CN106988190A - 一种路面摊铺温度均匀度的监测装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，包括控制主机、与所述控制主机电气连接的多个温度传感器、显示屏；其中，所述温度传感器按编号安装在摊铺机熨平板后侧，用于对沥青路面横向分布温度数据进行采集；所述控制主机用于接收和处理各温度传感器采集的温度数据；所述显示屏用于接收控制主机传输的温度数据，在线显示监测的温度、温度离析程度及预警提示。本发明还公开了一种路面摊铺温度均匀度的监测方法。能够快速查询当前摊铺温度、温度离析程度，并及时反馈给工程管理人员，使之即使调整施工工艺，保证施工建设质量，简单易操作，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及了一种路面摊铺温度均匀度的监测装置及监测方法，属于路面工程技术领域。
背景技术
沥青路面施工中由于温度不均匀形成的“离析”，是路面发生病害的重要原因之一。沥青混合料施工中，只有铺面的整体被同等程度的压实才能产生均匀的密度，而因温度离析导致的低温区域的混合料将不能被有效压实，造成局部面层压实度偏低，空隙率偏大，路面渗水并易诱发水损坏，影响路面品质的均匀性。
而目前对于路面的离析施工过程中监测缺少手段，而事后的检测手段大部分采用人工抽样取点测温，代表性有限，无法在施工过程中及时反馈给施工管理人员，以实现及时的离析整改。
本装置及方法利用物联传感技术、信息技术实现路面施工过程表层温度分布连续监测，快速检查施工过程中沥青混合料的温度离析情况，更好的掌握路面施工状况，对路面均匀性进行评价。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种路面摊铺温度均匀度的监测装置及监测方法，能够快速查询当前摊铺温度、温度离析程度，并及时反馈给工程管理人员，使之即使调整施工工艺，保证施工建设质量，简单易操作，具有良好的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：包括控制主机、与所述控制主机电气连接的多个温度传感器、显示屏；其中，
所述温度传感器按编号安装在摊铺机熨平板后侧，用于对沥青路面横向分布温度数据进行采集；
所述控制主机用于接收和处理各温度传感器采集的温度数据；
所述显示屏用于接收控制主机传输的温度数据，在线显示监测的温度、温度离析程度及预警提示。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：所述温度传感器为红外温度传感器，等间距分布在所述摊铺机熨平板后侧，其量程为0-300℃，测量精度为0.1℃，以RS232数字格式输出。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：所述控制主机设置在摊铺机驾驶室内，所述显示屏设置在摊铺机顶棚。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：所述温度传感器分别设置在摊铺机熨平板的两端边缘、摊铺机熨平板中央两侧1-2m范围内、摊铺机熨平板中央位置处，以获得铺面横断面整体温度分布情况。
一种利用如前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)通过安装在摊铺机熨平板后侧后侧的多个温度传感器进行沥青路面横向分布温度数据的采集；
(2)控制主机按设定的频率同时获取各个温度传感器所采集的温度数值，并将温度数据传输至显示屏；
(3)在路面摊铺作业中，控制主机接收温度数据后，对数据进行处理，并通过显示屏显示当前摊铺温度、当前温度离析值；
(4)在路面摊铺作业中，控制主机根据接收到的温度数据，计算出不同桩号的路面横断面摊铺温度的均匀度，以评价路面施工的均匀性。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对于接收控制主机的温度数据后，摊铺温度、温度离析值通过下列步骤获得：
1)控制主机获取温度传感器采集的温度数据T1～Tn，在后续计算中对于T1～Tn中未工作传感器，即Ti＝0(i＝1,2,…,n)予以系统反馈，同时不参与摊铺温度计算；
2)在获得传感器温度数据的基础上，运用下列公式计算当前摊铺温度、温度离析值，
Ta＝1/n(T1+T2+…+Tn)，其中，Ti≠0(i＝1,2,…,n) 公式(1)
TL＝T(i,max)-T(i,min) 公式(2)
Ta——指当前摊铺温度，
n——有效传感器的数量，
Ti——单个传感器采集的温度值，
TL——摊铺温度离析值，
T(i,max)——一组数据中最大温度值，
T(i,min)——一组数据中最小温度值。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对于摊铺温度、摊铺温度离析值超出设置的限值后，显示屏通过连续闪烁的形式提示现场管理人员。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：所述步骤(4)中，摊铺温度的均匀度通过下列步骤获得：
1)显示屏内控制程序获得控制主机传输数据T1～Tn，在后续计算中对于T1～Tn中未工作传感器，即Ti＝0(i＝1,2,…,n)予以预警，同时不参与摊铺温度计算；
2)在获得传感器温度数据的基础上，运用下列公式计算当前温度均匀度。
Ta——指当前摊铺温度均值，
S——一组数据的标准差，
V——铺面横断面均匀度。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：在摊铺设备上的定位设备，同时获得采集数据的工程桩号，将摊铺温度均匀度数据与工程桩号结合起来。
前述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置的监测方法，其特征在于：步骤(2)中，为获取到实时的温度值，数据采集频率不低于10s/次。
本发明的有益效果是：
1、能够在线采集摊铺机在作业状态中不同位置的多点温度，真实反应温度变化情况及对温度离析程度的判断,提出了路面铺面温度均匀度指标；
2、同时对于摊铺过程中出现的严重离析情况，以屏幕闪烁的方式提醒现场管理人员；
3、现场管理人员可通过安装在摊铺机上的显示屏显示内容进行针对性的人工复核等；
4、该装置相对以传统控制方式在使用过程中更加简易，且成本较低、无需人员操作即可实现对沥青路面施工摊铺温度的全面检测；
5、本监测装置及方法有效地提高了工程建设管理水平，保证了沥青路面施工质量，具有良好的推广应用前景和经济效益。
附图说明
图1是本发明一种路面摊铺温度均匀度的监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，包括控制主机、与所述控制主机电气连接的多个温度传感器、显示屏；其中，所述温度传感器按编号安装在摊铺机熨平板后侧，用于对沥青路面横向分布温度数据进行采集；所述控制主机用于接收和处理各温度传感器采集的温度数据；所述显示屏用于接收控制主机传输的温度数据，在线显示监测的温度、温度离析程度及预警提示。
本实施例中，温度传感器为红外温度传感器，等间距分布在所述摊铺机熨平板后侧，其量程为0-300℃，测量精度为0.1℃，以RS232数字格式输出。所述控制主机设置在摊铺机驾驶室内，所述显示屏设置在摊铺机顶棚。
所述温度传感器分别设置在摊铺机熨平板的两端边缘、摊铺机熨平板中央两侧1-2m范围内、摊铺机熨平板中央位置处，依次连接控制主机插槽，温度传感器导线连接的接头处经过耐高温处理，导线穿过可挠金属线保护套管，保证在高温施工环境中有效工作，显示屏通过串口线连接控制主机。控制主机通过温度数据判断具体哪个温度传感器未正常工作，并通过控制显示屏进行故障提示。
本发明还提供了一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，包括如下步骤：
(1)通过安装在摊铺机熨平板后侧后侧的多个温度传感器进行沥青路面横向分布温度数据的采集；
(2)控制主机按设定的频率同时获取各个温度传感器所采集的温度数值，并将温度数据传输至显示屏；其中，为获取到实时的温度值，数据采集频率不低于10s/次，本实施例中，以5个温度传感器为例，控制主机以5s/次的频率获取各个传感器的温度采集数据，并按照“$TEMP,valuet1,valuet2,valuet3,valuet4,valuet5$”格式将温度T1～T5传输至显示屏，示例如表1所示5个温度数据值；
表1测量获得实际数据
| 编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 温度值(℃) | 165.3 | 170.2 | 172.1 | 168.2 | 163.2 |
(3)在路面摊铺作业中，控制主机接收温度数据后，对数据进行处理，并通过显示屏显示当前摊铺温度、当前温度离析值；其中，以5个温度传感器为例，摊铺温度、温度离析值通过下列步骤获得：
1)控制主机获取温度传感器采集的温度数据T1～Tn，在后续计算中对于T1～Tn中未工作传感器，即Ti＝0(i＝1,2,…,5)予以系统反馈，同时不参与摊铺温度计算；
2)在获得传感器温度数据的基础上，运用下列公式计算当前摊铺温度、温度离析值，
Ta＝1/n(T1+T2+…+T5)，其中，Ti≠0(i＝1,2,…,5) 公式(1)
TL＝T(i,max)-T(i,min) 公式(2)
Ta——指当前摊铺温度，
n——有效传感器的数量，
Ti——单个传感器采集的温度值，
TL——摊铺温度离析值，
T(i,max)——一组数据中最大温度值，
T(i,min)——一组数据中最小温度值。
按照公式(1)、公式(2)对表1的数据进行处理，获得当前摊铺温度值为167.8℃，温度离析值为8.9℃。
在实际应用中，可采用表2进行温度离析值的数据判断，计算出的温度离析值达到中等离析、严重离析时，可通过显示屏“频闪”的方式提示现场工作人员，本例中，温度离析值为8.9℃，达到“无离析”标准，显示屏正常工作。
表2摊铺温度离析程度
| 测定位置 | 测定方法 | 测定标准 | 无离析 | 轻度离析 | 中等离析 | 严重离析 |
| 摊铺机中缝、边缘 | 红外温度 | 温差℃ | <10 | 10-20 | 20-30 | >30 |
其中，对于摊铺温度、摊铺温度离析值超出设置的限值后，显示屏通过连续闪烁的形式提示现场管理人员。
(4)在路面摊铺作业中，控制主机根据接收到的温度数据，计算出不同桩号的路面横断面摊铺温度的均匀度，以评价路面施工的均匀性，以5个温度传感器为例，摊铺温度的均匀度通过下列步骤获得：
1)显示屏内控制程序获得控制主机传输数据T1～T5，在后续计算中对于T1～T5中未工作传感器，即Ti＝0(i＝1,2,…,5)予以预警，同时不参与摊铺温度计算；
2)在获得传感器温度数据的基础上，运用下列公式计算当前温度均匀度。
Ta——指当前摊铺温度均值，
S——一组数据的标准差，
V——铺面横断面均匀度。
根据表1中测量数据，及公式(3)、公式(4)计算出道路此横断面测量的温度作业中，均匀度数据为46.6，数值越高，则认为路面摊铺均匀度越好。
在实际应用中，可通过在摊铺设备上安装定位设备，同时获得采集数据的工程桩号，将摊铺温度均匀度数据与工程桩号结合起来，即可进行综合评价工程项目一个段落桩号的温度离析情况，如表3所示，获得工程施工的薄弱环节。
表3路面施工摊铺温度监测数据示例
| 桩号 | 温度1 | 温度2 | 温度3 | 温度4 | 温度5 | 离析值 | 均匀度 |
| K14+003 | 165.3 | 170.2 | 172.1 | 168.2 | 163.2 | 8.9 | 46.6 |
| K14+004 | 166.4 | 172.4 | 175.3 | 174.3 | 164.1 | 11.2 | 34.3 |
| K14+005 | 170.1 | 170.2 | 174.1 | 173.8 | 172.1 | 4.0 | 90.4 |
| K14+006 | 165.3 | 166.2 | 178.2 | 168.2 | 155.9 | 22.3 | 21.0 |
| K14+007 | 169.2 | 175.5 | 183.4 | 169.5 | 152.9 | 30.5 | 15.2 |
| K14+008 | 170.3 | 174.3 | 175.4 | 170.2 | 166.2 | 9.2 | 46.6 |
| K14+009 | 169.8 | 173.8 | 172.2 | 172.4 | 168.4 | 5.4 | 78.8 |
| K14+010 | 164.2 | 168.2 | 172.2 | 170.2 | 168.2 | 8.0 | 56.8 |
| K14+011 | 166.2 | 170.2 | 173.5 | 166.2 | 162.2 | 11.3 | 38.8 |
| K14+012 | 164.2 | 168.2 | 171.1 | 168.5 | 165.5 | 6.9 | 61.8 |
以上所述，本发明的一种沥青路面摊铺温度离析的监测装置及方法，能够在线获得沥青路面在摊铺过程中摊铺温度、温度离析值、温度离析程度。对于摊铺过程中的可能形成的温度超限现象，进行数据的判断后自动预警，保证了工程质量。对摊铺路面温度分布情况进行全面的监测，提高了施工工作效率，本监管装置及方法有效提高工程建设管理水平，保证沥青路面施工质量，具有良好的推广应用前景。
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。
Claims (10)
1.一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：包括控制主机、与所述控制主机电气连接的多个温度传感器、显示屏；其中，
所述温度传感器按编号安装在摊铺机熨平板后侧，用于对沥青路面横向分布温度数据进行采集；
所述控制主机用于接收和处理各温度传感器采集的温度数据；
所述显示屏用于接收控制主机传输的温度数据，在线显示监测的温度、温度离析程度及预警提示。
2.根据权利要求1所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：所述温度传感器为红外温度传感器，等间距分布在所述摊铺机熨平板后侧，其量程为0-300℃，测量精度为0.1℃，以RS232数字格式输出。
3.根据权利要求1所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：所述控制主机设置在摊铺机驾驶室内，所述显示屏设置在摊铺机顶棚。
4.根据权利要求2所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置，其特征在于：所述温度传感器分别设置在摊铺机熨平板的两端边缘、摊铺机熨平板中央两侧1-2m范围内、摊铺机熨平板中央位置处，以获得铺面横断面整体温度分布情况。
5.一种利用如权利要求1-4中任意一项所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）通过安装在摊铺机熨平板后侧后侧的多个温度传感器进行沥青路面横向分布温度数据的采集；
（2）控制主机按设定的频率同时获取各个温度传感器所采集的温度数值，并将温度数据传输至显示屏；
（3）在路面摊铺作业中，控制主机接收温度数据后，对数据进行处理，并通过显示屏显示当前摊铺温度、当前温度离析值；
（4）在路面摊铺作业中，控制主机根据接收到的温度数据，计算出不同桩号的路面横断面摊铺温度的均匀度，以评价路面施工的均匀性。
6.根据权利要求5所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，对于接收控制主机的温度数据后，摊铺温度、温度离析值通过下列步骤获得：
1）控制主机获取温度传感器采集的温度数据T1~Tn，在后续计算中对于T1~Tn中未工作传感器，即Ti=0（i=1,2, …,n）予以系统反馈，同时不参与摊铺温度计算；
2）在获得传感器温度数据的基础上，运用下列公式计算当前摊铺温度、温度离析值，
=1/n(T1+T2+…+Tn)，其中，Ti≠0（i=1,2,…,n） 公式（1）
TL=T(i,max)- T(i,min) 公式（2）
Ta——指当前摊铺温度，
n——有效传感器的数量，
Ti——单个传感器采集的温度值，
TL——摊铺温度离析值，
T（i,max）——一组数据中最大温度值，
T（i,min）——一组数据中最小温度值。
7.根据权利要求6所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，对于摊铺温度、摊铺温度离析值超出设置的限值后，显示屏通过连续闪烁的形式提示现场管理人员。
8.根据权利要求5所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：所述步骤（4）中，摊铺温度的均匀度通过下列步骤获得：
1）显示屏内控制程序获得控制主机传输数据T1~Tn，在后续计算中对于T1~Tn中未工作传感器，即Ti=0（i=1,2,…,n）予以预警，同时不参与摊铺温度计算；
2）在获得传感器温度数据的基础上，运用下列公式计算当前温度均匀度；
公式（3）
公式（4）
Ta——指当前摊铺温度均值，
——一组数据的标准差，
V——铺面横断面均匀度。
9.根据权利要求8所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测方法，其特征在于：在摊铺设备上的定位设备，同时获得采集数据的工程桩号，将摊铺温度均匀度数据与工程桩号结合起来。
10.根据权利要求5所述的一种路面摊铺温度均匀度的监测装置的监测方法，其特征在于：步骤（2）中，为获取到实时的温度值，数据采集频率不低于10s/次。
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