道基压实状况的采集方法/系统、监控系统、介质及终端
技术领域
本发明属于机场道基的压实技术领域,涉及一种采集方法和系统,特别是涉及一种道基压实状况的采集方法/系统、监控系统、介质及终端。
背景技术
近年来机场建设发展迅速,传统的机场道基填筑质量监控与控制多依据于抽样点的压实度数值,数字化程度不高。随着计算机网络技术和北斗定位系统的发展与应用,连续振动压实技术克服了传统检测手段覆盖率低、效率低等不足,实现了“全面监测、过程控制、结果反馈”的信息化数字化施工。然而,目前市场上多数连续振动压实产品依靠碾压遍数或者单一的连续振动压实指标,前者基于碾压遍数并不能有效表征道基土体本身的压实状态,实践表明这种方式的效果差;而由于土体性质的不同,依靠单一的连续振动压实指标可能导致与传统的压实度相关性较差,不能灵活适用于机场道基填筑质量监控与控制。
因此,如何提供一种道基压实状况的采集方法/系统、监控系统、介质及终端,以解决现有技术依靠单一的连续振动压实指标可能导致与传统的压实度相关性较差,不能灵活适用于机场道基填筑质量监控与控制等缺陷,实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种道基压实状况的采集方法/系统、监控系统、介质及终端,用于解决现有技术中依靠单一的连续振动压实指标可能导致与传统的压实度相关性较差,不能灵活适用于机场道基填筑质量监控与控制的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明一方面提供一种道基压实状况的获取方法,包括:接收振动压路机在碾压过程中所采集的连续振动信号及连续振动的位置信息;将连续振动信号转换为连续压实指标;计算所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数;从所计算的相关系数中读取出最大相关系数,并查找与该最大相关系数对应的连续压实指标;将最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的位置信息对应匹配。
于本发明的一实施例中,所述连续振动信号通过高频加速度传感器采集。
于本发明的一实施例中,所述振动压路机的连续振动的位置信息通过高精度定位装置结合道基定位基站实时差分采集。
于本发明的一实施例中,所述连续压实指标包括振动轮在竖向方向上加速度的幅值、连续压实值、压实密度值和/或总谐波失真值。
于本发明的一实施例中,在接收振动压路机在道基碾压过程中所采集的连续振动信号的步骤之后,所述道基连续振动压实状况的获取方法还包括对连续振动信号进行滤波及傅里叶变换处理。
于本发明的一实施例中,所述连续振动的位置信息为振动压路机的连续振动的经纬度坐标;所述道基连续振动压实状况的监控方法还包括:将振动压路机的连续振动的经纬度坐标转换为连续振动的平面坐标。
于本发明的一实施例中,所述道基压实状况的获取方法还包括:予以显示对应匹配后的最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的位置信息。
本发明另一方面提供一种道基压实状况的获取系统,包括:通信模块,用于接收振动压路机在碾压过程中所采集的连续振动信号及连续振动的位置信息;处理模块,用于将连续振动信号转换为连续压实指标,计算所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数,从所计算的相关系数中读取出最大相关系数,并查找与该最大相关系数对应的连续压实指标,将最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的位置信息对应匹配。
本发明另一方面还提供一种介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现所述道基压实状况的获取方法。
本发明又一方面提供一种终端,包括:处理器及存储器;所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述终端执行如权利要求1至7中任一项所述道基压实状况的获取方法。
本发明最后一方面提供一种道基压实状况的监控系统,包括:高频加速度传感器,高精度定位装置,及分别与所述高频加速度传感器和高精度定位装置连接的,如权利要求10所述的终端。
如上所述,本发明的道基压实状况的采集方法/系统、监控系统、介质及终端,具有以下
有益效果:
第一,将机场道基振动压实指标以及所在的平面位置一一对应,并通过GIS技术实时显示于屏幕上。驾驶员可直观观察整个区域的碾压质量,并可根据压实指标的分级和平面位置找出碾压相对薄弱的区域后进行复压,提高现场施工的质量和效率。另外,压路机每碾压一遍,自动储存相关压实信息,并提供查询和分析功能,反馈压实效果。“全面优化、过程控制、结果反馈”的智能压实系统可提升道基施工质量管理的科学性和时效性,并促进施工数字化和信息化进程。
第二,本实施例最大特点之一是提供4个连续振动压实指标,并自动将其中与传统压实度相关性最大的一个作为当前区域智能压实的评价指标,因此评价结果具有较高的准确性和稳定性。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
附图说明
图1显示为本发明的道基压实状况的采集方法于一实施例中的流程示示意图。
图2显示为本发明的道基压实状况的采集系统于一实施例中的原理结构示意图。
图3显示为本发明的道基压实状况的监控系统于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
2 道基压实状况的获取系统
21 通信模块
22 处理模块
23 显示模块
24 存储模块
3 道基压实状况的监控系统
31 高频加速度传感器
32 高精度定位装置
33 终端
S11~S17 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种道基压实状况的获取方法,其特征在于,包括:
接收振动压路机在碾压过程中所采集的连续振动信号及连续振动的位置信息;
将连续振动信号转换为连续压实指标;
计算所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数;
从所计算的相关系数中读取出最大相关系数,并查找与该最大相关系数对应的连续压实指标;
将最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的位置信息对应匹配。
以下将结合图示对本实施例所提供的道基压实状况的获取方法进行详细描述。本实施例所述的道基压实状况的获取方法用于检测机场道基的压实度。请参阅图1,显示为道基压实状况的获取方法于一实施例中的流程示意图。如图1所示,所述道基压实状况的获取方法具体包括以下几个步骤:
S11,接收振动压路机在碾压过程中所采集的连续振动信号及连续振动的位置信息。在本实施例中,所述连续振动信号通过高频加速度传感器采集。所述振动压路机的连续振动的位置信息通过高精度定位装置结合道基定位基站实时差分采集。所述连续振动的位置信息为振动压路机的连续振动的经纬度坐标。
S12,对连续振动信号进行滤波及傅里叶变换处理。
S13,将处理后的连续振动信号转换为连续压实指标,及将振动压路机的连续振动的经纬度坐标转换为连续振动的平面坐标。在本实施例中,所述连续压实指标包括振动轮在竖向方向上加速度的幅值(Acceleration Amplitude,AA)、连续压实值(ContinuousCompaction Value,CCV)、压实密度值(Compaction Meter Value,CMV)和/或总谐波失真值(Total Harmonic Distortation,THD)。
其中,AA(Acceleration Amplitude)为加速度幅值,每1s(采样频率为1024Hz,即1024个数据点)测得的加速度幅值平均值作为对应区域的AA值。
2.连续压实值CCV(Continuous Compaction Value),压实密度值CMV(compactionmeter value)和总谐波失真THD(Total Harmonic Distortation)均来自谐波比值法、该方法需要获得基频振幅及各次谐波分量振幅,其实现的途径为:
①寻找基频,对经预处理、滤波的加速度信号进行频谱分析,即快速傅里叶变换FFT。在1024个点的FFT结果中,从设定好的基频测量范围20~40Hz里找出数值最大的点,这个点的FFT值就表示基频振幅a(w0),所对应的频率就是基频w0。
②确定了基频之后,若想获得二次谐波分量振幅a(2w0),就可以在(2w0-wε)~(2w0+w7)这个频率范围内从FFT结果中找出数值最大的点即为a(2w0)。理论上a(2w0)应该是2w0这个频率所对应的数值,但在实际的测试分析中发现谐波频率是在一个微小的频率范围(w3=5Hz内摆动的,所以在求谐波幅值的时候是在(2w0-w2)~(2w0+w3)这个频率范围内查找最大值,以提高数据的可靠性和稳定性。
③依照②中介绍的方法,获取其他谐波分量幅值,如:a(0.5w0)、a(1.5w0)、a(2.5w0)、a(3w0)等。
谐波比值法中具代表性的指标为CMV和CCV,它们的定义如公式(1)和公式(2)。随着碾压遍数和填料压实度的增加,谐波的畸变信号越严重,谐波分量越多,下式中CMV和CCV也随之增大。
其中,C=300。
总谐波失真是碾压轮n次谐波分量振幅的均方根与基波振幅的比值。总谐波失真计算公式如公式(3):
其中,a(ω0)为加速度频谱中的基频振幅;a(nω0)为加速度频谱中的n次谐波分量振幅。总谐波失真THD越大,碾压轮加速度的谐波分量越多,表明土层越坚硬,压实程度越高;反之亦然。
S14,计算所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数。预存压实指标在本实施例为传统压实度指标。传统压实度指标是指通过环刀法或者灌砂法测量得到土的干密度,并与最大干密度的比值作为压实度,通常用百分数表示。
在本实施例中,所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数计算的步骤包括:
在机场现场事先选取多个测试样点并标记,通过振动压路机碾压之后,得到各测试样点对应的连续压实指标;
利用灌砂法或环刀法测量样点的传统压实度指标之后,可计算各个连续压实指标与传统压实度指标之间的相关系数。相关系数的计算公式如下:
其中,X为连续压实指标,Y为传统压实度指标,Cov(X,Y)为X与Y的协方差,Var[X]为X的方差,Var[Y]为Y的方差。
S15,从所计算的相关系数中读取出最大相关系数,并查找与该最大相关系数对应的连续压实指标。
具体地,读取出rmax(X,Y),并查找出与rmax(X,Y)对应的X。在本实施例中,通过最大相关系数来反应碾压质量,找出碾压相对薄弱的区域后进行复压,提高现场施工的质量和效率。
S16,将最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的平面坐标对应匹配。
S17,予以显示及存储对应匹配后的最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的平面坐标。
本实施例还提供一种介质(计算机可读存储介质),其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述道基压实状况的获取方法。本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例所述的道基压实状况的获取方法及介质具有以下有益效果:
第一,将机场道基振动压实指标以及所在的平面位置一一对应,并通过GIS技术实时显示于屏幕上。驾驶员可直观观察整个区域的碾压质量,并可根据压实指标的分级和平面位置找出碾压相对薄弱的区域后进行复压,提高现场施工的质量和效率。另外,压路机每碾压一遍,自动储存相关压实信息,并提供查询和分析功能,反馈压实效果。“全面优化、过程控制、结果反馈”的智能压实系统可提升道基施工质量管理的科学性和时效性,并促进施工数字化和信息化进程。
第二,本实施例最大特点之一是提供4个连续振动压实指标,并自动将其中与传统压实度相关性最大的一个作为当前区域智能压实的评价指标,因此评价结果具有较高的准确性和稳定性。
实施例二
本实施例提供一种道基压实状况的获取系统,包括:
通信模块,用于接收振动压路机在碾压过程中所采集的连续振动信号及连续振动的位置信息;
处理模块,用于将连续振动信号转换为连续压实指标,计算所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数,从所计算的相关系数中读取出最大相关系数,并查找与该最大相关系数对应的连续压实指标,将最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的位置信息对应匹配。
以下将结合图示对本实施例所提供的道基压实状况的获取系统进行详细描述。需要说明的是,应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现;也可以全部以硬件的形式实现;还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现,部分模块通过硬件的形式实现。例如,x模块可以为单独设立的处理元件,也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现,此外,也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中,由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起,也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如,以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor,简称DSP),或,一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
请参阅图2,显示为道基压实状况的获取系统于一实施例中的原理结构示意图。如图2所示,所述道基压实状况的获取系统2包括:通信模块21、处理模块22、显示模块23及存储模块24。
所述通信模块21用于接收振动压路机在碾压过程中所采集的连续振动信号及连续振动的位置信息。在本实施例中,所述通信模块21包括3G,4G,5G通信模块中的一种。所述连续振动的位置信息为振动压路机的连续振动的经纬度坐标。
与所述通信模块21耦合的处理模块22用于对连续振动信号进行滤波及傅里叶变换处理,将处理后的连续振动信号转换为连续压实指标,及将振动压路机的连续振动的经纬度坐标转换为连续振动的平面坐标,计算所述连续压实指标与预存压实指标之间的相关系数,从所计算的相关系数中读取出最大相关系数,并查找与该最大相关系数对应的连续压实指标,将最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的平面坐标对应匹配。在本实施例中,所述连续压实指标包括振动轮在竖向方向上加速度的幅值(AccelerationAmplitude,AA)、连续压实值(Continuous Compaction Value,CCV)、压实密度值(Compaction Meter Value,CMV)和/或总谐波失真值(Total Harmonic Distortation,THD)。预存压实指标在本实施例为传统压实度指标。传统压实度指标是指通过环刀法或者灌砂法测量得到土的干密度,并与最大干密度的比值作为压实度,通常用百分数表示。
与所述处理模块22耦合的显示模块23用于通过GIS技术显示所述处理模块22对应匹配后的最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的平面坐标;
与所述处理模块22耦合的存储模块24用于存储所述处理模块22对应匹配后的最大相关系数对应的连续压实指标与连续振动的平面坐标。
实施例三
本实施例还提供一种终端,包括:处理器、存储器、收发器、通信接口和系统总线;存储器和通信接口通过系统总线与处理器和收发器连接并完成相互间的通信,存储器用于存储计算机程序,通信接口用于和其他设备进行通信,处理器和收发器用于运行计算机程序,使终端执行如上道基压实状况的获取方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(PeripheralPomponentInterconnect,简称PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustryStandardArchitecture,简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory,简称RAM),也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory),例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing,简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本实施例还提供一种道基压实状况的监控系统,请参阅图3,显示为道基压实状况的监控系统于一实施例中的原理结构示意图。如图3所示,所述道基压实状况的监控系统3包括:高频加速度传感器31,高精度定位装置32,及分别与所述高频加速度传感器和高精度定位装置连接的终端33。在本实施例中,所述高频加速度传感器31采集频率大于1000Hz,量程为±10g以上,精度不低于量程的2%。所述高精度定位装置32的定位更新频率应不低于1Hz。
综上所述,本发明所述道基压实状况的采集方法/系统、监控系统、介质及终端具有以下
有益效果:
第一,将机场道基振动压实指标以及所在的平面位置一一对应,并通过GIS技术实时显示于屏幕上。驾驶员可直观观察整个区域的碾压质量,并可根据压实指标的分级和平面位置找出碾压相对薄弱的区域后进行复压,提高现场施工的质量和效率。另外,压路机每碾压一遍,自动储存相关压实信息,并提供查询和分析功能,反馈压实效果。“全面优化、过程控制、结果反馈”的智能压实系统可提升道基施工质量管理的科学性和时效性,并促进施工数字化和信息化进程。
第二,本实施例最大特点之一是提供4个连续振动压实指标,并自动将其中与传统压实度相关性最大的一个作为当前区域智能压实的评价指标,因此评价结果具有较高的准确性和稳定性。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。