CN107938474B - 基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，包括内置振动传感器的数据采集装置、专家系统模块和操作交互装置；振动传感器采集分析获得的数据包括前轮实时振频、后轮实时振频和后前轮幅值比；专家系统模块包括实例存贮模块、实例推理模块、逻辑推理模块；逻辑推理模块包括遗传算法模块；实例存贮模块贮有路面密实度历史实例；振动传感器对驾驶室底板处的采集数据先送至实例推理模块，实例推理模块以灰色关联度查找匹配的最佳历史实例；若有，则实例推理模块把最佳历史实例进行修饰调优后输出显示；若未查找到，则遗传算法模块对采集数据进行计算以得到路面密实度计算值；本产品能无损、安全地对压路机压实路面的密实度进行检测。

Description

基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统
技术领域
本发明涉及工程机械智能化设备领域，尤其是基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统。
背景技术
压路机在压实路面后，需要对路面密实度进行检测，目前已有的检测法包括传统的离线采点密实度检测法(如环刀法、水袋法和灌砂法等)、离线抽样的评价法(如贯入实验法、瞬态锤击法和核子仪法等)、利用振动轮的振动响应在线检测方法(如振动轮加速度二次谐波与基波的幅值比方法、振动轮加速度二次以上谐波幅值的平方和均方与基波幅值之比方法和振动轮的振动响应波形与激振波形的相位差角方法等)。
传统的离线采点密实度检测法存在路面破坏性缺点；离线抽样的评价法存在费时、费工缺点，离线取样存在重复性差，对压实不足难以及时发现等缺点，其中核子仪法等根据路面材料的某些能量参数例如放射线、弹性波和超声波等间接地评价路基路面密实度，存在放射性污染，长期使用对人体会造成辐射伤害；利用振动轮的振动响应在线检测方法存在振动环境恶劣、振动干扰大和误差大等缺点。
发明内容
本发明提出基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，能无损、安全地对压路机压实路面的密实度进行检测。
本发明采用以下技术方案。
基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，以安装于压路机驾驶室底板处的传感器来检测路面密实度，所述在线检测装置系统包括内置振动传感器的数据采集装置、专家系统模块和操作交互装置；所述振动传感器设于压路机驾驶室底板处进行检测和采集，所采集分析获得的数据包括前轮实时振频、后轮实时振频和后前轮幅值比；振动传感器与专家系统模块相连；所述专家系统模块与操作交互装置相连；所述专家系统模块包括实例存贮模块、实例推理模块、逻辑推理模块；所述逻辑推理模块包括遗传算法模块；所述实例存贮模块与实例推理模块、逻辑推理模块相连；所述实例存贮模块贮有路面经压路机压实处理的密实度历史实例；振动传感器对驾驶室底板处的采集数据先送至实例推理模块，实例推理模块以灰色关联度在历史实例中查找可匹配的最佳历史实例；若查找成功，则实例推理模块采用逻辑推理模块对查到的最佳历史实例进行修饰调优后输出至操作交互装置的显示设备处；若未查找到可匹配实例，则逻辑推理模块的遗传算法模块参照密实度历史实例数据，对采集数据进行计算以得到路面密实度计算值。
逻辑推理模块对路面密实度计算值进行可信度推理后，把可信的计算值输出至操作交互装置的显示设备处。
逻辑推理模块对路面密实度计算值进行可信度推理后如认为不可信，则在操作交互装置的显示设备处显示失败信息。
当实例推理模块把经修饰调优后的最佳历史实例输出至显示设备处时，提示显示结果为实例推理；当逻辑推理模块把可信的计算值输出至显示设备处时，提示显示结果为逻辑推理。
所述操作交互装置处设有存样按钮，当显示设备显示逻辑推理且存样按钮被触发后，逻辑推理模块输出的路面密实度计算值即作为新的密实度历史实例存入实例存贮模块。
本发明在背景技术的基础上，基于振动反馈的在线检测方法可以解决传统的离线采点密实度检测法的破坏性问题和避免了离线抽样评价法的费时、费工及采样点有限的缺点，实现该技术领域的无损、健康、实时的连续检测。同时，设计安装驾驶室传感器检测评价密实度，大大改善了现有技术中利用振动轮的振动响应在线检测方法的检测环境，并防止了振动传感器在现场施工中脱落的故障现象；采用实时采集分析的双振幅比评价指标解决了车身传递振动干扰问题；引入专家系统使得该方法越使用越准确，提高了在线检测精度，避免了现有技术存在误差大的缺点。
本发明中，当驾驶员认为逻辑推理的结果为可信时，可以主动触发存样按钮把逻辑推理结果作为新的密实度历史实例存入实例存贮模块，这样，检测使用次数越多，系统样本不断丰富，该方法越准确。随着计算机运行速度的不断提升和海量的存储功能，本发明将能更好地实现快速检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的实例存贮模块的密实度历史实例的频谱数据示意图；
附图2是本发明的检测流程示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，以安装于压路机驾驶室底板处的传感器来检测路面密实度，所述在线检测装置系统包括内置振动传感器的数据采集装置、专家系统模块和操作交互装置；所述振动传感器设于压路机驾驶室底板处进行检测和采集，所采集分析获得的数据包括前轮实时振频、后轮实时振频和后前轮幅值比；振动传感器与专家系统模块相连；所述专家系统模块与操作交互装置相连；所述专家系统模块包括实例存贮模块、实例推理模块、逻辑推理模块；所述逻辑推理模块包括遗传算法模块；所述实例存贮模块与实例推理模块、逻辑推理模块相连；所述实例存贮模块贮有路面经压路机压实处理的密实度历史实例；振动传感器对驾驶室底板处的采集数据先送至实例推理模块，实例推理模块以灰色关联度在历史实例中查找可匹配的最佳历史实例；若查找成功，则实例推理模块采用逻辑推理模块对查到的最佳历史实例进行修饰调优后输出至操作交互装置的显示设备处；若未查找到可匹配实例，则逻辑推理模块的遗传算法模块参照密实度历史实例数据，对采集数据进行计算以得到路面密实度计算值。
逻辑推理模块对路面密实度计算值进行可信度推理后，把可信的计算值输出至操作交互装置的显示设备处。
逻辑推理模块对路面密实度计算值进行可信度推理后如认为不可信，则在操作交互装置的显示设备处显示失败信息。
当实例推理模块把经修饰调优后的最佳历史实例输出至显示设备处时，提示显示结果为实例推理；当逻辑推理模块把可信的计算值输出至显示设备处时，提示显示结果为逻辑推理。
所述操作交互装置处设有存样按钮，当显示设备显示逻辑推理且存样按钮被触发后，逻辑推理模块输出的路面密实度计算值即作为新的密实度历史实例存入实例存贮模块。
实施例：
按照《公路沥青路面施工技术规范》，预先采用3种代表性施工试验不同的激振频率30Hz、35Hz、45Hz进行沥青压实试验，对安置在双钢轮压路机驾驶室底板上的振动传感器监测到的振动信号经采集和分析后获得不同的实际系统响应特性如图1所示（9个初始样本），并把这些样本存入实例存贮模块。
分析图1(a)、(b)和(c)可知，在前后轮理论上采用30 Hz激振压实沥青时，驾驶室振动传感器的响应缘于制造传递误差及间隙耦合等因素造成驾驶室不再是两个30 Hz频率的简单叠加，而是实测的复杂拍振运动。但不同压实遍数下(以6遍完全压实为例)，规律是都由30.518 Hz(经前轮传递)和25.024 Hz(经后轮传递)频率合成，且前轮振动幅值随着压实遍数(压实度)的增大而逐渐减小、而后轮幅值却逐渐增大，引入“后前轮幅值比”参数，提出新的密实度在线检测方法。同样的规律出现在另外两个代表性频率施工试验中，只是变化速度有所差异(非线性相关)，为更为准确地检测密实度(压实度)，引入专家系统，覆盖面较广的9个初始分析样本如表1所示，具体实施装置系统原理如图2。
表1：
本例中的操作交互装置为驾驶室仪表盘，当压路机工作行驶时，计算机检测系统开机运行，并不断检测驾驶室仪表盘是否按下“检测”按钮，当驾驶员按下“检测”按钮时，数据采集装置开始工作并采集振动传感器的振动信号，分析处理获得3个数据(前轮实时振频、后轮实时振频和后前轮幅值比)，根据3个数据值调用专家系统模块推理计算当前密实度值，并将推理方式和推理结果显示在驾驶室仪表盘上。
本例中，还可以把实例存贮模块内的历史样本上传至网络云存储空间以使不同压路机之间的数据共享，以获得更多历史样本。

Claims (5)

1.基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，以安装于压路机驾驶室底板处的传感器来检测路面密实度，其特征在于：所述在线检测装置系统包括内置振动传感器的数据采集装置、专家系统模块和操作交互装置；所述振动传感器设于压路机驾驶室底板处进行检测和采集，所采集分析获得的数据包括前轮实时振频、后轮实时振频和后前轮幅值比；振动传感器与专家系统模块相连；所述专家系统模块与操作交互装置相连；所述专家系统模块包括实例存贮模块、实例推理模块、逻辑推理模块；所述逻辑推理模块包括遗传算法模块；所述实例存贮模块与实例推理模块、逻辑推理模块相连；所述实例存贮模块贮有路面经压路机压实处理的密实度历史实例；振动传感器对驾驶室底板处的采集数据先送至实例推理模块，实例推理模块以灰色关联度在历史实例中查找可匹配的最佳历史实例；若查找成功，则实例推理模块采用逻辑推理模块对查到的最佳历史实例进行修饰调优后输出至操作交互装置的显示设备处；若未查找到可匹配实例，则逻辑推理模块的遗传算法模块参照密实度历史实例数据，对采集数据进行计算以得到路面密实度计算值；
所述压路机为双钢轮压路机，实例存贮模块在采集压路机压实处理密实度历史实例数据时，按照《公路沥青路面施工技术规范》，预先采用多种代表性施工试验不同的激振频率进行沥青压实试验；对安置在双钢轮压路机驾驶室底板上的振动传感器监测到的振动信号经采集和分析后获得不同的实际系统响应特性，并把这些样本存入实例存贮模块；
在路面经压路机压实处理的密实度历史实例中，双钢轮压路机前后轮采用代表性频率激振压实沥青，驾驶室振动传感器的响应因素包括制造传递误差及间隙耦合，压路机驾驶室振动频率是实测的复杂拍振运动；不同压实遍数下，压路机驾驶室振动频率为由经前轮传递的频率和经后轮传递的频率合成，且变化规律为前轮振动幅值随着压实遍数、压实度的增大而逐渐减小、而后轮幅值却逐渐增大，密实度在线检测装置系统通过“后前轮幅值比”参数进行密实度在线检测；
数据采集装置采集振动传感器的振动信号，经分析处理获得前轮实时振频、后轮实时振频和后前轮幅值比，根据3个数据值调用专家系统模块推理计算当前密实度值。
2.根据权利要求1所述的基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，其特征在于：逻辑推理模块对路面密实度计算值进行可信度推理后，把可信的计算值输出至操作交互装置的显示设备处。
3.根据权利要求2所述的基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，其特征在于：逻辑推理模块对路面密实度计算值进行可信度推理后如认为不可信，则在操作交互装置的显示设备处显示失败信息。
4.根据权利要求2所述的基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，其特征在于：当实例推理模块把经修饰调优后的最佳历史实例输出至显示设备处时，提示显示结果为实例推理；当逻辑推理模块把可信的计算值输出至显示设备处时，提示显示结果为逻辑推理。
5.根据权利要求4所述的基于驾驶室双振幅比的密实度在线检测装置系统，其特征在于：所述操作交互装置处设有存样按钮，当显示设备显示逻辑推理且存样按钮被触发后，逻辑推理模块输出的路面密实度计算值即作为新的密实度历史实例存入实例存贮模块。
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