度，但从仍需加装霍尔传感器进行速度测量来看，其采集频率与定位精度是有限的。

现阶段，卫星全球定位测量系统作为新兴技术被广泛应用于军事、导航、测绘等多种领域。RTK(Real-time kinematic)运用实时动态差分法实现动态下厘米级定位精度数据，是卫星定位测量系统发展中重要里程碑，广泛应用于工程放样、地形测图等领域，极大地提高工程外业作业的效率。

有鉴于沥青路面质量控制、工程管理的需要，提出一种实时的、精确的摊铺作业状态的监管系统及方法是十分有必要的。利用RTK动态高精度测量技术，并配合计算机、网络技术，对路面施工过程中作业状态进行信息管理，对于路面工程质量控制、进度管理等工作有重大的实际意义，是当前急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述的摊铺速度检测、摊铺里程也是工程管理所存在的问题。本发明的基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法，能够快速、准确地获取摊铺机械的作业位置信息，并通过控制主机进行数据处理，最终获得摊铺速度、摊铺位置、摊铺起终点工程桩号信息，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：包括安装在摊铺机械上的RTK定位设备、控制主机、定位接收电线、GPRS天线、数据采集卡和显示屏，

所述RTK定位设备，用于获得当前作业实时位置信息，生成实时的摊铺速度信息；

所述数据采集卡用于将RTK定位设备获得的摊铺速度信息进行速度单位转换；

所述显示屏，用于实时显示当前的摊铺速度；

所述定位接收电线、GPRS天线，构成无线网络模块，用于将摊铺机械的定位信息传输至网络服务器，并根据建立WGS84坐标与工程独立坐标转换对照表，获得当前摊铺机械所在的作业桩号；

所述控制主机，用于控制RTK定位设备、定位接收电线、GPRS天线、数据采集卡和显示屏工作，并进行数据处理；

所述RTK定位设备、定位接收电线、GPRS天线、数据采集卡分别与控制主机相连接，所述数据采集卡还与显示屏相连接。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端与摊铺机械车载电瓶的电能输入端相连接，所述稳压模块的输出端通过总开关分别与RTK定位设备、控制主机、显示屏相连接，

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：所述总开关内设置有保险丝。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：所述总开关与显示屏之间设置有第一开关。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：所述显示屏为LED显示屏。

基于上述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，获取道路线路的始终点、测量控制点的坐标信息，进行WGS84坐标与工程独立坐标的转换；

步骤(2)，在摊铺机械上安装RTK定位设备，获得当前作业实时位置信息，并对地理定位数据进行处理，生成实时的摊铺速度信息；

步骤(3)，在摊铺机械上安装数据采集卡、显示屏、控制主机，数据采集卡将RTK定位设备获得的摊铺速度信息进行速度单位转换，并通过控制主机控制向显示屏输出当前的摊铺速度，进行实时显示；

步骤(4)，在摊铺机械上安装无线网络模块，包括定位接收电线、GPRS天线，将摊铺机械的定位信息传输至网络服务器，并依托建立WGS84坐标与工程独立坐标转换对照表，获得当前摊铺机作业桩号。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤(1)，还可根据道路宽度信息，建立工程项目的平面模型，用来实时查看摊铺机械的桩号位置、左右幅位置，实现工程项目的信息化、可视化。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤(2)，在摊铺机械上安装RTK定位设备，获得当前作业实时位置信息，并对地理定位数据进行处理，生成实时的摊铺速度信息，包括以下步骤，

(1)通过RTK定位设备，需要在施工的工程项目相对固定的位置，建立定位基准站，通过定位基准站将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站信息传送给安装于作业摊铺机械上RTK定位设备的动态定位流动站；

(2)动态定位流动站将载波相位观测值进行差分处理，定位基准站到动态定位流动站的距离是RTK定位设备平面测量中的误差源，可建立多个定位基准站，形成参考站CORS网络，通过控制主机为摊铺机械的动态定位流动站选择最佳的定位基准站，以保证摊铺作业的精度，具体过程如下，

(2.1)根据公式(1)，得到RTK定位设备的平面动态测量精度m，

m = &PlusMinus; \sqrt{a^{2} + {(b D)}^{2}} - - - (1)

其中，a为固定误差，单位为mm；b为比例误差系数，单位为ppm，D为定位基准站到动态定位流动站距离；

(2.2)根据公式(1)，得到RTK定位设备的平面动态测量精度为10+D*10^-6mm，表现为定位基准站到动态定位流动站距离为10km时，定位精度为2cm；

(2.3)将所建立的多个定位基准站与动态定位流动站的最远不超过15km，其的平面动态测量精度为2.5cm。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤(3)，所述数据采集卡内设置摊铺速度上、下限值，当测量的摊铺速度超过设置摊铺速度上、下限值，数据采集卡控制显示屏通过进行频闪，提醒现场施工人员。

前述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤(4)还包括建立RTK定位设备的ID号，获得工程项目工程标段的作业信息，进行归类统计，记录每日施工的起始桩号、结束桩号，统计得到每天的施工里程，并标记工程标段的施工进度。

本发明的有益效果是：本发明的基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法，能够快速、准确地获取摊铺机械的作业位置信息，并通过控制主机进行数据处理，最终获得摊铺速度、摊铺位置、摊铺起终点工程桩号信息，结合工程实际作业状态与管理要求，提出了切实可行的路面摊铺作业状态的监管系统及方法，利用RTK高精度测量技术，对摊铺机械的作业地理信息进行实时采集，获得摊铺机械的作业工程桩号、当前摊铺速度、日施工起终点桩号工程质量、管理信息，所提出的监管方法可实现工程管理的信息化，工程质量控制的可视化，可有效精准掌握路面摊铺作业状态，对于摊铺速度不合理而对工程建设质量引发负面作用的行为及时提醒纠正，及时掌握每日的施工里程，对于工程管理人员可真实掌握工程实施进展，实现工程材料、工程机械资源的合理调配。监管系统可有效提高工程建设管理水平，保证工程建设质量，具有良好的推广应用前景和经济效益。

附图说明

图1是本发明的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法，能够快速、准确地获取摊铺机械的作业位置信息，并通过控制主机进行数据处理，最终获得摊铺速度、摊铺位置、摊铺起终点工程桩号信息，结合工程实际作业状态与管理要求，提出了切实可行的路面摊铺作业状态的监管系统及方法，利用RTK高精度测量技术，对摊铺机械的作业地理信息进行实时采集，获得摊铺机械的作业工程桩号、当前摊铺速度、日施工起终点桩号工程质量、管理信息，所提出的监管方法可实现工程管理的信息化，工程质量控制的可视化，可有效精准掌握路面摊铺作业状态，对于摊铺速度不合理而对工程建设质量引发负面作用的行为及时提醒纠正，及时掌握每日的施工里程，对于工程管理人员可真实掌握工程实施进展，实现工程材料、工程机械资源的合理调配。监管系统可有效提高工程建设管理水平，保证工程建设质量，具有良好的推广应用前景和经济效益，如图1所示，基于RTK的摊铺作业状态监管系统，包括安装在摊铺机械上的RTK定位设备、控制主机、定位接收电线、GPRS天线、数据采集卡和显示屏，

所述显示屏，用于实时显示当前的摊铺速度；

系统还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端与摊铺机械车载电瓶的电能输入端相连接，所述稳压模块的输出端通过总开关分别与RTK定位设备、控制主机、显示屏相连接，所述总开关内设置有保险丝，所述总开关与显示屏之间设置有第一开关，所述显示屏为LED显示屏。

为保证RTK定位设备的信号稳定，适应摊铺机械高温、振动、山区等恶劣作业环境，所采用的RTK定位设备支持GPS L1C/A、L2E、L2C、L1/L2/L5全周载波，GLONASS L1C/A、L1P、L2C/A、L2P、L1/L2全周载波，北斗三频B1、B2、B3卫星信号。

基于上述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，包括以下步骤，

步骤(1)，获取道路线路的始终点、测量控制点的坐标信息，进行WGS84坐标与工程独立坐标的转换，还可根据道路宽度信息，建立工程项目的平面模型，用来实时查看摊铺机械的桩号位置、左右幅位置，实现工程项目的信息化、可视化，路线的起点、直缓点、缓圆点、缓直点、终点特征点的测量控制点，人工现场进行坐标测试，WGS84坐标与工程独立坐标的转换，具体如下，

其中，为偏差量；

根据工程独立坐标、左右幅路宽、中分带宽信息进行工程项目的线形平面模型，摊铺机械定位获得的大地坐标通过转换关系表显示工程独立坐标与工程桩号，如工程桩号K0+000、左幅；

步骤(2)，在摊铺机械上安装RTK定位设备，获得当前作业实时位置信息，并对地理定位数据进行处理，生成实时的摊铺速度信息，包括以下步骤，

(2.1)根据公式(1)，得到RTK定位设备的平面动态测量精度m，

m = &PlusMinus; \sqrt{a^{2} + {(b D)}^{2}} - - - (1)

(2.3)将所建立的多个定位基准站与动态定位流动站的最远不超过15km，其的平面动态测量精度为2.5cm；

步骤(3)，在摊铺机械上安装数据采集卡、显示屏、控制主机，数据采集卡将RTK定位设备获得的摊铺速度信息进行速度单位转换，并通过控制主机控制向显示屏输出当前的摊铺速度，进行实时显示，这里所述数据采集卡内设置摊铺速度上、下限值，当测量的摊铺速度超过设置摊铺速度上、下限值，数据采集卡控制显示屏通过进行频闪，提醒现场施工人员，具体表现在，

数据采集卡获得数据后进行速度单位转换，RTK定位设备输出的标准单位为km/h，数据采集卡增加“摊铺速度”字符，并转换为工程常用的摊铺速度表征单位m/min，在显示屏上实时显示出当前摊铺速度，如：摊铺速度1.5m/min。数据采集卡内设置摊铺速度上、下限值要求为1～3m/min，当摊铺速度大于上限，或是小于下限时，如摊铺速度为3.2m/min，数据采集卡控制显示屏进行频闪，以提醒现场操作人员；

步骤(4)，在摊铺机械上安装无线网络模块，包括定位接收电线、GPRS天线，将摊铺机械的定位信息传输至网络服务器，并依托建立WGS84坐标与工程独立坐标转换对照表，获得当前摊铺机作业桩号，还包括建立RTK定位设备的ID号，获得工程项目工程标段的作业信息，进行归类统计，记录每日施工的起始桩号、结束桩号，统计得到每天的施工里程，并标记工程标段的施工进度，下表1及表2所示，

表1路面摊铺实时作业位置信息查询示例表

表2路面摊铺统计信息示例表

在实际施工过程中，路面施工管理人员可通过浏览器登陆网络服务器随时查询当前摊铺作业状态，同时，在摊铺作业过程中摊铺速度超出上下限时，不仅通过现场显示屏闪屏的形式，提示现场施工管理人员，还可微信、短信等形式的预警，以保证工程建设质量。

综上所述，本发明的基于RTK的摊铺作业状态监管系统及方法，能够快速、准确地获取摊铺机械的作业位置信息，并通过控制主机进行数据处理，最终获得摊铺速度、摊铺位置、摊铺起终点工程桩号信息，工程建设管理人员可实际准确掌握每日摊铺作业里程，作业点位置，对于一般性建设工程可合理调配机械、材料等资源，节省施工成本；对于养护工程而言，更可掌握当前实际的作业点位置，施工进度情况，有利于缩短养护周期，提高道路通行能力，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：包括安装在摊铺机械上的RTK定位设备、控制主机、定位接收电线、GPRS天线、数据采集卡和显示屏，

所述显示屏，用于实时显示当前的摊铺速度；

2.根据权利要求1所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端与摊铺机械车载电瓶的电能输入端相连接，所述稳压模块的输出端通过总开关分别与RTK定位设备、控制主机、显示屏相连接。

3.根据权利要求2所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：所述总开关内设置有保险丝。

4.根据权利要求2所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：所述总开关与显示屏之间设置有第一开关。

5.根据权利要求1所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统，其特征在于：所述显示屏为LED显示屏。

6.基于权利要求1所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），获取道路线路的始终点、测量控制点的坐标信息，进行WGS84坐标与工程独立坐标的转换；

步骤（2），在摊铺机械上安装RTK定位设备，获得当前作业实时位置信息，并对地理定位数据进行处理，生成实时的摊铺速度信息；

步骤（3），在摊铺机械上安装数据采集卡、显示屏、控制主机，数据采集卡将RTK定位设备获得的摊铺速度信息进行速度单位转换，并通过控制主机控制向显示屏输出当前的摊铺速度，进行实时显示；

步骤（4），在摊铺机械上安装无线网络模块，包括定位接收电线、GPRS天线，将摊铺机械的定位信息传输至网络服务器，并依托建立WGS84坐标与工程独立坐标转换对照表，获得当前摊铺机作业桩号。

7.根据权利要求6所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤（1），还可根据道路宽度信息，建立工程项目的平面模型，用来实时查看摊铺机械的桩号位置、左右幅位置，实现工程项目的信息化、可视化。

8.根据权利要求6所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤（2），在摊铺机械上安装RTK定位设备，获得当前作业实时位置信息，并对地理定位数据进行处理，生成实时的摊铺速度信息，包括以下步骤，

（1）通过RTK定位设备，需要在施工的工程项目相对固定的位置，建立定位基准站，通过定位基准站将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站信息传送给安装于作业摊铺机械上RTK定位设备的动态定位流动站；

（2）动态定位流动站将载波相位观测值进行差分处理，定位基准站到动态定位流动站的距离是RTK定位设备平面测量中的误差源，可建立多个定位基准站，形成参考站CORS网络，通过控制主机为摊铺机械的动态定位流动站选择最佳的定位基准站，以保证摊铺作业的精度，具体过程如下，

（2.1）根据公式（1），得到RTK定位设备的平面动态测量精度m，

（1）

（2.2）根据公式（1），得到RTK定位设备的平面动态测量精度为10+D *10^-6mm，表现为定位基准站到动态定位流动站距离为10km时，定位精度为2cm；

（2.3）将所建立的多个定位基准站与动态定位流动站的最远不超过15km，其的平面动态测量精度为2.5cm。

9.根据权利要求6所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤（3），所述数据采集卡内设置摊铺速度上、下限值，当测量的摊铺速度超过设置摊铺速度上、下限值，数据采集卡控制显示屏通过进行频闪，提醒现场施工人员。

10.根据权利要求6所述的基于RTK的摊铺作业状态监管系统的方法，其特征在于：步骤（4）还包括建立RTK定位设备的ID号，获得工程项目工程标段的作业信息，进行归类统计，记录每日施工的起始桩号、结束桩号，统计得到每天的施工里程，并标记工程标段的施工进度。