CN106680848A - 基于云辐射的压实质量监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压实质量监控系统，该系统是基于云辐射技术和智能控制技术，通过定位、4G无线传输和云技术，建立监测压实设备运行情况的云辐射网络，根据施工要求，自动预测车前轨迹，通过无人驾驶智能控制设备对压实设备进行控制，来完成压实过程。针对压实设备运行无法目测的特点，通过在压实设备上安装定位和无线数据传输设备，依据施工行走方案来修正压实设备的车前轨迹，进而保证压实的效果和效率。针对压实设备驾驶员备受颠簸的特点，通过无人驾驶智能控制设备来获取车前轨迹位置，进而控制设备进行压实。

Description

基于云辐射的压实质量监控系统

技术领域

本发明涉及一种基于云辐射的压实质量监控系统。

背景技术

冲击碾压已经在大坝、高填方机场和道路等重大工程项目中得到广泛应用。对于冲击碾压施工，最为重要的是施工质量。为了确保施工质量，要求机械驾驶员能够将工作面均匀的压实到规定的压实遍数。然而存在明显的矛盾是：首先，工作面的范围司机自行决定行走的路线，导致行走的路线不严密，容易发生欠压和漏压的情况；其次，伴随压实的进行，司机面对没有任何标记的工作面，难以区分工作面的压实遍数，无法及时改变行走路线以适应压实的实际情况；再次，压实需要进行20遍甚至更多，属于重复劳动，由于轨迹相对固定，完全可以采用自动驾驶来控制完成整个施工过程。

近年来，得益于定位技术的发展，对冲击碾压机械施工过程的监控得到了进一步加强。自动化技术的进步使得无人驾驶的智能控制技术成为可能。

将北斗定位技术、云辐射技术和智能控制技术相结合，首先利用北斗定位技术实时获取压实机械的位置信息，然后通过4G无线远程传输至云服务器；然后在云服务器将位置信息、设备信息、工程信息、人员管理信息等相关信息统筹分析，可视化施工情况，提出压实机械行走路径；最后将所得路径反馈给智能控制设备执行，以获得更高的施工效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种使用云辐射技术为施工机械提供服务的系统，该系统不但可以远程监测施工机械运行情况，还能够远程控制施工机械行驶，完善施工效果。

本发明的另一目的在于针对现有技术的不足，提供一种使用云辐射技术为施工机械提供服务的方法，该方法能够为项目管理人员提供准确、及时、直观的服务，便于管理人员、施工负责人员等之间的沟通和处理现场问题。

本发明的第三个目的在于针对现有技术的不足，提供一种远程控制施工机械的方法。该方法包含结合目前流行的施工机械，设计出一套最佳行驶路径的方法，此方法能够根据施工要求为施工机械规划好行驶路径，同时将此路径交由无人驾驶智能设备执行。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种使用云辐射技术为压实施工机械提供服务的系统，该系统由施工机械位置信息监控装置、4G无线远程传输终端、4G无线远程通信网络和云服务器构成：其中，

北斗定位模块分基准站和流动站，使用基准站是为进行差分定位，将基准站安置在空旷且地势较高的位置，基准站的模块主盒子安置在仪器箱内，定位天线通过仪器箱箱壁的小孔伸出，与调平好的三脚架相连。北斗定位的流动站设置在施工机械上，将流动站的模块主盒子设置在施工机械驾驶室，使用磁吸座，定位天线安置在施工设备驾驶室的顶部。

北斗定位设备的基准站与流动站之间的通讯网络为4G无线远程传输，用于基准站向流动站的定位模块传输差分改正数，实现精确的差分定位。

流动站的定位模块得到基准站发送过来的差分改正数之后自动计算目前位置的精确定位信息，并将该位置信息通过专用通道传输到云服务器。

云服务器的数据处理系统24小时监视数据传输情况，在接收到流动站发送的信息之后，理解解析、存储和根据施工机械、施工场地和工程信息等处理出压实施工的当前情况。

云服务器还与各个系统客户端相连，当客户端向数据访问数据时，云服务器及时做出反应并记录查询信息日志。

云服务器还与无人驾驶智能设备相连，系统根据施工情况，计算出施工机械的最优行驶路径之后，将最优行驶路径通过4G无线网络传输给无人驾驶智能设备，交由其执行。

一种采用上述系统使用4G无线传输通信方式为施工机械提供服务的方法，包含：

步骤1、4G无线通讯终端与北斗定位模块之间建立通讯链路；

步骤2、无人驾驶智能设备通过4G无线通讯终端从云服务器获取施工机械需要的行走路径。

步骤3、系统终端能够通过网络获取云服务器中的相关施工情况数据，实现可视化显示，同时根据管理员的不同权限，得到不同权限的数据。

步骤4、系统的客户端是使用地理信息、窗体操作和控件设计实现系统的功能。

所述步骤1中还进一步包括：

步骤11、所述基准站和流动站的4G无线传输模块之间建立单向的通讯链路，基准站向所有的流动站下发差分改正数，4G无线传输模块保证基准站与流动站之间的通讯和差分定位的顺利进行。

步骤12、所述基准站和流动站的数据模块都可以通过专用通道将定位数据上传到云服务器，即可以获悉包括基准站和各流动站多方在内的定位信息。

步骤2中需要对基准站和流动站所使用的4G无线传输模块进行固定对应配置，并使用同一数据传输通道。该通道的获取是通过用户名和密码进行验证的，只有验证成功才能查询到定位设备的详细信息和获取定位信息。项目相关的定位设备都有独有的标识符，数据处理系统根据标识符识别需要进行处理的数据信息。

本发明所提供的这种使用云辐射技术的质量监控系统，不但可以远程监视、记录和显示压实机械的行走情况，还能为工程管理人员提供实时的压实情况，为现场施工人员提供合理的压实行走方案，从过程中提高压实施工的质量。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的远程控制施工机械信息流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细地说明：

如图1所示，为本发明的系统结构图。从图1可知，本发明提供一种基于云辐射的压实质量监控系统，该系统由施工机械定位模块1、流动站的4G无线通讯模块2、基准站的定位模块3、基准站的4G无线通讯模块4、SIM卡5、SIM卡6和云服务器7连接构成：其中施工机械定位模块1设置在车辆上，通过将定位模块的天线放置在施工机械驾驶室顶部来接收卫星定位信号；流动站的4G无线通讯模块2与施工机械定位模块1之间通过有线方式或者短距离无线方式连接通信，用于获取基准站的4G无线通讯模块4发送过来的差分改正数和向云服务器7发送定位信息；基准站的定位模块3设置在顶部较为空旷、地形较高的位置，通过将定位模块的天线放置在水泥墩上接收卫星定位信号；基准站的4G无线通讯模块4与基准站的定位模块3通过有线方式或者短距离无线方式连接通信，用于将基准站计算得到的差分改正数通过基准站的4G无线通讯模块4传递给流动站的4G无线通讯模块2，将SIM卡5安置于基准站的4G无线通讯模块4中，将SIM卡6安置于流动站的4G无线通讯模块2中，即可实现基准站的4G无线通讯模块4和流动站的4G无线通讯模块2之间的相互通讯。

如图2所示为云辐射技术远程控制施工机械信息流程图。从图2可知，本发明所提供的一种远程控制施工机械的方法，该方法包括：

步骤101、云服务器通过施工机械上定位模块传回来的数据进行综合分析，对工作面的压实遍数进行统计，并将统计的结果记录在云服务器数据库中；

步骤102、监控系统在检测到工作面压实不足时，通过分析施工机械当前位置附近的区域，区分哪一片与平均压实遍数差别较大，即分析出欠压的位置，随即形成一段轨迹点。这些轨迹点以经纬度坐标的形式存在数据库中。

步骤103、施工机械上安置有工控机1、无线网卡2和无人驾驶机械装置3，无线网卡2安置在工控机1上，使得工控机1能够从云服务器获取数据。工控机1与无人驾驶机械装置3通过有线方式进行连接，使得工控机1能控制无人驾驶机械装置3，无人驾驶机械装置3与施工机械紧密相连，控制施工机械的方向盘、油门和刹车。

步骤104、工控机1通过云服务器请求当前机械的行驶路径，根据当前位置与目标位置之间的差异计算出需要旋转的角度以达到目标点的位置；

步骤105、在施工机械到达新的位置时，工控机1及时向数据库申请新的位置点信息，依次更新目标点位置和控制施工机械。

综上所述内容，定位模块等组成监测装置能够实时获取施工机械的位置，将数据传输至云服务器进行分析，可及时获悉施工过程数据，监测和指导施工。同时，工控机和无人驾驶机械设备能够从云服务器获取下一步需要压实的位置点，实现对压实施工的高效准确控制。

压实质量监控系统主要包含两部分功能，一部分是对管理人员提供的服务功能。压实质量监控系统对管理人员童工的服务功能包括，后台服务系统会详细记录施工机械、人员、管理者、工作面和调度信息。管理人员根据管理权限不同获得不同层级的账号，管理人员凭借账号进入系统，可以查询施工过程中的压实轨迹、压实遍数、施工机械情况等，也可以查看历史的施工情况和报表。另外，管理人员好可以查询施工机械、人员的调度情况，能够进行实时调度，能够对项目相关的机械、人员和项目、标段、工作面信息进行修改和更新。另一方面，后台根据当前的施工结果和施工机械所处的状态，对施工机械下一步的行走路径进行规划，这一部分计划是实时更新的，并将其存储于云服务器中。在施工机械上配置的无人驾驶设备能够通过无线网络实时获取当前施工机械的行走路径，实现对施工路径的优化设计。

本发明通过基于云辐射的压实质量监控系统，为管理人员提供实时、便捷、专业的服务，方便管理人员之间沟通和管理项目，不但可以远程监测施工机械状态和施工进度、状态等，还能够指导施工机械执行高效的施工计划，保证施工质量，提高施工效率。

Claims (7)

1.一种基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于，包括：云辐射采集终端，其设置在压实设备上，用于采集压实设备性能数据和显示施工信息，所述采集终端包括北斗定位模块、4G无线传输模块、电源模块和闭路电视监控系统，向云辐射数据处理系统传送施工机械位置信息；无人驾驶智能控制设备，其设置在压实设备驾驶座位置，用于自动控制压实设备的行驶；云辐射数据处理系统，其与采集终端通过无线通讯网络连接，所述数据处理系统中包括压实设备类型库、驾驶人员信息库、压实设备位置信息数据库；并且系统自动检查采集终端发回的信息编译格式，快速提取有效信息，进行压实遍数计算和压实质量评价，分析出压实设备继续施工的行走轨迹，并通过无线网络将轨迹信息传送给无人驾驶智能控制设备，实现联动智能控制；云辐射压实施工实时监控平台，用于施工项目信息管理、施工计划和进度管理、施工情况可视化以及压实设备车前监控影像显示，将其安置于管理员和驾驶员能够触及到的位置，便于查看施工情况和及时调整施工设备行走路径。

2.根据权利要求1所述的基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于：所述云辐射技术包含硬件、软件和服务器三部分，三者通过移动通讯网络和互联网实现数据交互。

3.根据权利要求1所述的基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于：所述定位模块采用的是一对多模式的差分定位技术，包含一个基准站和多个流动站，基准站与各流动站之间使用移动通讯网络实现差分改正数和差分位置信息的传输。

4.根据权利要求1所述的基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于：所述云辐射采集终端会将压实设备的位置信息传送到云辐射服务器上，云辐射数据处理系统配置于该服务器，24小时全天候接收采集终端所传送的数据，并进行筛分、提取、分析施工指标和存储到数据库等流程。

5.根据权利要求1所述的基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于：所述无人驾驶智能控制设备自动从云辐射数据库中获取压实的计划路径，该路径为一系列的经纬度坐标数据，是通过最优路径的计算方法获得；无人驾驶智能控制设备按照当前压实设备的行走情况，通过机械臂来控制压实设备按照所得计划路径行走。

6.根据权利要求1所述的基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于：所述云辐射压实施工实时监控平台配置于智能设备上，可自动获取云辐射数据库的信息，进行可视化处理，可视化处理的信息包括压实设备的行走轨迹、速度和工作面的压实遍数等；同时，平台用于对上述信息的历史情况查询和展示。

7.根据权利要求5所述的基于云辐射的压实质量监控系统，其特征在于，所述最优路径的计算方法包括：

步骤1、在压实开始之初，根据压实工作面的情况，使用定位设备采集工作面范围，采集顺序为逆时针，记录到平台数据库中；

步骤2、根据工作面的范围、施工机械的尺寸、转弯半径和其他施工规范要求的内容，设计一条路线最短、循环往复的施工机械行走路径，将路径点的经纬度坐标存入到数据库中，数据表名称以当前工作面所在的项目、标段、工作面的ID号和施工机械的尺寸进行标识；

步骤3、无人驾驶智能控制设备控制施工机械运行时，通过施工机械的当前时刻和上一时刻位置点，计算出施工机械的行走方向，在此方向上查找距离施工机械最近的最优路径点；根据三点计算出施工机械应有的转弯角度，用于控制其按最优路径行走。